参考案例-液压转向器厂的设施布置设计

设计产品名称：某液压转向器厂的设施布置设计原始给定条件：公司有地30000m2。，厂区南北为300m，厂区东西宽100m。，该厂预计需要工人400人，计划建成年产60000套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。液压转向器的基本结构如图2所示，由22个零件以及组件构成，每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表1中。表1：液压转向器明细表2.2作业单位划分根据液压转向器的结构及工艺特点，设立如表2所示的11个作业单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理与服务等各项生产任务。表2：作业单位建筑汇总表2.3液压转向器生产工艺过程液压转向器结构比较简单，因此，生产工艺过程也比较简单，总的工艺过程可分为：零、组件的制作与外购；半成品暂存、组装；性能试验与成品存储等阶段。1零件的制作与外购 液压转向器上的标准件、异型件如塑料护盖、铝制标牌等都是采用外购、外协的方法获得，入厂后由半成品库保存，其他零件由本厂自制，其工艺过程分别见表315表所示。表中各工序加工前工件重量=该工序加工后工件的重量该工序材料利用率。2标准件、外购件与半成品暂存 生产出的零、组件经检验合格后，送入半成品库暂存。定期订购的标准件和外协件均存放在半成品库。3组装 所有零件、组件在组装车间集中组装成液压转向器成品。4性能测试所有组装出的液压转向器均需进行性能实验，试验合格的成品送人成品库，试验不合格的返回组装车间进行修复。一次组装合格率估计值为80，二次组装合格率为100。5产品存储所有合格液压转向器存放在成品库等待出厂。表3连接块组件加工工艺过程表表4前盖加工工艺过程表表5 挡环加工工艺过程表表6 滑环加工工艺过程表表7 联动器加工工艺过程表表8 阀体加工工艺过程表表9 阀芯加工工艺过程表表10 阀套加工工艺过程表表11 隔盘加工工艺过程表表12 限位柱加工工艺过程表表13 定子加工工艺过程表表14 转子加工工艺过程表表15 后盖加工工艺过程表目 录一、绪论2二、输入基本要素分析22.1液压转向器结构及参数22.2作业单位划分42.3液压转向器生产工艺过程5三、产品工艺过程分析9 3.1计算物流量9 3.2绘制各零件的工艺过程图10 3.3绘制产品总工艺过程图12 3.4绘制产品初始工艺过程表及较佳工艺过程图12四、物流分析144.1绘制从至表144.2绘制物流强度总汇表154.3物流强度等级划分154.4绘制物流单位相关图16五、作业单位相互关系分析165.1作业单位相互关系的决定因素175.2作业单位相互关系等级的划分175.3作业单位相互关系表175.4作业单位相互关系评价18六、作业单位综合相互关系分析18七、工厂总平面布置217.1作业单位位置相关图217.2作业单位面积相关图237.3工厂总平面布置图23八、方案评价248.1加权因素法24参考文献26一、 绪论为了完成工厂总平面布置设计，需要从拟生产的产品品种和产量出发，对产品组成情况进行分析研究；确定各零件、部件生产类型，制定出各个零件、部件的加工、装配工艺流程；根据工艺流程和各阶段的特点划分出生产车间；根据生产需要设置必要的职能部门以及附属生产和生活服务部门；制定生产计划大纲；根据生产大纲以及约束条件，选择设施布置设计方法；进行布置设计，得出多个可行的方案；选择最优方案，完成工厂布置设计。系统布置设计（SLP）方法提供了一种以作业单位物流与非物流的相互关系分析为主线的规划设计方法，采用一套表达极强的图例符号和简明表格，通过一系列条理清晰的设计程序进行工厂布置设计。系统布置设计（SLP）编制如图1：二、输入基本要素分析2.1液压转向器结构及参数题目：某液压转向器厂的设施布置设计，公司有地30000m2。，厂区南北为300m，厂区东西宽100m。，该厂预计需要工人400人，计划建成年产60000套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。生产的产品品种的多少及每种产品产量的高低，决定了工厂的生产类型进而影响着工厂设备的布置形式。根据以上已知条件可知，待布置设计的液压转向器厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为60000台，属于大批量生产，适合于按产品原则布置，宜采用流水线的组织形式。液压转向器的基本结构如图2所示，由22个零件以及组件构成，每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表1中。图2：液压转向器的结构图表1：液压转向器明细表2.2作业单位划分根据液压转向器的结构及工艺特点，设立如表2所示的11个作业单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理与服务等各项生产任务。表2：作业单位建筑汇总表2.3液压转向器生产工艺过程液压转向器结构比较简单，因此，生产工艺过程也比较简单，总的工艺过程可分为：零、组件的制作与外购；半成品暂存、组装；性能试验与成品存储等阶段。1零件的制作与外购 液压转向器上的标准件、异型件如塑料护盖、铝制标牌等都是采用外购、外协的方法获得，入厂后由半成品库保存，其他零件由本厂自制，其工艺过程分别见表315表所示。表中各工序加工前工件重量=该工序加工后工件的重量该工序材料利用率。2标准件、外购件与半成品暂存 生产出的零、组件经检验合格后，送入半成品库暂存。定期订购的标准件和外协件均存放在半成品库。3组装 所有零件、组件在组装车间集中组装成液压转向器成品。4性能测试所有组装出的液压转向器均需进行性能实验，试验合格的成品送人成品库，试验不合格的返回组装车间进行修复。一次组装合格率估计值为80，二次组装合格率为100。5产品存储所有合格液压转向器存放在成品库等待出厂。表3连接块组件加工工艺过程表表4前盖加工工艺过程表表5 挡环加工工艺过程表表6 滑环加工工艺过程表表7 联动器加工工艺过程表表8 阀体加工工艺过程表表9 阀芯加工工艺过程表表10 阀套加工工艺过程表表11 隔盘加工工艺过程表表12 限位柱加工工艺过程表表13 定子加工工艺过程表表14 转子加工工艺过程表表15 后盖加工工艺过程表三、 产品工艺过程分析3.1计算物流量通过对产品的加工、组装、检查等加工阶段及各工艺过程路线分析，计算个工艺各工序加工前工件单位质量及产生的废料重量，并根据全年产量计算全年物流量。计算如下表16：产品毛坯重/kg各工艺阶段废料铸造废料机加工废料精加工废料连接块0.09/0.55=0.1640.164x0.45=0.074前盖0.9/(0.6x0.8x0.95)=1.9731.973x0.4=0.7891.973x0.6x0.2=0.2370.05=0.047档环0.03/0.4=0.0750.075x0.6=0.045滑环0.03/0.4=0.0750.075x0.6=0.045联动器0.27/(0.99x0.4)=0.6820.682x0.6=0.4090.682x0.4x0.01=0.003阀体7/(0.6x0.7x0.9)=18.51818.518x0.4=7.40718.518x0.6x0.3=3.3330.7=0.778阀芯0.6/0.99/0.7=0.8660.866x0.3=0.2600.866x0.7x0.01=0.006阀套0.56/0.8=0.70.7x0.2=0.14隔盘0.32/0.8=0.40.4x0.2=0.08限位柱0.01/0.99/0.7=0.014430.01443x0.3=0.0043=0.0001定子1.2/0.99/0.5=2.42422.4242x0.5=1.21211.2121x0.01=0.0121转子0.6/0.99/0.7=0.86580.8658x0.3=0.2597=0.0061后盖0.8/0.8=11x0.2=0.23.2绘制各零件的工艺过程图（根据以上计算）1原材料库 2铸造车间 3热处理车间 4机加车间 5精密车间 6半成品库图3：连接块 图4：前盖 图5：挡环 图6：滑环 图7；联动器 图8：阀体 图9：阀芯 图10：阀套 图11： 隔盘 图12：限位柱 图13：定子 图14：转子 图15：后盖 3.3绘制产品总工艺过程图 图16：产品总工艺过程图3.4绘制产品初始工艺过程表及较佳工艺过程图1）计算各产品的物流强度表17：多种产品生产工艺过程零件名称连接块前盖挡环滑环联动器阀体阀芯阀套隔盘限位柱定子转子后盖单件重量/kg0.090.90.030.030.277.00.60.560.320.011.20.60.8计划年产量/套60000600006000060000600006000060000600006000060000600006000060000物流强度/(kg/年)5400540001800180016200420000360003360019200600720003600048000工艺工程原材料库机加工半成品库原材料库铸造机加工精密车间半成品库原材料库机加工半成品库原材料库机加工半成品库原材料库机加工精密加工半成品库原材料库铸造机加工精密车间半成品库原材料库机加工热处理精密加工半成品库原材料库机加工半成品库原材料库机加工半成品库原材料库机加工热处理精密车间半成品库原材料库热处理机加工热处理精密车间半成品库原材料库热处理机加工热处理精密车间半成品库原材料库机加工半成品库2）按1-阀体，2-定子，3-前盖，4-后盖，5-阀芯，6-转子，7-阀套，8-隔盘，9-联动器，10-连接块，11-挡环，12-滑环，13-限位柱顺序，找出各零件的第1道工序，为原料料库备料，第二道工序有机加工，铸造，和热处理，根据分别计算物流强度，该工序为铸造；第三道工序有机加工，热处理，半成品库，通过计算物流强度，第三道工序为机加工；第四道工序为热处理，第五道工序为半成品库，最后一道工序为精密加工。初始产品工艺过程表18作业单位阀体定子前盖后盖阀芯转子序号名称流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk123456原材料库铸造机加工热处理半成品精密加工 2 1 21 1 122121122-111-11-1-1-1-1-13602160146178381848108000126038.873090.84612872序号阀套隔盘联动器连接块挡环滑环限位柱流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk12345611 111 1111112-11-176600432004107316240630063002084.2表19：较佳产品工艺工程表作业单位阀体定子前盖后盖阀芯转子序号名称流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk123456原材料库铸造机加工热处理精密加工半成品2 1211 122121122-122-1222222序号阀套隔盘联动器连接块挡环滑环限位柱流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk12345611111111111112222四、物流分析4.1绘制从至表表20：从至表(单位：t) 至从123456789原材料库铸造间热处理间机加工精密间半成品组装间性能测试成品库1原材料库1229.46197.4238.5841665.4442铸造间737.7737.73热处理间197.4146.052343.4524机加工间146.052539.48109.8795.3325精密间634.2634.26半成品间767.39767.397组装间767.318153.41920.8688性能测试153.41613.9767.399成品库合计1229.46343.4521173.684685.532745920.86920.868767.316479.218编制(日期)审核(日期)4.2绘制物流强度总汇表根据从至表汇总两单位间的物流强度表物流强度汇总表21序号作业单位物流强度（t）11至21229.4621至3197.431至4238.58442至4737.753至4343.45263至5146.05274至5539.4884至6109.895至6634.2106至7767.39117至8920.868128至9767.394.3物流强度等级划分:根据物流强度等级表划分各路线重要等级。表22物流强度等级划分:如表23序号作业单位物流强度等级11至2A27至8A36至7E42至4E58至9E65至6E74至5I83至4I91至4I101至3I113至5O124至6O4.4绘制物流单位相关图 图17五、作业单位非物流相互关系分析5.1作业单位相互关系的决定因素作业单位相互关系的影响因素与企业的性质有很大的关系，不同的企业，作业单位的设置不一样，作业单位间的相互影响也不一样。影响作业单位相互关系密切程度的主要因素有： 1）物流量。 2）工作流程。 3）作业性质相似。 4）使用相同的设备。 5）使用同一场地。 6）使用相同的文件档案。 7）使用相同的公用设施。8）使用同一组人员。 9）工作联系频繁程度。 10）监督和管理方便。 11）噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品的影响。12）服务的频繁和紧急程度等。5.2作业单位相互关系等级的划分根据RMuther在SLP中的建议，每个项目重点考虑的因素不应超过810个。在SLP中作业单位相互关系密切程度等级划分为A、E、I、O、U、X六个等级，各等级的含义及所占比例如表所示。表 24作业单位相互关系等级5.3作业单位相互关系表为了评价作业单位之间的相互关系程度，首先应制定出一套“基准相互关系表”，其他作业单位之间的相互关系，可以通过对照基准相互关系表来确定。表25给出的基准相互关系可作为实际工作时的参考。字母一对作业单位密切程度的理由A原材料库与铸造车间、机加工车间，组装与性能测试间搬运物流的数量和类似的搬运问题E铸造车间与机加工车间性能实验室与成品库精密与修复，组装及性能试验搬运物流的数量和形式不可损坏没有包装的物品服务的频繁和紧急程度I标准件，半成品库和组装机加工和热处理、精密加工设备维修与其它金属加工车间办公楼与成品库、半成品库、原材料搬运物流的数量和频数类似的搬运问题服务的频繁程度报表的频繁程度、管理方便O办公楼与设备维修车间办公楼与其它加工车间联系频繁程度管理方便U设备维修与原材料库，半成品、成品原材料与半成品库、成品库及组装性能测试技术部门与成品库接触不多，不常联系联系密切程度不大不常联系X办公楼、食堂与铸造、热处理铸造、热处理与精密、性能测试灰尘、噪声、振动、异味烟尘、振动作业单位间相互关系密切理由：编号理由1工作流程连续性2生产服务3搬运物流4管理方面5安全与污染6灰尘、噪音、振动7人员联系8信息联系5.4作业单位相互关系评价 如图18六、作业单位综合相互关系分析在大多数工厂中，各作业单位之间既有物流联系也有非物流联系，两个作业单位之间的相互关系应包括物流关系与非物流关系。因此，在SLP中，要将作业单位物流的相互关系与非物流相互关系合并，求出合成的相互关系，即综合相互关系，然后从各作业单位综合相互关系出发，实现各作业单位的合理布置。一般按照以下步骤建立作业单位综合相互关系表：1、确定物流与非物流相互关系的相对重要性。一般地，物流与非物流相互关系的相对重要性比值不应超过1：33：l。这里选取加权值=2:12、量化物流强度等级和非物流的密切程度等级。一般，取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=1。3、计算量化的作业单位综合相互关系。设任意两个作业单位分别为和，其物流相互关系等级为H，非物流的相互关系密切程度等级为K，则作业单位与之间的综合相互关系密切程度为：=4、综合相互关系等级划分。是一个量值，需要经过等级划分，才能建立与物流相关表相似的、符号化的作业单位综合相互关系表。综合相互关系的等级划分为A、E、I、O、U、X，各级别值逐渐递减，且各级别的作业单位对数应符合一定的比例。如表26所示：综合相互关系密级与划分比例综合关系计算，并绘制出综合相互表27。作业单位对关系密级综合关系物流关系 加权值2非物流关系 加权值1分数等级分数等级分数等级124A4A12A132I2I6I142I2I6I150U0U0U160U0U0U170U0U0U180U0U0U190U0U0U1100U2I2O1110U0U0U230U0U0U243E3E9E250U-1X-1X260U0U0U270U0U0U280U-1X-1X290U0U0U2100U-1X-1X2110U2I2O342I2I6I351O0U2O360U0U0U370U0U0U380U-1X-1X390U0U0U3100U-1X-1X3110U2I2O452I2I6I461O2I4I470U0U0U480U0U0U490U0U0U4100U2I2O4110U2I2O563E2I8E570U0U0U580U0U0U590U0U0U5100U2I2O5110U2I2O673E3E9E680U0U0U690U0U0U6100U0U0U6110U0U0U784A4A12A791O0U2O7100U3E3O7110U2I2O893E3E9E8100U3E3O8110U0U0U9100U1O1U9110U0U0U10110U1O1U划分关系的密级：表28如下总分关系等级作业单位对数百分比（%）12A23.689E47.346I59.123O1221.801U2749.1-1X59.1建立作业单位综合相互关系图6：七、工厂总平面布置（包括绘制位置相关图，面积相关图及布置方案至少三个）7.1作业单位位置相关图工厂总平面布置就是对生产车间、管理部门、仓储部门、生产与生活服务部门的建筑物、道路和场地等，按照相互关系的密级程度作出合理的布局。采用SLP法进行总平面布置的首要工作，就是对作业单位对之间物流和非物流的相互关系作出分析，经过综合得到作业单位综合相互关系表。然后，根据综合相互关系表中各作业单位之间关系密切程度的高低，决定作业单位之间距离的近或远。关系密级程度高的作业单位之间距离近，关系密级程度低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。(1)下表29是作业单位对综合接近程度计算结果单位代号12345678910111AIIUUUUUOU2AUEXUUXUXO3IUIOUUXUXO4IEIIIUUUOO5UXOIEUUUOO6UUUIEEUUUU7UUUUUEAOOO8UXXUUUAEOU9UUUUUUOEUU10OXXOOUOOUU11UOOOOUOUUU接近程度9541378106435排序3791542610118(2)作业单位关系等级表达方式：如表30（3）作作业单位位置相关图19： 7.2作业单位面积相关图207.3工厂总平面布置图画图指示：液压转向器厂平面布置图A液压转向器厂平面布置图B液压转向器厂平面布置图C八、方案评价（一）加权因素法采用加权因素法进行方案评价的一般步骤如下：（1）列出所有对于选择布置方案有重要影响的因素。一般应考虑的因素有：物流效率与方便性；空间利用率；辅助服务部门的综合效率；工作环境安全与舒适性；管理的方便性；布置方案的可扩展性；产品质量、外观、环境保护及其他相关因素。方案影响因素ABC相对重要性等级分数等级分数等级分数物流效率与方便性A4A4E310空间利用率I2I2E38辅助服务部门的综合效率E3I2E39工作环境安全与舒适性E3I2E35管理的方便性I2I2I28布置方案的可扩展性E3I2I27产品质量E3E3E37外观E3E3I25环境保护I2I2E36其它因素I2E3E33综合得分189171184综合排名132(2)选取方案，取=MAX1，2，3，即为最高的总分，获得最高总分A方案为最优方案。参考文献1、 蒋祖华等编. 工业工程专业课程设计指导. 北京：机械工业出版社，20112、 邹安全.张红波.全春光.设施规划与物流分析课程设计指导书.湖南：湖南科技大学工业工程系，20063、 齐二石等.物流工程.北京：中国科学技术出版社，20044、 程国全等.物流规划与设计.北京，中国物资出版社，2003