设施规划与物流分析课程设计指导书

精选优质文档-倾情为你奉上目 录专心-专注-专业第一章 课程设计的目的和要求第一节 绪 论设施规则与物流分析是工业工程专业一门重要的主干专业课程。设施规划是工业工程学科中公认的重要研究领域和分支之一。设施规划特别是其中的工厂设计着重研究工厂总平面布置、车间布置及物料搬运等内容，其目标是通过对工厂各组成部分相互关系分析，进行合理布置，得到高效运行的生产系统，获得最佳的经济效益和社会效益。工厂作为一个生产工具系统是由人员、设备、技术等多种因素所构成，整个系统的效益即总投入与总产出之比应尽可能达到最高水平。因此，工厂布置设计就是一项多因素、多目标的系统优化设计课题。由于社会需要的多样性，生产不同产品工厂的模式必然存在着差异，这就给工厂布置设计带来了难题。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，采用一套表达力极强的图例符号和简明表格，通过一套条理清晰的设计程序进行工厂布置设计。这种方法为设施设计人员与生产工具管理人员广泛采用，实践效果良好。系统布置设计不是一种严密的设计理论，而是一套实践性非常强的设计模式和规范的设计程序。学习和掌握系统布置设计方法最有效的手段就是直接参与设计工作。第二节 课程设计目的和内容一、课程设计的目的设施规划与物流分析课程设计是设施规划与物流分析课程的重要实践性教学环节，是综合运用所学专业知识，完成工厂布置设计工作而进行的一次基本训练。其目的是：（1）能正确运用工业工程基本原理及有关专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。（2）通过对某工厂布置设计的实际操作，熟悉系统布置设计方法中的各种图例符号和表格，掌握系统布置设计方法的规范设计程序。（3）通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。（4）通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解决实际技术问题的能力。二、课程设计内容设施规划与物流分析课程设计的主要目标是培养学生如何分析、发现现有生产厂布置方面存在的问题，并加以改善的工作能力，以及掌握完整的系统布置设计方法。为此，本课程设计包括两个阶段：一是现场调研阶段；二是给定工厂布置设计阶段。具体内容与工作量要求如下：1、现场调研适当选择一个小型工厂作为研究对象，该工厂的生产类型最好属于多品种、中小批量生产，其产品品种在5-10种，生产部门与主要辅助部门10个左右。完成下列工作：（1）产品调查 分析产品构成，详细列出工厂主要产品零、部件明细表。（2）生产工艺过程调查 针对3-5种主要产品加工工艺过程绘制详细工艺过程图，并注明各工序间物料搬运量。（3）绘制各生产车间、仓储部门之间的物料流程图。（4）作业单位调查 针对各种不同的部门编制相应内容的调查表。对生产车间，主要调查产品、产量、设备类型与台数、物料流动模式、建筑物结构型式与占地面积等；对于职能管理部门主要调查职责、人员构成、设备配备、办公室面积等；对于仓储部门，应调查储存物品、储存方式、占地面积大小等；对于辅助服务部门，主要调查工作性质、功能、占地面积大小等。当上述数据调查有困难时，可以简单地从工厂平面布置图中直接取得各部门的占地面积大小。（5）绘制工厂现有平面布置图（6）对现有平面布置进行分析，找出不合理处，并提出改进意见。2、工厂布置设计针对给定的工厂实例，完成下列工作：（1）产品分析，产品产量分析，确定生产类型。（2）生产工艺过程分析，绘制工艺过程图。（3）进行物流分析，得到物流相关表。（4）进行作业单位相互关系分析，得到作业单位相互关系表。（5）将作业单位物流相关表与非物流相互关系表加以合并，求出作业单位综合相互关系表。（6）绘制作业单位位置相关图。（7）绘制作业单位面积相关图。（8）参考现场调研的情况，列出影响布置的修正因素与实际限制条件。（9）产生三套布置方案。（10）布置方案的自我评价 从物流效率、工艺流程要求及生产变化的适应性等方面对各方案进行评价比较，得出最佳方案。3、编定课程设计说明书课程设计说明书是整个设计工作的总结，应包括现场调研报告以及工厂布置设计各个阶段的工作内容。（1）现场调研报告 应包括必要的图表与文字说明，不少于3000字。（2）工厂布置设计说明书 应包括各阶段工作数据表格、各布置方案简图及文字说明，工作量不少于12000字，说明书为16开纸，用碳素墨水书写。4、图样工作量图样是工厂布置设计的阶段成果与最终成果，包括：（1）作业单位位置相关图 相当于A1图样的坐标纸1张。（2）作业单位面积相关图 相当于A1图样的坐标纸1张。（3）布置方案图 A1图样三套。注：上述图样均应上墨处理。第三节 课程设计进度计划本课程设计计划用三周时间完成，各阶段进度计划如下。一、现场调研1）产品调查 1天2）工艺过程调查 2天3）现有工厂平面布置状况调查 1天4）编写调研报告 1天二、工厂平面布置设计1）物流分析 2天2）作业单位相互关系分析，物流与非物流相互关系合并 1天3）绘制作业单位位置相关图 1.5天4）绘制作业单位面积相关图 0.5天5）绘制布置方案图 2天6）编写设计说明书 2天7）准备答辩 1天第四节 课程设计的答辩和成绩评定一、答辩学生按照设计任务书的规定要求，经过现场调研与布置设计两个阶段完成设计任务，并经指导老师审核签字同意后，在规定的时间内进行答辩。答辩小组由主考学校或指定单位组织，以指导教师为主，由讲师、工程师以上职称人员组成，总人数不少于3人。答辩时，学生自述主要设计内容15-20分钟，然后回答答辩小组成员提出的问题，每位学生的答辩时间一般30-40分钟。二、成绩评定课程设计成绩优、良、中、及格和不及格记分。具体见评分标准。第二章 系统布置设计第一节 概述一、工厂设计研究范围设施规划与设计是一种对企业的设备、物料以及人员所需空间进行合理分配和有效组合的技术，其研究对象相当广泛，不仅涉及到工矿企业，还包括学校、医院、商店等各行各业。就工厂设计而言，主要包括厂址选择、工厂平面布置、物料搬运与仓储、能源管理和办公室布置等研究内容。1、厂址选择新建与扩建工厂时，首先要对未来的厂址进行选择，一是要确定工厂坐落的地区，二是要确定工厂在该地区的具体位置。关于地区选择，一般受当地工业布局的限制及社会宏观经济的约束。影响工厂位置的因素很多，可分为定量的成本因素和定性的非成本因素。重要的成本因素包括：运输成本；原材料的供应成本；动力能源和水的供应量及成本；土地成本和建筑成本；劳动力资源的供应量、素质及成本；其他各类社会服务成本等。定性的非成本因素包括：当地的气候、地理环境、政策法规、社会因素及科技发展水平等。其中包括环境保护、防止污染等。建设新厂时，工厂的位置应尽量适应工厂未来发展的需要；对于改、扩建工厂，应充分考虑原有厂房的利用。2、工厂布置工厂布置主要包括工厂总平面布置和车间布置两个方面。工厂总平面布置要对工厂的生产车间、物料储运部门、管理部门和生产服务部门的建筑物、场地和道路等，按照各部门之间相互关系的密切程度做出合理的安排。车间布置主要是考虑工艺过程、物流量等因素，对机器设备、运输通道等做出合理的布局。工厂布置是工厂设计的核心内容。3、物料搬运工厂内的物料搬运涉及到全厂工艺过程、搬运作业、仓库管理、信息系统等各个方面。现代物料搬运的重要特征是把物料搬运过程中的所有环节（包括运输、装卸、储存、加工、装配和包装等），当作一个整体的物流系统来考虑，并与工厂布置密切结合，使工厂物料流动与转移更趋合理，减少物料和能源消耗，缩短物料流动周期，提高产品质量，节省劳动力，最终实现系统总体效益最优化。二、工厂布置的目标任何一种系统的设计工作必须具有4个目标，即可行性、经济性、安全性和柔性。一家工厂就是一个复杂的生产系统，因此，工厂设计当然应追求这4个目标。对于工厂布置来说，主要表现在：1）必须满足生产工艺过程的需要（可行性）。2）减少物料搬运（经济性）。3）减少设备投资（经济性）。4）提高在制品的周转率（经济性）。5）充分利用现有空间（经济性）。6）有效发挥人力设备的生产能力（经济性）。7）生产系统必须具备较大的加工范围，适应多种产品的生产。当产品品种变化时，生产系统调整要简便（柔性）。8）维护良好的工作环境，确保操作人员舒适安全地工作（安全性）。三、工厂布置的基本设计原则为了达到上述的工厂布置目标，在根据当地规划要求确定适当的厂址位置的前提下，应根据下列原则进行工厂布置。1、工厂总平面布置设计原则（1）满足生产要求，工艺流程合理 工厂总体布局应满足生产要求，符合工艺过程，减少物流量，同时重视各部门之间的关系密切程度。具体布置模式有两种：1）按功能划分厂区，即将工厂的各部门按生产性质、卫生、防火与运输要求的相似性，将工厂划分为若干功能区段。如中、大型机械工厂的厂区，可划分为加工装配区、备料（热加工）区、动力区、仓库设施区及厂前区等。这种布置模式难以完全满足工艺流程和物流合理化的要求。2）采用系统布置设计模式，即按各部门之间物流与非物流相互关系的密切程度进行系统布置，因此可以避免物料搬运的往返交叉，节省搬运时间与费用。（2）适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直 工厂总平面布置要与工厂内部运输方式相适应。根据生产产品产量特点，可以采用铁路运输、道路运输、带式运输或管道运输等。根据选定的运输方式、运输设备及技术要求等，合理地确定运输线路及与之有关的部门的位置。厂内道路承担着物料运输、人流输送、消防通行的任务，还具有划分厂区的功能；道路系统的布局对厂区绿化、美化，排水设施布置，工程管线辅设，也有重大影响。工厂内部运输方式、道路布局等应与厂外运输方式相适应，这也是工厂总平面布置应给予重视的问题。（3）合理用地 节约用地是我国的一项基本国策。工业企业建设中，在确保生产和安全的前提下，应尽量合理地节约建设用地。在工厂总平面布置时可以采取如下措施：1）根据运输、防火、安全、卫生、绿化等要求，合理确定通道宽度以及各部门建筑物之间的距离，力求总体布局紧凑合理。2）在满足生产工艺要求的前提下，将联系密切的生产厂房进行合并，建成联合厂房。此外，可以采用多层建筑或适宜的建筑物外形。3）适当预留发展用地。（4）充分注意防火、防爆、防振与防噪声 安全生产是工厂布局首先要考虑的问题在某些危险部门之间应留出适当的防火、防爆间距。振动会影响精密作业车间的生产，因此精密车间必须远离振源或采用必要的隔振措施。如机械厂的精加工车间及计量部门应远离锻造车间或冲压车间。噪声不仅影响工作，而且还会摧残人的身体健康。因此，在工厂总平面布置时要考虑防噪声问题，一可以采取隔音措施，降低噪声源发出的噪声级；二可以采取使人员多的部门远离噪声源的方法。（5）利用风象、朝向的自然条件，减小环境污染 生产中产生的有害烟雾和粉尘会严重影响工作人员的身体健康，并会造成环境污染。进行工厂总平面布置前，必须了解当地全年各季节风向的颁布和变化转换规律，绘制成风象图，找出全年占优势的盛行风向及最小风频风向。如我国北方大部分地区春、夏季盛行东南风，秋、冬季盛行西北风。散发有害烟雾或粉尘的车间，应分布在两盛行风向间的最小风频风向的上风侧，如图2-1所示。 a) b) c)图21 风象与污染源建筑物位置关系另外，建筑物的朝向也是工厂总平面布置时应注意的问题，特别是对日照、采光和自然通风要求较高的建筑物，更应注意这个问题。（6）充分利用地形、地貌、地质条件。（7）考虑建筑群体的空间组织和造型，注意美学效果。（8）考虑建筑施工的便利条件。上述设计原则涉及面非常广，往往存在相互矛盾的情况，应结合具体条件分别考虑。2、车间布置设计原则（1）确定设备布置形式 根据车间的生产纲领，分析产品一产量关系，从而确定生产类型是大量生产、成批生产还是单件生产，由此决定车间设备布置形式是采用流水线式、成组单元式还是机群式。（2）满足工艺流程要求 车间布置应保证工艺流程顺畅，物料搬运方便，减少或避免往返交叉物流现象。（3）实行定置管理，确保工作环境整洁、安全 车间布置时，除对主要生产设备安排适当位置外，还需对其它所有组成部分包括在制品暂存地、废品废料存放地、检验试验用地、工人工作地、通道及辅助部门如办室、生活卫生设施等安排出合理的位置，确保工作环境整洁及生产安全。（4）选择适当的建筑形式 根据工艺流程要求及产品特点，配备适当等级的起重运输设备，进一步确定建筑物高度、跨度、柱距及形状。（5）采光、照明、通风、采暖、防尘、防噪声。（6）具备适当的柔性，适应生产的变化。四、工厂布置方法由于工厂布置中需要考虑的因素很多，其中很大一部分因素不能用定量的方法表示，而且工厂布置又是多目标的，往往存在相互矛盾的要求。因此，许多布置都依赖于设计人员的经验，否则无法确保布置成果的合理性，而良好的布置设计与拙劣的布置设计之间的实际施工费用相差无几，但两者日后生产作业的效率质量成本与安全却有极大的不同。如何确保工厂布置合理、延长布置方案的使用寿命周期，是工厂布置设计人员长期以来一直探索的课题。美国R.Muther提出的系统布置设计SLP法提供了一整套具有清晰条理性和严密逻辑性的分析方法。SLP法采用作业单位间关系密级与相互关系表、图来研究各种因素对布置设计的影响，使布置设计由定性阶段发展到了定量阶段，受到广大设计人员的欢迎，在许多领域都得到了广泛应用。第二节 系统布置设计（SLP）模式一、系统布置设计基本要素一般讲，工厂布置设计就是在根据社会需要确定出某些待生产的产品及其产量以及确定厂址的前提下，完成工厂总平面布置和车间布置，提供布置方案的实施。产品及产量由决策部门在设计纲领中作出规定；厂址的确定主要由经营决策人员根据某些社会因素、经济因素及自然条件做出决策；建厂工作则主要由土建施工人员来完成与设施布置设计人员直接相关的任务是总平面布置和车间布置。如图2-2所示，为了完成工厂总平面布置和车间布置，需要从产品P及产量Q出发，首先对产品组成进行分析，确定各零、部件生产类型，制定出各个零部件的加工、装配工艺流程；根据工艺流程各阶段的特点划分出生产车间，并根据生产需要设置必要的职能管理部门及附属生产与生活服务部门。整个工厂就是由生产车间、职能管理部门、附属生产及生活服务部门以及为使生产连续进行而设置的仓储部门这几类作业单位所构成。然后，由工厂布置设计人员来完成工厂总平面布置及车间布置。布置设计方法制定工艺路线R作业单位划分S制定作业计划T布置方案产品P产品Q图2-2 工厂设计过程在图2-2所示的工厂设计过程中，基本给定条件（要素）为产品P及产量Q，涉及到了除平面布置设计以外的如制定加工、装配工艺过程等多种专业技术问题，要求多种专业技术人员配合协作来完成。为了突出平面布置设计，可把平面布置前各阶段工作的结果作为给定要素来处理，包括工艺流程R、辅助服务部门S及生产时间安排T，这样就形成了单纯的工厂布置模型，如图2-3所示。布置设计方法布置方案PQSTR 定量约束条件定性约束条件图2-3 工厂布置模型在R.Muther提出的系统布置设计（SLP）中，把产品P、产量Q、生产路线R、辅助服务部门S及生产时间安排T作为给定的基本要素（原始资料），成为布置设计工作的基本出发点。1、产品P产品P是指待布置工厂将生产的商品、原材料或者加工的零件和成品等。这些资料由生产纲领和产品设计提供，包括项目、品种类型、材料、产品特性等。产品这一要素影响着生产系统的组成及其各作业单位间的相互关系、生产设备的类型、物料搬运方式等。2、产量Q产量指所生产的产品的数量，也由生产纲领和产品设计提供，可用件数、重量、体积等来表示，产量Q这一要素影响着生产系统的规模、设备的数量、运输量、建筑面积的大小等。3、生产路线R为了完成产品的加工，必须制定加工工艺流程，形成生产路线，可用工艺过程表（卡）工艺过程图、设备表等表示。它影响着各作业单位之间的关系、物料搬运路线、仓库及堆放地的位置等。4、辅助服务部门S在实施系统布置工作以前，必须对生产系统的组成情况有一个总体的规划，可以大体上分为生产车间、职能管理部门、辅助生产部门、生活服务部门及仓储部门等；可以把除生产车间以外的所有作业单位统称为辅助服务部门S，包括工具、维修、动力、收货、发运、铁路专用路线、办公室、食堂等，这些作业单位构成生产系统的生产支持系统部分在某种意义上加强了生产能力。有时，辅助服务部门的占地总面积接近甚至大于生产车间所占面积，所以布置设计时应给予足够的重视。5、时间T时间要素是指在什么时候、用多少时间生产出产品，包括各工序的操作时间、更换批量的次数。在工艺过程设计中，根据时间因素确定生产所需各类设备的数量、占地面积的大小和操作人员数量，来平衡各工序的生产时间。二、系统布置设计模式任何一种系统设计过程都反复迭代、逐步细化的寻求最优解的过程，工厂布置设计更是如此，设计步骤的正确与否往往是工厂布置设计能否成功的关键，系统布置设计SLP模式就是一种人们广为采用的、成功的设计方法。系统布置设计是一种逻辑性强、条理清楚的布置设计方法，分为确定位置、总体区划、详细布置及实施4个阶段，在总体区划和详细布置两个阶段采用相同的SLP设计程序。1、确定位置（阶段）在新建、扩建或改建工厂或车间时，首先应确定出新厂房坐落的地区位置。在这个阶段中，首先要明确待建工厂的产品、计划生产能力，参考同类工厂确定待建工厂的规模，从待选的新地区或现有工厂中确定出可供利用的厂址。2、总体区划（阶段）总体区划又叫区域划分，就是在已确定的厂址上规划出一个总体布局。此阶段中，首先应明确各生产车间、职能管理部门、辅助服务部门及仓储部门等作业单位的工作任务与功能，确定其总体占地面积及外形尺寸。在确定了各作业单位之间的相互关系后，把基本物流模式和区域划分结合起来进行布置。3、详细布置（阶段）详细布置一般是指一个作业单位内部机器及设备的布置。在详细布置阶段，要根据每台设备、生产单元及公用、服务单元的相互关系，确定出各自的位置。4、实施（阶段）在完成详细布置设计后，经上级批准可以进行施工设计，绘制大量的详细安装图，编制搬迁、安装计划、按计划进行机器设备及辅助装置的搬迁、安装施工工作。在系统布置设计过程中，上述4个阶段按如图2-4所示的顺序交叉进行。在确定位置阶段，就必须大体确定各主要部门的外形尺寸，以便确定工厂总体形状和占地面积；在总体区划阶段，就有必要对某些影响重大的作业单位进行较详细的布置。整个设计过程中随着阶段的进展，数据资料逐步齐全，从而能发现前期设计中存在的问题，通过高速修正逐步细化完善设计。在系统布置设计4个阶段中，阶段与阶段由其他专业人员负责，系统布置设计人员应积极参与；阶段和阶段由系统布置设计人员来完成，因此，可以说工厂布置包括工厂总平面布置（总体区划）及车间布置或车间平面布置（详细布置）两项内容。在系统布置设计阶段和阶段，采用相同的设计步骤系统布置设计SLP程序，如图2-5所示。在SLP程序中，一般经过下列步骤：（1）准备原始资料 在系统布置设计开始时，首先必须明确给出基本要素产品P、产量Q、生产工艺过程R、辅助服务部门S及时间安排T等这些原始资料，同时也需要对作业单位的划分情况进行分析，通过分解与合并，得到最佳的作业单位划分状况，所有这些均作为系统布置设计的原始资料。（2）物流分析与作业单位相互关系 针对某些以生产流程为主的工厂，物料移动是工艺过程的主要部分时，如一般的机械制造厂，物流分析是布置设计中最重要的方面；对某些辅助服务部门或某些物流量较步的工厂，各作业单位之间的相互关系（非物流联系）对布置设计就显得更重要；介于上述两者之间的情况，则需要综合考虑作业单位这间物流与非物流的相互关系。方案XSLP程序模式原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位2作业单位相互关系1物流3相互关系图解5可用面积4所需面积6面积相关图解8实际条件限制7修正因素9评价方案Z方案Y选出的布置方案阶段时间I 确定位置II 总体区划III 详细布置IV 实施图24 工厂布置的阶段结构 图25 SLP设计程序模式物流分析的结果可以用物流强度等级及物流相关表来表示，非物流的作业单位间的相互关系可以用关系密切等级及相互关系表来表示。在需要综合考虑作业单位间物流与非物流的相互关系时，可以采用简单加权的方法将物流相关表及作业单位间相互关系表综合成综合相互关系表。（3）绘制作业单位位置相关图 根据物流相关表与作业单位相互关系表，考虑每对作业单位间相互关系等级的高低，决定两作业单位相对位置的远近，得出各作业单位之间的相对位置关系，有些资料上也称之为拓扑关系。这时并未考虑各作业单位具体的占地面积，从而得到的仅是作业单位位置相关图。（4）作业单位占地面积计算 各作业单位所需占地面积与设备、人员、通道及辅助装置等有关，计算出的面积应与可用面积相适应。（5）绘制作业单位面积相关图 把各作业占地面积附加到作业单位位置相关图上，就形成了作业单位面积相关图。（6）修正 作业单位面积相关图只是一个原始布置图，还需要根据其它因素进行调整与修正，此时需要考虑的修正因素包括物料搬运方式、操作方式、储存周期等，同时还需要考虑实际限制条件，如成本、安全和职工倾向等方面是否允许。考虑了各种修正因素与实际限制条件后，对面积图进行调整，得出数个有价值的可行方案。（7）方案评价与择优 针对得到的数个方案，需要进行费用及其他因素评价。通过对各方案的比较评价，选出或修正设计方案，得到布置方案图。第三节 基本要素分析一、产品P-产量Q分析企业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。如图2-1所示。表中列出了大量生产、成批生产及单件生产情况下的生产特点及设备布置类型。机械制造业设备布置的基本形式一般如图2-6所示，按产品在制造过程中的位置是否变化分为产品移动式和产品固定式两大类。产品移动式布置又可分为产品原则布置、工艺原则布置及成组原则布置三种形式。每一种设备布置形式各有特点，分别适应不同的生产类型：（1）产品原则布置（Product Layout）产品原则布置也称为流水线布置或对象原则布置。当产品品种很少而生产数量又很大时，应按产品的加工工艺过程顺序配置设备，形成流水生产线，这是大量生产中典型的设备布置方式。由于产品原则布置是按产品的加工、装配工艺过程顺序配置各道工序所需设备、人员及物料，因此能最大限度地满足固定品种产品的生产过程对空间和时间的客观要求，生产效率非常高，单件产品生产成本低，但生产适应性即柔性差，适用于少品种大量生产。设备布置形式移动式布置固定式布置产品布置（流水线布置）工艺布置（机群式布置）成组布置单元布置柔性布置图2-6 设备布置基本形式表2-1 生产类型特点生产类型条件大量生产(流水线生产)成批生产单件生产需求条件品种品种较少，产品的品种、规格一般由企业自己决定品种较多，产品品种、规格由企业或用户决定品种繁多，产品品种、规格多由用户决定，产品功能有某些特殊要求质量质量变动少，要求有互换性质量要求稳定，但每批质量可以改进每种产品都要求有自己的规格和质量标准产量产量大，可以根据国家计划或市场要求预测，预先确定销售（出产）量产量较少，可以分批轮番生产，可以根据市场预测和订货确定出产量产量小，由顾客订货时确定产量技术特点设备多采用专用设备部分采用专用设备采用通用设备工艺装备专用工艺装备部分专用工艺装备通用工艺装备工序能力通过更换程序能够生产多种规格产品，各工序能力要平衡通过更换程序，能够生产许多品种，主要工序能力要平衡通过更换程序，能够生产许多品种，各工序能务不需要平衡运输使用传送带使用卡车、吊车使用吊车、手推车零件互换性互换选配部分钳工修配钳工修配标准化原材料、零件工序和操作要求标准化对规格化、通用化零件要求标准化对规格化、通用化零件要求标准化生生产管理特点设备布置产品原则（对象原则）混合原则（成组原则）工艺原则劳动分工分工较细一定分工粗略原则工人技术水平专业操作专业操作多工序多面手计划安排精确比较细致粗略、临时派工库存用库存成品调节产品用在制品调节生产用库存原材料、零部件调节生产维修、保养采用强制或预防修理保养制度采用预防修理保养制度关键设备采用计划维修制，一般设备可采用事故维修生产周期短较短长劳动生产率高较高低成本低中高生产适应性差较差强（2）工艺原则布置（Process Layout）工艺原则布置也称为机群式布置，这种布置形式的特点就是把同种类型的设备和人员集中布置在一个地方，如车床工段、铣床工段、刨床工段及磨床工段，就是分别把车床、铣床、刨床和磨床集中布置在一个地方。这种布置方式便于高速设备和人员，容易适应产品的变化，生产系统的柔性大大增加。但是，当工作需要多种设备进行加工时，就不得不往返于各工序之间，增加了产品搬运次数与搬运距离，常常带来物料交叉搬运与逆向流动的问题。这种布置形式通常适用于单件生产。（3）成组原则布置（Group Layout）成组原则布置又称为混合原则布置。在产品品种较多、每种产品的产量又是中等程度的情况下，将工件按其外形与加工工艺的相似性进行编码分组，同组零件用相近的工艺过程进行加工。同时，将设备成组布置，即把使用频率高的机器群按工艺过程顺序组合布置成成组制造单元，整个生产系统由数个成组制造单元构成，这种布置方式既有流水线的生产效率，又有机群式布置的柔性，可以提高设备开动率、减少物流量及加工时间，成组原则布置适用于多品种、中小批量的生产类型。现代成组原则布置包括柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）两种方式。（4）固定工位式布置（Fixed Product Layout）产品固定工位式布置适用于大型设备如飞机、轮船的制造过程。产品固定在一个固定位置上，所需设备、人员、物料均围绕产品布置，这种布置方式在一般场合很少应用。综上所述，产品品种的多少、产量的高低直接决定了设备布置的形式，图2-7直观反映了产品-产量与设备布置形式的关系。因此，只有对产品-产量关系进行深入分析，才能产生恰当的设备布置方式。一般，产品P-产量Q分析分为两个步骤，即1）将各种产品、材料或有关生产项目分组归类；2）统计或计算每一组或类的产品的数量，需要说明的是产量的计算单位应该反映出生产过程的重复性，如件数、重量或体积等。产量流水型（以产品为中心布置设备）GT型机群型产品固定型产产产品品品A B C产产产品品品M NO产产产品品品Q R S产产产品品品X Y Z种类种类：少量：大种类：少量：极少种类：多量：中种类：多量：少图27 产品产量与设备布置的关系表2-2 零件-数量分析表工厂名称：共 页第 页产品信息生产计划产品名称与说明本年度产量成品状态（易碎、易变形、危险品）预计明年产量单位单件重量预计5年内总产量形状尺寸资料来源：备注：毛胚制作方式单件重量形状尺寸零件容器毛胚： 成品：编制（日期）审核（日期）在产品P-产量Q分析过程中，根据产品是零件、单一设备还是多种产品，分别采用表2-2、表2-3或表2-4来统计产品品种产量。然后，将产品P-产量Q的关系绘制成P-Q曲线，如图2-8所示，绘制曲线时，所有产品均按产量递减顺序排列。在图2-8中，M区的产品适用于采用大量生产类型；J区属于单件小批生产类型；介于M区与J区之间的产品生产类型为成批生产。对于不同类型的产品，生产类型的划分是有区别的，表2-5列出了不同类型产品生产类型分类数据，可供实际工作中参考。通过P-Q曲线或杳阅表2-5，得出工厂生产的每件产品应采取的生产类型，进而决定设备布置方式。表2-3 单一产品数量分析表工厂名称：共 页第 页产品信息生产计划产品名称与说明本年度产量成品状态（易碎、易变形、危险品）预计明年产量单位单件重量预计5年内总产量形状尺寸资料来源：产品包装主 要 部 件序号部件名称代号材料状态形状尺寸单位重量编制（日期）审核（日期）表2-4 多种产品-数量分析表工厂名称：共 页第 页产品序号产品名称规格型号成品状态形状尺寸单位重量计划产量本年明年今后5年产量比率产量比率产量比率编制（日期）审核（日期）二、工艺过程R分析如前所述，不同的生产类型应采取不同的设备布置形式。对于大量生产，多采用专用设备及专用工装，按工艺过程顺序排列设备，形成高效的流水生产线；对于单件小批生产，设备按其类型及功能集中布置，以获得高的适应性，工厂生产车间的划分也是在此基础上实现的；对于成批生产，特别是按成组方式组织生产的情况，设备布置相当复杂，与产品生产工艺过程零部件加工、装配工艺过程密切相关。此外，工厂生产的产品多数情况下都是经网络状的多条工艺过程制造出来的，各条工艺过程往往互不相干，因此常由不同的生产车间来完成，也就是说，工艺过程决定了生产车间的划分状况，其他辅助服务部门的设置也大多受生产工艺过程的影响。MJ数量产品（项目或品种）产品A产品B产品C等P图28 P-Q曲线表2-5 生产类型划分产品类型年产量（件）大量生产成批生产单件生产大批中批小批重型零件中型零件轻型零件1000500050000300100050050005000500001003002005005005000510010200100500510100产品的工艺过程是由产品的组成、零件的形状与加工精度要求、装配要求、现有加工设备与加工方法等因素决定的，必须在深入了解产品组成、各部分加工要求后，才能制定出切实可行的加工工艺过程。1、产品组成分析在机械制造业中，产品大多是机器设备，这样的产品组成是很复杂的，一般由多个零、部件构成一个产品，因此，产品生产的工艺过程也是因其组成的不同而千变万化。对于每一种产品，都应由产品装配图出发，按加工、装配过程的相反顺序，对产品进行分解。完整的产品可以按其功能结构分解成数个部件（或组件），每个部（组）件又是由多个零件组合而成；有些零件可能需要自制，而另一些零件甚至部件可能直接外购，只有需要自制的零、部件才需要编制加工、装配工艺过程。以某厂生产的电瓶叉车为例，来说明产品组成的分析过程。图2-9所示为叉车外形简图，叉车的构成可以用图2-10表示。为了以后分析方便，在这里给出了叉车各个组成部分的重量。经过产品组成分析，得到零件明细表，如表2-6所示，表中包括零件名称、代号、件数、图号、自制或外购等内容。如果工厂生产类型为多品种成批生产，为能方便地编制成组工艺过程，还应采用类似表2-7所示的格式，根据零件外形、尺寸的相似性及加工工艺的形似性，对不同产吕的零进行分组归类。2、工艺过程设计产品的工艺过程与产品的类型密切相关，不同的产品其工艺过程存在着极大的差别，因此，工艺过程的设计需要由专业技术人员来完成。图2-9 电瓶叉车图2-10 叉车的构成以机械制造业为例，一种产品由不同的零部件组成，不同种类的零件加工工艺过程又不相同。如轴类零件的加工工艺过程通常采用锻-粗车-精车-磨削；齿轮类零件通常采用锻-车-制齿-磨齿的工艺过程；箱体类零件一般采用铸造或焊接-铣或刨-镗孔等加工工序。在各类零件加工过程中，还需要适时安排时效处理、热处理及检验等工序。一般，零件的加工工艺过程设计需要考虑零件类型、使用场合、尺寸大小、形位公差、尺寸精度、表面粗糙度要求等因素，以及现有可行的加工设备与加工方法。制定出工艺工程后，需填写工艺路线卡，也称工艺过程卡，对于采用成组技术的同组零件，采用同一种典型综合工艺过程来派生出各自的工艺过程，关于成组技术方面的内容请参阅有关资料。工艺过程卡适于描述车间内零件的加工工艺过程。对于全厂内整个产品的加工、装配工艺过程，比较适宜的描述方法是工艺过程图，这部分的内容将在本章后面讲到。表2-6 零件明细表工厂名称：共页 产品名称产品代号计划年产量第页序号零件名称零件代号自制外购材料总计划需求量零件图号形状尺寸单件重量说明编制（日期）审核（日期）表2-7 零件分组表工厂名称：共 页组名组号主要生产车间第 页序号零件名称零件代号材料总计划需求量零件图号形状尺寸最高加工精度说明编制（日期）审核（日期）表2-8 机械加工过程卡（表）厂名机械加工过程卡片产品名称及型号零件名称零件图号材料名称毛坯种类零件重量单位毛重第 页牌号尺寸净重共 页性能每料件数每台件数每批件数工序号工序内容加工车间设备名称及型号工艺装备名称及编号工人技术等级时间定额(min)夹具刀具量具单件准备终结更改内容编制抄写校对审核批准3、设备选择在制定工艺过程时，必须选择加工设备。设备的类型及功能对工艺过程有很大影响，如加工中心可以将分散在多台普通机床上的加工工序集中在一起，大大简化了工艺过程，设备选择是建厂工作中极其重要的一个组成部分，而且设备又是企业的一项长期投资，受到企业的普遍重视。设备选择一般应考虑以下的因素： （1）可行性 所选择的设备必须满足生产需要。根据工艺过程设计可以确定出工厂所需设备的加工范围、加工精度等级及生产能力要求，这些都是设备选择的基本要求。在满足这些基本要求的前提下，适当考虑生产发展的需要选定设备型号及规格。（2）经济性 在满足生产需要的前提下，经济性是设备选择的一个重要因素，应在适当考虑技术发展趋势下，以较低资金投入，购买一定性能的设备，以减少设备投资。（3）可维护性 企业使用的设备应具有较低的故障率，一旦出了故障，应能尽快发现故障原因，并进行维修。另外，设备的生产厂家应能提供完善的技术服务。设备类型确定后，应按下式计算所需设备数量。即上式中，计划产量为计划周期内计划产量，如件/班或件/日等；单件工时为设备生产一件工件所需时间；工作时间是计划周期内开机时间，考虑负荷率、成品率及故障率后计算出所需设备数量，将所有采用同一设备完成的工序所需设备数量累加后，得出实际所需设备数量。当所有设备均选择完成后，应采用类似表2-9格式进行汇总，整理出设备类型、名称、型号及规格、占地面积、台数等。三、作业单位的划分任何一个企业都是由多个生产车间、职能管理部门、仓储部门及其他辅助服务部门组成的，通常，把企业的各级组成部分统称为作业单位。每一个作业单位又可以细分成更小一级的作业单位（或称为作业单元），如生产车间可细分成数个工段，每个工段又是由多个加工中心或生产单元构成，那么生产单元就是更小一级的作业单位，在进行工厂总平面布置时，作业单位是指车间、科室一级的部门。一个好的企业应该有一个良好的组织结构，每一个作业单位承担着明确的任务，作业单位之间既相互独立又相互联系，共同为企业整体利益服务。1、生产车间生产车间也称为生产部门，直接承担着企业的加工、装配生产任务，是将原材料转化为产品的部门。生产车间是企业的基本组成部分。一般，根据产品的制造工艺过程的各个阶段划分生产车间。例如，机械制造厂往往设置备料车间、机加工车间和总装车间。有的还把机加工车间按工件种类及加工工艺流程的相似性分解成某些零件加工车间，如箱体车间、轴加工车间、齿轮加工车间等。这些车间分别担负某一类零件的加工任务，这些零件一般可以采用相似的工艺及相同的设备进行加工。装配车间可以分为部件装配和总装两部分，负责把零、部件组装成产品。此外，根据生产性质不同，可将热处理、铸造、锻造、焊接等热加工部门，独立划分为热处理车间、铸造车间、锻造车间和焊接车间。表2-9 设备明细表部门名称：主要产品： 共 页第 页序号设备名称设备型号及规格外形尺寸（m）占地面积（）台数生产厂家长度宽度高度编制（日期）审核（日期）表2-10 生产单位占地面积计表算部门名称：主要产品： 共 页第 页设 备工作人数临时存放面积工作活动空间面积合计说 明名称单台占地面积台数生产能务利用率总占地面积合计总计编制（日期）审核（日期）表2-11 仓储单位占地面积计算表仓储部门：主要物品： 共 页第 页储放物品名称容器包装数量容器占用空间最高存储量可用时间放置层数需用面积高度保留面积说明编制（日期）审核（日期）表2-12 后勤部门占地面积计算表后勤部门：主要物品： 共 页第 页用 途使用设备情况容纳使用人数活动空间面积空间高度要求说明设备名称数量单台面积总面积编制（日期）审核（日期）表2-13 办公室占地面积计算表科室部门：主要工作： 共 页第 页部门名称在编人员数量使用设备