南京理工大學(xué)泰科院物流設(shè)施規(guī)劃結(jié)課課程設(shè)計(jì)

1、1 引言設(shè)施布置設(shè)計(jì)是物流系統(tǒng)分析的重要一環(huán)，它受到生產(chǎn)物流系統(tǒng)及其他設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的影響，也對生產(chǎn)物流系統(tǒng)及其他設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。一個(gè)設(shè)施是一個(gè)有機(jī)的整體，由相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)組成，因此，必須以設(shè)施系統(tǒng)自身的目標(biāo)作為整個(gè)規(guī)劃設(shè)計(jì)活動(dòng)的中心。設(shè)施規(guī)劃總的是使人力，財(cái)力，物力和人流，物流，信息流得到最合理、最經(jīng)濟(jì)、最有效的配置和安排，即要確保規(guī)劃的企業(yè)能以最小投入得到最大的收益。 無論新設(shè)施的規(guī)劃還是舊設(shè)施的再規(guī)劃，一致目標(biāo)是：（1）簡化加工過程（2）有效地利用設(shè)備、空間、能源和人力資源（3）最大限度地減少物料搬運(yùn)（4）縮短生產(chǎn)周期（5）力求投資最低（6）為職工提供方便、舒適、安全和符合職業(yè)衛(wèi)生的條件上

2、訴目標(biāo)之間往往存在沖突。要用恰當(dāng)?shù)闹笜?biāo)對每一個(gè)方案進(jìn)行綜合評價(jià)，達(dá)到總體目標(biāo)的最優(yōu)化。為達(dá)到最優(yōu)化方案由如下考慮：（1）減少或消除不必要的作業(yè)（2）以流動(dòng)的觀點(diǎn)作為設(shè)施規(guī)劃的出發(fā)點(diǎn)（3）運(yùn)用系統(tǒng)的概念（4）重視人的因素（5）設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)是從宏觀到微觀，又沖微觀到宏觀的反復(fù)迭代、并行設(shè)計(jì)的過程1.1 原始給定條件本文種原始給定條件主要有：（1）工廠占地5400平方米，南北90米，東西60米。（2）計(jì)劃年產(chǎn)量為10000件。2 基本要素2.1 作業(yè)單位明細(xì)表工廠各個(gè)單位部門的占地面積大小與其建筑物外形尺寸對布置設(shè)計(jì)影響很大。根據(jù)生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備占地面積大小、物流模式及其通道、人員活動(dòng)區(qū)域、建筑結(jié)

3、構(gòu)等因素加以確定具體布局。根據(jù)生產(chǎn)工藝過程需要，本廠由如下表2.1所示的作業(yè)單位構(gòu)成。表2.1 作業(yè)單位明細(xì)表工廠名稱發(fā)動(dòng)機(jī)連桿活塞機(jī)構(gòu)制造廠產(chǎn)品名稱連桿活塞機(jī)構(gòu)計(jì)劃產(chǎn)量10000序號(hào)零件名稱自制外購材料單件重量(kg)生產(chǎn)量1活塞ZL4011.000 2活塞環(huán)合金鑄鐵0.080 3活塞銷20Cr0.080 4連桿401.500 100005連桿螺栓ML40Cr0.025 6連桿軸瓦（含連桿瓦、蓋）銅鉛合金、低碳合金鋼3.000 2.2 作業(yè)單元的劃分根據(jù)連桿組的結(jié)構(gòu)及其工藝特點(diǎn)，設(shè)立如表2.2所示的8個(gè)單位部門，分別承擔(dān)備料、鍛壓、特處理、加工、暫存、裝配和儲(chǔ)存成品等各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)。作業(yè)單位建

4、筑匯總表2.2如下： 表2.2 建筑單位匯總表序列作業(yè)單位名稱用途建筑面積（平方米）1原材料庫儲(chǔ)存鋼材與鑄錠等20x20=4002鍛造車間鍛造10x20=2003熱處理車間熱處理（調(diào)質(zhì)）10x20=2004加工車間車，銑，鉆，滾齒10x20=2005精密車間鏜削，磨削，剃齒10x20=2006標(biāo)準(zhǔn)件與半成品庫儲(chǔ)存外購、標(biāo)準(zhǔn)件、半成品10x20=2007裝配車間裝配成型20x20=4008成品庫儲(chǔ)存成品10x20=2002.3 生產(chǎn)工藝過程活塞連桿組由活塞組和連桿組兩部分構(gòu)成。(一)活塞組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、活塞銷卡環(huán)等零件組成。1.活塞由頂部、頭部和裙部3部分組成?；钊^部是活塞環(huán)槽以上的

5、部分，共有三道環(huán)槽，上面兩道用以安裝氣環(huán)，下面一道用以安裝油環(huán)。第一環(huán)槽鑲奧氏體鑄鐵耐磨圈，油環(huán)槽內(nèi)有4個(gè)4mm的油孔，對稱分布在活塞銷孔兩側(cè)。第一道環(huán)槽為梯形槽，第二道、第三道環(huán)槽為矩形糟。第一道環(huán)槽槽口寬3. 0mm，第二環(huán)槽寬2.385mm，第三環(huán)槽(油環(huán)槽)寬4mm。活塞裙部為鼓形橢圓，橢圓長軸(與活塞銷垂直方向)與短軸(與活塞銷平行方向)長度相差為0.35mm，安裝在缸體上的噴油嘴噴出的壓力機(jī)油冷卻活塞的裙部?；钊牟牧蠟楣簿Ч桎X合金或鋁鋅合金。2.活塞環(huán)有兩道氣環(huán)和一道油環(huán)。第一道活塞環(huán)截面為梯形桶面環(huán)，梯形角度為15°，采用球墨鑄鐵制造，圓周表面鍍鉻以提高耐磨性和抗拉缸

6、能力。第二道活塞環(huán)為錐面扭曲環(huán)，頂面有內(nèi)斜45°切口，外圓呈錐面，錐面角為90。第二環(huán)采用合金鑄鐵制造。第三道環(huán)為脹圈式組合油環(huán)，其內(nèi)設(shè)襯環(huán)，以提高油環(huán)的彈力，油環(huán)本體采用合金鑄鐵制造，螺旋襯環(huán)的材料為65Mn彈簧鋼絲。3.活塞銷采用低碳合金鋼(20Cr)，內(nèi)外圓表面滲透碳淬火活塞銷的裝配：活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套的連接配合，采用“全浮式”，即在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，活塞銷不僅可以在連桿小頭襯套內(nèi)，還可以在銷座孔內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，以使活塞銷各部分磨損均勻。注意事項(xiàng)：當(dāng)活塞銷直徑超出使用極限時(shí)，應(yīng)更換新活塞銷。活塞銷與活塞裝配時(shí)，先將鋁合金活塞在水或機(jī)油中加熱至50-70，保溫一段時(shí)間

7、，取出抹干凈后，將涂抹有15W/40潤滑油的活塞銷用手掌心平穩(wěn)地推入活塞銷座孔和連桿小頭。活塞銷推入錐座孔后，其端面不得超過卡環(huán)槽?；钊⒒钊N、連桿裝配成組合件后，連桿、活塞銷能自由擺動(dòng)，活塞銷與活塞銷座孔之間，在工作狀態(tài)下呈“浮式”，活塞銷可在銷座孔內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。(二)連桿組連桿組主要由連桿、連桿軸瓦（含連桿蓋）和連桿螺栓組成。連桿組的功用是連接活塞和曲軸，將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1.連桿(1)工作條件及要求工作時(shí)，連桿承受活塞銷傳來的氣體作用力以及連桿本身擺動(dòng)和活塞組往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力，這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此，連桿受到壓縮、拉伸

8、和彎曲等交變載荷的作用，這就要求連桿的質(zhì)量盡可能小并具有足夠的剛度和強(qiáng)度。如強(qiáng)度不足，會(huì)發(fā)生連桿螺栓、大頭蓋及桿身斷裂，造成嚴(yán)重事故。如剛度不足，會(huì)使連桿大頭變形失圓，導(dǎo)致連桿大頭軸瓦因油膜破壞而燒損；還會(huì)使連桿桿身彎曲，造成活塞與氣缸偏磨，活塞環(huán)漏氣和竄油等。連桿采用合金鋼模鍛而成，斷面是工字形。(2)結(jié)構(gòu)連桿由連桿小頭、桿身，、連桿大頭三部分組成連桿小頭與活塞銷相連，連桿通過小頭，用活塞銷與活塞連接，柴油機(jī)工作時(shí)，連桿與活塞銷可以相對自由轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿小頭上壓入銅鉛雙金屬襯套，以提高耐磨性。連桿小頭的頂上有一個(gè)集油孔，曲軸旋轉(zhuǎn)激濺起來的機(jī)油、甩到活塞內(nèi)腔的頂部，冷卻活塞后，落下時(shí)，一部分機(jī)油通

9、過集油孔流入連桿小頭內(nèi)孔潤滑活塞銷。此外，活塞冷卻噴嘴噴出的機(jī)油冷卻活塞后，其中一部分機(jī)油也通過集油孔流入連桿小頭內(nèi)孔潤滑活塞銷。連桿桿身采用工字形斷面，這樣可以使之在最小重量下具有最大的強(qiáng)度和剛度。連桿大頭連桿通過連桿大頭與連桿軸頸相連，連桿大頭為斜切口(68°)分開式，被分開的部分稱為連桿蓋。2.連桿軸瓦采用銅鉛合金薄壁軸瓦，內(nèi)表面鍍鉛錫合金，以提高其耐磨性，外表面鍍錫以防銹。3.連桿螺栓連桿螺栓是承受交變拉伸載荷的重要零件。連桿螺栓采用ML40Cr材料制造。2.4 自制零件制造工藝過程表2.3 連桿生產(chǎn)過程表連桿生產(chǎn)過程工序內(nèi)容機(jī)床設(shè)備作業(yè)單位名稱序號(hào)模鍛 2調(diào)質(zhì)3粗、精銑兩平

10、面立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床4粗、精銑結(jié)合面立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床磨兩平面 立軸圓臺(tái)平面磨床5磨結(jié)合面立軸矩臺(tái)平面磨床鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔、孔口倒角 立式五工位機(jī)床 連桿體兩件粗鏜大頭孔，倒角 臥式三工位機(jī)床 鉆、攻螺紋孔，鉆、鉸定位孔 臥式五工位機(jī)床 4精鏜定位孔 5連桿制造設(shè)備過程以及作業(yè)單位如表2.3。連桿制造過程如下表2.4。表2.4 連桿加工工藝過程表零件名稱零件序號(hào)材料單件質(zhì)量(kg)年總產(chǎn)量（件）連桿4451.500 10000步驟對應(yīng)單位序列及其作業(yè)單位工序大致內(nèi)容工序材料利用率（%）11原材料庫備料22鍛造車間模鍛8033熱處理車間調(diào)質(zhì)44加工車間粗、精銑；攻螺紋、鉸9055精密車間磨、鉆孔、倒

11、角；精鏜9566標(biāo)準(zhǔn)件與半成品庫暫存2.5 產(chǎn)品產(chǎn)量分析生產(chǎn)的產(chǎn)品品種的多少以及每種產(chǎn)品產(chǎn)量的高低，決定了工廠的生產(chǎn)類型，進(jìn)而影響著工廠設(shè)備的布置形式。根據(jù)以上已知條件可知，待布置設(shè)計(jì)的工廠產(chǎn)品品種單一，產(chǎn)量較大，年產(chǎn)量為10000臺(tái)，屬于大批量生產(chǎn)，適合按產(chǎn)品的原則布置，宜采用流水線的組織形式。2.6 產(chǎn)品工藝過程分析通過對產(chǎn)品的加工、組裝等階段以及各工藝過程路線的分析，計(jì)算每個(gè)工藝過程加工前工件的單位質(zhì)量以及產(chǎn)生的廢料重量。表2.5 全年生產(chǎn)量計(jì)算全年廢料物流量零件名稱毛重（kg）廢料(kg）鍛造廢料機(jī)加工廢料精加工廢料總廢料全年連桿2.1930.4390.1760.0780.693693

12、0 根據(jù)零件加工工藝與物流量，繪制工藝過程如圖2.1所示。圖2.1 連桿物流量3 物流分析3.1 繪制從至表當(dāng)物料移動(dòng)式工藝過程的主要部分時(shí)，物流分析就是工廠布局設(shè)計(jì)的核心工作，也是物料搬運(yùn)分析的開始。零部件物流是該部件在工廠內(nèi)移動(dòng)時(shí)所走過的路線，物流分析不僅腰考慮每個(gè)零部件在工廠內(nèi)的路線，還要遵循兩個(gè)最小和兩個(gè)避免的原則：兩個(gè)最小原則，即經(jīng)過距離最小和物流成本最小。兩個(gè)避免原則，即避免迂回和避免十字交叉。從至表是以一定順序按行排列物料移動(dòng)的起始作業(yè)工序，以相同順序按列排列物料移動(dòng)的終止工序，行列相交的方格中記錄從起始作業(yè)單位到終止作業(yè)單位的各種物料搬運(yùn)量的總和。表3.1 物流強(qiáng)度從至表3.2

13、 物流強(qiáng)度等級劃分表3.2 物流強(qiáng)度等級劃分表物流等級強(qiáng)度符號(hào)含義物流比例（%）承擔(dān)物流量比例（%）超高物流量A絕對重要1040特高物流量E特別重要2030較大物流量I重要3020一般物流量O一般密切程度4010可忽略物流量U不重要-3.3 物流相關(guān)圖依照從至表構(gòu)造一種表示所有作業(yè)單位相關(guān)系的關(guān)系表，在行與列相交方格中填入單位間物流強(qiáng)度等級。圖3.3 物流相關(guān)圖4 非物流分析4.1 作業(yè)單位非物流相關(guān)影響因素表4.1 作業(yè)單位相關(guān)理由表序列理由1工作流程連續(xù)性2生產(chǎn)服務(wù)3物料搬運(yùn)4管理方便5安全與污染6公共設(shè)備設(shè)施7振動(dòng)8人員聯(lián)系確定各個(gè)作業(yè)之間影響相互的因素，做出表4.2表4.2 作業(yè)單位間

14、相互關(guān)系等級對應(yīng)符號(hào)含義比例（%）A絕對重要212E特別重要1020I重要1530O一般密切程度2040U不重要35804.2 非物流相關(guān)圖圖4.1 非物流相關(guān)圖5 綜合相互關(guān)系分析在SLP中，要將作業(yè)單位物流間的相互關(guān)系與非物流進(jìn)行合并，求出合成的相互關(guān)系-綜合相互關(guān)系，然后由各個(gè)作業(yè)單位綜合相互關(guān)系出發(fā)，實(shí)現(xiàn)各作業(yè)單位的合理布置。5.1 綜合相互關(guān)系計(jì)算表由以上給出的自行車廠作業(yè)單位物流相關(guān)圖與作業(yè)單位非物流相關(guān)圖，為了確定作業(yè)單位之間綜合相互關(guān)系密切程度，需要合并。(1)加權(quán)值選取加權(quán)值的大小反應(yīng)出布置時(shí)考慮因素的側(cè)重點(diǎn)，對于連桿來說，物流因素(M)的影響并不明顯大于其他非物流因素(N)

15、的影響，因此，取加權(quán)值M:N=1:1(2)綜合關(guān)系計(jì)算根據(jù)工廠各個(gè)作業(yè)單位對之間物流與非物流關(guān)系等級的高低進(jìn)行量化，并加權(quán)求和，求出綜合相互關(guān)系。表5.1 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系計(jì)算表序號(hào)作業(yè)單位對關(guān)系密切程度綜合關(guān)系物流關(guān)系非物流關(guān)系等級分值等級分值總分值等級112A4A48A213U0U00U314U0U00U415U0U00U516U0U00U617U0U00U718U0U00U823E3E36E924U0U00U1025U0U00U1126U0U00U1227U0U00U1328U0U00U1434E3E36E1535U0U00U1636U0U00U1737U0U00U1838U0U00

16、U1945E3E36E2046U0U00U2147U0U00U2248U0U00U2356E3E36E2457U0U00U2558U0U00U2667A4A48A2768U0U00U2878A4A48A對表5.1的數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)，得到表5.2如下：表5.2 綜合相互關(guān)系等級劃分總分對應(yīng)符號(hào)含義作業(yè)單位對數(shù)百分?jǐn)?shù)78A絕對重要31156E特別重要41434I重要0002O一般密切程度000U不重要2175合計(jì)281005.2 綜合相互關(guān)系圖圖5.1 綜合相互關(guān)系圖6 綜合相關(guān)關(guān)系在SLP中，工廠總平面布置并不直接去考慮各作業(yè)單位的建筑物占地面積以及其形狀，而使從各個(gè)作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度出發(fā)，

17、安排各個(gè)作業(yè)單位之間相對位置。關(guān)系密切極高的作業(yè)單位之間距離近，關(guān)系密切極低的作業(yè)單位之間距離遠(yuǎn)。由此形成作業(yè)單位位置相關(guān)圖。 依據(jù)SLP思想，首先根據(jù)綜合相互關(guān)系級別高低按A,E,I,O,U級別順序先確定不同級別作業(yè)單位位置，而同一級別的作業(yè)單位按綜合接近程度分值高低順序來進(jìn)行布置。 為此，要按綜合接近程度分值高低順序?yàn)樽鳂I(yè)單位排序，其結(jié)果如表6.1所示：表6.1 綜合接近程度排序表 根據(jù)綜合接近程度排序表，可以看出各個(gè)作業(yè)單元的重要程度，并作出作業(yè)單元相關(guān)圖。圖6.1 各單元綜合相關(guān)圖7 工廠總平面布置圖 根據(jù)圖6.1和各種方案進(jìn)行全面評價(jià)，得出了最佳方案如圖7.1所示。 我們這種將車間安排在一起的聯(lián)合廠房是當(dāng)今設(shè)計(jì)布置的一個(gè)趨勢，它可以節(jié)約占地面積、節(jié)省工程費(fèi)用、方便生產(chǎn)管理，方便物流和物料搬運(yùn)，可以進(jìn)行集中供應(yīng)各種資源，而且還有較大的調(diào)整余地。圖7.1 工廠總平面布置方案結(jié)束語 設(shè)施布置設(shè)計(jì)在實(shí)施設(shè)施規(guī)劃與物流分析中占有重要地位，他得好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的物流、信息流、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)安全。 對于工廠總體布置而言，他主要考慮工廠各個(gè)組成部分包括生產(chǎn)車間、輔助生產(chǎn)車間、倉庫等。系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)法（SLP）是從分析原始資料開始，考慮原始數(shù)據(jù)中P（產(chǎn)品）、Q(產(chǎn)量)、R(生產(chǎn)路線)、S(輔助部門)、T(時(shí)間安排)