動線型系統(tǒng)布置設(shè)計法在徐州污水處理廠的應(yīng)用研究畢業(yè)論文

1、 . 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：動線型系統(tǒng)布置設(shè)計法在污水處理廠的應(yīng)用研究二一一年六月中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué)院礦業(yè)工程學(xué)院專業(yè)年級工業(yè)工程07-2班學(xué)生任務(wù)下達日期： 2011年 1 月14 日畢業(yè)設(shè)計日期：2011年 3 月14日至2011年6月10日畢業(yè)設(shè)計題目：動線型系統(tǒng)布置設(shè)計法在污水處理廠的應(yīng)用研究畢業(yè)設(shè)計專題題目：畢業(yè)設(shè)計主要容和要求：院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論與基本技能的掌握；綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大?。蝗〉玫闹饕晒c創(chuàng)新點；寫作的規(guī)程度；總體評價與建議成績；存在問題；是否同意答辯

2、等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯與綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語與建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負責(zé)人： 年 月 日摘 要系統(tǒng)布置設(shè)計（Systematic Layout Planning）理論即SLP法在平面布置設(shè)計中已經(jīng)獲得非常廣泛的應(yīng)用，但將傳統(tǒng)的系統(tǒng)布置設(shè)計方法SLP直接應(yīng)用于現(xiàn)代企業(yè)設(shè)施布置設(shè)計存在一些不足，進而結(jié)合現(xiàn)代企業(yè)的運作特點，在借鑒傳統(tǒng)SLP方法的基礎(chǔ)上，將動線型SLP法應(yīng)用于現(xiàn)代企業(yè)的設(shè)施布置設(shè)計中，使企業(yè)的設(shè)

3、施規(guī)劃設(shè)計更加完善。本文將SLP法結(jié)合動線型SLP法運用于奎河污水處理廠提標(biāo)改造工程平面布置設(shè)計中。關(guān)鍵詞：SLP； 動線型SLP； 平面布置設(shè)計ABSTRACTThe Systematic Layout Planning theory, the SLP Method, has got widely applied on the layout design, but there are still some problems on how to apply the traditional SLP on the modern enterprise design on facilities lay

4、out directly. Thus, the good application of the moving line-type SLP on the design of facilities layout in modern enterprise which is based on the traditional SLP as well as the features of running a modern enterprise will make a better design of facilities layout. This essay will apply SLP together

5、 with the moving line-type SLP on how to improve the design on engineering layout of Kui River Sewage Treatment Plant in Xu Zhou, Jiang Su.Key Words: SLP (Systematic Layout Planning);Moving line-type SLP;layout design目 錄1 前言11.1研究背景和意義11.2研究的容與結(jié)構(gòu)12 概述32.1SLP相關(guān)理論介紹32.1.1 SLP法基本原理32.1.2 SLP法的程序模式32.1.

6、3 SLP設(shè)計步驟42.2SLP法的不足與改進62.2.1SLP法的不足62.2.2改進SLP法動線型SLP法62.3 國外研究的現(xiàn)狀103 企業(yè)概況與問題123.1 污水處理廠概況123.2 市奎河污水處理廠提標(biāo)改造工程概況123.3 企業(yè)在設(shè)施布置方面的問題134 動線型SLP在污水處理廠中的應(yīng)用研究134.1 污水處理廠總平面布置原則134.2 基本要素分析144.2.1加工、服務(wù)的對象或接收的訂單E-Entry144.2.2加工產(chǎn)品或處理貨物的種類I-Item144.2.3加工產(chǎn)品或處理貨物的數(shù)量Q-Quantity144.2.4 產(chǎn)品的工藝流程或貨物處理的作業(yè)流程R-Route144

7、.2.5輔助部門和物流服務(wù)水平S-Service154.2.6生產(chǎn)加工的時間安排或物流服務(wù)的時間T-Time154.2.7現(xiàn)代企業(yè)的建造預(yù)算C-Cost154.3 設(shè)施布置類型154.4 作業(yè)單位與作業(yè)活動分析164.4.1現(xiàn)狀構(gòu)（建）筑物164.4.2 計算物流量204.4.3 繪制污水處理的工藝過程圖214.5 物流分析214.6作業(yè)單位相關(guān)性分析244.6.1部門關(guān)系和接近度分級244.6.2 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系圖254.7 繪制作業(yè)單位位置相關(guān)圖284.8 影響布置的修正因素與實際限制條件324.8.1 修正因素324.8.2實際條件的限制334.9 提出布置方案并畫出相應(yīng)布置圖34

8、4.10布置方案的評價與選擇374.10動線分析385 小結(jié)38參考文獻38英文原文39中文譯文49致5862 / 701 前言1.1研究背景和意義由Richard Muther在20世紀(jì)60年代提出的具有系統(tǒng)性和條理性的系統(tǒng)布置方法，即SLP-Systematic Layout Planning在制造業(yè)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。SLP是工業(yè)工程專業(yè)設(shè)施規(guī)劃與物流分析專業(yè)課里的重要技術(shù)，我國最早于1993年招收工業(yè)工程的本科生，1994年起開始招收碩士生，近年來工業(yè)工程專業(yè)得到了社會的廣泛認可，被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)，并逐漸應(yīng)用到服務(wù)業(yè)等行業(yè)，在地域上逐漸由東部地區(qū)向西部推廣。由于我國工業(yè)工程起步較晚，

9、SLP技術(shù)沒能得到很好的應(yīng)用，眾多企業(yè)在系統(tǒng)布置設(shè)計的時候主要是憑經(jīng)驗和感覺進行設(shè)計，從而導(dǎo)致了企業(yè)設(shè)施規(guī)劃不合理，增加了制造與管理成本，因此研究SLP在我國企業(yè)中的應(yīng)用將具有非常高的經(jīng)濟價值和社會意義。SLP作為設(shè)施規(guī)劃的一種重要技術(shù)，可以促進整個生產(chǎn)系統(tǒng)的人流、物流、信息流更加順暢，減少人員、物料的移動成本，提高空間利用率，改善整個生產(chǎn)過程的整體效率，幫助企業(yè)降低制造成本，應(yīng)對來自于市場、客戶和競爭者的壓力，達到高效管理的目的。筆者在本文將動線型SLP法應(yīng)用于奎河污水處理廠提標(biāo)改造工程平面布置設(shè)計中，希望通過研究，合理布置設(shè)計污水處理廠，提高該廠經(jīng)營效益，也希望從該研究中得到SLP法應(yīng)用于

10、非制造業(yè)的一些思路。1.2研究的容與結(jié)構(gòu)筆者通過在市奎河污水處理廠實習(xí)，搜集整理資料發(fā)現(xiàn)該企業(yè)在設(shè)施布局方面的問題，應(yīng)用SLP改進方法的研究成果對其進行研究，改進該企業(yè)的設(shè)施布局，幫助該企業(yè)降低經(jīng)營成本，提高企業(yè)的綜合效益。研究結(jié)構(gòu)如圖1-2-1所示。圖1-2-1 研究結(jié)構(gòu)圖2 概述2.1SLP相關(guān)理論介紹2.1.1 SLP法基本原理繆瑟的系統(tǒng)布置設(shè)計SLP是一種最早應(yīng)用于工廠設(shè)計的系統(tǒng)布置設(shè)計方法,具有很強的條理性,是一種把物流分析與作業(yè)單元關(guān)系的密切程度分析相結(jié)合、求得合理布置的技術(shù)。在布置設(shè)計領(lǐng)域獲得極其廣泛的運用。SLP方法的依據(jù)和切入點是：產(chǎn)品P、產(chǎn)量Q、工藝過程R、輔助部門S、時間

11、T這5個基本要素。采用SLP法進行總平面布置的首要工作是對各作業(yè)單位之間的相互關(guān)系做出分析,包括物流和非物流的相互關(guān)系,綜合得到作業(yè)單位相互關(guān)系表。然后,根據(jù)相互關(guān)系表中作業(yè)單位之間相互關(guān)系的密切程度,決定各作業(yè)單位之間距離的遠近,安排各作業(yè)單位的位置,繪制作業(yè)單位相關(guān)圖,將各作業(yè)單位實際占地面積與作業(yè)單位位置相關(guān)圖結(jié)合起來形成作業(yè)單位面積相關(guān)圖；通過作業(yè)單位面積相關(guān)圖的修正和調(diào)整得到數(shù)個可行的布置方案；然后采用一定的評價方法對各方案進行評價,擇優(yōu)選出最佳方案。2.1.2 SLP法的程序模式系統(tǒng)布置設(shè)計的工作程序模式有十個步驟，其程序模式如圖2-1-1。4.必要面積5.可利用面積7.修正條件8

12、.實際制約6.面積相互關(guān)系圖9.擬定可行方案10.評價1.物 流 2.作業(yè)單位相關(guān)圖3.物流作業(yè)單位相關(guān)圖最優(yōu)方案數(shù)據(jù)輸入（P、Q、R、S、T）分析尋優(yōu)選擇圖2-1-1SLP法的程序模式2.1.3SLP設(shè)計步驟由SLP法的程序模式可知SLP設(shè)計步驟如下：（1）準(zhǔn)備原始資料。在系統(tǒng)布置設(shè)計開始時，首先必須明確給出基本要素如產(chǎn)品P、產(chǎn)量Q、生產(chǎn)工藝過程R、輔助服務(wù)部門S、與時間安排T等這些原始資料，同時也需要對作業(yè)單位的劃分情況進行分析，通過分解與合并，得到最佳的作業(yè)單位劃分狀況。所有這些均作為系統(tǒng)布置設(shè)計的原始資料。（2）工藝過程分析。通過零件的生產(chǎn)工藝過程和利用率，計算各工序之間的物流量，繪制

13、各零件的工藝過程圖，繪制多產(chǎn)品工藝過程圖，繪制各作業(yè)單位對之間從何單位至何單位物流強度匯總表。（3）物流分析與作業(yè)單位相互關(guān)系分析。以生產(chǎn)流程為主的企業(yè)，因為物料移動是工藝過程的主要組成部分，因此，物流分析是布置設(shè)計中最重要的方面；而對于某些輔助服務(wù)部門或某些物流量較小的工廠，雖然物流關(guān)系不太密切，但相互之間的聯(lián)系大，各作業(yè)單位之間的非物流關(guān)系對布置設(shè)計也就顯得很重要，因此，需要對非物流關(guān)系進行詳細的分析。介于上述兩者之間的情況，在進行作業(yè)單位相互關(guān)系分析時，需要綜合考慮作業(yè)單位之間物流與非物流的相互關(guān)系。物流分析的結(jié)果可以用物流強度等級與物流相關(guān)表格來表示。非物流的作業(yè)單位間的相互關(guān)系，可以

14、用關(guān)系密級與相互關(guān)系表來表示。在需要綜合考慮作業(yè)單位間物流與非物流的相互關(guān)系時，可以采用簡單加權(quán)的方法將物流相關(guān)表與作業(yè)單位間相互關(guān)系表綜合成綜合相互關(guān)系表。（4）繪制作業(yè)單位位置相關(guān)圖。根據(jù)物流相關(guān)表與作業(yè)單位相互關(guān)系表，考慮每對作業(yè)單位間相互關(guān)系等級的高低，決定兩作業(yè)單位相對位置的遠近，得出各作業(yè)單位之間的相對位置關(guān)系，有些資料上也稱為拓撲關(guān)系。這時并未考慮作業(yè)單位具體的占地面積，因而得到的僅是作業(yè)單位位置相關(guān)圖。（5）作業(yè)單位占地面積計算。各作業(yè)單位所需占地面積與設(shè)備、人員、通道與輔助裝置等有關(guān)，計算出的面積應(yīng)與可用面積相適應(yīng)。（6）繪制作業(yè)單位面積相關(guān)圖。把各作業(yè)單位占地面積附加到作業(yè)

15、單位位置相關(guān)圖，就形成了作業(yè)單位面積相關(guān)圖。（7）修正。作業(yè)單位面積相關(guān)圖只是一個原始布置圖，還需要根據(jù)其他因素進行調(diào)整和修正。此時需要考慮的修正因素包括物料搬運方式、操作方式、儲存周期等，同時還需要考慮實際限制條件，如成本、安全和職工傾向等方面是否允許?？紤]了各種修正因素與實際限制條件后，對面積圖進行調(diào)整，得出幾種有價值的可行方案。（8）方案評價與擇優(yōu)。針對得到的數(shù)個方案，需要進行費用與其他因素評價。通過對各方案的比較評價，選出或修正設(shè)計方案，得到布置方案圖。2.2SLP法的不足與改進2.2.1SLP法的不足在現(xiàn)代企業(yè)設(shè)施布置中，直接應(yīng)用SLP法進行設(shè)施布置設(shè)計存在以下問題：（1）不適合現(xiàn)代

16、企業(yè)的生產(chǎn)特點。傳統(tǒng)的SLP方法是基于計劃推動式生產(chǎn)的方法，而現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)是基于市場定單需求，屬于拉動式生產(chǎn)。（2）缺少物流戰(zhàn)略規(guī)劃。戰(zhàn)略規(guī)劃比任何其它因素對現(xiàn)代企業(yè)設(shè)施布置設(shè)計的影響都要大，布置設(shè)計各項問題的分析都要基于企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略、以實現(xiàn)戰(zhàn)略規(guī)劃為目標(biāo)。傳統(tǒng)的設(shè)施布置方法缺少戰(zhàn)略規(guī)劃，影響現(xiàn)代企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。（3）缺少動態(tài)柔性。SLP方法基本上是靜態(tài)的，缺乏動態(tài)柔性。而現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營是以市場為導(dǎo)向的，隨機性、時效性等特點很明顯，要求其布置設(shè)計和生產(chǎn)系統(tǒng)具有適當(dāng)?shù)膹椥浴⑷嵝?，能緊隨市場變化與時地、適度地進行調(diào)整。（4）SLP方法缺少動線分析過程。所謂動線，就是貨物和人員的移動路線。在整

17、個企業(yè)圍貨物和人員的流動不能發(fā)生阻斷、迂回、繞行和相互干擾等現(xiàn)象，要求動線具有完整性、合理性和流暢性。在總體規(guī)劃方案初步確定后，就要與時地進行動線分析，以便做出相應(yīng)的調(diào)整。（5）由于歷史的局限性，SLP方法沒有充分考慮利用計算機技術(shù)。傳統(tǒng)的方法主要是手工布置，受主觀經(jīng)驗、自身知識與能力等多種因素的影響，雖然在布置過程中考慮了系統(tǒng)優(yōu)化，但往往得不到較優(yōu)解，有時得到的可能僅僅是非劣解，想要獲得優(yōu)秀的、令人滿意的方案是比較困難的；而且手工布置程序繁瑣，導(dǎo)致設(shè)計者最終提供給決策者的方案較少，可供決策者選擇的余地太小，不利于科學(xué)決策。2.2.2改進SLP法動線型SLP法根據(jù)上述分析的在現(xiàn)代企業(yè)設(shè)施布置中

18、運用傳統(tǒng)SLP法存在的問題,本文將結(jié)合現(xiàn)代企業(yè)自身的生產(chǎn)運作特點,在參考國外研究的新成果和新技術(shù)的基礎(chǔ)上（2、3）,提出一種適合現(xiàn)代企業(yè)的設(shè)施布置設(shè)計的改進SLP法。由于此方法加入了動線分析，故稱之為動線型SLP法,其程序模式示意圖如圖2-2-1所示,大致分為八個階段。圖2-2-1動線型SLP法的程序模式示意圖（1）資料搜集與分析階段。資料搜集與分析是現(xiàn)代企業(yè)設(shè)施布置設(shè)計的重要前提。在此階段，搜集并分析影響布置設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和背景資料，主要包括：E-Entry，指加工、服務(wù)的對象或接收的訂單；I-Item，指加工產(chǎn)品或處理貨物的種類；Q-Quantity，指加工產(chǎn)品或處理貨物的數(shù)量；R-Rou

19、te，指產(chǎn)品的工藝流程或貨物處理的作業(yè)流程；S-Service，指輔助部門和物流服務(wù)水平；T-Time，指生產(chǎn)加工的時間安排或物流服務(wù)的時間；C-Cost，指現(xiàn)代企業(yè)的建造預(yù)算。EIQ分析屬于基于拉動的分析方法，與傳統(tǒng)SLP 中基于推動的PQ分析有本質(zhì)區(qū)別。上述資料可以根據(jù)對歷史資料或商務(wù)合同的統(tǒng)計、同類現(xiàn)代企業(yè)的參考類比、專家經(jīng)驗咨詢、市場調(diào)查分析、甚至是實驗測算的辦法獲得，盡可能準(zhǔn)確。（2）確定設(shè)施布置類型。對于生產(chǎn)企業(yè)來說，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種的多少以與每種產(chǎn)品產(chǎn)量的高低，決定了企業(yè)的生產(chǎn)類型，直接影響著企業(yè)的總體布局與生產(chǎn)設(shè)施的布置形式。在新建、改建、擴建企業(yè)時，首先要確定企業(yè)未來生產(chǎn)的

20、產(chǎn)品與其生產(chǎn)綱領(lǐng)，必須對企業(yè)的未來產(chǎn)品與產(chǎn)量關(guān)系- - 生產(chǎn)類型進行深入分析，進一步優(yōu)化設(shè)計制造系統(tǒng)和確定最優(yōu)的工藝過程，這是企業(yè)布置設(shè)計的前提。根據(jù)單位時間產(chǎn)品的生產(chǎn)量，可以把企業(yè)的生產(chǎn)類型分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種生產(chǎn)類型。按產(chǎn)品在制造過程中的位置是否變化分為產(chǎn)品固定式和產(chǎn)品移動式兩大類。固定布置指加工或服務(wù)對象位置固定，而加工或服務(wù)設(shè)備圍繞著該固定位置移動的一種布置方式。這種方式主要用于飛機、輪船等難以移動的加工對象的布置。產(chǎn)品移動式布置又可分為產(chǎn)品布置、工藝布置與成組布置三種形式。每一種設(shè)施布置形式各有特點，分別適應(yīng)不同的生產(chǎn)類型。產(chǎn)品布置也稱為流水線布置或?qū)ο蟛贾?，這種布置

21、形式就是按產(chǎn)品的加工工藝過程順序配置設(shè)備，這時生產(chǎn)效率非常高，但生產(chǎn)適應(yīng)性差，適用于少品種大量生產(chǎn)。工藝布置也稱為機群式布置，即把同種類型的設(shè)備和人員集中布置在一個地方，這樣便于調(diào)整設(shè)備和人員，容易適應(yīng)產(chǎn)品的變化，生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性大大增加，但是，當(dāng)工件需要經(jīng)過多種設(shè)備進行加工時，工件就不得不往返于各工序之間，增加了產(chǎn)品搬運次數(shù)與搬運距離，常常帶來物料交叉搬運與逆向流動的問題，這種布置形式通常適用于單件生產(chǎn)與多品種小批量生產(chǎn)模式。成組布置又稱混合布置，在產(chǎn)品品種較多，每種產(chǎn)品的產(chǎn)量又是中等程度的情況下，將工件按其外形與加工工藝的相似性進行編碼分組，同組零件用相似的工藝過程進行加工，同時將設(shè)備成組布

22、置，即把使用頻率高的機器群按工藝過程順序布置組合成成組制造單元，整個生產(chǎn)系統(tǒng)由數(shù)個成組制造單元構(gòu)成。這種布置方式既有流水線的生產(chǎn)效率又有機群式布置的柔性，可以提高設(shè)備開工率、減少物流量與加工時間，成組布置適用于多品種、中小批量的生產(chǎn)類型。綜上所述，產(chǎn)品品種的多少、產(chǎn)量的高低直接決定了設(shè)施布置的形式，圖1-3-2直觀反映了產(chǎn)品種類產(chǎn)量與設(shè)施布置形式的關(guān)系，圖中每柱代表一類產(chǎn)品的產(chǎn)量。只有對產(chǎn)品種類產(chǎn)量關(guān)系深入分析，才能產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)脑O(shè)施布置形式。圖1-3-2E-Q曲線以上均是針對生產(chǎn)企業(yè)來說的，而對于物流中心，同樣可以根據(jù)處理貨物的種類- - 數(shù)量關(guān)系確定恰當(dāng)?shù)脑O(shè)施布置形式。(3)作業(yè)單位與作業(yè)活動

23、分析。在對前述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和背景資料分析的基礎(chǔ)上，進而對現(xiàn)代企業(yè)主要的業(yè)務(wù)活動、作業(yè)的關(guān)聯(lián)性與其大體作業(yè)流程進行分析，劃分作業(yè)區(qū)域和作業(yè)單位。在此過程需注意作業(yè)區(qū)域之間可能存在的信息交換關(guān)系、組織協(xié)調(diào)關(guān)系、考慮操作安全和環(huán)境需要而保持的距離關(guān)系。在大多數(shù)企業(yè)中，各作業(yè)單位之間既有物流聯(lián)系也有非物流聯(lián)系，兩作業(yè)單位之間的相互關(guān)系應(yīng)包括物流關(guān)系與非物流關(guān)系，因此要將作業(yè)單位間的相互關(guān)系與非物流的相互關(guān)系進行合并，求出合成的相互關(guān)系- - 綜合相互關(guān)系，然后由各作業(yè)單位間綜合相互關(guān)系出發(fā)，實現(xiàn)各作業(yè)單位的合理布置。（4）初步方案形成階段。在這一階段所采用的方法，和傳統(tǒng)的SLP方法基本上是一致的。只是由上

24、一步的部門綜合關(guān)系圖生成線型圖，再將面積的約束與各種實際限制條件加入，采用試錯法生成空間關(guān)系圖，即生成初步布置方案X、Y、Z（5）方案評估和選擇階段。對上一步形成的數(shù)個方案，應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)，技術(shù)經(jīng)濟學(xué)，或者計算機仿真的方法，從社會、經(jīng)濟、技術(shù)等方面因素，對各方案進行的綜合評價和方案評估，從中選擇一到兩個可選方案進行詳細設(shè)計。（6）詳細布置設(shè)計階段。對各作業(yè)區(qū)部所使用的各種設(shè)施、設(shè)備器具、作業(yè)場所、車間通道等進行詳細布置和安排。在此階段建議重復(fù)使用綜合關(guān)系法，因為從考慮問題、布置思路和處理方法等角度來看，各作業(yè)區(qū)部的詳細布置設(shè)計和各作業(yè)單位布置設(shè)計的方法幾乎完全一樣，只是工作的深度、設(shè)計的圍和細

25、致程度不同，詳細設(shè)計階段考慮的問題更細致些，布置的容更具體些。（7）動線分析。在此之前均是空間的合理布置設(shè)計，故在對一到兩個可選方案進行詳細布置設(shè)計后，有必要對現(xiàn)代企業(yè)的物流動線和人行動線進行分析，即物料搬運系統(tǒng)分析，并對最優(yōu)方案進行調(diào)整、反饋修正，使其物流動線和人行動線具有最大的合理性和流暢性，并使搬運方法和搬運手段合理化，以提高現(xiàn)代企業(yè)的運轉(zhuǎn)效率。在這里可以運用系統(tǒng)搬運分析方法SHA（Systenatic Handling Analysis）進行動線分析。一般來說，選擇車間部流動模式的一個重要因素是車間入口和出口的位置。常常由于外部運輸條件或原有布置的限制，需要按照給定的入、出口位置來規(guī)劃

26、流動模式。此外，流動模式還受生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)線長度、場地、建筑物外形、物料搬運方式與設(shè)備、貯存要求等方面的影響。物流動線的主要型式有：直線型、U型、S型、O 型、L 型等。實際流動模式常常是由五種基本流動模式組合而成的。新建企業(yè)時可以根據(jù)生產(chǎn)流程要求與各作業(yè)單位之間物流關(guān)系選擇流動模式，進而確定建筑物的外形與尺寸。（8）確定最佳布置方案。根據(jù)以上動線分析，確定最佳布置方案進行實施，在實施過程中再對布置方案進行調(diào)整和進一步完善。2.3 國外研究的現(xiàn)狀在系統(tǒng)設(shè)計方法被引入以前，人們使用經(jīng)驗設(shè)計法來解決設(shè)施布置問題。利用多年來在設(shè)計、建造和運行各種行業(yè)的工廠中所累積起來的經(jīng)驗、教訓(xùn)、數(shù)據(jù)和資料，人

27、們在設(shè)計同類型的或相似的工業(yè)設(shè)施時將其作為參考。經(jīng)驗設(shè)計方法的要點在于尋找同類或相似工廠作為樣板，但必須根據(jù)目標(biāo)和實際的外部因素設(shè)計多個可供選擇的方案，利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)或指標(biāo)決定各部門面積，通過方案評估比較決定優(yōu)選方案，最后繪制標(biāo)準(zhǔn)的總平面布置圖和詳細的車間布置設(shè)計圖。因此，經(jīng)驗設(shè)計法是布局形式模仿現(xiàn)有同類工廠的布局，但也作局部或者小的改進；人員、設(shè)備、面積等均采用指標(biāo)法加以估算，即從已建成的同類工廠中統(tǒng)計計算出生產(chǎn)單位產(chǎn)品或其他所需要的廠房面積、設(shè)備與人員等；然后在已確定的面積上對各部門或各種設(shè)備與設(shè)施，在參考樣板廠的情況下進行布置。采用的手段是模仿、修改加定性分析。在SLP這一系統(tǒng)化，流程化的

28、方法被引入以來，被廣泛的實踐和證明，得到了學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的公認?；谶@一方法的多種演算方式也隨之發(fā)展起來。多數(shù)的設(shè)施布置問題大多都是基于SLP開發(fā)的算法。傳統(tǒng)的設(shè)施布局的目標(biāo)是使生產(chǎn)活動中的運輸成本最小，將機器、部門和生產(chǎn)單元的運輸狀況以從至表的方式來進行量化。通常使用物料在不同部門問的運輸量、運輸距離來衡量各部門相鄰的重要程度。而相鄰生產(chǎn)單元的中心直線距離往往被作為衡量距離的點。美國的伊利諾斯州立大學(xué)對車間布局進行了研究，將車間的設(shè)備分為幾個單元，建立相關(guān)圖(它是一個根據(jù)相鄰設(shè)備之間物流的重要程度而分為幾個等級的列表)，按照理查德的SLP方法來確定車間布局的步驟，利用啟發(fā)式算法將所建立的關(guān)系

29、表進行優(yōu)化，最終通過計算機程序自動得到一個合理的布局，并且能夠給出相應(yīng)的評價體系。計算機輔助設(shè)施布置技術(shù)(CRAFT- Computerized Relative Allocation of Facilities Technique)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代。這種技術(shù)的基本思想是，為簡化起見，假定當(dāng)物料需要跨越一個車間時，成本加倍；當(dāng)物料跨越兩個車間時，成本為原來的3倍，以此類推。從車間的這些輸入和最初布置方案開始，計算機輔助設(shè)施布置技術(shù)試圖用布置方案的總物流成本來衡量方案的優(yōu)劣，并不斷改進。車間之間的物流成本=物流量車間中心的直線距離單位距離運輸成本計算機輔助設(shè)施布置技術(shù)以迭代的方式不斷交換兩

30、個車間的位置來改進布置，直到所得布置方案的物流成本不能再降低為止。也就是說，計算機輔助設(shè)施布置技術(shù)要不斷計算兩個車間位置交換后對總成本的影響；如果總成本降低，則交換位置，而這個過程是通過相應(yīng)的CRAFT計算機輔助軟件來進行。SPACECRAF、CORELAP、ALDEP和COFAC是計算機輔助設(shè)計和規(guī)劃技術(shù)中的另外幾種專家系統(tǒng)，但都未在排列備選計劃的優(yōu)先次序時考慮到專門知識，他們的程序中沒有人類設(shè)計者所具備的創(chuàng)造性。利用CRAFT進行設(shè)施規(guī)劃，該方法的主要特點有：采用啟發(fā)式算法，當(dāng)移動兩個部門能夠使得物流費用減少時，則交換這兩個部門；不保證有最優(yōu)解：起始狀態(tài)(Initial Layout)會決

31、定最終的布局；部門數(shù)目越多，運算次數(shù)和時間越長。如對于10個部門的運算次數(shù)將達到lO的階乘；以劃分的小格作為每個部門的面積基礎(chǔ)，經(jīng)常會導(dǎo)致奇怪的布局形狀。國針對車間布局的研究已經(jīng)展開，目前有交通大學(xué)，同濟大學(xué)，華中理工大學(xué)等，所做的研究工作也主要是集中在算法的研究上，從而對布局進行優(yōu)化，同濟大學(xué)提出面向敏捷制造的車間布局形式，詳述了新型模式的車間布局，并且闡明基于新模式下的車間布局需要不斷變化和調(diào)整，在其整個生命周期中，不清楚生產(chǎn)數(shù)據(jù)的情況下，利用模糊生產(chǎn)數(shù)據(jù)的方式進行車間布局，并提出基于敏捷制造的分布式布局的思想。交通大學(xué)則根據(jù)精益生產(chǎn)的哲理應(yīng)用于車間的平面布局之中。提出了生產(chǎn)線車間布局的數(shù)

32、學(xué)模型和結(jié)構(gòu)模型，并根據(jù)設(shè)備的特點提出車間設(shè)備的分類方法，提出了基于設(shè)備分類的定序算法和定位算法。3 企業(yè)概況與問題3.1 污水處理廠概況污水處理廠是淮河流域建成的第一家城市污水處理廠，主要負責(zé)處理市奎河流域排放的生活污水和工業(yè)廢水。該廠建于1994年，處理規(guī)模為10萬；1997年1998年完成二期擴建，污水廠總設(shè)計規(guī)模達到晴天16.5萬，雨天30萬；2002年，市政府出資對奎河污水處理廠進行技術(shù)改造，出水水質(zhì)提高到GB18918-2002中的一級B標(biāo)準(zhǔn)，其中70mg/L。2003年底，奎河污水廠采用TOT（移交-經(jīng)營-移交）方式轉(zhuǎn)為市場化運營，由國禎環(huán)保節(jié)能科技股份托管運行，經(jīng)營權(quán)限為30年

33、。公司地處市南郊莊，持有國家環(huán)保部（原國家環(huán)?？偩郑╊C發(fā)的環(huán)境污染治理設(shè)施運營書（國環(huán)運營證1506生活污水甲級、國環(huán)運營證2583工業(yè)廢水甲級），并通過環(huán)境管理體系、職業(yè)健康安全管理體系、質(zhì)量管理體系認證。公司自2004年4月運營以來，自覺接受政府部門的監(jiān)督管理，出水水質(zhì)水量、安全生產(chǎn)、在線監(jiān)測、污水處理等指標(biāo)符合監(jiān)管要求，努力改善了淮河的水體環(huán)境，為市的環(huán)境建設(shè)做出了重要貢獻。3.2 市奎河污水處理廠提標(biāo)改造工程概況根據(jù)環(huán)評有關(guān)要求，奎河污水處理廠出水CODCr、NH3-N應(yīng)執(zhí)行GB18918-2002中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，其余指標(biāo)應(yīng)執(zhí)行GB18918-2002中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有處理設(shè)施難以確

34、保污水處理穩(wěn)定達標(biāo)排放，因此需進行提標(biāo)改造。2009年12月市政工程設(shè)計研究總院編制完成了奎河污水處理廠提標(biāo)改造工程可行性研究報告。2010年1月，省發(fā)改委組織有關(guān)專家對本可研究報告進行了審查論證。奎河污水處理廠提標(biāo)改造工程項目總投資6964.19萬元，其中工程費用5625.35萬元。本提標(biāo)改造項目主要工程容包括：（1）恢復(fù)初沉池功能，晴天運行2座，雨天運行4座；（2）拆除現(xiàn)狀污泥堆棚1座和堆肥車間1座；（3）將現(xiàn)狀曝氣池1改造為厭氧池，曝氣池2改造為厭缺氧池，處理流量為16.5萬m3/d，水力停留時間0.3+2.7=3.0h；（4）新建1座生物反應(yīng)池，處理流量為16.5萬m3/d，分2組，每

35、組水力停留時間為9.5h；（5）新建1座紫外線消毒池，1座加藥間；（6）改造污泥脫水機房，新建污泥堆棚1座；（7）新建部分工藝管線；（8）增加一路供電電源?？游鬯幚韽S提標(biāo)改造項目于2010年7月16日開工建設(shè)，計劃2011年4月底進水運行。3.3 企業(yè)在設(shè)施布置方面的問題（1）現(xiàn)有部分設(shè)備舊，設(shè)備利用率較低；（2）污水處理廠物流路線較復(fù)雜，給構(gòu)（筑）物的建造帶來了不必要的浪費；（3）污水處理廠北側(cè)緊鄰工程學(xué)院，工廠產(chǎn)生的臭氣給工程學(xué)院帶來了一定的影響，因此在布局改造的過程中應(yīng)將其影響降低到最低；（4）現(xiàn)有生反池池容遠不能夠滿足脫氮除磷要求，因此，必須對生物反應(yīng)池進行擴容改造。（5）曝氣池2

36、東側(cè)的一塊空地不能夠滿足本提標(biāo)改造項目生物反應(yīng)池擴容的需求，可以利用的地塊位于廠前區(qū)南側(cè)。由于該地塊與現(xiàn)狀曝氣池之間隔著污泥脫水機房和堆肥車間，這給平面布置帶來了一定難度。4 動線型SLP在污水處理廠中的應(yīng)用研究4.1 污水處理廠總平面布置原則（1）處理構(gòu)筑物與設(shè)施的布置應(yīng)順應(yīng)流程、集中緊湊，以便于節(jié)約用地和運行管理。（2）工藝構(gòu)筑物（或設(shè)施）與不同功能的輔助建筑物應(yīng)按功能的差異，分別相對獨立布置，并協(xié)調(diào)好與環(huán)境條件的關(guān)系（如地形走勢、污水出口方向、風(fēng)向、周圍的重要或敏感建筑物等）。（3）構(gòu)（建）之間的間距應(yīng)滿足交通、管道（渠）敷設(shè)、施工和運行管理等方面的要求。（4）管道（線）與渠道的平面布置

37、，應(yīng)與其高程布置相協(xié)調(diào)，應(yīng)順應(yīng)污水處理廠各種介質(zhì)輸送的要求，盡量避免多次提升和迂回曲折，便于節(jié)能降耗和運行維護。（5）協(xié)調(diào)好輔助建筑物，道路，綠化與處理構(gòu)（建）筑物的關(guān)系，做到方便生產(chǎn)運行，保證安全暢通，美化廠區(qū)環(huán)境。（6）各處理構(gòu)筑物之間的連接管(溝道)應(yīng)盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。（7）考慮分期施工和擴建的可能性，留有適當(dāng)?shù)臄U建余地。4.2 基本要素分析4.2.1加工、服務(wù)的對象或接收的訂單E-Entry污水處理廠是一個以處理市區(qū)生活污水為主的企業(yè)，因此其加工對象就是生活污水。4.2.2加工產(chǎn)品或處理貨物的種類I-Item污水處理廠與一般的制造業(yè)相比有其獨特性是處理種類單一，生

38、活污水經(jīng)過處理工藝處理后成為達標(biāo)的水質(zhì)排放到下游河道中，提取的固體垃圾與污泥通過外運焚燒處理。4.2.3加工產(chǎn)品或處理貨物的數(shù)量Q-Quantity污水廠總設(shè)計規(guī)模達到晴天16.5萬，雨天30萬。4.2.4產(chǎn)品的工藝流程或貨物處理的作業(yè)流程R-Route針對本工程污水處理的特點，采用成熟可靠的工藝，考慮工藝的先進性、運行的穩(wěn)定性、調(diào)整的靈活性和出水的安全性，奎河污水處理廠提標(biāo)改造工程擬對原有生物反應(yīng)池進行擴容改造，并增加消毒措施。污水廠主要工藝流程圖如下：圖4-2-1 污水處理廠工藝流程圖4.2.5輔助部門和物流服務(wù)水平S-Service輔助部門和物流服務(wù)主要包括廠前生產(chǎn)管理區(qū)、廠區(qū)人流和物流

39、通道，廠前生產(chǎn)管理區(qū)布置有綜合樓、機修車間、車庫等。4.2.6生產(chǎn)加工的時間安排或物流服務(wù)的時間T-Time污水在處理過程中的水力停留時間為12.5h。4.2.7現(xiàn)代企業(yè)的建造預(yù)算C-Cost奎河污水處理廠提標(biāo)改造工程項目總投資6964.19萬元，其中工程費用5625.35萬元。提標(biāo)改造工程完成后，全廠單位經(jīng)營成本為0.3269元/m3污水，新增0.0212元/m3污水。4.3 設(shè)施布置類型由于污水處理過程是連續(xù)的，而且物料搬運極少，故設(shè)施布置類型為工藝式布型。4.4 作業(yè)單位與作業(yè)活動分析4.4.1現(xiàn)狀構(gòu)（建）筑物污水處理廠現(xiàn)狀構(gòu)（建）筑物見表4-4-1，主要構(gòu)筑物工藝參數(shù)見表4-4-2。表

40、4-4-1 污水廠現(xiàn)狀構(gòu)（建）筑物一覽表序號名稱數(shù)量備注01粗格柵進水泵房1座02細格柵1座03曝氣沉砂池1座04初沉池配水井1座05脫氮池（初沉池）4座06曝氣池11座07曝氣池21座08鼓風(fēng)機房1座09二沉池主配水井1座10二沉池配水井2座11二沉池8座12回流污泥泵房1座13剩余污泥泵房1座14污泥濃縮池1座15勻質(zhì)池與污泥泵房1座16污泥脫水機房1座17污泥堆棚1座18控制室1座19綜合樓1座20機修車間、車庫1座21鍋爐房1座22浴室1座23傳達室1座表4-4-2 主要構(gòu)筑物工藝參數(shù)一覽表構(gòu)筑物名稱項目旱季雨季格柵進水泵房設(shè)計規(guī)模（m3/d）165000300000柵寬（m）2.52

41、.5柵距（mm）1515數(shù)量（套）22柵前水深（m）1.301.50過柵流速（m/s）1.01.3柵渣量（m3/d）3.34.0能力（m3/h）8937.512500水泵數(shù)量（臺）6用2備8功率（kW）110110單泵流量（m3/d）16801680程（m）1414曝氣沉砂池停留時間（min）4.83.5有效容積（m3）720720有效尺寸（m）30×8×330×8×3沉砂量（m3/d）16.520配用風(fēng)機數(shù)量（臺）22風(fēng)量（m3/min）2020風(fēng)壓（m）44功率（kW）7.57.5反硝化池（由初沉池改，進水30-70%，以50%為準(zhǔn)計算）每座有效尺寸

42、（m）40×2.7數(shù)量（座）4總體積（m3）13565停留時間（h）1.97污泥濃度（g/l）6.15污泥負荷（kgBOD5/kgSS/d）0.09污泥與剩余污泥量（kg/d）13613+445516500+4455BOD5去除率（%）>80第一曝氣池（進水20%）每座有效尺寸（m）55×10.6×4.3數(shù)量（座）1容積（m3）2507污泥濃度（g/l）5.71停留時間（h）0.30污泥負荷（kgBOD5/kgSS/d）0.534需氧量（kgO2/d）2020+2126=4146轉(zhuǎn)盤曝氣器充氧能力（kgO2/d）4248BOD5去除率（%）>86第二曝

43、氣池（進水40%，分三個點進入，三個點依次進水量分別為15%，13%，12%）每座有效尺寸（m）32×24×8數(shù)量（座）3容積（m3）18432污泥濃度（g/l）5.16/4.76/4.44停留時間（h）1.19/1.02/0.89污泥負荷（kgBOD5/kgSS/d）0.225/0.132/0.131泥齡（d）23BOD5去除率（%）>90氨氮去除率（%）>60需氧量（kgO2/d）（BOD5+氨氮） (11351.3+13029)×1.4=34132.4供氧量（kgO2/d）37348曝氣池氧利用率（%）20鼓風(fēng)機供氣量（m3/min）4

44、32鼓風(fēng)機臺數(shù)4用單臺鼓風(fēng)機風(fēng)量（m3/min）108鼓風(fēng)機風(fēng)壓（m）8二沉池數(shù)量（座）8每座有效尺寸（m）40×3總面積（m2）10048總?cè)莘e（m3）30144表面負荷（m3/m2/d）0.89沉淀時間（h）3.4出水堰負荷（l/s/m）1.3回流污泥濃度（g/l）10回流污泥泵房能力（m3/h）6232揚程（m）5泵數(shù)量（臺）4功率（kW）37單泵流量（m3/h）19204.4.2計算物流量污水處理過程中物流主要就是水和污泥，根據(jù)設(shè)計規(guī)模晴天來計算物流量。每一道工藝對應(yīng)的污水和污泥流量如表4-4-3。表4-4-3 各污水處理工藝對應(yīng)的污水和污泥流量工藝名稱污水流量（萬m3/d）

45、污泥流量(m3/d)備注格柵進水泵房16.5/曝氣沉砂池16.516.5初沉池16.5生物反應(yīng)池16.5鼓風(fēng)機房/二沉池16.5污泥濃縮池20污泥泵房30污泥堆棚304.4.3 繪制污水處理的工藝過程圖根據(jù)污水處理的處理工藝過程與物流量，繪制出污水處理的工藝過程如圖4-4-1。圖4-4-1 污水處理的工藝過程圖4.5 物流分析為了更好的進行作業(yè)單位之間的物流分析，在此引入從至表，該系統(tǒng)相關(guān)單位的從至表如表4-5-1。表4-5-1系統(tǒng)相關(guān)單位物流從至表（單位萬m3/d）至從123456789合計格柵進水泵房曝氣沉砂池初沉池生物反應(yīng)池鼓風(fēng)機房二沉池污泥濃縮池污泥泵房污泥堆棚1格柵進水泵房16.51

46、6.52曝氣沉砂池16.516.53初沉池16.50.00116.5014生物反應(yīng)池16.516.55鼓風(fēng)機房6二沉池0.0020.0027污泥濃縮池0.0020.0028污泥泵房0.0030.0039污泥堆棚合計16.516.516.516.50.0020.0030.003為方便對整個物流系統(tǒng)的分析，將物流強度劃分為A、E、I、O、U五個等級，具體劃分如表4-5-2所示。表4-5-2 物流強度等級劃分物流強度等級符號物流路線比例物流強度圍超強物流強度A10>15較高物流強度E201015大物流強度I30510一般物流強度O4015小物流強度U0<1根據(jù)從至數(shù)據(jù)，并按照表4-5-2

47、規(guī)定的流量強度劃分對各作業(yè)單位對安物流強度大小排序，得物流強度分析表，如表4-5-3所示。表4-5-3 物流強度分析表序號作業(yè)單位對路線物流強度 物流強度等級11216.5A22316.5A33416.5A4380.001U54616.5A6670.002U7780.002U 8890.003U 在表4-5-3中沒有提到的作業(yè)單位對不存在固定的物流，將其物流強度等級定義為U級，從而得出所有單位物流強度等級相關(guān)表（如表4-5-4）表4-5-4 各單位物流強度等級相關(guān)表4.6作業(yè)單位相關(guān)性分析作業(yè)單位物流分析是污水處理廠布置設(shè)計的核心工作，但是它不能作為設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計的唯一標(biāo)準(zhǔn)，它存在一定的局限性

48、。完成物流分析后，不得不進行作業(yè)單位間相互關(guān)系的分析。4.6.1部門關(guān)系和接近度分級確定作業(yè)單位相互之間位置重要性關(guān)系等級如表4-6-1。表4-6-1 作業(yè)單位相互之間位置重要性關(guān)系等級符號含義比例（%）A絕對必要靠近25E很需要靠近311I需要靠近515O靠近1025U不重要4580X不能靠近酌情而定確定作業(yè)單位“密切程度”理由代碼 如表4-6-2表4-6-2“密切程度”理由代碼編碼理由1工藝流程連續(xù)性2物料搬運的有效性3生產(chǎn)與服務(wù)4安全與污染5輔助動力源6管理方便7人流順暢8設(shè)施場地的公用得出各單位之間位置靠近程度相互關(guān)系表 如表4-6-3。表4-6-3各單位之間位置靠近程度相互關(guān)系表注：表中未填寫部分均是U級也就沒有原因4.6.2 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系圖將作業(yè)單位之間物流的相互關(guān)系與非物流的相互關(guān)系進行合并，求得合成的相互關(guān)系綜合相互關(guān)系。步驟如下：（1）確定物流關(guān)系和非物流關(guān)系的相對重要性。污水處理廠里污水的物流量最大，根據(jù)物流與非物流的相對重要性可以取兩者的相對重要性比值為m：n=2：1。（2）量化物流強度等級和非物