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

1、1 引言設(shè)施布置設(shè)計是物流系統(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)計環(huán)節(jié)的影響，也對生產(chǎn)物流系統(tǒng)及其他設(shè)計環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。一個設(shè)施是一個有機(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)作為整個規(guī)劃設(shè)計活動的中心。設(shè)施規(guī)劃總的是使人力，財力，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、平安和符合職業(yè)衛(wèi)生的條件上訴目標(biāo)之間往往存在沖突。

2、要用恰當(dāng)?shù)闹笜?biāo)對每一個方案進(jìn)行綜合評價，到達(dá)總體目標(biāo)的最優(yōu)化。為到達(dá)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以流動的觀點作為設(shè)施規(guī)劃的出發(fā)點3運用系統(tǒng)的概念4重視人的因素5設(shè)施規(guī)劃設(shè)計是從宏觀到微觀，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方案年產(chǎn)量為10000件。2 根本要素2.1 作業(yè)單位明細(xì)表工廠各個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、人員活動區(qū)域、建筑結(jié)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

3、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)方案產(chǎn)量10000序號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，設(shè)立如表2.2所示的8個單位部門，分別承當(dāng)備料、鍛壓、特處理、加工、暫存、裝配和儲存成品等各項生產(chǎn)任務(wù)。作業(yè)單位建筑匯總表2.2如下： 表2.2 建筑單位匯總表序列作業(yè)單

4、位名稱用途建筑面積平方米1原材料庫儲存鋼材與鑄錠等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局部構(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局部組成?；钊^部是活塞環(huán)槽以上的局部，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)。

5、第一環(huán)槽鑲奧氏體鑄鐵耐磨圈，油環(huán)槽內(nèi)有4個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。活塞的材料為共晶硅鋁合金或鋁鋅合金。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，圓周外表鍍鉻以提高耐磨性和抗拉缸能力。第二道活塞環(huán)為錐面扭曲環(huán)，頂面有內(nèi)斜45°切口，

6、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)外圓外表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)動機(jī)運轉(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，以使活塞銷各局部磨損均勻?？记绊氈寒?dāng)活塞銷直徑超出使用極限時，應(yīng)更換新活塞銷。活塞銷與活塞裝配時，先將鋁合金活塞在水或機(jī)油中加熱至50-70，保溫一段時間，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

7、入活塞銷座孔和連桿小頭?；钊N推入錐座孔后，其端面不得超過卡環(huán)槽?；钊?、活塞銷、連桿裝配成組合件后，連桿、活塞銷能自由擺動，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。(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)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。1.連桿(1)工作條件及要求工作時，連桿承受活塞銷傳來的氣體作用力以及連桿本身擺動和活塞組往復(fù)運動時的慣性力，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

8、。如強(qiáng)度缺乏，會發(fā)生連桿螺栓、大頭蓋及桿身斷裂，造成嚴(yán)重事故。如剛度缺乏，會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，、連桿大頭三局部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，連桿與活塞銷可以相對自由轉(zhuǎn)動，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，一局部機(jī)油通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

9、后，其中一局部機(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，被分開的局部稱為連桿蓋。2.連桿軸瓦采用銅鉛合金薄壁軸瓦，內(nèi)外表鍍鉛錫合金，以提高其耐磨性，外外表鍍錫以防銹。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)單位名稱序號模鍛 2調(diào)質(zhì)3粗、精銑兩平面立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床4粗、精銑結(jié)合面立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床磨兩平面 立軸圓臺平面

10、磨床5磨結(jié)合面立軸矩臺平面磨床鉆、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

11、每種產(chǎn)品產(chǎn)量的上下，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)以上條件可知，待布置設(shè)計的工廠產(chǎn)品品種單一，產(chǎn)量較大，年產(chǎn)量為10000臺，屬于大批量生產(chǎn)，適合按產(chǎn)品的原那么布置，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，計算每個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2.1930.4390.1760.0780.6936930 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

12、析3.1 繪制從至表當(dāng)物料移動式工藝過程的主要局部時，物流分析就是工廠布局設(shè)計的核心工作，也是物料搬運分析的開始。零部件物流是該部件在工廠內(nèi)移動時所走過的路線，物流分析不僅腰考慮每個零部件在工廠內(nèi)的路線，還要遵循兩個最小和兩個防止的原那么：兩個最小原那么，即經(jīng)過距離最小和物流本錢最小。兩個防止原那么，即防止迂回和防止十字交叉。從至表是以一定順序按行排列物料移動的起始作業(yè)工序，以相同順序按列排列物料移動的終止工序，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量的總和。表3.1 物流強(qiáng)度從至表3.2 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)度符號含義物流比例%承當(dāng)物

13、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)效勞3物料搬運4管理方便5平安與污染6公共設(shè)備設(shè)施7振動8人員聯(lián)系確定各個作業(yè)之間影響相互的因素，做出表4.2表4.2 作業(yè)單位間相互關(guān)系等級對應(yīng)符號含義比例%A絕對重要212E特別重要1020I重要1530O一般密切程

14、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，然后由各個作業(yè)單位綜合相互關(guān)系出發(fā)，實現(xiàn)各作業(yè)單位的合理布置。5.1 綜合相互關(guān)系計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)值的大小反響出布置時考慮因素的側(cè)重點，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)的影響，因此，取加權(quán)值M:N=1:1(2)綜合關(guān)系計算根據(jù)工廠各個作業(yè)單位對之間物流與非物流關(guān)

15、系等級的上下進(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)系計算表序號作業(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112A4A48A213U0U00U314U0U00U415U0U00U516U0U00U617U0U00U718U0U00U823E3E36E924U0U00U1025U0U00U1126U0U00U1227U0U00U1328U0U00U1434E3E36E1535U0U00U1636U0U00U1737U0U00U1838U0U00U1945E3E36E2046U0U00U2147U0U00U2248U0U00U2356E3

16、E36E2457U0U00U2558U0U00U2667A4A48A2768U0U00U2878A4A48A對表5.1的數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計，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，而使從各個作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度出發(fā)，安排各個作業(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

17、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)系級別上下按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上下順序來進(jìn)行布置。 為此，要按綜合接近程度分值上下順序為作業(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，得出了最正確方案如圖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)計布置的一個趨勢，它可以節(jié)約占地面積、節(jié)省工程費用、方便生產(chǎn)管理，方便物流和物料搬運，可以進(jìn)行集中供給各種資源，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)計在實施設(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系統(tǒng)的物流、信息流、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)本錢以及生產(chǎn)平安。 對于工廠總體布置而言，他主要考慮工廠各個組成局部包括生產(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(時間安排)以及他們之間的作業(yè)單位相互關(guān)系和物流關(guān)