设施规划课程设计
中国矿业大学矿业工程学院工业工程系
设施规划与物流分析课程设计
姓 名：学 号：指导教师：开始时间：结束时间：成 绩：说明书
庄忠难 01090369 2011年12月26日 2011年12月31日
设施规划与物流分析课程设计任务书
姓名： 庄忠难 学号： 01090369 年（班）级： 工业工程09-1班 地点： 理A339
课程设计题目： 液压转向器厂总平面布置设计 课程设计内容与要求：
1、液压转向器厂物流分析。
2、液压转向器厂作业单位相互关系分析。
3、作业单位位置相关图，相当于A3图样的坐标纸1张。 4、作业单位面积相关图，相当于A3图样的坐标纸1张。 5、液压转向器厂总平面布置图三套路，A3图样三张。 6、评价择优，选出最佳的总平面布置图。 7、编写设计说明书，工作量不少于12000字。
设施规划与物流分析课程设计评语
目录
一、概述.............................................................................................................................................. 1 二、基本要素分析 ............................................................................................................................. 1
1、液压转向器结构及有关参数 ....................................................................................................... 1 2、作业单位划分 ............................................................................................................................ 3 3、液压转向器生产工艺过程 ........................................................................................................... 3 4、自然气象条件 ............................................................................................................................ 4
三、物流分析.................................................................................................................................... 10
1、产品工艺过程分析 ................................................................................................................... 10 2、物流分析 ................................................................................................................................. 15
四、作业单位相互关系分析 ........................................................................................................... 16
1、明确各作业单位的特点 ............................................................................................................ 16 2、作业单位非物流关系分析 ......................................................................................................... 18
五、作业单位间物流与非物流相互关系合并 ............................................................................... 19
1、确定综合关系表 ....................................................................................................................... 19 2、建立综合相互关系图 ................................................................................................................ 21
六、绘制作业单位位置相关图 ....................................................................................................... 22
1、综合接近程度计算 ................................................................................................................... 22 2、绘制作业单位位置相关图 ......................................................................................................... 22
七、绘制作业单位面积相关图 ....................................................................................................... 26 八、绘制工厂总平面布置可行方案图 ........................................................................................... 28
1、限制条件分析 .......................................................................................................................... 28 2、工厂总平面布置图的形成 ......................................................................................................... 28
九、评价择优.................................................................................................................................... 32
1、选择方案评价方法 ................................................................................................................... 32 2、加权因素比较法 ....................................................................................................................... 32
十、总结............................................................................................................................................ 36 十一、参考文献................................................................................................................................ 36
一、概述
当地现有一叉车修理厂，占地面积为16000m2，厂区南北长为200m，东西宽为80m，所处地理位置如图1-1所示。该厂职工人数300人，计划改建成年产量6000套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。
图1-1 待建液压转向器厂厂区图
二、基本要素分析
1、液压转向器结构及有关参数
液压转向器的基本结构如图2所示，有22个零、组件构成，每个零、组件的名称、材料、单间重量及年需求量均列于表2-1中。
图2-1 液压转向器结构
2、作业单位划分
根据液压转向器结构及工艺特点，液压转向器厂设立如表2-2所示2-11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。
3、液压转向器生产工艺过程
由于液压转向器结构比较简单，因此其生产工艺过程也很简单，总的工艺过程可分为零、组件制作与外购，半成品暂存，组装，性能试验与成品存储等阶段。
（1）零、组件制作与外购
液压转向器上的标准件、异形件如塑料护盖、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。其它零件由本厂自制，其工艺过程分别见表3至表15。
表中各工序加工前工件重量为：该工序加工后工件重量/该工序材料利用率。 （2）标准件、外购件与半成品暂存
生产的零、组件经车间内检验合格后，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、组件在组装车间集中组装成液压转向器成品。
表2-1 零件明细表
工厂名称：液压转向器厂
（4）性能试验
所有组装出的液压转向器均需进行性能试验，试验合格的成品送入成品库，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）成品存储
所有合格液压转向器存放在成品库待出厂。
4、自然气象条件
自然气象等条件按学生所在地的条件加以考虑。
表2-2 作业单位建筑物汇总表
表2-3 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-4 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-5 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-6 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-7 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-8 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-9 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-10 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-11 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-12 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-13 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-14 液压转向器零件加工工艺过程表
表2-15 液压转向器零件加工工艺过程表
三、物流分析
物流分析是机械制造厂平面布置的基础，只有进行准确的物流分析后，才有可能得到合乎需要的布置方案。
1、产品工艺过程分析
1.1 分析给定的工艺过程表，通过对产品加工、组装、检验等各加工阶段及各工艺过程路线的分析，计算每个工艺过程的各工序中加工前工件单件重量及产生的废料重量，并折算成全年重量。
表3-1工艺过程的各工序中加工前工件单件重量及产生的废料重量表
1.2 分别绘制各个自制零、组件工艺过程图。
0.07
0.05
0.05
滑环工艺过程图
连接块组件工艺过程图
挡环工艺过程图
0.14
0.08
阀套工艺过程图
隔盘工艺过程图
0.20
后盖工艺过程图
原材料
联动器工艺过程图
前盖工艺过程图
7.41
阀体工艺过程图
0.26
0.00
0.00
阀芯工艺过程图
限位柱工艺过程图
1.21
0.26
0.01
0.01
定子工艺过程图转子工艺过程图
1.3 汇总形成产品总的工艺过程图（见下页）。
总工艺过程图（单位：kg）
14
2、物流分析
2.1 根据产品总的工艺过程图，统计各作业单位之间的物流强度。当存在逆向物流时，物流强度等于正、逆物流强度之和，统计的结果填入物流强度汇总表。
表3-2 物流强度汇总表
2.2 将各作业单位的物流强度按大小排序，自大到小填入物流强度分析表，根据物流强度分布比例划分物流强度等级。
表3-3 物流强度等级划分表
表3-4 物流强度分析表
2.3 填写作业单位物流相关表，绘制出作业单位物流相关图，如图3-1所示。
序号作业单位名称
[1**********]11
原材料库
A
铸造车间
U
O
IEI
UOI
UOI
IE
UA
UUO
UUU
UU
U
UU
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
热处理车间机加工车间精密车间标准件、半成品库组装车间性能试验室成品库办公、服务楼设备维修车间
图3-1 作业单位物流相关图
四、作业单位相互关系分析
1、明确各作业单位的特点
参见《设施规划》教材，在确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素以后，就可以
给出个作业单位间关系密切程度等级，在SLP中作业单位间相互关系密切程度等级划分为A、E、I、O、U、X，其含义及参考比例参见表4-1和表4-2.
表4-1 基准相互关系
表4-2 作业单位相互关系等级划分比例
注：表中括号‘（）’内的值表示的是本次分析时采用的值。
2、作业单位非物流关系分析
通过上述方法对液压转向器厂进行分析后可以得到，影响液压转向器厂的布局的非物流影响因素如表4-3所示。进而由表4-3结合具体情况分析可获得该厂的作业单位非物流相互关系图，如图4-1所示，横线上方表示等级，下方表示确定该等级的理由。
表4-3 液压转向器厂作业单位相互关系理由
序号作业单位名称
[1**********]11
原材料库
E/3
铸造车间
U
I/3
I/3I/3UX/7O/4
UO/3E/1
A/1,3
UA/4
UU
UUUU
I/2
UUO/8
U
U
O/8U
UO/7U
U
U
U
U
U
U
U
U
X/5
U
U
O/4
U
U
U
U
U
热处理车间机加工车间精密车间
标准件、半成品库组装车间性能试验室成品库办公、服务楼设备维修车间
图4-1 液压转向器厂作业单位非物流相互关系图
五、作业单位间物流与非物流相互关系合并
1、确定综合关系表
（1）在得到作业单位物流相关表和非物流相关表后，然后确定物流与非物流相互关系
的相对重要性。一般，物流与非物流相互关系的相互重要性比值m:n的范围应该为1:3~3:1。当比值小于1:3时，说明物流对生产的影响非常小，工厂布置时只需考虑非物流的相互关系；当比值大于3:1时，说明物流关系占主导地位，工厂布置时只需考虑物流相互关系的影响。实际工作时，根据物流与非物流相互关系的相对重要性，取m:n=3:1,2:1,1:1,1:2,1:3。m:n称为加权值。在本次分析时，取m:n=2:1.
（2）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，对于该厂可得到如表5-1所示的综合关系表。
设任意两个作业单位分别为Ai和AJ，其物流相互关系等级为MRij，非物流的相互关系密切程度等级为NRij，则作业单位Ai和Aj之间的综合相互关系密切程度TRij为
TRij=mMRij+nNRij
（4）根据计算出的分数结果进行综合相互关系等级划分。TRij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，各级对TRij值逐渐递减，且各级别的作业单位对数应符合一定的比例。综合相互关系等级及划分的一般比例可参考表5-2。
表5-1 液压转向器厂综合关系表
表5-2 综合相互关系等级与划分比例
注：表中括号‘（）’内的值表示的是本次分析时采用的值。
2、建立综合相互关系图
根据表5-1，按照建立物理相互关系图的方法，建立综合相互关系图，该厂综合相互关
系如图5-1所示。
序号作业单位名称
[1**********]11
原材料库
E
铸造车间
U
O
IEI
UUO
UOI
IE
UA
UUO
UUO
UU
O
UU
U
U
U
U
U
O
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
X
U
U
U
U
U
U
U
U
热处理车间机加工车间精密车间
标准件、半成品库组装车间性能试验室成品库办公、服务楼设备维修车间
图5-1 液压转向器厂综合相互关系
六、绘制作业单位位置相关图
1、综合接近程度计算
利用综合接近程度排序表，量化综合相互关系等级，并计算出各作业单位综合接近程度，按综合接近程度分数由高到低排序，得到综合接近程度计算表，如表6-1所示。
表6-1 综合接近程度计算表
2、绘制作业单位位置相关图
在作业单位位置相关图中，采用号码表示作业单位，用如表6-2所示的连线类型表示作
业单位之间的相互关系。
表6-2 关系等级表示方式表
下面按步骤进行作业单位位置相关图的绘制：
第一步是处理关系密切程度为A级的作业单位对；
（1）从综合相互关系表中取出具有A级关系的作业单位对，有7-8，共涉及2个作业单位，按综合接近程度计算表（表6-1）中的分数排序为7、8。
（2）将综合接近程度分数最高的作业单位7布置在作业单位位置相关图的中心位置。 （3）处理作业单位对7-8,。将作业单位8布置在图中某一距离作业单位7作为单位距离长度的位置上。
至此，作业单位综合关系表中，具有A级关系的作业单位之间的相对位置均已确定。 第二步是处理相互关系为E的作业单位对：
（1）从综合相互关系表中取出具有E级关系的作业单位对，有1-2、2-4、6-7，涉及的作业单位按综合接近程度分数排序为4、7、1、6、2。
（2）处理综合接近程度最高的作业单位4。对于作业单位4与图中存在的作业单位7、8的关系密级分别为O、U，重点考虑较高的等级关系，将作业单位4布置到图中。
（3）处理与作业单位4有E级关系的作业单位对2-4。作业单位2与已布置的作业单位7、8、4的关系密级分别为U、U、E,重点考虑较高的等级关系，将作业单位2布置到图中。
（4）按综合接近程度处理作业单位7，作业单位7已布置到图上，然后处理与作业单位7有E级关系的作业单位对6-7。作业单位6与已布置在图上的作业单位7、8、4、2的关系密级分别为E、U、O、U,重点考虑较高的等级关系E、0，将作业单位6布置到图中。
（5）按综合接近程度处理作业单位1。作业单位1与已布置在图上的作业单位7、8、4、2、6的关系密级分别为U、U、U、E、U，重点考虑较高的等级关系，将作业单位1布置到图中。
至此，作业单位综合关系表中，具有E级关系的作业单位之间的相对位置均已确定。 第二步是处理相互关系为I的作业单位对：
（1）从综合相互关系表中取出具有I级关系的作业单位对，有1-4、3-4、5-6、5-7，涉及的作业单位按综合接近程度分数排序为4、7、1、6、5、3,。
（2）按综合接近程度处理作业单位4，作业单位7已布置到图上，然后处理与作业单位4有I级关系的作业单位对1-4、3-4，涉及的作业单位按综合接近程度分数排序为1、3，作业单位1已布置到图上，接着来布置作业单位3。作业单位3与已布置到图上的作业单位7、8、4、2、6、1的关系密级分别为U、U、I、U、U、O,重点考虑较高的等级关系，将作业单位3布置到图中。
（3）按综合接近程度处理作业单位7，作业单位7已布置到图上，然后处理与作业单位7有I级关系的作业单位对5-7。作业单位5与已布置在图上的作业单位7、8、4、2、6、1、3的关系密级分别为I、U、O、U、I、U、U,重点考虑较高的等级关系，将作业单位5布置到图中。
至此，作业单位综合关系表中，具有I级关系的作业单位之间的相对位置均已确定。 第二步是处理相互关系为O的作业单位对：
（1）从综合相互关系表中取出具有O级关系的作业单位对，有1-3、4-5、4-6、4-7、8-9、8-11、9-10，涉及的作业单位按综合接近程度分数排序为4、7、1、6、8、5、3、9、11、10。
（2）首先处理和作业单位4有O级关系的作业单位对，有4-5、4-6、4-7，这里的作
业单位4、5、6、7都已布置在图上。
（3）然后处理和作业单位7有O级关系的作业单位对，有4-7，已布置在图上。 （4）接着处理和作业单位1有O级关系的作业单位对，有1-3，已布置在图上。 （5）接下来处理和作业单位6有O级关系的作业单位对，有4-6，已布置在图上。 （6）然后处理和作业单位8有O级关系的作业单位对，有8-9、8-11，按照综合接近程度排序为9、11。作业单位9与已布置的作业单位7、8、4、2、6、1、3、5的关系密级分别为U、O、U、U、U、U、U、U，重点考虑较高的等级关系，将作业单位9布置到图中。作业单位11与已布置的作业单位7、8、4、2、6、1、3、5、9的关系密级分别为U、O、U、U、U、U、U、U、U，重点考虑较高的等级关系，将作业单位11布置到图中。
（7）作业单位5、3及相关作业单位已布置，现在需要处理和作业单位9有O级关系的作业单位对9-10。作业单位10与已布置的作业单位7、8、4、2、6、1、3、5、9、 11的关系密级分别为U、U、U、X、U、U、U、U、O、U，重点考虑较高的等级关系 系，将作业单位10布置到图上。
至此，所有作业单位已经全部布置在图上，如图6-1所示。
与X级关
图6-1 作业单位位置相关图
七、绘制作业单位面积相关图
将各作业单位的占地面积与空间几何形状结合到作业单位位置相关图上，就得到了作业单位面积相关图。在这个过程中，首先需要确定作业单位建筑物的实际占地面积与外形空间的几何形状。作业单位建筑物的实际占地面积在前文中已经给定（见表2-2），在本次作业单位面积相关分析中，为简化起见，可将作业单位的外形空间的几何形状的均已矩形表示，但在最后的总平面布置时可以再考虑外形空间的几何形状。
下面进行作业单位面积相关图的绘制：
（1）选择适当的绘图比例，一般比例为1:100、1:500、1:1000、1:2000、1:5000，绘图单位为mm或m。在本次分析中，选用比例为1:1000，绘图单位为mm。
（2）将作业单位位置相关图放大到坐标纸上，各作业单位符号之间应留出尽可能大的空间，以便安排作业单位建筑物，为了图面简洁，只需绘出重要的关系，我们这里绘出A、E、I、O及X级连线。
（3）按综合接近程度分数大小排序，由大到小依次把各作业单位布置到图上。绘图时，以作业单位符号为中心，绘制作业单位建筑物外形。作业单位建筑物一般是矩形的，可以功过外形旋转角度，获得不同的布置方案，当预留空间不足时，需要调整作业单位位置，但必须保证调整后的位置符合作业单位位置相关图的要求。
（4）经过数次调整与重绘，得到作业单位面积相关图，如图7-1所示。
图7-1 作业单位面积相关图
八、绘制工厂总平面布置可行方案图
1、限制条件分析
作业单位面积相关图是直接从位置相关图演化而来的，只能代表一个理论上的理想布置方案，必须通过调整才能得到可行的布置方案。因此，从工厂总平面布置设计原则出发，考虑除5个基本要素以外的其他因素对布置方案的影响，这些因素可以分为修正因素与实际限制条件因素两类。主要包括以下因素：
（1）厂区占地面积大小。
（2）根据产品特点，确定物流搬运方法，如采用托盘搬用产品并用电瓶车来实现车间的运输。
（3）确定厂内外运输方式，一般采用汽车。
（4）根据厂区地理条件选择道路形式及其技术参数，包括主、次干道路宽度、弯道半径、交叉路口转弯半径等。
（5）根据场外公路情况，设定数个厂门位置，形成多种布置方案。 （6）设置厂前区位置，合理改变办公、服务楼外形。
（7）考虑风向，特别是盛行风向对作业单位相对位置的影响，避免烟尘、异味等空气污染影响人身健康。
（8）考虑建筑物朝向、间距、防火、防噪声等因素。
2、工厂总平面布置图的形成
通过考虑上述各种因素的影响和限制，形成众多的布置方案，抛弃所有不切实际的想法，整理出三套可行布置方案供选择，如图8-1、8-2、8-3所示。
图8-1 总平面布置方案一
图8-2 总平面布置方案二
图8-3 总平面布置方案三
九、评价择优
1、选择方案评价方法
通过对作业单位面积相关图的调整，已经取得了数个可行方案，应该对每个方案进行评价，选择出最佳方案，作为最终过的工厂总平面布置方案。可以说，方案评价是系统规划过程中寻求最佳技术、最经济方案的决策手段。物流系统规划与设施规划研究的问题都是多因素、多目标的问题，既要考虑问题自身所有的各种因素，又要考虑各种与之相关的因素；既要达到主要技术经济指标要求，又要满足各种其它目标的要求。这就构成了评价与选择的综合性、系统性的特点。在规划与设计过程中进行方案评价与选择时，一般分两种情况，一是单项指标比较；二是综合指标比较评价。
对于企业物流系统建设项目，由于影响因素很多，而且极为复杂，所以，在进行项目决
策时，一般应进行综合指标比较评价。综合指标比较评价应根据具体情况和项目的特点确定需要评价的指标体系。在本次分析中，我们可以选择加权因素比较法。
2、加权因素比较法
加权因素法就是把布置设计的目标分解成若干个因素，并对每个因素的相对重要性评定
一个优先级（加权值），然后，分别就每个因素评价各个方案的相对优劣等级，最后加权求和，求出各方案的得分，得分最高的方案就是最佳方案。
对上述的单个方案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，本次分析中考虑的因素如表9-1
所示。
（2）评出每个因素之间的相对重要性。
（3）布置方案优劣等级划分。由于布置方案优劣得分难以准确给出，且没有必要给出
准确得分，因此，通过优劣等级评定（强迫选择法）给出某个方案在某项因素方面的优劣分数。我们可以取重要（1）、不重要（0）两个等级进行比较，括号中的数字为各等级相对分数。
（4）评价每个方案在各项因素方面的分数 （5）求出各方案的总分。
（6）获得最高分数的方案就是最佳方案。
表9-1 设施布置方案评价因素
表9-2 各因素相对重要性表
表9-3 物流效率比较表
表9-4 物料搬运效率比较表
表9-5场地利用率比较表
表9-6 工作环境及员工满意程度比较表
表9-7 安全管理比较表
表9-8与企业长远规划相协调比较表
表9-9辅助部门的综合效率比较表
表9-10 各方案评比值
通过表9-10可以计算出三个方案的各自得分如下： 方案一的得分：
S1=0*0.29+0.33*0.14+0*0.05+0*0.14+0*0.14+0.67*0.14+0.33*0.10=0.173
方案二的得分：
S2=0.33*0.29+0*0.14+0.33*0.05+0.67*0.14+0.33*0.14+0*0.14+0*0.10=0.2522
方案三的得分：
S3=0.67*0.29+0.67*0.14+0.67*0.05+0.33*0.14+0.67*0.14+0.33*0.14+0.67*0.10=0.5748
根据各方案的综合得分值大小S3 > S2 > S1,得出方案三为最佳方案。
十、总结
系统化设施布置方法是针对设施布局设计的一套有条理的、循序渐进的、对各种设施布
置项目均合适的方法。这一套对设施布置系统化的设计方法，对世界整个设施规划领域都产生了深远的影响，是目前企业设施布置和布局设计的主流方法。本次课程设计就是应用该方法对某液压转向器厂的各种设施的布置进行设计和改善，并达到了良好的效果。
本次课程设计以某液压转向器厂总平面的布置设计为题，首先，进行了基本要素分析；其次，进行作业单位的物流关系与非物流关系分析，并将物流与非物流相互关系合并；然后，根据作业单位综合相互关系表绘制作业单位位置相关图，考虑面积因素得到作业单位面积相关图，由面积相关图再考虑各种修正因素与实际条件限制因素，修改调整面积相关图，得到三个工厂总平面布置可行方案图；最后，对三个方案进行评价择优，得到最优方案。
十一、参考文献
杨育.2010.设施规划.北京：科学出版社
齐二石. 2001. 物流工程.北京：中国科学技术出版社 王家善. 1995.设施规划与设计. 北京：机械工业出版社