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某换热器厂总平面设施布置设计

设施规划课程设计

学生姓名：

学号：

专业：

工业工程

设计题目：

某换热器厂总平面设施布置设计

指导教师:

2011年01月5日

目  录

1 引言……………………………………………………………………………1

2 作业单位的划分………………………………………………………………2

3 确定换热器的生产工艺过程…………………………………………………2

3.1 零件的制作与外购…………………………………………………………2

3.2 标准件、外购件与半成品暂存、组装等阶段……………………………4

4 产品产量分析…………………………………………………………………4

5 产品工艺过程分析……………………………………………………………4

5.1 绘制各零件的工艺过程图…………………………………………………4

5.2 绘制产品总工艺过程图……………………………………………………6

6 物流分析………………………………………………………………………7

6.1 计算物流量…………………………………………………………………7

6.2 绘制从至表…………………………………………………………………8

6.3 绘制物流强度汇总表………………………………………………………9

6.4 划分物流强度等级…………………………………………………………9

6.5 绘制作业单位物流相关图…………………………………………………10

7 作业单位非物流相互关系分析………………………………………………10

8 作业单位综合相互关系分析…………………………………………………12

8.1 综合相互关系的计算………………………………………………………12

8.2 建立作业单位综合相互关系图……………………………………………14

9 车间总平面布置…………………………………………………………14

9.1 综合接近程度…………………………………………………………14

9.2 作业单位位置相互图……………………………………………………15

10 总平面布置图………………………………………………………16

结束语 …………………………………………………………………………17

参考文献 ………………………………………………………………………18

1 引言

原始给定条件主要有：

（1）工厂占地面积约8000m2，厂区南北为100m，东西宽80m.

（2）该厂预计需要工300人，计划建成年产500套换热器的生产厂。

（3）同时对换热器的有关结构参数如下：

换热器由9个零件构成,外观图见图1.1，每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表1.1中[1]。

图1.1 换热器

表1.1 换热器零件明细表

公司名称：

换热设备有限责任公司

产品名称

U型管式换热器

产品代号

HRQ

计划年产量

500

序号

零件名称

零件代号

自制

外购

材料

总计划需求量

形状尺寸

单件重量（kg）

0

管束

0

组合体

500*1

600

1

管板

1

锻钢16M

500*72

300

2

U型夹热管组

2

35GruA

500*36

200

3

防冲板

3

锻钢16M

500*2

50

4

定距管

4

10#

500*4

50

5

拉杆

5

A3F

500*1

50

6

折流板

6

A3F

500*72

50

7

支持板

7

35GruA

500*36

100

8

螺母M2

8

锻钢16Mn

500*188

30

9

滑道板

9

石棉

500*1

70

2 作业单位的划分

根据换热器的结构及工艺特点，设立如表2.1所示的7个单位，分别承担原料储存、备料、热处理、加工与装配、等各项生产任务[2]。

表2.1 作业单位建筑汇总表

序号

作业单位名称

用途

建筑面积（m*m）

结构形式

备注

1

原材料库

下料

30*27

砖混

2

机加工车间

车，钻

36*27

框架

3

结构车间

焊

27*18

框架

4

热处理车间

冲床、水压机

27*27

框架

5

冲压车间

退火

27*18

框架

6

装配车间

装配

27*24

框架

7

成品库

成品储存

27*12

砖混

3 确定换热器的生产工艺过程

3.1 零件的制作与外购

换热器上的标准件、异型件如U型夹热管组、螺母M2等都是采用外购、外协的方法获得，入厂后由半成品库保存，其他零件由本厂自制，其工艺过程分别见表3.1至表3.5所示[3]。

表中各工艺加工前工件重量=该工序加工后工件的重量/该工序材料利用率[4]。

表3.1 管束加工工艺过程表

产品名称

零件号

材料

单件重量（kg）

计划年产量（套）

年产总重（kg）

管束

0

锻钢16M

600

500

300000

序号

作业单位名称

工序内容

工序材料利用率（%）

1

原料库

下料

2

结构车间

亚弧焊

80

3

热处理

退火

76

4

冲压车间

冲压

95

5

装配车间

装配

表3.2 管板加工工艺过程表

产品名称

零件号

材料

单件重量（kg）

计划年产量（套）

年产总重（kg）

管板

1

组合体

300

500

150000

序号

作业单位名称

工序内容

工序材料利用率（%）

1

原料库

下料

2

机加车间

车、钻

78

3

结构车间

堆焊

75

4

冲压车间

冲压

95

5

装配车间

装配

表3.3 定距管加工工艺过程表

产品名称

零件号

材料

单件重量（kg）

计划年产量（套）

年产总重（t）

定距管

4

10#

50

500

25000

序号

作业单位名称

工序内容

工序材料利用率（%）

1

原料库

下料

2

机加车间

车

75

3

结构车间

堆焊

75

4

冲压车间

冲压

90

5

装配车间

装配

表3.4 拉杆加工工艺过程表

产品名称

零件号

材料

单件重量（kg）

计划年产量（套）

年产总重（kg）

拉杆

5

A3F

50

500

25000

序号

作业单位名称

工序内容

工序材料利用率（%）

1

原料库

下料

2

机加车间

车

75

3

结构车间

堆焊

75

4

冲压车间

冲压

95

5

装配车间

装配

表3.5 折流板加工工艺过程表

产品名称

零件号

材料

单件重量（kg）

计划年产量（套）

年产总重（kg）

折流板

6

A3F

50

50

25000

序号

作业单位名称

工序内容

工序材料利用率（%）

1

原料库

下料

2

机加车间

车、钻

75

3

结构车间

堆焊

75

4

冲压车间

冲压

95

5

装配车间

装配

3.2 标准件、外购件与半成品暂存、组装等阶段

生产出的零件、组件经检验合格后，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[5]。

所有零件、组件在组装车间集中组装成换热器成品。

所有组装出的换热器均需进行性能试验，不合格的就在组装车间进行修复，合格后送入成品库，即不考虑成品组装不了的情况。

所有合格换热器存放在成品库等待出厂[6]。

4 产品产量分析

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。

根据以上已知条件可知，待布置设计的换热器厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为500套，属于大批量生产，适合按产品的原则布置，宜采用流水线的组织形式[7]。

5产品工艺过程分析

5.1 绘制各零件的工艺过程图

根据各零件的加工工艺过程与物流量，绘制各零件的工艺过程如图5.1到图5.5所示[8]。

图中序号分别为：

1.原材料库。

2.机加工车间。

3.结构车间。

4.热处理车间。

5.冲压车间。

6.装配车间。

7.成品库。

1

539.8

1

1038.8

2

421.1

3

118.7

207.8

831

315.8.8

3

4

199.4

631.6

105.3

5

300

5

500

6

6

7

7

图5.2管板工艺过程

图5.1管束工艺过程

50

17.5

23.4

17.5

23.4

18.5

24.7

50

17.5

5.2绘制产品总工艺过程图

换热器总的生产过程可分为零件的加工阶段—总装阶段—性能实验阶段，所有零件，组件在组装车间集中组装。

将换热器所有工艺过程汇总在一张图上，得到换热器总工艺过程图5.6，该图清楚的表示出换热器生产的全过程以及各工序单位之间的物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础[9]。

管板

管束

定距管

6 物流分析

6.1 计算物流量

通过对产品的加工、组装、检验等各种加工阶段以及各工艺过程路线的分析，计算每个工艺过程各工序加工前工件单位质量及产生的余量重量，并根据全年生产量计算全年物流量。

具体计算过程如表6.1所示。

表6.1 全年物流

产品名称

毛重/kg

余料/kg

机加工余量

结构余量

热处理余量

冲压余量

全年总质量

管束

600/（0.8*0.76*0.95）=1038.8

1038.8*0.8=831

1038.8*0.8*0.76=631.6

3.9860*0.8*0.76*0.95=600

600*500=300000

管板

300/（0.78*0.75*0.95）=539.8

539.8*0.78=421.1

539.8*0.78*0.75=315.8

539.8*0.78*0.75*0.95=300

300*500*72=10800000

定距管

50/（0.75*0.75*0.90）=98.8

98.8*0.75=74.1

98.8*0.75*0.75=55.6

98.8*0.75*0.75*0.9=50

50*500*4=100000

拉杆

50/（0.75*0.75*0.95）

=93.6

93.6*0.75=70.2

93.6*0.75*0.75=52.7

93.6*0.75*0.75*0.95=50

50*500=25000

折流板

50/（0.75*0.75*0.95）

=93.6

93.6*0.75=70.2

93.6*0.75*0.75=52.7

93.6*0.75*0.75*0.95=50

50*500*72=1800000

6.2 绘制从至表

根据换热器总工艺过程图5.6，绘制出换热器工艺过程物流从至表。

如表6.2所示

至

从

1

2

3

4

5

6

7

合计

原材料库

机加工车间

结构车间

热处理车间

冲压车间

装配车间

成品库

1

原材料库

825

1038.8

1863.8

2

机加工车间

635.8

635.8

3

结构车间

1307.8

1307.8

4

热处理车间

631.6

631.6

5

冲压车间

950

950

6

装配车间

950

950

7

成品库

合计

825

1674.6

1939.4

950

950

表6.2 换热器工艺过程物流从至表（单位kg）

6.3 绘制物流强度汇总表

根据产品的工艺过程和物流从至表，统计各单位之间的物流强度，并将物流强度汇总到物流强度汇总表6.3之中。

表6.3 物流强度汇总表

序号

作业单位对（路线）

物流强度/t

1

1—2

825

2

1—3

1038.8

3

2—3

635.8

4

3—5

1307.8

5

4—5

631.5

6

5—6

950

7

6—7

950

6.4 划分物流强度等级

由于直接分析大量物流数据比较困难，而且也无必要，SLP中将物流强度转达化成5个等级，分别用符号A，E，I，O，U表示，其物流强度逐渐减少，对应着超高物流强度，特高物流强度，较大物流强度，一般物流强度和可忽略搬运5种物流状况。

作业单位对或称为物流路线的物流强度等级，应按物流路线比例或承担见表6.4。

表6.4 物流强度分析表

序号

作业单位对（路线）

物流强度（单位：

t）

5006508009501050120013501500

物流强

度等级

1

3—5

A

2

1—3

A

3

5—6

E

4

6—7

E

5

1—2

I

6

2—3

O

7

4—5

O

6.5绘制作业单位物流相关图

为了能够简单明了地表示所有作业单位之间物流的相互关系，仿照从至表结构造一种作单位之间物流相互关系表，称之为物流相关表如下表6.5所示。

表6.5 物流相关表

序号

作业单位序号

1

2

3

4

5

6

7

作业单位

名称

原材料库

机加工车间

结构车间

热处理车间

冲压车间

装配车间

成品库

1

原材料库

A

I

U

U

U

U

2

机加工车间

A

E

U

U

U

U

3

结构车间

I

E

I

O

U

U

4

热处理车间

U

U

I

O

U

U

5

冲压车间

U

U

O

O

U

U

6

装配车间

U

U

U

U

U

U

7

成品库

U

U

U

U

U

U

图6.1作业单位物流相关图

根据表6.5物流强度相关表的分析，绘制作业单位物流相关图，见图6.1。

7 作业单位非物流相互关系分析

针对换热器生产特点，制定各作业单位间相互关系密切程度理由及等级划分如表7.1和表7.2所示。

根据表7.1和7.2制定换热器“基准相互关系”（见表7.3），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图7.1所示。

表7.1 各作业单位关系密切程度理由

编号

理由

编号

理由

1

工作流程的连续性

5

安全及污染

2

生产服务

6

振动，噪声，烟尘

3

物料搬运

7

人员联系

4

管理方便

8

信息传递

表7.2 作业单位基准相互关系等级表

符号

含义

说明

比例

A

绝对重要

2—5

E

特别重要

3—10

I

重要

5—15

O

一般密切程度

10—25

U

不重要

45—80

X

负的密切程度

不希望接近

表7.3 作业单位基准相互关系表

字母

作业单位对

密切程度理由

A

原材料库与机加工车间

搬运物料的数量、次数以及类似的搬运问题

E

原材料库与结构车间；结构车间与冲压车间；

机加工车间与结构车间

搬运物料的数量和形式

不可损坏没有包装的物品

服务的频繁和紧急程度

I

装配车间与成品库；冲压车间和装配车间；热处理车间与结构车间

搬运物料的数量和频数以及类似的搬运问题

服务的频繁程度

O

冲压车间与热处理车间；装配车间与成品库

联系频繁程度

管理方便

U

原材料库与装配车间、冲压车间、热处理车间、成品库

接触不多、不常联系

联系密切程度不大

X

机加工车间与成品库,冲压车间与成品库

灰尘、噪声、振动、异味、烟尘

图7.1作业单位非物流相关图图

8 作业单位综合相互关系分析

从图6.1和图7.1可知，换热器作业单位物流相互关系关与非物流相互关系不一致。

为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度，需要将两表合作后再进行分析判断。

8.1 综合相互关系的计算

加权值的大小反映工厂布置时考虑因素的侧重点[10]。

对于该厂来说，物流因素对车间的布置与非物流对车间布置的影响并不明显，因此取加权值m:

n=1:

1。

根据该厂各作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化，并加权求和，求出综合相互关系。

一般取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-1。

当作业单位数目为7时，总作业单位对数为：

N=7*（7-1）/2=21,式中，N为作业单位对数，因此表8.1中将有21个作业单位对，即将有21个相互关系。

表8.1 作业单位之间综合相互关系计算表

作业单位对

关系密切

综合关系

物流关系加权值：

1

非物流关系加权值：

1

分数

等级

分数

等级

分数

等级

1—2

2

I

4

A

6

E

1—3

4

A

3

E

7

A

1—4

0

U

0

U

0

U

1—5

0

U

O

U

0

U

1—6

0

U

O

U

0

U

1—7

0

U

0

U

0

U

2—3

1

O

3

E

4

I

2—4

0

U

1

O

1

O

2—5

0

U

0

U

0

U

2—6

0

U

0

U

0

U

2—7

0

U

-1

X

-1

X

3—4

0

U

3

E

3

I

3—5

4

A

2

I

6

A

3—6

0

U

1

O

1

O

3—7

0

U

0

U

0

U

4—5

1

O

2

I

5

E

4—6

0

U

0

U

0

U

4—7

0

U

O

U

1

O

5—6

3

E

1

O

4

I

5—7

0

U

-1

X

-1

X

6—7

3

E

2

I

5

E

根据表8.2统计出各段分值作业单位对的比例，划分综合关系密集如表8.3所示。

当分值为7-8时，综合关系密级定为A级；分值为4-6时，综合关系密级定为E级；分值为2-3时，综合关系密级定为I级；分值为1时，综合相互关系定为O级；分值为0时，综合相互关系定为U级；分值为-1时，综合相互关系定为X级[11]。

表8.2 综合相互关系密级与划分比例

关系等级

符号

作业单位对数比例（%）

绝对必要靠近

A

1—3

特别重要靠近

E

2—5

重要

I

3—8

一般

O

5—15

不重要

U

20—85

不希望靠近

X

0—10

表8.3 综合相互关系密级等级划分

总分

关系等级

作业单位对数

百分比（%）

7-8

A

2

9.5

4-6

E

3

14.3

2-3

I

3

14.3

1

O

3

14.3

0

U

8

38.1

-1

X

2

9.5

合计

21

100

8.2 建立作业单位综合相互关系图

图8.1作业单位物流相关图

将表8.1中的综合相互关系总分转化为关系密级等级，绘制成作业单位综合相互关系图，见图8.1作业单位物流相关图。

9 车间总平面布置

9.1 综合接近程度

由于空调厂作业单位之间相互关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度[12]。

综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应该靠近布置图的中心;分数越低，说明该作业单位应该远离布置图的中心，最好处于布置图的边缘[13]。

因此，布置设计应该按综合接近程度分数高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低顺序来布置作业单位顺序[14]，见表综合接近程度排序表。

表9.1 综合接近程度排序表

至

从

1

2

3

4

5

6

7

原材料库

机加工车间

结构车间

热处理车间

冲压车间

装配车间

成品库

1

原材料库

E/3

A/4

U/0

U/0

U/0

U/0

2

机加工车间

E/3

I/2

O/1

U/0

U/0

X/-1

3

结构车间

A/4

I/2

I/2

A/4

O/1

U/0

4

热处理车间

U/0

O/1

I/2

E/3

U/0

O/1

5

冲压车间

U/0

U/0

A/4

E/3

I/2

X/-1

6

装配车间

U/1

U/0

O/1

U/0

I/2

E/3

7

成品库

U/0

X/-1

U/0

O/1

X/-1

E/3

综合接近程度

8

5

13

7

8

6

2

排序

2

6

1

4

3

5

7

根据表9.1得到各作业单位布置顺序依次为：

1.结构车间，2.原材料库，3.冲压车间，4.热处理车间，5.装配车间，6.机加工车间7.成品库。

9.2 作业单位位置相互图

在绘制作业单位位置关系图时，作业单位之间的相互关系