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设施规划论文
设
施
规
划
与
物
流
分
析
课
程
设
计
第一章课程设计的目标和要求
1.1绪论
设施规划与物流分析课程设计是工业工程专业一门重要的主专业课程。
设施规划是工业工程学中的研究领域和重要分支之一。
设施规划特别是其中的工程设计着重研究工厂总平面布置、车间布置及物料搬运等内容，其内容是通过对工厂各组成关系的分析，进展合理布置，得到高效运行的生产系统，获得最正确的经济效益和社会效益。
设施规划与物流分析课程设计的目的在于通过分析，比拟各种拟定方案的功能、费用、效益和可靠习惯等各项技术、经济指标，向决策者提供可做出正确决策的资料和信息。
所以，物流系统分析实际上就是在明确目的的前提下，来分析和确定系统所应具备的功能和相应的环境条件。
由于社会的多样性，生产不同产品工厂的模式必然存在着差异。
这就给工厂布置设计带来了难题。
设施规划与物流设计根据系统分析的根本含义，物流系统分析的主要内容有系统目标、系统构造、替代方案、费用和效益、系统模型、系统优化、系统的评价基准及评价等。
1.2课程设计的目的与内容
1.2.1课程设计的目的
设施规划与物流分析课程设计是设施规划与物流分析课程的重要实践性教学环节，是综合运用所学专业知识，完成企业系统布置设计工作而进展的一次根本训练。
其目的是：
〔1〕能正确运用工业工程根本原理及有关专业知识，学会由产品入手对企业生产系统进展调研分析的方法；
〔2〕通过对企业布置设计的实际操作，熟悉系统布置设计方法中的各种图例符号和表格，掌握系统布置设计方法的标准设计程序；
〔3〕通过课程设计，培养学生学会如何编写有关文件；
〔4〕通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解决实际问题的能力。
1.2.2课程设计的内容
设计规划与物流分析课程设计的主要目标是培养学生如何分析、发现现有企业布置方面存在的问题，并加以改善的工作能力，以及掌握完整的系统布置设计方法。
为此，本课程设计包括两个阶段：
一是现场调研阶段；二是企业布置设计阶段。
具体内容与工作量要求如下：
〔1〕现场调研
以XX耐博草坪XX作为研究对象，该公司是一家研发、生产和销售运动型人造草坪、休闲型人造草坪绿化型人造草坪及其他功能型人造草坪的专业公司。
我们需要完成如下工作：
①产品调查分析产品构成，并列出公司主要产品明细表。
②生产工艺过程调查针对3～5种主要产品加工工艺过程绘制工艺过程图，并注明各工序间物料搬运量。
③绘制各作业单位之间的物料流程图，选择改良课题。
④改良区域作业单位调查针对各种不同的部门编制相应内容的调查表。
⑤绘制现有平面布置图。
⑥对现有平面布置进展分析，找出不合理处，并提出改良意见。
〔2〕布置设计
针对企业实际，完成以下工作：
①产品分析，产品——产量分析，确定生产类型。
②生产工艺过程分析，绘制工艺过程图。
③进展物流分析，得到物流相关表。
④进展作业单位相互关系分析，得到作业单位相互关系表。
⑤将作业单位物流相关表与非物流相互关系表另权合并，求出作业单位综合相互关系表。
⑥绘制作业单位位置相关图。
⑦绘制作业单位面积相关图。
⑧参考现场调研的情况，列出影响布置的修正因素与实际限制条件。
⑨设计三套布置方案。
⑩布置方案的自我评价。
〔3〕编写课程设计说明书
课程设计说明书是整个设计工作的总结，应包括现场调研报告以及工厂布置设计各个阶段的工作内容。
①现场调研局部应包括必要的图表与文字说明，不少3000字。
②企业布置设计说明书应包括各阶段工作数据表格、各布置方案简图及文字说明，工作量不少于8000字，说明书为A4纸，用碳素墨水书写或打印。
〔4〕图样工作量
图样是工厂布置设计的阶段成果与最终成果，包括：
①作业单位位置相关图。
②作业单位面积相关图。
③布置方案图。
第二章系统布置设计
2.1概述
2.1.1工厂设计研究范围
设施规划与设计是一种对企业的设备、物料以及人员所需空间进展合理分配和有效组合的技术，其研究对象相当广泛，就工厂设计而言，主要包括工厂地址选择，工厂平面布置，物料搬运与仓储、能源管理和办公室布置等研究内容。
〔1〕工厂地址选择
新建与扩建工厂时，首先要对未来的工厂地址进展选择，一是要确定工厂坐落的地区，二是要确定工厂在该地区的具体位置。
关于地区的选择，一般受当地工业布局的限制及社会宏观经济的约束。
影响工厂位置的因素很多，可分为定量的本钱因素和定性的非本钱因素。
重要的本钱因素包括：
①运输本钱；②原材料的供给本钱；③动力能源和水的供给量及本钱；④：
土地本钱和建筑本钱；⑤劳动力资源的供给量、素质及本钱；⑧其他各类社会效劳本钱等。
定性的非本钱因素包括：
当地的气候、地理环境、政策法规、社会因素及科技开展水平等。
其中包括环境保护、防止污染等。
建立新工厂时，工厂的位置应尽量适应工厂未来开展的需要；对于改、扩建工厂，应充分考虑原有厂房的利用。
〔2〕工厂布置
工厂布置主要包括总平面布置和车间布置两个方面。
工厂总平面布置要对工厂的生产车间、物料储运部门、管理部门和生产效劳部门的建筑物、场地和道路等，按照各部门之间相互关系的密切程度做出合理的安排。
车间布置主要是考虑各个车间不同的加工环境，工厂布置是工厂设计的核心内容。
〔3〕物料搬运
工厂内的物料搬运涉及到全厂工艺过程、搬运作业、工厂管理、信息系统等各个方面，现代物料搬运的重要特征是把物料搬运过程中的所有环节（包括运输、装卸，储存，加工，装配和包装等），当作一个整体的物流系统来考虑，并与工厂布置密切结合，使工厂物料流动与转移更趋合理，减少物料和能源消耗，缩短物料流动周期，提高产品质量，节省劳动力，最终实现系统总体效益最优化。
2.1.2、工厂布置的目标
任何一种系统的设计工作必须具备4个目标，即可行性、经济性、平安性和柔性。
一家工厂就是一个复杂的生产系统，因此，工厂设计当然应追求这4个目标。
对于工厂布置来说，主要表现在：
〔1〕必须满足生产工艺过程的需要（可行性）
〔2〕减少物料搬运（经济性）
〔3〕减少设备投资（经济性）
〔4〕提高在制品的周转率（经济性）
〔5〕充分利用现有空间（经济性）
〔6〕有效发挥人力及设备的生产能力（经济性）
〔7〕生产系统必须具备较大的加工范围，适应多种产品的生产。
当产品品种变化时，生产系统调整要简便〔柔性〕
〔8〕维持良好的工作环境，确保操作人员舒适平安地工作（平安性）
2.1.3工厂布置的根本设计原那么
1、工厂总平面布置设计原那么
〔1〕满足运作要求，工艺流程合理
〔2〕适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直，工厂总平面布置要与工厂内部运输方式相适应
〔3〕合理用地节约用地是我国的一项根本国策
〔4〕充分注意防火、防爆、防振与防噪声，平安运作是工厂布局首先要考虑的问题，在某些危险部门之间应留出适当的防火、防爆间距
〔6〕利用风象、朝向的自然条件，减小环境污染生产中产生的有害烟雾和粉尘会严重影响工作人员的身体安康，并会造成环境污染
〔7〕充分利用地形、地貌、地质条件
〔8〕考虑建筑群体的空间组织和造型，注意美学效果
上述设计原那么涉及面非常广，往往存在相互矛盾的情况，应结合具体条件分别考虑。
2、车间布置设计原那么。
〔1〕确定设备布置形式。
〔2〕满足工艺流程要求。
〔3〕实行定置管理，确保工作坏境整洁、平安。
〔4〕选择适当的建筑形式
〔5〕采光、照明、通风，采暖、防尘、防噪声
〔6〕具备适当的柔性，适应生产的变化
2.1.4工厂布置方法
美国R.Muther提出的系统布置设计SLP法提供了一整套具有清晰条理性和严密逻辑性的分析方法。
SLP法采用作业单位间关系密级与相互关系表、图来研究各种因素对布置设计的影响，使布置设计由定性阶段开展到了定量阶段。
2.2系统布置设计模式〔SLP模式〕
图一SLP模式
2.2.1系统布置设计根本要素
1、产品P
产品是指待布置工厂将生产的商品、原材料或者加工的零件和成品等。
产品这一要素影响着生产系统的组成及其作业单位间的相互关系、生产设备的类型、物料搬运方式等。
2、产量Q
产量指所生产的产品的数量，这一要素影响着生产系统的规模，形成生产路线、运输量、建筑面积的大小等。
3、生产路线R
为了完成产品的加工，必须制定加工工艺流程，形成生产路线，他影响着各作业单位间的关系、物料搬运路线、工厂及堆放地的位置等。
4、辅助效劳部门S
我们把除生产车间以外的所有作业单位统称为辅助效劳部门，它的占地总面积接近甚至大于生产车间所占面积，所以布置设计时应给与足够的重视。
5、时间T
时间要素是指在什么时候、用多少时间生产出产品，包括各工序的操作时间、更换批量次数。
在工艺过程设计中。
根据时间因素确定生产所需各类设备的数量、占地面积的大小和操作人员数量，来平衡各工序的生产时间。
2.2.2系统布置设计模式
任何一种系统设计过程都是反复迭代，逐步细化的寻求最优解的过程，工厂布置设计更是如此．设计步骤的正确与否往往是工厂布置设计能否成功的关键，系统布置设计SLP模式就是一种人们广为采用的、成功的设计方法。
系统布置设计是一种逻辑性强、条理清楚的布置设计方法，分为确定位置、总体区划、详细布置及实施4个阶段，在总体区划和详细布置两个阶段采用一样的SLP设计程序。
在SLP程序中，一般经过以下步骤：
〔1〕准备原始资料在系统布置设计开场时，首先必须明确给出根本要素——产品P，产量Q、生产工艺过程R、辅助效劳部门S及时间安排T等这些原始资料，同时也需要对作业单位的划分情况进展分析，通过分解与合并，得到最正确的作业单位划分状况。
所有这些均作为系统布置设计的原始资料。
〔2〕物流分析与作业单位相互关系分析针对某些以生产流程为主的工厂，物料移动是工艺过程的主要局部时，如一般的机械制造厂，物流分析是布置设计中最重要的方面；对某些辅助效劳部门或某些物流量较小的工厂，各作业单位之间的相互关系（非物流联系）对布置设计就显得更重要；介于上述两者之间的情况，那么需要综合考虑作业单位之间物流与非物流的相互关系。
物流分析的结果可以用物流强度等级及物流相关表来表示。
非物流的作业单位间的相互关系可以用关系密级及相互关系表来表示。
在需要综合考虑作业单位间物流与非物流的相互关系时，可以采用简单加权的方法将物流相关表及作业单位间相互关系表综合成综合相互关系表。
〔3〕绘制作业单位位置相关图根据物流相关表与作业单位相互关系表，考虑每对作业单位间相互关系等级的上下，决定两作业单位相对位置的远近，得出各作业单位之间的相对位置关系，有些资料上也称之为拓朴关系。
这时并未考虑各作业单位具体的占地面积，从而得到的仅是作业单位位置相关图。
〔4〕作业单位占地面积计算各作业单位所需占地面积与设备、人员、通道及辅助装置等有关，计算出的面积应与可用面积相适应。
．
〔5〕绘制作业单位面积相关图把各作业单位占地面积附加到作业单位位置相关图上，就形成了作业单位面积相关图。
〔6〕修正作业单位面积相关图只是一个原始布置图，还需要根据其它因素进展调整与修正。
此时需要考虑的修正因素包括物料搬运方式、操作方式、储存周期等，同时还需要考虑实际限制条件，如本钱、平安和职工倾向等方面是否允许。
考虑了各种修正因素与实际限制条件后，对面积图进展调整，得出数个有价值的可行方案。
（7）方案评价与择优针对得到的数个方案，需要进展费用及其他因素评价。
通过对各方案的比拟评价，选出或修正设计方案，得到布置方案图。
2.3根本要素分析
在本次课程设计中以不同种类产品作为产品的类型，进展分析，在收集数据和资料之后进展根本要素分析。
2.3.1产品P-产量Q分析
P-Q图〔图二〕
由P-Q图可知：
产品生产设备布置形式为工艺布置，由于零件加工工序不相似且数量少。
它的特点为同种类型的设备和人员集中布置在一个地方，方便调整设备和人员，容易适应产品的变化，生产系统的柔性大大增加；但是，当工件需要多种设备进展加工时，就不得不往返于各工序之间，增加了产品的搬运次数和搬运距离，常常带来穿插搬运与逆向流动的问题。
2.3.2工艺流程R分析
产品的工艺过程是由产品的组成与加工的精度要求、装配要求、现有加工设备与加工方法等因素决定的，必须在深入了解产品组成、各局部加工要求后，才能制定出切实可行的加工工艺过程。
产品工艺流程图如图三所示。
图三产品工艺流程图
2.3.3作业单位的划分
该公司的工厂中包括多个车间区划，主要以拉丝车间、加捻车间、编织车间、背胶定型车间为主，另外还配备了相应的办公区，检验区以及仓库等其他区域。
以上这些功能区域统称为作业单位。
表一工厂有关作业单位面积
编号
单位名称
面积〔m2〕
1
原材料库
1000
2
拉丝车间
1500
3
加捻车间
1500
4
草丝仓库
500
5
编织车间
2500
6
背胶定型车间
1000
7
检验区
500
8
成品库
3500
9
办公室
500
2.4物流分析
2.4.1概述
据资料统计分析，产品制造费用的20%－50%是用作物料搬运的，而物料搬运工作量直接与工厂布置情况有关，有效的布置大约能减少搬运费用的30%左右。
工厂布置的优劣不仅直接影响着整个生产系统的运转，而且通过对物料搬运本钱的影响，成为决定产品生产本钱上下的关键因素之一。
也就是说，在满足生产工艺流程的前提下，减少物料搬运工作量是工厂布置设计中最为重要的目标之一。
因此，在实现工厂布置之前必须就生产系统各作业单位之间的物流状态做出深入的分析。
2.4.2物流分析内容与方法
物流分析包括确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度或数量。
一个有效的工艺流程是指物料在工艺过程内按顺序一直不断地向前移动直至完成，中间没有过多的迂回或倒流。
当物料移动是工艺过程的主要局部时，物流分析就是工厂布置设计的核心问题。
针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法。
〔1〕工艺过程图在大批量生产中，产品品种很少，用标准符号绘制的工艺流程图直观地反映出工厂生产的详细情况，此时，进展物流分析只需在工艺过程图上注明各道工序之间的物流量，就可以清楚地表现出工厂生产过程中的物料搬运情况。
另外，对于某些规模较小的工厂，不管产量如何，只要产品比拟单一，都可以用工艺过程图进展物流分析。
〔2〕多种产品工艺过程表在多品种且批量较大的情况下，如产品品种为10种左右，将各产品的生产工艺流程汇总在一X表上，就形成了多种产品工艺过程表。
在这X表上各产品工艺路线并列绘出，可以反映出各个产品的物流途径。
〔3〕成组方法当产品品种到达数十种时，假设生产类型为中、小批量生产，进展物流分析时就有必要采用成组方法，按产品构造与工艺过程的相似性进展归类分组，然后对每一类产品采用工艺过程图进展物流分析；或者采用多种产品工艺过程表表示各组产品的生产工艺过程，再做进一步的物流分析。
’
〔4〕从至表当产品品种很多、产量很小，且零件、物料数量又很大时，可以用一X方阵图表来表示各作业单位之间的物料移动方向和物流量。
表中，方阵的行表示物料移动的源，称为从；列表示物料移动的目的地，称为至；行列穿插点标明由源到目的地的物流量，这就是从至表，从中可看出各作业单位之间的物流状况。
如上所述，不同的分析方法应用于不同的生产类型，其目的是为了工作方便，在物流分析时，应根据具体情况选择恰当的分析方法。
2.4.3物流强度
物流分析包括确定物料移动的顺序和移动量两个方面。
如果通过工艺流程分析能够正确地确定各工序或作业单位之间的相互关系（前后顺序），那么各条路线上的物料移动量就是反映工序或作业单位之间相互密切程度的根本衡量标准。
我们把一定时间周期内的物料移动量称为物流强度。
对于相似的物料，可以用重量、体积、托盘或货箱作为计量单位。
当比拟不同性质的物料搬运状况时，各种物料的物流强度大小应酌情考虑物料搬运的困难程度。
2.4.4物流分析与物流相关表
综上所述，P—Q关系决定了所采用的初步-物流分析的型式：
当产品品种很少且产量很大时，应采用工艺过程图进展物流分析；随着产品品种的增加，可以利用多种产品工艺过程表或从至表来统计具体物流量大小。
在采用SLP法进展工厂布置时，不必涉及各作业单位之间具体的物流强度，而是通过划分等级的方法研究物流状况。
在此根底上，引入物流相关表，以简洁明了的形式表示工厂总体物流状况。
1、物流强度等级
由于直接分析大量物流数据比拟困难，而且也无必要，SLP中将物流强度化成5个等级，分别用符号A、E、I、O、U表示，其物流强度逐渐减小，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种等级〔如表二所示〕。
作业单位对或称物流路线的物流强度等级，应按物流路线比例或承当的物流量比例来确定。
表二物流强度等级划分表
物理强度等级
符号
物流线路比例〔%〕
承当物流量比例〔%〕
超高物流强度
A
10
40
特高物流强度
E
20
30
较大物流强度
I
30
20
一般物流强度
O
40
10
可忽略搬运
U
2、物流相关表
下面以XX耐博草坪XX为例，讨论物流强度等级划分的具体步骤。
（1）计算从一至表〔见表三〕中每两个作业单位对之间的物流量。
（2）根据从一至表得到每两个作业单位对之间的物流量，绘制物流强度分析表〔见表四〕。
（3）根据物流强度分析表，从而绘制物流相关表〔见附表一〕。
表三产品从一至表
1
2
3
4
5
6
7
8
9
总计
1
1000
1000
2
300
300
3
1500
1500
4
1200
1200
5
600
600
6
900
900
7
300
300
8
0
0
9
0
总计
0
1000
300
1500
1200
600
900
300
0
5800
表四物流强度分析表
作业单位对
物流强度
物流强度
物流强度等级
3-4
1500
A
4-5
1200
E
1-2
1000
E
6-7
900
I
5-6
600
I
2-3
300
O
7-8
300
O
8-9
0
U
2.5作业单位相互关系划分
当对工厂进展布局设计时，物流分析会起到关键性作用，除此之外，非物流因素也会在其中起到一定的影响，此时工厂的布局设计就不能单纯地依赖物流分析来进展，还应当充分考虑其他因素对于各作业单位间相互关系的影响。
2.5.1作业单位相互关系分析的决定因素及相互关系
在进展SLP时，主要考虑的是P、Q、R、S、T因素对于工厂布局的影响是从各作业单位的角度进展分析，但是，对于不同的作业单位其间的相互关系也是不同的。
作业单位间相互关系的主要影响因素有：
〔1〕物流；〔2〕工艺流程；〔3〕作业性质相似；〔4〕使用一样的设备；〔5〕使用统一场地；〔6〕使用一样的文件档案；〔7〕使用一样的公用设施；〔8〕使用同一组人员；〔9〕工作联系频繁程度；〔10〕监视和管理方便等。
通常在确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素后，就可以给出各作业单位相互关系密切程度等级，在SLP中作业单位相互关系密切程度等级划分为A、E、I、O、U、X〔见表五〕。
表五作业单位相互关系等级
符号
含义
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
酌情而定
2.5.2作业单位相互关系表
在评价作业单位相互关系时，首先制定出一套“基准相互关系〞，其他作业单位之间的相互关系，通过对照“基准相互关系〞来确定。
确定了各作业单位相互关系密切程度后，利用与物流相关表一样的表格形式，建立作业关系表。
表中的每一个棱形框填入相应的两个作业单位之间的相互关系密切程度等级，上半局部用密切程度等级符号标志密切程度；下半局部用数字表示确定程度等级的理由。
针对该公司，非物流考虑因素如表六所示：
表六非物流考虑因素
编号
考虑的理由
1
工作流程的连续性
2
生产效劳
3
物料搬运
4
管理方便
5
平安与污染
6
共用设备
7
人员联系
在此根底上建立非物流的各作业单位相互关系表〔见附表二〕。
2.5.3作业单位综合关系表
通过对附表一和附表二的作业单位间的物流关系和非物流关系进展合并，从而确定各作业单位间相互关系密切程度，最终绘制出作业单位综合相互关系表〔见附表三〕。
2.6工厂总平面布局
2.6.1工厂总布置的一般步骤
工厂总平面布置就是对生产车间、管理部门、仓储部门、生产与生活效劳部门的建筑物、道路和场地等，按照相互关系的密切程度做出合理的布局，采用SLP法进展工厂总平面布置的首要工作就是对各作业单位之间的相互关系作出分析，包括物流的和非物流的相互关系，经过综合，得到作业单位综合相互关系表。
然后，根据综合相互关系表指示的各作业单位之间相互关系密切程度的高或低，决定各作业单位之间距离的近或远，并安排各作业单位的相互位置，绘制作业单位位置相关图。
将各作业单位实际占地面积与作业单位位置相关图相结合，就形成了作业单位面积相关图。
通过修正和调整，得到数个可行的布置设计方案，最后通过评价择优，选出某个设计方案作为工厂总平面布置图。
2.6.2作业单位位置相关图
在SLP中，工厂总平面并不直接去考虑各作业单位的占地面积和几何形状，而是从各作业单位间相互关系密切程度出发，安排各作业单位之间的相对位置，关系密级高的作业单位之间距离近，关系密级低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。
我们会发现作业单位数量较多，作业单位之间关系数目非常多，为作业单位数量的平方量级，因此即使只考虑A级关系，也出现很多个，这就给如何入手绘制作业单位位置相关图造成了困难。
为了解决这个困难，引进综合接近程度的概念。
所谓某一作业单位综合接近程度，等于作业单位与其他所有作业单位之间量化后的关系密切的综合。
综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应靠近布置图的中心，分数越低，说明该作业单位越应该处于布置图的边缘。
因此，布置设计应当按综合接近程度分数上下顺序进展，XX耐博草坪XX车间的作业单位综合接近程度计算结果见附表四。
2.6.3作业单位位置相关图
〔1〕根据综合关系接近程度相关表得出作业单位位置相关图〔见附表五〕
2.6.4改善
产区改善前的布置如图四所示。
改善后的布置如图五所示。
〔1〕在代建区增设了绿地，使工人有个相对轻松的工作环境，还在办公室布置了绿化，既美化了环境，又能缓解工作人员的疲劳与压抑。
〔2〕把物料往来频繁的车间放在一起，这样做主要是为了节省工程费用，方便生产管理，最重要的是减少了物流量，缩短了搬运的时间和费用。
〔3〕把草丝仓库放在编制区，大大缩短了物流量，同时运输问题也得到了一定的改善，这样使得工厂整个布局更加合理和经济。
第三章小结
通过几天的努力，设施规划与物流分析的课程设计完毕了，通过教师的讲解和组员的共同
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