毕业设计:机械厂机加工车间设施规划设计.pdf
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1、 毕业设计(论文)任务书课题名称:马鞍山益文机械厂机加工车间设施规划设 计学 院:管理科学与工程学院 毕业设计(论文)的主要内容:1、到现场进行调研,了解物流区的现状,发掘存在的问题,收集相关数据,主 要包括产品以及原材料的种类,数量,业务流程,辅助服务,时间等五大要素,工 厂的现有布局情况,主要建筑物所占面积。对物流区的作业流程进行分析,确定各 作业单位的功能。2、采用SLP方法对物流区布局进行规划,主要过程为确定工厂的作业单位划分,计算各作业单位间的物流量,进行作业单位相互关系分析、形成综合相互关系图,考虑各作业单位所需面积和实际的可得到的面积,综合各种修正因素和限制条件提 出几种布局方案
2、。3、运用层次分析法对布局方案进行评价,得出最佳方案。4、用工业工程思想方法指导实习过程5.英文的资料翻译不得少于5000字。6.基于CAD绘图软件,绘制图纸工作量相当于1张A1的CAD图纸。安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计指导教师签字:_摘要课题研究对象是益文机械厂机加工车间设施规划与设计,目的是希望通过运用 工业工程的相关理论和方法对益文机械厂机加工车间进行规划和改善。从而提高空 间利用率,改善厂内物流,提高运营效率。画出机加工车间的布局图,对主要产品 的工艺过程和物流情况进行分析,然后运用设施规划理论、方法对益文机械厂机加 工车间的布局进行规划,改善物流区工
3、厂布局,提高空间利用的效率,提高运营效 率。最后,利用系统评价的层次分析法对提出的若干改进方案进行评价,从而在理 论上确保了改进方案的科学性、合理性。关键字:SLP,物流量、AHP线安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计AbstractThe topic object of study is the workshop of machining YiWen factory facilities planning and,design,the purpose is to use industrial engineering correlation theories and
4、the method of machiningI装 workshop on YiWen factory planning and improve.Thus it raises the spatial use factor,improves in thei factory the physical distribution,raises the operation efficiency.Draw the workshop of machining;layout chart,the main products of the process and logistics situation analy
5、sis,then we use he facility!plan theory and the method carry on the workshop of machining of YiWen factory layout planning,i improvement physical distribution facilities arrangement,improve the efficiency of the spacer*,utilization,raises the operation efficiency.Finally,we using the AHP evaluation
6、system carry on the:appraisal to some improvement scheme,thus ensuring the improvement scheme in theory of scientificand reasonable.线Key word:SLP,flow of logistics,AHP.安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计目录摘要Abstract绪论.11.1设施规划与设计的发展历程.1 1.2设施规划设计的现状与发展趋势.2野 1.3选题的背景.3;1.4研究内容.41 二课题研究主要理论知识.5 2.1设施规划与设计
7、概述.51T 2.1.1设施规划的设计的内容.5I 212设施规划的目标与原则.6I 2.1.3设施规划设计的阶段结构.7:2.1.4设施规划设计方法.8:2.2系统布置设计SLP概述.9A 2.2.1工厂布局原始资料.9 2.2.2系统布置设计SLP模式.9j 2.2.3系统布置设计SLP步骤.11三流程分析.12;3.1工艺路线图.123.2 布局形式.143.3 工艺过程图.15四SLP法求解.19:4.1物流分析与物流相关表.19:4.2作业单位相互关系分析.21:4.3作业单位位置相关图.284.4 作业单位面积相关图.32五层次分析法的运用.375.1 AHP法的产生与发展.375
8、.2 AHP法基本思想与实施步骤.385.3 AHP 一般方法.385.3.1 建立评价系统的递阶层次结构.385.3.2 构造两两判断矩阵.395.3,3 单一准则下要素相对重要度的计算.40安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计5.4 AHp法的应用.41结论.44参考文献.45致谢.46绪论1.1设施规划与设计的发展历程IIf 设施规划设计发源于早期的制造业,伴随着工业生产产生的,一直以来都是工:业工程的一门核心技术。第二次世界大战前,早期的工业工程将方法研究、物料搬:运和工厂布置三方面内容合称为工厂布置设计。其中工厂布置方面的内容主要采用;定性分析方法和经验设计
9、。当然,这种方法缺乏科学性。但是经过大量实践的数据V 在一定程度上也反映了客观状况,且根据经验设计的工厂在较短时间内比较符合实I 际情况。:第二次世界大战后,工业工程学科有了很大发展,在方法上逐渐由定性向定量;转变,在工作领域上也由重点在制造业扩大到其他工业和服务业,设计对象向非工!业设施扩大,由此工厂布置设计发展为设施规划设计。20世纪60年代以后由 Richard.Muther倡导的系统化布置规划(SLP)方法,由于采用理性化的推理方法和:系统化的规划设计方法,使设施规划设计向前迈进了一大步。i 随着计算机及其技术的发展,20世纪80年代以来许多学者研究了各种设施布;置的模型及其算法,推理
10、更加细致合理,加上CAD技术使绘图工作也可自动完成,;出现了各种商品化的设施布置软件包,又使设施规划跃上一个新的台阶。;纵观设施规划设计发展的三个阶段,每一阶段都有优点也有不足。随着二次分:配问题模型的建立,即把N个设施分配到S个位置上,引起了人们对布置设计问题;的研究兴趣,出现了大量新建型和改进型计算机布置设计程序,如著名的CRAFT和;CORELAPo CRAFT(Computerized Relative Allocation Of Facilities T echnique);即计算机设施相对定位技术是以运输费用最小为目标函数,用位置变换方式探索最 小费用时时各单元的位置,探寻最小运输
11、费用布置方案,因此称为改进布置型算法。CORELAP(Computerized Relationship Layout Planning)即计算机关系平面布置法 是按单元之间关系密切程度,计算各单元的总接近度的方法构成平面布置图。20世 纪70年代中后期,研究发现,布置问题属于NP问题,当问题规模较大时,即使是 当今世界上最快的计算机业需要人类无法接受的时间才能找到最优布置安敢启发式 解法方案启发式解法。正因为如此,研究人员在继续探索数学直接解法的同时,开 始从多个角度寻找最优或近优的布置。随着人工智能理论的应用,人们又开发出许 多设施布置专家系统,如设施布置专家系统(FADES)、人工智能设
12、施布置专家系统共42页第1页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计(IFLAPS)、计算机辅助设施布置选择程序(CAFLAS)及将最优化与知识基相结合的 机床布置专家系统(KBML)。随着工业工程的应用领域进一步扩大,设施规划与设计的原则和方法逐步扩大 到了非工业设施,如机场、医院、超级市场等各类社会服务设施。1.2设施规划设计的现状与发展趋势近年来,由于当今世界正从工业化社会向信息社会飞速发展,各个方面都发生:了极其巨大的变化。就制造业的生产方式而言,已从大量生产方式向准时制及精益 生产方式,并进一步向计算机集成制造(CIMS)及敏捷制造方式迅速演变。原有的许3 多程
13、序和方法逐渐显现自身的不足和缺陷。为适应生产方式的转变,人们对设施布1 置设计不断进行研究,取得了长足的发展。;1、系统布置设计(SLP)发展为战略设施规划(SFP)i 虽然缪瑟的系统布置设计技术条理清晰、考虑完善(包含定性和定量因素),因Y 而被广泛采用,但随着时代的发展,其不足之处也逐渐显现。;(1)激烈的市场竞争迫使企业应用MRP-n、ERP、CI MS等来武装自己。它们信;息资源的高度计算机集成化要求设施布局信息的计算机化;同时,它们的动态特性:要求必须建立设施布置的快速响应(即迅速提供高效可行的新的布置方案)。而现在工 的系统日趋复杂,应用系统布置设计技术手工完成布置和调整十分繁琐,
14、此时,既1 要满足时间性又要满足最优性是不现实的。;(2)传统的系统布置设计技术不太适合企业流程再造(BPR).企业为适应市场变:化,需进行企业流程再造。这一浪潮的核心就是流程再造:即聚焦于核心增值流程,:恰当地把弱势业务向外分包。在现代制造企业中,产品物流密度占整个物流的比例:越来越小,主要物流趋向于象堆垛和包装这类的事情。当物料搬运系统含有大量的:回收车、容器和堆垛机时,非产品物流(次流)和产品物流(主流)的分离导致两张不;同的轮廓图,而含有所有设施的SLP方法会导致变形的轮廓图。:(3)系统布置设计技术提供的布置方案太少。在初步方案确定后,设计者要根!据约束条件自己调整方案。限于自身知识
15、及能力的局限,设计者最终提供给决策者;的方案较少,可供决策者选择的余地太小.很难形成优秀的、令人满意的方案。有鉴于此,威廉温拿等工厂设计师们在实践中不断对其进行发展和完善,并 于90年代提出了新的战略设施规划(SFP:Strategic facilitiesplanning)o其发 展主要有两点:(1)把设施布置设计提升至战略高度,通过一次根本性的再聚焦以及精益原则来 提高企业整体生产力。实施的关键是运用企业流程再造原理:即首先进行业务流程重 组,然后将主、次流分离(产品物流与非产品物流分离),最终的布置由主流的轮廓 图发展而来,次流伴随着主流被调整至剩余空地、头上和地下空间。这样一来,顾 客
16、愿意付钱的产品的价值增值速度加快,企业竞争能力加强共42页第2页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计(2)新的战略设施规划融合了优良的计算机辅助设施布置方法,一定程度上实 现了设施布置的快速响应、布局信息的计算机化和较丰富的设计方案以供决策者选 择。2、计算机辅助设施布置方法的发展计算机辅助设施布置方法自从出现以来,就一直是人们研究的重点,无论是模 型)还是算法,发展都非常迅速。由于设施布置是典型的NP问题,人工智能技术成 为在有效时间内寻求满意解的可行算法它们应用快速并行处理,可以同时得到多个 解,丰富了备选方案;并且它们允许代价更高的解出现,从而可以跳出局部最优点
17、,解决对初始布局敏感的问题,这些使得人工智能技术获得广泛应用。3、设施布置设计的发展总趋势I 缪瑟的系统布置设计(SLP)逻辑严密、条理清晰、考虑比较完善。因此,先前 的新建生产(服务)系统中最具代表性的CORELAP程序就是将SLP融人计算机辅助设;施布置方法(CAI)中,只是当时的集成比较简单。现在,温拿的战略设施规划(SFP):在发展SLP的基础上将其自身更紧密地集成于CAL中卜这也表明了在设施布置项目:向大型化、复杂化方向发展的今天,考虑到时效性,计算机辅助设施布置方法已逐 1 渐成为设施布置设汁的主流。在此领域,虽然人们作了众多的探索,取得不小的成!果,但由于布置问题确是一个复杂并且
18、富含矛盾的优化问题,所以至今仍未真正建|立起完善的、得到大家一致公认的软件模型,其算法也有诸多问题要解决。因此,:设施布置设计未来发展的总趋势就是:一方面继续发展完善缪瑟的系统布置设计和:温拿的战略设施规划,把它们的精髓更完整地渗透、集成到计算机辅助设施布置设,计中去;另一方面根据现实情况构建更为完整的布置模型、并结合最新的人工智能!技术的发展,提出功能更强大、更为迅捷快速的新算法,最终开发出更通用的计算;机辅助设施布置软件。i 1.3选题的背景i 马鞍山益文机械厂于1995年由马钢教委成立。刚开始主要为马钢进行减速器的 修理,目前该厂的主要产品是减速器的修理和非标备件的制作。现在益文机械厂的
19、;总人数有64人,其中技术人员3人,技术加管理人员13个,48名工人。i 马鞍山益文机械厂从原来只修理减速器发展成制造非标备件,现在减速器的修理仍然是工厂的主要任务。减速器的修理主要经过以下流程:进库登记-建立修理方 案-分拣-作业检查-磁粉探伤-判断修理项目-制作-组装、密封-调试-安装-交付使 用。减速器利用齿轮的速度转换器将电机的回转数减速到所需要的回转数,它主要 是一种动力传达的机构。在当前用于传递动力与运动的机构中,减速器的应用非常 广泛,可以说,儿乎在各式机械的传动系统中都可以见到其踪影。从大动力的传输 工作到小负荷、精确的角度传输都可以见到减速机的身影,而且在工业的应用上,减速器
20、具有减速及增加转矩的功能,因此减速器广泛用在速度与扭矩的转换设备中。共42页第3页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计减速的功用主要有两个方面:一是降速同时提高输出的扭矩,扭矩的输出比列按电 机的输出乘以减速比,但不能超出减速机的额定扭矩;二是减速同时降低负载的惯 量,惯量的减少是减速比的平方,一般情况下电机都有一个惯量值目前减速器的修理虽然占着该厂较多的业务比重,但是在减速器的修理中一般 只涉及到一至两道工序,例如,有的减速器只需要换一个标准件,有的只需要清洗 打磨即可,所以减速器的修理很少涉及到具体的加工设备,仅仅在钳工区就能完成 修理工作,加工设备机器主要用于非
21、标备件的生产。益文修造厂是一个中小型企业,设备比较落后,管理水平较低,在机加工车间,早期机器的摆放已不能满足日益扩大的生产的需要,并且在后期购买机器的摆放中 属于见缝插针式,造成机器摆放的混乱,使得在零件加工的过程中存在着物流量的 交叉、迂回,从而影响了生产的效率,限制了该厂实现大规模生产的能力。1.4研究内容物流设施与规划是工业工程专业一门重要课程,设施规划特别是其中的工厂设 计着重研究工厂总平面布置、车间布置及物料搬运等内容,其目标是通过对工厂个 组成部分相互关系的分析,进行合理布置,得到高效运行的生产系统,获得最佳的 经济效益和社会效益。本文利用设施规划与物流分析的相关知识对益文机械厂机
22、加工车间进行布置设 计。系统布置设计(SLP)方法提供了一种以作业单位物流与非物流的相互关系分析 为主线的规划设计方法。采用一套表达力强的图例符号和简明表格,通过一套条理 清晰的设计程序对工厂物流、工厂作业单位相互关系分析,绘制作业单位位置相关 图、作业单位面积相关图、工厂总平面布置图,并对设计方案进行评价择优。运用 物流设施与规划、基础工业工程、人因学、运筹学、物流工程的相关理论和分析方 法,对该公司的总体布局进行设计、修正、评价、择优。通过实地考察,调研,综合分析非标备件磨床中心滑块的加工过程及物料搬运系统构成,利用系统思想达 到整体最优。通过查找文献资料、数据采集、计算、分析、整理成工艺
23、流程图、从 至表、搬运活动一览表等,用SLP方法对机加工车间布局设计进行规划。在此基础 上确定布局设计,进行需求计算,形成儿个方案,最后运用系统工程的层次分析法 进行系统的评价。共42页第4页安徽工业大学管理科学与工程学院益文机械厂机加工车间设施规划设计二课题研究主要理论知识2.1设施规划与设计概述2.1.1 设施规划的设计的内容各种文献对设施规划与设计的定义不同,但在制造业中都是把设施规划与设计 定义为对一个生产系统进行全面的、系统的规划与安排,这种规划与安排是有目的 的,这就是要确定经济合理的投入,使设施得到优化的配置,以支持整个系统得到 有效的运行,获得期望的产出。设施规划与设计的研究范
24、围非常广泛。例如在工业设施的规划设计过程中,涉 及到土木工程、建筑、电气、化工等多种专业。从工业工程的角度考察,设施规划 由厂址选择与设施设计两个部分组成,设施设计又分为布置设计、物料搬运系统设 计、建筑设计、公用工程设计及信息通信设计五个相互关联的部分。在制造业中,设施设计乂包含了车间设备布局设计和物料搬运系统设计两个互 相关联的内容。设备布局设计是对设备、机器、运输通道、场地、按照物流、人流、信息流的合理需要,做出有机组合和合理安排;物料搬运系统设计则是对物料搬运 的数量、路线、搬运方法和设备、储存场地等做出合理安排。车间设备布局一般原则:(1)要按车间分工确定的车间生产纲领和生产类型为依
25、据,确定车间的生产组 织形式和设备布局的形式。(2)要求工艺流程通顺,物料搬运简捷方便,避免往返交叉。(3)要根据工艺流程选择适当的建筑形式,采用适当的高度、跨度、柱距,配 备适当等级的起重运输设备,充分利用建筑物的空间。(4)要对车间的所有组成部分,包括机器、工作位置、毛坯与零件存放地、检 验试验用地、辅助部门、通道、公用管线、办公室、生活卫生设施等,合理区划和 协调配置。(5)为工人创造安全、舒适的工作环境,使采光、照明、通风、采暖、防尘、防噪音等具有良好的条什,将工位器具设在合适的部位,便于工人完成作业。(6)具备适当生产变化的柔性。物料搬运系统设计一般原则(1)减少环节,简化作业流程,
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