第二章系統布置設計
第一節概述
一、工廠設計研究範圍
設施規劃與設計是一種對企業的裝置、物料以及人員所需空間進行合理分配和有效組合的技術，其研究物件相當廣泛，不僅涉及到工礦企業，還包括學校、醫院、商店等各行各業。就工廠設計而言，主要包括廠址選擇、工廠平面布置、物料搬運與倉儲、能源管理和辦公室布置等研究內容。
1.廠址選擇
新建與擴建工廠時，首先要對未來的廠址進行選擇，一是要確定工廠坐落的地區，二是要確定工廠在該地區的具體位置。
關於地區的選擇，一般受當地工業布局的限制及社會巨集觀經濟的約束。
影響工廠位置的因素很多，可分為定量的成本因素和定性的非成本因素。重要的成本因素包括：運輸成本、原材料的**成本、動力能源和水的**量及成本、土地因素成本和建築成本、勞動力資源的**量、素質及成本、稅收成本、其他各類社會服務成本等。
定性的非成本因素包括：當地的氣候、地理環境、政策法規、社會因素及科技發展水平等，其中還包括環境保護、防止汙染等。
建設新廠時，工廠的位置應盡量適應工廠未來發展的需要，對於改、擴建工廠，應充分考慮現廠房的利用。
2、工廠布置
工廠布置主要包括工廠總平面布置和車間布置兩個方面。
工廠總平面布置要對工廠的生產車間、物料儲運部門、管理部門和生產服務部門的建築物、場地和道路等，按照各部門之間相互關係的密切程度做出合理的安排。車間布置主要是考慮工藝過程、物流量等因素，對機器裝置、運輸通道等做出合理的布局。
工廠布置是工廠設計的核心內容。
3、物料搬運
工廠內的物料搬運涉及到全廠工藝過程、搬運作業、倉庫管理、資訊系統等各個方面。現代物料搬運的重要特徵是把物料搬運過程中的所有環節(包括運輸、裝卸、儲存、加工、裝配和包裝等)，當作乙個整體的物流系統來考慮，並與工廠布置密切結合，使工廠物料流動與轉移更趨合理，減少物料和能源消耗，縮短物料流動週期，提高產品質量，節省勞動力，最終實現系統總體效益最優化。
二、工廠布置的目標
任何一種系統的設計工作必須具備4個目標，即可行性、經濟性、安全性和柔性。一家工廠就是乙個複雜的生產系統，因此，工廠設計當然應追求這4個目標。對於工廠布置來說，主要表現在:
1)必須滿足生產工藝過程的需要 (可行性)。
2)減少物料搬運 (經濟性)。
3)減少裝置投資 (經濟性)。
4)提高在製品的周轉率 (經濟性)。
5)充分利用現有空間 (經濟性)。
6)有效發揮人力及裝置的生產能力 (經濟性)。
7)生產系統必須具備較大的加工範圍，適應多種產品的生產。當產品品種變化時，生產系統調整要簡便 (柔性)。
8)維持良好的工作環境，確保操作人員舒適安全地工作(安全性)。
三、工廠布置的基本設計原則
為了達到上述的工廠布置目標，在根據當地規劃要求確定適當的廠址位置的前提下，應根據下列原則進行工廠布置。
1.工廠總平面布置設計原則
(1)滿足生產要求，工藝流程合理工廠總體布局應滿足生產要求，符合工藝過程，減少物流量，同時重視各部門之間的關係密切程度。具體布置模式有兩種:
1)按功能劃分廠區，即將工廠的各部門按生產性質、衛生、防火與運輸要求的相似性，將工廠劃分為若干功能區段。如中、大型機械工廠的廠區，可劃分為加工裝配區、備料(熱加工)區、動力區、倉庫設施區及廠前區等。這種布置模式的優點是各區域功能明確，相互干擾少，環境條件好，但是，這種布置模式難以完全滿足工藝流程和物流合理化的要求。
2)採用系統布置設計模式，即按各部門之間物流與非物流相互關係的密切程度進行系統布置，因此可以避免物料搬運的往返交叉，節省搬運時間與費用。
(2)適應工廠內外運輸要求，線路短捷順直工廠總平面布置要與工廠內部運輸方式相適應。根據生產產品產量特點，可以採用鐵路運輸、道路運輸、帶式運輸或管道運輸等。根據選定的運輸方式、運輸裝置及技術要求等，合理地確定運輸線路及與之有關的部門的位置。
廠內道路承擔著物料運輸、**輸送、消防通行的任務，還具有劃分廠區的功能；道路系統的布局對廠區綠化、美化，排水設施布置，工程管線鋪設，也有重大影響。
工廠內部運輸方式、道路布局等應與廠外運輸方式相適應，這也是工廠總平面布置應給予重視的問題。
(3)合理用地節約用地是我國的一項基本國策。工業企業建設中，在確保生產和安全的前提下，應盡量合理地節約建設用地。在工廠總平面布置時可以採取如下措施：
1)根據運輸、防火、安全、衛生、綠化等要求，合理確定通道寬度以及各部門建築物之間的距離，力求總體布局緊湊合理。
2)在滿足生產工藝要求的前提下，將聯絡密切的生產廠房進行合併，建成聯合廠房。此外，可以採用多層建築或適宜的建築物外形。
3)適當預留發展用地。
(4)充分注意防火、防爆、防振與防雜訊安全生產是工廠布局首先要考慮的問題。在某些危險部門之間應留出適當的防火、防爆間距。
振動會影響精密作業車間的生產，因此精密車間必須遠離振源或採用必要的隔振措施。如機械廠的精加工車間及計量部門應遠離鍛造車間或沖壓車間。
雜訊不僅影響工作，而且還會摧殘人的身體健康。因此，在工廠總平面布置時要考慮防噪音問題，一可以採取隔音措施，降低雜訊源發出的雜訊級；二可以採取人員多的部門遠離雜訊源的方法。
(5)利用風象、朝向的自然條件，減小環境汙染生產中產生的有害煙霧和粉塵會嚴重影響工作人員的身體健康，並會造成環境汙染。進行工廠總平面布置前，必須了解當地全年各季節風向的分布和變化轉換規律，繪製成風象圖，找出全年佔優勢的盛行風向及最小風頻風向。如我國北方大部分地區春、夏季盛行東南風，秋、冬季盛行西北風。
散發有害煙霧或粉塵的車間，應分布在兩盛行風向間的最小風頻風向的上風側，如圖2-1所示。
圖2-1 風象與汙染建築位置關係
另外，建築物的朝向也是工廠總平面布置時應注意的問題，特別是對日照、採光和自然通風要求較高的建築物，更應注意這個問題。
(6)充分利用地形、地貌、地質條件。
(7)考慮建築群體的空間組織和造型，注意美學效果。
(8)考慮建築施工的便利條件。
上述設計原則涉及面非常廣，往往存在相互矛盾的情況，應結合具體條件分別考慮。
2、車間布置設計原則
(1)確定裝置布置形式根據車間的生產綱領，分析產品—產量關係，從而確定生產型別是大量生產、成批生產還是單件生產，由此決定車間裝置布置形式是採用流水線式、成組單元式還是機群式。
(2)滿足工藝流程要求車間布置應保證工藝流程順暢，物料搬運方便，減少或避免往返交叉物流現象。
(3)實行定置管理，確保工作環境整潔、安全車間布置時，除對主要生產裝置安排適當位置外，還需對其它所有組成部分包括在製品暫存地、廢品廢料存放地、檢驗試驗用地、工人工作地、通道及輔助部門如辦公室、生活衛生設施等安排出合理的位置，確保工作環境整潔及生產安全。
(4)選擇適當的建築形式根據工藝流程要求及產品特點，配備適當等級的起重運輸裝置，進一步確定建築物高度、跨度、柱距及形狀。
(5)採光、照明、通風、採暖、防塵、防雜訊。
(6)具備適當的柔性，適應生產的變化。
四、工廠布置方法
由於工廠布置中需要考慮的因素很多，其中很大一部分因素不能用定量的方法表示，而且工廠布置又是多目標的，往往存在相互矛盾的要求。因此，許多布置都依賴於設計人員的經驗，否則無法確保布置成果的合理性。而良好的布置設計與拙劣的布置設計之間的實際施工費用相差無幾，但兩者日後生產作業的效率、質量、成本與安全卻有極大的不同。
如何確保工廠布置合理、延長布置方案的使用壽命週期，是工廠布置設計人員長期以來一直探索的課題。
美國提出的系統布置設計slp法提供了一整套具有清晰條理性和嚴密邏輯性的分析方法。slp法採用作業單位間關係密級與相互關係表、圖來研究各種因素對布置設計的影響，使布置設計由定性階段發展到了定量階段，受到廣大設計人員的歡迎，在許多領域都得到了廣泛應用。
第二節系統布置設計 (slp)模式
一、系統布置設計基本要素
一般講，工廠布置設計就是在根據社會需要確定出某些待生產的產品及其產量以及確定廠址的前提下，完成工廠總平面布置和車間布置，提供布置方案的實施。
產品及產量由決策部門在設計綱領中作出規定；廠址的確定主要由經營決策人員根據某些社會因素、經濟因素及自然條件做出決策；建廠工作則主要由土建施工人員來完成。與設施布置設計人員直接相關的任務是總平面布置和車間布置。
如圖2-2所示，為了完成工廠總平面布置和車間布置，需要從產品p及產量q出發，首先對產品組成進行分析，確定各零、部件生產型別，制定出各個零部件的加工、裝配工藝流程；根據工藝流程各階段的特點劃分出生產車間，並根據生產需要設定必要的職能管理部門及附屬生產與生活服務部門。整個工廠就是由生產車間、職能管理部門、附屬生產及生活服務部門以及為使生產連續進行而設定的倉儲部門這幾類作業單位所構成。然後，由工廠布置設計人員來完成工廠總平面布置及車間布置。
圖2-2 工廠設計過程圖
在圖2-2所示的工廠設計過程中，基本給定條件(要素)為產品p及產量q，涉及到了除平面布置設計以外的如制定加工、裝配工藝過程等多種專業技術問題，要求多種專業技術人員配合協作來完成。
為了突出平面布置設計，可把平面布置前各階段工作的結果作為給定要素來處理，包括工藝流程r、輔助服務部門s及生產時間安排t，這樣就形成了單純的工廠布置模型，如圖2-3所示。
在提出的系統布置設計 (slp)中，把產品p、產量q、生產路線r、輔助服務部門s及生產時間安排t作為給定的基本要素(原始資料)，成為布置設計工作的基本出發點。
1、產品p
產品p是指待布置工廠將生產的商品、原材料或者加工的零件和成品等。這些資料由生產綱領和產品設計提供，包括專案、品種型別、材料、產品特性等。產品這一要素影響著生產系統的組成及其各作業單位間的相互關係、生產裝置的型別、物料搬運方式等。
2、產量q
產量指所生產的產品的數量，也由生產綱領和產品設計提供，可用件數、重量、體積等來表示。產量q這一要素影響著生產系統的規模、裝置的數量、運輸量、建築物面積的大小等。
物流設施規劃課程設計
減速器廠 總平面布置 設計方案 目錄一 概述3 二 基本要分析3 1 減速器的結構及有關引數3 2 作業單位劃分4 3 減速器的生產工藝過程4 三 物流分析4 1 產品工藝過程分析4 2 物流強度分析8 四 作業單位非物流相關分析10 1 整理主因，給出理由編碼10 2 確定相互關係等級10 3 作...
設施規劃與物流分析課程設計
設計實踐報告 專業 工業工程 班級 工業工程01班 學生姓名 指導教師 一.物流分析 1.產品工藝過程分析 1 各個自製零 元件工藝過程 2 圖2 1 連線塊工藝過程圖圖2 2 前蓋工藝過程圖 圖2 3 擋環工藝過程圖圖2 4 滑環工藝過程圖 圖2 5 聯動器工藝過程圖圖2 6 閥體工藝過程圖 圖2...
物流與設施規劃課程設計報告
課程設計 課程名稱 物流與設施規劃課程設計 設計題目 減速器廠總平面布置設計 學院 機電工程學院 專業 工業工程 年級2008級 學生姓名 指導教師 日期 2011 6 27 教務處制 課程設計任務書 機電工程學院工業工程專業 2008 年級 學生姓名 課程設計題目 減速器廠總平面布置設計 課程設計...