物流工程课程设计改.docx
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物流工程课程设计改
目录
摘要………………………………………………………………………………1
关键词………………………………………………………………………………1
绪论………………………………………………………………………………1
1前言………………………………………………………………………………1
2相关材料
(1)湛江钢铁基地情况介绍………………………………………………………2
(2)炼钢生产线工艺流程图………………………………………………………4
3设施选址概述……………………………………………………………………4
4设施选址的重要性……………………………………………………………5
5设施选址的步骤………………………………………………………………5
6工厂生产类型的确定…………………………………………………………7
7影响钢铁厂总体布置的因素分析……………………………………………7
8钢铁厂的规划布置……………………………………………………………9
9结束语…………………………………………………………………………18
10设计背景与意义……………………………………………………………………18
11设计心得体会……………………………………………………………………19
12参考文献…………………………………………………………………………20
物流分析在XX钢铁厂规划布置中的应用
摘 要:
长期以来钢铁厂总体布置多以定性分析为主,物流分析使规划中定量因素分析成为现实,它为总体布置方案的评价提供了科学依据。
关键词:
总体布置;物流分析;非物流分析;从至表;重心法;
绪论:
物流系统工程是工业工程专业一门重要的主干专业课程。
设施规划是工业工程学科中公认的重要研究领域和分支之一。
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各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。
工厂作为一个生产系统是由人员、设备、技术等多种因素所构成,整个系统的效益即总投入与总产出之比应尽可能达到最高水平。
因此,工厂布置设计就是一项多因素,多目标的系统优化设计课题。
由于社会需要的多样性,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。
1前言
钢铁厂的规划布置需要考虑的因素很多,如工厂规模、生产工艺流程、物料流向功能分区、厂内外运输、地形地质条件、各种间距、风向建筑朝向、预留发展等,这些因素中有些是定量的,有些是定性的传统的规划布置是根据企业规模、工艺流程、场地条件,按照一定的设计原则,对各种设施实施建筑形式及位置选择,运输系统确定,厂区区划创造企业发展条件,以获得合理的总体布置方案。
现在,视工厂为系统,通过对系统内各设施之间的物流量和物流强度,以及非物流作业关系的分析,编制作业关系图确定设施的相对接近程度,依据接近度的疏密关系布置设施,并结合设施需要的空间与可利用空间的条件,进行综合,获得初步总体布置方案,考虑限制条件和修改因素,进行再分析、再综合,设计出满意的布置方案。
物流分析作为设计核心,使工厂物流合理化,工艺流程顺畅,设施布置紧凑,运输设施及能力适当,促进投资节省,效益提高。
★本文就一个虚拟的XX钢铁厂进行在规划布置中的物流分析。
2相关材料
(1)湛江钢铁基地情况介绍
近年来,广东省钢材消耗量连年增长。
据统计,2003年广东省钢材消耗量比上年增长22%,占全国钢材消耗量的11%,也是全国各省之冠。
而同年广东省钢产量仅占全国的3.34%,年消耗量的70%以上需要从外地运入或进口。
2004年广东钢材消费量3000万t,缺口近2000万t。
2005年广东省钢材消耗量达到3590万t。
其中从国外进口占30%,外省调入占35%,广东省自产仅为35%左右。
根据预测,广东省2010年的钢材需求量将达到4000万t,届时钢材的需求缺口将会进一步扩大。
我国钢铁厂大部分集中在华北、华东和东北地区,其钢产量占全国的75%左右。
由于钢铁厂大宗原材料与产品的运量为产能的3-4倍,钢铁厂布局的不合理,必然会造成运输的紧张和物流成本的增加。
在南方沿海建设钢铁厂已是业内人士的共识。
而广东省背靠华南及西南腹地,又是我国主要的钢铁产品消耗和集散地,是建设钢铁厂的理想地区。
按照《钢铁产业发展政策》要求,广东省提出实施全省钢铁工业结构调整,在湛江建设一座国内外具有竞争力的现代化大型钢铁基地,对广钢实施环保搬迁,并淘汰省内现有落后钢铁生产能力,提高广东省钢铁工业的产业集中度,形成全省合理的工业产业链,为广东省及周边地区经济腾飞发挥工业支柱作用。
广东实施钢铁工业结构调整,无论从现代技术改造传统产业,实行装备的现代化、大型化、高效化,还是从高质量、高附加值精品板材产品的定位上,以及加快改善我国钢铁工业的地区布局、优化广东省钢铁产品结构、增强广东工业整体竞争力等方面均起到了重要的作用。
将对广东省合理的工业产业链的形成,为广东省及周边地区的经济腾飞发挥钢铁工业的支柱作用。
湛江钢铁基地是由上海宝钢集团公司和广东省韶关钢铁集团有限公司组成的战略联盟,通过组建合资公司,按照现代企业制度管理运作的项目。
采用世界先进可靠的适合大规模生产高档次板材的高炉-转炉-全连铸-热连轧-冷连轧工艺技术,尽可能采用大型化、高效化的技术装备。
通过大型化产生规模效益,降低吨钢成本。
确保本项目装备水平高、产品质量好、能源消耗低、劳动生产率高,环境友好,同时为开发中的新技术应用留有充分的发展余地。
根据市场预测的需求和工厂生产规模的技术经济条件,拟建钢铁基地的规模为按1000万吨钢考虑,留有发展到2000万吨钢规模的余地。
建设规模充分体现钢铁工业规模效益,在能确保生产出适合市场需求的高档板材产品的前提下,尽可能降低投资,以利于滚动发展。
湛江钢铁基地位于广东省湛江市东海岛东北部,规划占地面积约为30.6km2,其中1000万吨钢规模时占地面积为13.85km2(含安全水池1km2)。
湛江钢铁基地拟建设原料场、焦化、烧结、球团、高炉、炼钢、连铸、热轧、冷轧、石灰焙烧等主要生产设施以及码头、自备电厂、给排水、燃气、热力、机修、检化验等公辅设施。
湛江钢铁基地市场定位在板材品种方面,1000万吨钢规模时,产品定位在热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、镀锡板、电工钢,后续将进一步发展彩涂板、中厚板等品种,以达到全方位适应汽车工业、家用电器工业、食品包装业、建筑业、造船工业、机械工业等的需求,替代进口,同时积极进入国际市场。
附表:
(2)炼钢生产线工艺流程图
3设施选址概述
所谓设施,是指生产运作过程得以进行的硬件手段,通常是由工厂、办公楼、车间、设备、仓库等物质实体所构成。
所谓设施选址,是指如何运用科学的方法决定设施的地理位置,使之与企业的整体经营运作系统有机结合,以便有效、经济地达到企业的经营目的。
设施选址包括两个层次的问题:
第一:
选位,即选择什么地区(区域)设置设施,沿海还是内地,南方还是北方,等等。
在当前全球经济一体化的大趋势之下,或许还要考虑是国内还是国外;
第二:
定址。
地区选定以后,具体选择在该地区的什么位置设置设施,也就是说,在已选定的地区内选定一片土地作为设施的具体位置。
设施选址还包括这样两类问题:
一是选择一个单一的设施位置;二是在现有的设施网络中部新点。
4设施选址的重要性
对一个企业来说,设施选址是建立和管理企业的第一步,也是事业扩大的第一步。
设施选址的重要性显而易见。
其重要性主要在于:
设施选支队设施建成后的设施布置以及投产后的生产经营费用、产品和服务质量以及成本都有极大而长久的影响。
一旦选择不当,它所带来的不良后果不是通过建成后的加强和完善管理等其他措施可以弥补的。
因此,在进行设施选址时,必须充分考虑到多方面因素的影响,慎重决策。
其次,除新建企业的设施选址问题以外,随着经济的发展,城市规模的扩大,以及地区之间的发展差异,很多企业面临着迁址的问题。
等等。
可见,设施选址是很多企业都面临的,现代企业生产运作管理中的一个重要问题。
5设施选址的步骤
下图可以看出,设施选址是从企业或事业单位的经营者确定选择新建设施地址的任务开始的。
无论宏观评价还是微观评价都需要首先列出所需考虑的因素以及相应的要求,并在此基础上预选地址,排除不可行的方案,列出几个供选择的可行方案。
接下来要进行的就是从多种可供选择的评价方法中确定一种评价方法,并对这必个预选地址针对所需考虑的因素进行评价,从而确定设施的理想位置。
从这个选址程序可以看出,问题的关键在于列出各种需要考虑的因素及其要求并选择适宜的评价方法进行评价。
NO
YES
确定位置
领导决策
取得优先
找到新的评价方法
评价各地址方案
确定评价的方法
预选地址
选址与研究指标
列出各项要求
列出考虑因素
确定任务
NO
YES
YES
图1设施选址程序框图
6工厂生产类型的确定
根据产品品种的来确定生产类型。
少品种、大批量生产方式一般产品原则布置,多品种、小批量生产方式一般工艺原则布置(机群布置),中小批量生产方式则采用成组原则布置,而像类似飞机厂、造船厂采用定位原则布置,钢铁厂亦属于此类。
大批大量生产单件小批生产
如:
汽车、计算机如:
大型水轮机
图2生产类型的选择示意图
7影响钢铁厂总体布置的因素分析
对于影响设施选址的因素,可根据它们与成本的关系进行分类。
与成本有直接有关系的因素,称为成本因素,可以用货币单位来表示各可行位置的实际成本值。
与成本无直接关系,但能间接产品成本和未来企业发展的因素称为非成本因素。
常用的几种成本和非成本因素见下表。
表1成本和非成本因素
成本因素
非成本因素
1、运输成本
2、原料供应
3、动力和能源的供应量和成本
4、水力供应
5、劳工成本
6、建筑成本和土地成本
7、税率、保险和利率
8、财务供应:
资本及货款的机会
9、各服务和保养费用
......
1、社区情况
2、气候和地理环境
3、环境保护
4、政治稳定性
5、文化习俗
6、当地政府政策
7、扩展机会
8、当地竞争者
9、公众对工商业的态度
......
进行钢铁厂的规划布置,要研究各车间之间的相互关系,如:
工艺流程、物料供应的联系等等,这些关系总的可分为物流关系和非物流关系两种。
“物流”是指社会物质资料从生产一直到消费前的全部流通过程,可根据各车间之间的物料流量编制从至表,从物料流量大小,可以看出各车间之间的关系程度,反映各车间之间的物流关系。
物流关系级别的划分依据各车间之间的运输量相对大小确定如下表(表2):
表2定量分析级别表
序号
物 流 量
关系级别
1
物流量很多
A
2
物流量较多
E
3
物流量一般
I
4
物流量少
O
5
物流量极小
U
6
无物流量
X
非物流关系是一种定性关系,很难用数据来衡量。
它主要是体现各生产作业区域、工艺过程的密切程度,相互干扰程度,如震动、粉尘、有害气体噪声以及管理方便,联系频繁程度等。
通过对这些定性因素进行具体分析,将它转化为可衡量的定量因素。
钢铁玫的非物流因素主要有以下几个方面:
①生产工艺流程和生产服务关系是非物流关系的主要因素,在总平面布置上必须满足各生产车间之间的生产要求。
②安全、环保要求,如防火、防爆、交通安全、环境影响等,在总体布置时,必须满足现行标准、规范要求。
③生产管理及生活要求。
非物流关系级别主要根据上述各因素划分按各因素的重要性,可划分为如下关系级别(表3):
表3 定性分析级别表
序号
需要靠近的程度
关系级别
1
绝对要求靠近
A
2
关系特别密切,要求靠近
E
3
关系比较重要,需要靠近
I
4
关系一般,一般靠近
O
5
关系不重要,不限定距离
U
6
不需要靠近
X
钢铁厂是原料加工企业,生产规模大,生产所需的物料数量庞大、品种繁多,生产工序多,各工序间物料运输频繁,因此,物流关系就成为钢铁厂总体布置要考虑的主要因素,但非物流关系也是影响钢铁厂总体布置的复杂因素,不可忽视,所以钢铁厂的总体布置应以物流关系为主,非物流关系为辅。
根据这两种关系级别求得综合关系,其步骤为:
1先确定各级关系级别的级值,A=5,E=4,I=3,O=2,U=1,X=0。
2确定物流关系与非物流关系的比值,根据钢铁厂物流量比较大的特点,确定物流关系与非物流关系的比值为2:
1。
3确定综合关系级别,将两种关系的级值分别乘以各自的比值,然后相加得出综合关系级值,确定综合关系级别。
8钢铁厂的规划布置
①物流分析绘制从至表
从至表法(From-toDiagramming)从至表是指从一个工作地到另一个工作地搬运次数的汇总表。
表的列为起始工序,行为终止工序,对角线右上方数字表示按箭头前进的搬运次数之和,对角线左下方数字表示按箭头后腿的搬运次数之和。
从至表是一种矩阵式图表,因其表达清晰且阅读方便,因而得到了广泛的应用。
从至表法是一种常用的车间设备布置方法。
当研究的产品、零件或物料品种数量非常多时,用从至表研究物流状况非常方便,从至表是一个方阵表格,以一定顺序排列物料移动的起始作业单位(工序),以相同顺序排列物料移动的终止作业单位(工序),行、列相交的方格中记录从起始作业单位到终止作业单位的各种物料搬运量的总和,有时也可同时注明物料种类代号。
当物料沿着作业单位排列顺序正向移动时,即没有倒流物流时,从至表中早有上三角方阵有数据,这是一种理想状态。
当存在物流倒流现象时,倒流物流量出现在从至表中的下三角方阵中,此时,从至表中任何两个作业单位之间自习总物流量(物流强度)等于正向物流量与逆向(倒流)物流量之和。
假设XX钢铁厂内主要生产车间之间的主要物流运量从至表如下表所示,以300万t/a的钢铁厂为例(单位:
万t/a)见表4:
表4 各车间运输量从至表
下工序
上工序
1.
原材料
2.
焦化
3.
烧结
4.
炼铁
5
炼钢
6
轧钢
7
石灰
8
制氧
合计
1.原料
372
515.5
100
10.6
57.5
1055.6
2.焦化
19.6
190
209.6
3.烧结
537
537
4.炼铁
19
322
341
5.炼钢
302.4
302.4
6.轧钢
10.6
10.6
7.石灰
5.3
28.8
34.1
8.制氧
0
合计
0
372
559.4
827
372
302.4
57.5
0
2490.3
②编制物流关系表:
a)根据物流从至表及其运输量情况,可划分为6个关系级别(见表5)
表5 定量分析级别表
物流量(万t/a)关系级别
>400
0-400
0-150
0-50
<10
0
A
E
I
O
U
X
b)各车间之间的物流量及关系级别(见表6)
表6 各车间之间的物流量及关系级别表
车间名称
物流量(万t/a)
关系级别
原材料—焦化
372
E
原材料—烧结
515.5
A
原材料—炼铁
100
I
原材料—石灰
57.5
I
焦化—炼铁
190
E
焦化—烧结
19.6
O
烧结—炼铁
537
A
炼铁—烧结
19
O
炼铁—炼钢
322
E
炼钢—轧钢
302.4
E
轧钢—炼钢
10.6
O
石灰—炼钢
28.8
O
石灰—烧结
5.3
U
3根据关系级别编制物流关系图(见图3)各级关系级别的级值为:
A=5,E=4,I=3,O=2,U=1,X=0
图3 定量级别图
4编制非物流关系表:
根据如前所述非物流关系级别的划分,可编制各车间之间的非物流关系图(见图4),各关系级值为:
A=5,E=4,I=3,O=2,U=1,X=0
图4 定性级别图
5
编制综合关系表:
本例将钢铁厂中物流关系与非物流关系的比值定为2:
1,综合关系值=物流关系值×2+非物流关系系值。
从而得出综合关系表(见图5):
图5综合关系图
⑥
a)根据上面所示综合关系表,先布置A级关系(见图6):
图6A级位置图
b)再布置E级关系(见图7):
图7A、E级位置图
c)最后布置I级、O级、U级、X级关系(见图8):
图8综合位置图
⑦
a)建立关系密切程度分配表,如表7所示。
表7关系密切程度分配表
序号
关系密切程度
评分
A
绝对必要
6
E
特别重要
5
I
重要
4
O
一般程度
3
U
不重要
2
X
不宜接近
1
b)调查8个部门之间的相互关系及其原因,制成活动相关表,如表8所示。
表8活动相关表
1.
原材料
2.
焦化
3.
烧结
4.
炼铁
5
炼钢
6
轧钢
7
石灰
8
制氧
1.原材料
A
A
I
X
X
X
X
2.焦化
A
X
A
X
X
X
X
3.烧结
A
X
A
X
X
X
X
4.炼铁
I
A
A
A
X
X
X
5.炼钢
X
X
X
A
A
E
E
6.轧钢
X
X
X
X
A
X
X
7.石灰
X
X
X
X
E
X
X
8.制氧
X
X
X
X
E
X
X
c)计算关系密切程度积分表,如表9所示。
表9关系密切程度积分表
与其他部门关系密切程度
关系密切程度积分
排序
原材料场
A、A、I、X、X、X、X
6+6+4+1+1+1+1=20
3
焦化
A、X、A、X、X、X、X
6+1+6+1+1+1+1=17
4
烧结
A、X、A、X、X、X、X
6+1+6+1+1+1+1=17
4
炼铁
I、A、A、A、X、X、X
4+6+6+6+1+1+1=25
1
炼钢
X、X、X、A、A、E、E
1+1+1+6+6+5+5=25
1
轧钢
X、X、X、X、A、X、X
1+1+1+1+6+1+1=12
6
石灰
X、X、X、X、E、X、X
1+1+1+1+5+1+1=11
7
制氧
X、X、X、X、E、X、X
1+1+1+1+5+1+1=11
7
d)进行初步布置,暂时不考虑各个部门的面积,先在场地中心位置安排积分最高的生产部门,接着在其周围布置积分高和关系密切程度高的部门,依次类推,得出初步布置图,如图9所示(图中数字代表部门的排序号)。
图9初步布置图
6
7
7
1
1
3
0
4
4
e)调整须考虑各部门占地面积、厂区道路(包括运输通道、消防等应急通道),以及当地的气候、地质、地形等条件,对初步布置图进行必要的调整,如图10所示。
图10调整后的平面布置图
8设施选选址—重心法
a)重心法(Thecentre-of-gravitymethod)是一种设置单个厂房或仓库的方法,这种方法主要考虑的因素是现有设施之间的距离和要运输的货物量,经常用于中间仓库或分销仓库的选择。
商品运输量是影响商品运输费用的主要因素,仓库尽可能接近运量较大的网点,从而使较大的商品运量走相对较短的路程,就是求出本地区实际商品运量的重心所在的位置。
b)重心法计算公式
重心法首先要在坐标系中标出各个地点的位置,目的在于确定各点的相对距离。
坐标系可以随便建立。
在国际选址中,经常采用经度和纬度建立坐标。
然后,根据各点在坐标系中的横纵坐标值求出成本运输最低的位置坐标X和Y,重心法使用的公式是:
公式中:
∙
—重心的x坐标;
∙
—重心的y坐标;
∙
—运到第i个地点或从第i个地点运出的货物量。
最后,选择求出的重心点坐标值对应的地点作为要布置设施的地点。
来自"
最简单的选址问题,就是将一个新设施布置到一个与现存设施有关的二维空间去。
如果生产费用中运费是很重要的因素,而且多种原材料由各现有设施供应,则可根据重心法确定新址的位置,使求得的场址位置离各个原材料供应点的距离与供应量、运费率之积的总和最小。
适用于运输成本所占比较重大的情况。
★示例:
某钢铁公司每年需要从A1地原来主原料(废钢:
生铁块),从A2地运来辅原料(造渣剂:
石灰、萤石、白云石、合成造渣剂),从A3地运来铁合金(锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等),从A4运来铁矿石,各地与某城市中心得距离和每年的材料运量如表10所示,假设以城市的中心为原点,各种材料的运输费率相同,用重心法确定该公司的合理位置。
表10各地与某城市中心得距离和每年材料的运输量
原材料供应地及其坐标
A1
A2
A3
A4
X1
Y1
X2
Y2
X3
Y3
X4
Y4
距市中心坐标距离/km
300
500
800
600
300
200
400
300
年运输量/t
25000
14000
12000
30000
9结束语
应用物流分析进行钢铁厂总体布置,就是将厂内各车间之间的关系划分为物流关系和非物流关系,物流关系可用数据来衡量,非物流关系也可转化为可衡量的数据,长期以来总体布置一直是定性分析为主,在方案的选择上很大程度上带有主观臆断,系统布置方法为总体布置方案的评价与决策提供了公正、科学的依据。
根据综合关系图及可利用的场地条件、外部条件等等,可列出若干个方案,在每个方案中就有一个相应的货物周转量。
钢铁厂的物流量很大采用,物流分析法其目的是确定物料最有效的移动顺序及其流量以降低货物周转量为目标货物周转量最小的一个方案,相对来讲是最优方案。
实际的钢铁厂总体布置还应考虑很多客观因素,如:
自然条件、交通运输条件、城市规划等,应在物流分析的基础上充分比较,选择符合实际情况的最优的总体布置方案。
10设计背景与意义
随着信息化和市场经济时代的到来,物流业已发展成为国民经济的支柱产业,物流科学已成为当代最有影响的学科之一。
建立一个高效而通畅的物流系统已成为企业降低生产成本、加快资金周转、提高客户需求响应、提高竞争力的重要保障;可以说现代经济的水平,很大程度上取决于物流的水平高低,而物流水平的
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