设施规划与物流课程设计.doc-资料库

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设施规划与物流课程设计工业工程 06-2 戴世伟 01060407 6/2/2022 第一章课程设计的具体内容一、课程设计的目的《设施规划与设计》是工业工程专业的主干专业课程，是工业工程学科的重要研究领域和分支之一。设施规划与设计着重研究设施总平面布置、车间布置及物料搬运等内容，目标是通过对设施的各部分组成相互关系分析，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。《设施规划与设计》课程设计是本课程的重要实践教学环节，要求学生综合运用所学专业知识，完成规定的工业设施布置设计进行的一次基本训练。其目的是： 1、能正确运用工业工程基本原理及有关知识，学会对工业设施进行系统分析的方法； 2、通过对工厂设施布置的实际设计，掌握系统布置设计方法的规范程序； 3、通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件； 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。二、课程设计内容某矿井生产能力 160 万 t/a，采用一对立井布置方式，落地式布置绞车房，工业广场内不设洗煤厂，原煤不经过加工直接外运，矿井工业广场用地面积 150000m2，（300×500m2）. 矿井所在地春、夏季盛行东南风，秋冬盛行西北风。工业广场按功能区域划分布置，可分为：生产区、辅助生产区、储运区和场前去。由 24 个主要单位组成，各区及单位的布置要求有：（1）生产区是矿井生产的中枢，工业场地的核心部位，它对整个场地的分区和分布起决定作用。面积大约 30000m2，主要包括：主井井口（1）、副井井口（2）、皮带走廊（3）、选矸楼（4）、主井提升机房（5）、副井提升机房（6）等。生产区一般布置在厂区的中央稍偏一侧，要求尽可能减少物流转载环节。有利于全局布置，应与储运区协调一致，有利于煤炭外运。工艺流程有密切联系的生产环节或设施，应尽可能靠近，缩短运输距离。选矸楼排放的矸石占煤炭产量的 0.05%，由选矸楼运往堆放场（11）。副井提升房排放的矸石量占煤矿产量的 12%，有矿车排往矸石堆放场（11），矸石运输与运煤折算当量系数为 10。（2）辅助生产区是为矿井正常生产服务的厂区，面积大约为 65000m2，主要包括：机修厂（7）、坑木场（8）、变电所（9）、空压机房（10）、矸石堆放场（11）、锅炉房（12）等。辅助生产区应临近主要生产区，一般布置在厂区的一侧或生产区两侧，对内外运输方便的地段；与副井紧密联系的设施，宜尽可能靠近副井，使运输路线短捷方便；动力设施应靠近负荷中心；易燃及危险品仓库应不布置在场地边缘地带；应避免冷却循环水系统所扩散的水雾对周围建筑、构建物和其他设施的影响；噪声大等的设施应远离前场区。机修厂年往返送材 - 1 -

设施规划与物流课程设计工业工程 06-2 戴世伟 01060407 6/2/2022 料设备 3 万 t，坑木厂年往返送材料 4 万 t，均采用架线式电机车运输运往副井井口，可认为运输难度相同。设备和材料的运输与运煤折算当量系数为 20。经变电所变压的电源从副井用电缆送往井下用电点；空压机房（10）形成的压缩空气通过管路从副井至井下用气地点。机电修理车间布置要求：○1 机电修理车间前面应设置专用场地，作为露天作业和平时堆场。宽度一般为 12 米到 20 米。○2 机电修理车间一般应靠近副井井口，以便与副井联系并便于铺设窄轨铁路和道路。○3 性质相同有密切联系、互不干扰的工段应尽量联合建筑。矸石堆放场（11）一般位于场区边缘，在工业广场最大风频的下风侧，以减少对工业广场的污染，矸石山占地面积约为 30000 m2。（3）存储区是矿井产品存储和外运的环节，面积大约为 15000 m2，包括储煤场（13）、装车站（14）、装车库（15）等设施。应于生产区协调一致，衔接顺畅，并有利于对外运输，靠近铁路线；储运区一般位于场地一侧，并应该在场区最大风频的下风侧，以最大限度的减少煤炭储运和装车时对工业场地的污染；应有一定的场地，满足产品存储和场地布置的需要；储煤场宜尽量布置在铁路装车站线的外侧，以减少对场区一侧的污染。储煤场面积计算公式如下： F  (1.3 ~1.5) o F oF Q K h r m . . (  / 2 ) 式中：F —存储场用地总面积； F0—存储场堆存面积； Q—存储场存煤量，按矿井 5 天设计产量计算(按记年工作日 300 天)； 3 h—实际可能最大堆煤高度，取 h=8m；，取 r=1.1 t/m 3 r—煤的容重，t/m K—煤堆形状系数，梯形断面堆煤 K=0.78~0.8，三角形断面煤堆 K=0.45，扇形煤堆 K=0.65，圆形煤场煤堆 K=0.6~0.7。（4）场前区是矿井生产指挥、行政管理、对内外联系活动中心，也是主要的人员出入口。；面积大约 40000 m2，主要有：行政办公楼(16)、区队办公室（17）、职工食堂（18）、单身宿舍（19）、职工浴室（20）、矿灯房（21）、井下等候室（22）、招待所（23）、自行车棚（24）等。前场区应位于场区年最大风频上风侧，并尽可能避免布置在靠污染源处，如储煤场、排矸场、噪声存在区域，要保持有一定的距离；要面向居住区或主干道，对内外联系方便；要与人流路线相结合，主要人流是上下井；要考虑人流顺畅，避免人、货混流，污染环境和给行人带来不便，特别应避免与铁路交叉。 - 2 -

设施规划与物流课程设计工业工程 06-2 戴世伟 01060407 6/2/2022 设计的主要内容： 1、根据工业设施总平面布置原则，布置矿井工业广场总平面图； 2、进行作业单位物流分析，得出工业广场各单位间物流相关表； 3、进行作业单位相互关系分析，得出作业单位相互关系表； 4、绘制作业单位位置相关图； 5、列出影响布置的修正因素与实际限制条件； 6、提出三个布置方案，画出三个布置方案图及文字说明； 7、布置方案的评价。从安全生产、物流效率、工艺流程要求、生产变化的适应性、环境条件等方面列出若干因素，进行各方案进行综合评价比较，得出最佳方案。 - 3 -

设施规划与物流课程设计工业工程 06-2 戴世伟 01060407 6/2/2022 第二章设计的具体步骤第一部分矿井工业广场总平面布置一、工业设施总平面布置原则 1. 工业设施总体布置要根据工厂生产工艺特点，结合地形和地质情况，组织建筑、构建物和实施的合理布置，使之成为一个有机整体，既符合生产工艺的要求，又是生产工艺路线畅通、连续和短捷。应尽量避免主要工艺路线迂回往复。 2. 要合理紧凑布置、节约用地。设施布置时在满足工厂生产、方便职工生活、符合安全要求前提下，要注意合理紧凑布置，节约用地。 3. 环境协调原则。实施布置应符合城市整体规划要求，在处理厂荣和建筑群体的空间关系及场区绿化、美化上，要注意场区与周围环境的协调。特别是厂前区和厂区主要干道两侧的建筑物，在外形、色彩的处理上应使其有整齐、简洁的轮廓线，形成有建筑风格的整体，以丰富城市街区的风貌。 4. 安全卫生要求。工业设施总布置应综合考虑厂区内的相互干涉、相互影响的生产车间、公用设施、库房以及其他建筑物之间的间距，以满足防火、卫生和防震要求。在设施布置时要求尽可能使建筑物具有良好的自然采光和通风条件，但强烈的直射阳光也不利于生产。为了充分利用自然通风条件，生产厂房的纵向中心线应与主导风向线成 600~900。 5. 动力站房的布置原则。动力站房的布置应考虑主要服务对象或负荷中心，是通往用户的管带路线最短、能耗最小。 - 4 -

设施规划与物流课程设计工业工程 06-2 戴世伟 01060407 6/2/2022 根据工业设施总平面布置原则，得矿井工业广场总平面图（如图 1-1）辅助生产区储运区场前区生产区图 1-1 矿井工业广场总平面图比例 1：1000 第二部分：作业单位物流分析在任务书的给定条件下，可以了解到各作业单位及功能区域，各作业单位的物流可以定量的给出，也就可以进行物流分析。 1、相关物料的物流分析由给定条件，该矿区工业广场涉及的物料流主要包括四部分：（1）煤炭（2）矸石（3）材料设备（4）材料对这四部分分析如下：（1）煤炭通过主井提升到地面的煤炭量：年总生产量 M=160 万 t/a 这些煤炭被提升后通过皮带运输到选矸楼，在被选出的约 0.05%的矸石后，直接外运。在此过程中，被选出的即被提升的矸石量为： 160×0.05% = 0.08 万 t/a 假设选矸楼到储煤场的煤占 20%，从选矸楼到装车仓的煤占 80% 运往装车仓的煤炭量为： 160×80% = 128 万 t/a - 5 -

设施规划与物流课程设计工业工程 06-2 戴世伟 01060407 6/2/2022 运往储煤仓的煤炭量为： 160×20% = 32 万 t/a 煤炭的运输流程如下：（2）矸石由副井提升机房排放的矸石量占煤炭总量的 12%，矸石运输与运煤折算当量系数为 10，从而，副井提升的矸石量为： 160×12%×10 = 192 万 t/a 选矸楼排放的矸石占煤炭产量的 0.05%，矸石运输与运煤折算当量系数为 10，由选矸楼选出的矸石量为：两处共得矸石量：矸石的运输流程如下： 160×0.05%×10 = 0.8 万 t/a 192+0.8 = 192.8 万 t/a （3）材料准备机修厂年往返材料设备运输量为：（4）材料 C = 3×20 = 60 万 t/a 坑木场年往返材料运输量为： R = 4×20 = 80 万 t/a 材料设备和材料均采用架线式电机车运输送往副井井口，设备和材料的运输与运煤折算当量系数均为 20。 - 6 -

设施规划与物流课程设计工业工程 06-2 戴世伟 01060407 6/2/2022 设备和材料的运输流程如下：整个过程中，涉及到的物流相关单位如下：（1）主井井口（2）副井井口（3）皮带走廊（4）选矸楼（5）主井提升机房（6）副井提升机房（7）机修厂（8）坑木场（11）矸石堆放场（13）储煤场（14）装车站（15）装车仓 2、物流从至表为了更清晰的进行作业单位之间的物流分析，在此，引入从至表。该系统的从至表如表 2-1 所示。 3、物流分析为方便对整个物流系统的分析，将物料强度等级划分 A、E、I、O、U 五个等级，所对应的物流强度依次减小。具体划分如下表 2-2 所示。表 2-2 物流强度等级划分表物流强度等级符号物流路线比例物流强度范围较强物流强度较高物流强度较大物流强度一般物流强度可忽略物流 A E I O U 10 20 30 40 0 >170 130~170 90~130 10~901 <10 - 7 -

设施规划与物流课程设计工业工程 06-2 戴世伟 01060407 6/2/2022 表 2-1 物流从至表从一至一部分部分 1 2 3 4 7 8 11 13 14 15 主井井口副井井口皮带走廊选矸楼机修厂坑木场矸石堆放场储煤场装车站装车仓 1 主井井口 160.8 2 副井井口 3 皮带走廊 4 选矸楼 7 机修厂 8 坑木场 11 矸石堆放场 13 储煤场 14 装车站 15 装车仓 30 80 30 192 160.8 0.8 32 128 32 128 根据从至表中的数据，可以统计存在与物料搬运的各作业单位之间的物流量。统计出物流强度汇总，并按照表 2－2 中规定的物流强度等级划分对各作业单位按照物流强度大小排序，得到物流强度分析表。如表 2－3 所示：序号作业单元对路线物流强度物流强度等级表 2-3 物流强度分析表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2-11 1-3 3-4 4-15 15-14 8-2 4-13 13-14 2-7 7-2 4-11 192 160．8 160．8 128 128 80 32 32 30 30 0．8 A E E I I O O O O O U - 8 -

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