2015.1借鉴版-设施规划与物流课程设计(1).doc

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设施规划与物流
课程设计说明书

报告名称： 液压转向器厂
总平面布置设计
班 级： 工业工程一班
姓 名： 宋湘君
学 号： 0801040129
指导教师： 程晓娟 崔辉
完成时间：2011年6月28日

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设施规划与物流
课程设计说明书

报告名称： 液压转向器厂
总平面布置设计
班 级： 工业工程一班
姓 名： 宋湘君
学 号： 0801040129
指导教师： 程晓娟 崔辉
完成时间：2011年6月28日

《设施规划与物流》课程设计任务书
一、 课程设计的目的
物流工程课程设计是物流工程课程的重要实践性教学环节，是综合运用所学专业知识，完成工厂布置设计工作而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专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。
（2）通过对某工厂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规范设计程序。
（3）通过课程设计，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，培养运用所学专业知识分析和解实际技术问题的能力。
二、课程设计题目与要求
设计题目：液压转向器厂总平面布置设计。
设计要求：
（1）工厂物流分析。
（2）工厂作用单位相互关系分析。
（3）绘制作用单位位置相关图。
（4）绘制作用单位面积相关图。
（5）工厂总平面布置图多套。
（6）评价最优，选出最佳平面布置图。
（7）编写设计说明书。
三、原始给定条件

当地现有一叉车修理厂，占地面积为16000m2,厂区南北长为200m，东西宽为80m，所处地理位置如图3—1，该厂职工人数300人，计划改建成年产6000套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。

图3-1 待建液压转向器厂厂区图

目录

一、基本原理 …………………………………………………………………………………… 5

二、基本要素分析 ………………………………………………………………………………7

三、产品工艺过程分析 …………………………………………………………………………7

四、物流分析 …………………………………………………………………………………11

五、作业单位相互关系分析 ……………………………………………………………………14

六、作业单位间物流与非物流相互关系合并 …………………………………………………16

七、工厂总平面布置 ……………………………………………………………………………18

八 、方案的评价与选择…………………………………………………………………………25

九、总结 …………………………………………………………………………………………26

参考文献 …………………………………………………………………………………………26

液压转向器厂总平面布置设计

【摘要】 随着现代系统优化技术的发展和计算机辅助设计技术的应用，工厂布置设计已广泛地采用计算机辅助设计进行设施规划与布置。由于影响设施布置的因素错综复杂，并且因素之间存在着相互影响，相互制约，大多数因素具有不确定性。因此，在设施布置设计中常以物流分析作为主要内容，大多数计算机辅助布置设计软件也都是以物流为主线，采用定量分析与定性分析结合的方法分析布置方案，并将定性分析转化为定量分析，以充分发挥计算机擅长于分析问题的优点。掌握与应用计算机辅助设施布置设计的方法和程序已成为必然要求。本次《设施规划与物流》课程设计将以SLP等方法对液压转向器厂进行总平面布置设计。
【关键词】设施规划与物流 SLP方法 物流分析 相互关系分析 平面布置设计

【Abstract】With modern system optimization technology development and computer aided design technology and the application of the plant layout design has been widely adopted computer aided design planning and arrangement of facilities. Due to the influence of the factors complex facilities layout, and factors exist between mutual influence, and restrict each other, most factors is uncertain. Therefore, in layout design by logistics facilities used as the main content, most analysis of computer aided layout design software is also logistics as the main line, using the quantitative analysis and qualitative analysis of the method of combining analysis, and arrangement for qualitative analysis into quantitative analysis, so as to give full play to the computer are good at analysis the advantages of the problem. To be familiar with the application of computer auxiliary facilities layout design method and program has become an inevitable requirement. This "facilities planning and logistics course design will give priority to SLP method of hydraulic steering gear plant general layout design.
【Keywords】Facilities planning and logistics SLP logistics analysis method the mutual relationship between the plane layout design analysis

一、 基本原理
1.1 设施规划(布局设计)设计方法
设施规划与设计的核心是工厂布局，必须首先进行。布局设计也是物流系统设计分析的重要一环，它既受到生产物流系统其他设计环节的影响，也对生产物流系统的其他设计环节产生影响。布局设计方法主要有以下几种：
（1） 摆样法 它是最早的布局方法。利用二维平面比例模拟方法，按一定比例制成的样片在同一比例的平面图上表示设施系统的组成、设施、机器或活动。通过相关分析，调整样片位置可得到较好的布置方案。这种方法使用于较简单的布局设计，对复杂的系统该法就不能十分准确，而且花费时间较多。
（2） 数学模型法 运用运筹学、系统工程中的模型优化技术（如线性规划、随机规划、多目标规划、运输问题、排队论等）研究最优布局方案，为工业工程师提供数学模型，以提高系统布置的精确性和效率。但是用数学模型解决布局问题存在两大困难。首先，当问题的条件过于复杂时，简化的数学模型很难得出符合实际要求的准确结果；其次，布局设计最终希望得到布局图，但用数学模型得不到。利用数学模型和CAD相结合的系统布局软件是解决布局问题的一种好方法。
（3） 图解法 它产生于20世纪50年代，有螺线规划法、简化布置规划法及运输行程图等。其优点在于将摆样法与数学模型法结合起来，但在实践上现在较少应用。
（4） 系统布置设计（SLP）法 它是关于工厂布局等五个子系统提出的一套统一化系统化的规划设计方法，也是当前工厂布局设计应用最为广泛的一种方法。SLP法是1961年美国专家缪斯提出的关于工厂布置方法的经典理论，是一种条理性实践性强、条理清楚的布置设计方法，提供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师设计方法，采用一套表道理极强的图例符号和简明表格，通过一套条理清晰的设计程序进行工厂布置设施设计。
1.2 SLP法的阶段结构
系统布置设计是一种逻辑性很强、条理清楚的布置设计方法，它分为确定位置、总体规划、详细布置和安装四个阶段，在总体区划和详细布置两个阶段采用相同的SLP设计程序。

阶段Ⅰ：确定位置
在这个阶段中，要首先明确拟建工厂的产品及其计划生产能力，参考同类工厂确定拟建工厂的规模，从待选的新地区或旧有厂房中确定出可供利用的厂址。
阶段Ⅱ：总体区划
总体区划又叫区域划分，就是在己确定的厂址上规划出一个总体布局。在这个阶段，应首先明确各生产车间、职能管理部门、辅助服务部门及仓储部门等作业单位的工作任务与功能，确定其总体占地面积及外形尺寸，在确定了各作业单位之间的相互关系后，把基本物流模式和区域划分结合起来进行布置。
阶段Ⅲ：详细布置
详细布置一般是指一个作业单位内部机器及设备的布置。在这个阶段，要根据每台设备、生产单元及公用、服务单元的相互关系确定出各自的位置。
阶段Ⅳ：安装实施
在完成详细布置设计以后，经上级批准后，可以进行施工设计，需绘制大量的详细施工安装图和编制搬迁、施工安装计划。必须按计划进行土建施工、机器、设备及辅助装置的搬迁、安装施工工作。
1.3 SLP的地位与作用
于1961年美国的缪斯提出的SLP理论工厂不知方法的经典理论，是一种条理性实践性强、条理清楚的布置设计方法，提供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师设计方法，采用一套表道理极强的图例符号和简明表格，通过一套条理清晰的设计程序进行工厂布置设施设计。他是一套设计模式和规范的设计程序，且为设施设计人员与生产管理人员广泛采用，不仅适合于各种规模种类的工厂之新建、扩建或改建中对设施或设备的不知或调整，也适合制造业中对办公室、实验室、仓库等的布置设计，同时也可用于医院、商店等服务业的布置设计。
SLP分为确定位置、总体规划、详细布置和安装四个阶段，在总体区划和详细布置两个阶段采用相同的SLP设计程序。
SLP的分析模式和方法（图）
原始资料：
P
、
Q
、
R
、
S
、
T
及作业单位

1
．物流

2
．作业单位相互关系

3
相互关系图解

4
．所需面积

5
．可用面积

6
．面积相关图解

7
．修正因素

8
．实际条件限制

9
．评价

方案
Y

方案
X

方案
Z

选出的最佳布置方案

在SLP程序中，首先必须明确给出基本要素——产品P、产量Q、生产工艺过程R、辅助服务部分S和时间安排T等原始资料；然后针对某些以生产流程为主的工厂，用物理强度等级及物流相关图来分析物流，同时利用量化的关系密级来分析非物流作业单位间的相互关系；再根据物流相关图与作业单位相互关系图，绘制作业单位位置相关图，计算占地面积后绘制单位面积相关图；再根据其他因素进行调整修正，对面积图进行调整，得出数个有价值的可行工厂布置方案，最后进行技术非中等因素评价，选出的到布置方案图。

二、基本要素分析
液压转向器厂自制零件计划年产量为6000件，单件大批量生产模式，可以归结为中批量生产方式。

三、产品工艺过程分析
3.1 物流量计算

表3-1 零件物流量计算
产品
名称
毛重（kg）
废料（kg）
铸造废料
机加工废料
精加工废料
全年废料总质量
连接块组件
0.09/0.65
=0.138

0.138-0.09
=0.048

0.048*6000
=288
前盖
0.9/0.66/0.8/0.55
=3.099
3.099*0.34
=1.054
3.099*0.2
=0.620
3.099*0.45
=1.395
（3.099-0.9）*6000=13194
挡环
0.03/0.4=0.075

0.075*0.6
=0.045

0.045*6000=270
滑环
0.03/0.4=0.075

0.075*0.6
=0.045

0.045*6000=270
联动轴
0.27/0.5/0.99
=0.545

0.545*0.5
=0.273
0.272*0.01
=0.00272
(0.545-0.27)*6000
=1650
阀体
7.0/0.9/0.72/0.6
=18.004
18.004*0.4
=7.202
10.802*0.28=3.0
25
7.777*0.1
=0.778
(18.004-7.0)*6000
=66024
阀芯
0.6/0.99/0.72
=0.842

0.842*0.28=0.236
0.606*0.01
=0.00606
(0.842-0.6)*6000
=1452
阀套
0.56/0.8=0.7

0.7-0.56=0.14

0.14*6000=840
隔盘
0．32/0.8=0.4

0.4-0.32=0.08

0.08*6000=480
限位柱
0.01/0.99/0.7
=0.0144

0.0144*0.3
=0.0043
0.0101*0.01
=0.000101
(0.0144-0.01)
*6000=26.4
定子
1.2/0.99/0.5
=2.424

2.424*0.5
=1.212
1.212*0.01
=0.012
(2.424-1.2)*6000
=7344
转子
0.60/0.99/0.7
=0.866

0.866*0.3=0.26
0.606*0.01
=0.00606
(0.866-0.6)*6000
=1596
后盖
0.8/0.8=1

1-0.8=0.2

0.2*6000=1200
3.2 产品工艺过程图

3.3 绘制总产品工艺过程图

3.4 绘制产品初始工艺过程表
零件

1
2
4
5
8
9
10
11
12
13
14
15
16
原材料库

①

①

①

①

①

①

①

①

①

①

①

①

①

铸造车间

②

②

热处理车间

③

②
④

②
④

②
④

机加工车间

②

③

②

②

②

③

②

②

②

③

③

③

②

精密车间

④

③

④

④

⑤

⑤

⑤

标准件、
半成品库

③

⑤

③

③

④

⑤

⑤

③

③

⑥

⑥

⑥

③

四、物流分析
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以及移动的强度和数量。据资料统计，产品制造费用的20%—50%是用作物料搬运的，而物料搬运的工作量与工厂布置情况有密切关系，有效的布置能减少搬运费用，因此在进行工厂布置前，就生产系统作业单位之间的物流状态作出深入分析是十分必要的。可以采用很多方法进行物流分析如：工艺过程图（本课程设计采用的方法）、多种产品工艺过程表、成组方法、从-至表。不同的分析方法应用于不同的生产类型，在物流分析时，应该根据具体情况选择恰当的分析方法。
4.1 绘制从至表
当产品品种品种很多，产量很小且零件、物料数量又很大时，可以用一张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，行列交叉点标明由源到目的地的物流量。这样一张表就是从至表，从中可以看出各作业单位之间的物流状况，其目的是为了工作方便。当然在物流分析时应根据具体情况选择恰当的分析方法。
表4-1 从至表

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
合计

原材料库
铸造车间
热处理车间
机加工车间
精密车间
标准件半成品库
组装车间
性能实验室
成品库
办公楼
维修车间

1
原材
料库
—
129257
21714
23091.04

2
铸造车间

—

78313

3
热处理车间

—
12000
15947.5

4
机加工车间

16067.5
—
59260
12042

5
精密车间

—
65628

6
标准件半成品库

—
80140

7
组装车间

—
80140

8
性能实验室

16028
—
80140

9
成品库

—

10
办公楼

—

11
维修车间

—

合计

—

4.2 绘制物流强度汇总表

表4-2 液压转向器厂物流强度汇总表
序号
作业单位对
物流强度
1
1-2
129257
2
1-3
21714
3
1-4
23091.04
4
2-4
78313
5
3-4
12000
6
3-5
15947.5
7
4-3
16067.5
8
4-5
59260
9
4-6
12042
10
5-6
65628
11
6-7
80140
12
7-8
80140
13
8-9
80140

4.3物流强度等级分析
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的安排各工序的或作业单位之间的相互关系（前后顺序），那么各条线路上的物料移动量就是反映工序或作业单位之间相互关系密切程度的基本衡量标准。由于直接分析大量物流数据比较困难，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，应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定。 可参考如下表4-3：

表4-3 物流强度等级比例划分表
物流强度等级
符号
物流线路比例（%）
承担的物流量比例（%）
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

表4-4 物流强度分析表
序号
作业单位对
物流强度

物流强度等级
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1-2
6-7
7-8
8-9
2-4
5-6
4-5
1-4
1-3
4-3
3-5
4-6
3-4
----------------------------------------
------------------------------
-----------------------------
-----------------------------
-----------------------
----------------------
----------------
-----------
-------
------
-----
-----
----
A
E
E
E
E
I
I
I
O
O
O
O
O
其中表中未出现的作业单位对不存在固定的物流，因此物流强度等级为U级。
4.4 绘制作业单位物流相关图
五、作业单位相互关系分析
在制造企业或工厂中，当物流状况对生产有很大影响时，物流分析就是工厂布置的重要依据，但是也不能忽视非物流因素的影响，尤其是当物流对生产影响不大或没有固定的物流时，工厂布置就不能仅依赖于物流分析，而应考虑非物流因素对设施布置的影响。
不同的企业作业单位的设置是不一样的，作业单位间的相互关系的影响因素也是不一样的。作业单位间相互关系密切程度的典型影响因素一般可以考虑以下方面：
1、物流
2、工艺流程
3、作业性质相似
4、使用相同的设备
5、使用同一场所
6、使用相同的文件档案
7、使用相同的公用设施
8、使用同一组人员
9、工作联系频繁程度
10、监督和管理方便
11、噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品的影响
12、服务的频繁和紧急程度
据缪瑟在SLP中建议，每个项目中重点考虑的因素不应该超过8—10个。
确定了作业单位相互关系密切程度的影响因素以后，就可以给出各作业单位间关系密切程度等级，在SLP中作业单位间相互关系密切程度等级划分为A、E、I、O、U、X。其具体的含义如下表5-1所示

表5-1 作业单位相互关系等级
符号
含义
说明
比例（%）
符号
含义
说明
比例（%）
A
绝对重要

2—5
O
一般密切程度

10—25
E
特别重要

3—10
U
不重要

45—80
I
重要

5—15
X
负的密切程度
不希望接近

根据液压转向器厂的具体情况我们选择如下表8-2所示的作业单位相互关系影响因素。并在此基础上作出非物流的各作业单位相互关系图。

表5-2 作业单位相互关系影响因素
编码
关系密切程度的理由
编码
关系密切程度的理由
1
工作流程的连续性
5
安全与污染
2
生产服务
6
共用设备及辅助动力
3
物料搬运
7
振动
4
管理方便
8
人员联系

非物流的各作业单位相互关系图
六、 作业单位间物流与非物流相互关系合并
6.1 综合相互关系计算表

表6-1 作业单位综合相互关系计算表
序号
作业单位对
关系密切程度
综合关系
物流关系（加权值：1）
非物流关系（加权值：1）
分值
等级
等级
分值
等级
分值
1
1—2
A
4
E
3
7
A
2
1—3
O
1
I
2
3
I
3
1—4
I
2
I
2
2
O
4
1—5
U
0
U
0
0
U
5
1—6
U
0
U
0
3
I
6
1—7
U
0
U
0
0
U
7
1—8
U
0
U
0
0
U
8
1—9
U
0
U
0
0
U
9
1—10
U
0
U
0
0
U
10
1—11
U
0
U
0
0
U
11
2—3
U
0
U
0
1
O
12
2—4
E
3
E
3
6
E
13
2—5
U
0
U
0
0
U
14
2—6
U
0
O
1
1
O
15
2—7
U
0
U
0
0
U
16
2—8
U
0
U
0
0
U
17
2—9
U
0
U
0
0
U
18
2—10
U
0
X
-1
-1
X
19
2—11
U
0
O
1
1
O
20
3—4
O
1
A
4
4
I
21
3—5
O
1
O
1
2
O
22
3—6
U
0
U
0
0
U
23
3—7
U
0
U
0
0
U
24
3—8
U
0
U
0
0
U
25
3—9
U
0
U
0
0
U
26
3—10
U
0
X
-1
-1
X
27
3—11
U
0
O
1
1
O
28
4—5
I
2
E
3
5
E
29
4—6
O
1
E
3
4
I
30
4—7
U
0
I
2
2
O
31
4—8
U
0
U
0
0
U
32
4—9
U
0
U
0
0
U
33
4—10
U
0
X
-1
-1
X
34
4—11
U
0
O
1
1
O
35
5—6
I
2
E
3
5
E
36
5—7
U
0
U
0
0
U
37
5—8
U
0
U
0
0
U
38
5—9
U
0
U
0
0
U
39
5—10
U
0
X
-1
-1
X
40
5—11
U
0
O
1
1
O
41
6—7
E
3
I
2
5
E
42
6—8
U
0
O
1
1
O
43
6—9
U
0
U
0
0
U
44
6—10
U
0
U
0
0
U
45
6—11
U
0
U
0
0
U
46
7—8
E
3
A
4
7
A
47
7—9
U
0
U
0
1
O
48
7—10
U
0
O
1
1
O
49
7—11
U
0
O
1
1
O
50
8—9
E
3
A
4
7
A
51
8—10
U
0
O
1
1
O
52
8—11
U
0
U
0
0
U
53
9—10
U
0
O
1
1
O
54
9—11
U
0
U
0
0
U
55
10—11
U
0
U
0
0
U

6.2 划分关系密切度
进一步统计各级作业单位对综合相互关系比例如下表9-3
表 6-2 综合相互关系等级的划分
总分
关系等级
作业单位对
百分比（%）
7-8
A
3
5.46
5-6
E
4
7.27
3-4
I
4
7.27
1-2
O
15
25.45
0
U
26
47.28
-1
X
4
7.27
总计
55
100
七、工厂总平面布置
7.1 综合接近程度
在SLP中，工厂总平面布置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。
当作业单位数量较多时，作业单位之间相互关系数目就非常多，一般为作业单位数量的平方量级，因此既使只考虑A级关系，也有可能同时出现很多个，这就给如何入手绘制作业单位位置相关图造成了困难。为了解决这个问题，引入综合接近程度的概念。所谓某一作业单位综合接近程度，等于该作业单位与其它所有作业单位之间量化后的关系密级的总和，这个值的高低，反映了该作业单位在布置图上是应该处于中心位置还是应该处于边缘位置。为了计算各作业单俭的综合接近程度，把作业单位综合相互关系表变换成右上三角矩阵与左下三角矩阵表格对称的方阵表格，然后量化关系密级，并按行或列累加关系密级分数，其结果就是某一作业单位的综合接近程度（如下表所示）。综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应该靠近布置图的中心；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高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低顺序为作业单位排序。
作业单位代号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1

A
I
O
U
I
U
U
U
U
U
2
A

O
E
U
O
U
U
U
X
O
3
I
O

I
O
U
U
U
U
X
O
4
O
E
I

E
I
O
U
U
X
O
5
U
U
O
E

E
U
U
U
X
O
6
I
O
U
I
E

E
O
U
U
U
7
U
U
U
O
U
E

A
O
O
O
8
U
U
U
U
U
O
A

A
O
U
9
U
U
U
U
U
U
O
A

O
U
10
U
X
X
X
X
U
O
O
O

U
11
U
O
O
O
O
U
O
U
U
U

综合接近程度
9
8
6
11
6
12
11
10
6
-1
5
排序
5
6
7
2
9
1
3
4
8
11
10
7.2 绘制作业单位位置相关图
在作业单位位置相关图中，采用号码来表示作业单位，用工业工程表识符号来表示作业单位的工作性质与功能，可以用推荐的颜色来绘制作业单位，来表示作业单位的工作性质，以使图形更直观。作业单位之间的相互关系用相互之间的连线类型来表示。实线连线表示作业相对位置应该彼此接近，线数越多彼此越接近；而波浪线可以形象化地理解成为弹簧，表示作业单位相对位置应该彼此推开。同样可以利用表中推荐的颜色来绘制连线，来表示作业单位之间的关系密级，以使图更直观。如表7-1所示。
表7-1：作业单位关系等级表示方式
关系等级
系数值
线条数
密切程度
颜色规范
关系等级
系数值
线条数
密切程度
颜色规范
A
4

绝对重要
红
U
0

不重要
不着色
E
3

特别重要
枯黄
X
-1
～
不希望
棕
I
2

重要
绿
XX
-2、-3
～
～
极不希望
黑
O
1

一般
蓝

液压转向器厂绘制作业单位位置相关图的步骤
1. 处理中和相互关系密集级为A的作业单位
(1) 从作业单位综合相互关系表中取出A级作业单位对，有1-2、7-8、8-9，共设计5个作业单位，按综合接近程度分值排序为7、8、1、2、9。
(2) 将综合接近程度分值最高的作业单位7布置在相关图的中心位置。
(3) 处理作业对1-2 。将作业单位2布置到图中，且与作业单位1之间距离为一个单位距离。处理作业对7-8 。将作业单位8布置到图中，且与作业单位7之间距离为一个单位距离。处理作业对8-9 。将作业单位9布置到图中，且与作业单位8之间距离为一个单位距离。
(4) 由作业单位综合相互关系图可知1-7、1-8、1-9、2-7、2-8和2-9的关系都是U级。可以说明他们之间关系不密切。
2. 处理综合相互关系密集级为E的作业单位
(1) 从综合相互关系表中取出具有E级关系的作业单位对,有2-4、4-5、5-6、6-7，共5个作业单位，按综合接近程度分值排序为6、4、2、5、7。
(2) 首先处理与作业单位6有关的作业单位1、2、7、8、9。关系密级分别为I、O、E、O、U。首先考虑E级关系，然后在考虑I级和O级
(3) 处理与作业