基于slp的变速箱厂总平面布置设计2

西南科技大学课程设计 彭扬 1设施规划与物流分析课程设计设计题目：基于 SLP 的变速箱厂总平面布置设计专业班级： 工业工程 0701 班 设计者： 彭 扬 【20075185】 指导教师： 石 宇 强 设计日期： 2010 年 6 月 30 日制造科学与工程学院工业工程 教研室西南科技大学课程设计 彭扬 2目 录设计分析计算过程一、引言 3二、课程设计目的 3三、题目原始条件 3四、作业单元划分 5 五、确定变速箱生产工艺过程 5六、产品产量分析 7七、产品工艺过程分析 . 7八、物流分析 10 九、作业单位非物流相互关系分析 12十、作业单位综合相互关系分析 14 十一、工厂总平面布置 16 十二、方案评价 19设计小结 . 20参考文献. 20西南科技大学课程设计 彭扬 3基于 SLP 的变速箱厂总平面布置设计彭扬【20075185】西南科技大学制造学院工业工程系 0701 班摘要：设施规划与物流分析是工业工程专业一门重要的主干专业课，其目标是通过对工厂各组成部分相互关系的研究分析，进行合理的工厂布置，得到高效运行的生产系统，获得最佳的经济和和会效益；系统布置设计（SLP）方法是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极强的图例符号和简明表格，通过一系列的设计程序进行工程布置设计。关键词：产品产量分析；物流强度；位置相关图一、引言设施布置设计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。当前设施布置设计方法可以分为以下几种：（1）摆样法：摆样法是指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标示设施系统的组成、设施、机器或活动，通过相互关系的分析，调整样片位置可以得到较好的布置方案。但这种方法适合于较简单的布局设计。（2）数学模型法：数学模型法是指利用系统工程、运筹学中的模型优化技术研究最优布局方案，以提高系统布置的精确性和效率。此方案操作起来相对繁琐，周期长，不常利用。（3）图解法：图解法产生于 20 世纪 50 年代，有螺旋规划法、简单布置规划法及运输行程图等。优点在于将摆样法与数学模型法结合起来，但实践上应用不广。（4）系统布置设计(SLP)法作为当前工厂布局设计的主要方法，它综合考虑了工厂布局的主要目标如工艺过程要求、空间占用、搬运费用、生产柔性、组织机构、工作环境等要求，以实现布局的科学化。二、课程设计目的（1）能正确地运用工业工程基本原理及有关专业知识，给定生产系统进行详细工程布置设计。（2）通过对某工厂布置设计的事迹操作，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、步骤和规范化的设计程序。西南科技大学课程设计 彭扬 4（3）通过应用和掌握 AutoCAD 等相关软件，培养学生综合运用所学专业知识分析和解决实际为问题的能力，树立系统的设计思想。（4）通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。三、题目原始条件题目中原始给定条件主要有工厂占地面积约 16000m2，厂区南北为 200m，东西宽 80m，该厂预计需要工人 300 人，计划建成年产 100000 套变速箱的生产厂。同时对变速箱的有关结构参数如下：变速箱由 39 个零件构成，每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表 2-1 中。表1 变速箱零件明细表工厂名称：变速箱厂 共 1页产品名称 变速箱 产品代号 110 计划年产量 100000（套）第 1页序号零件名称 零件代号自制外购材料 总 计 划需 求 量零件图号形状尺寸单件重量（KG）说明39 垫圈 65Mn 200000 0.00438 螺母 Q235 200000 0.01137 螺栓 Q235 300000 0.03236 销 35 200000 0.02235 防松 Q215 100000 0.01034 垫片 Q235 100000 0.05033 轴端 Q235 200000 0.02032 盖圆 Q235 100000 0.03031 螺栓 Q215 100000 0.05030 垫片 橡胶纸 100000 0.00429 机盖 HT200 100000 2.50028 垫圈 65Mn 600000 0.00627 螺母 Q235 600000 0.01626 螺栓 Q235 600000 0.10325 机座 HT200 100000 3.00024 轴承 200000 0.45023 挡油圈 Q215 200000 0.00422 毡封油圈 羊毛毡 100000 0.00421 键 Q275 100000 0.08020 定距环 Q235 100000 0.09019 密封盖 Q235 100000 0.05018 可穿透端盖 HT150 100000 0.04017 调整垫片 08F 200000 0.00416 螺塞 Q235 100000 0.032西南科技大学课程设计 彭扬 515 垫片 橡胶纸 100000 0.00414 游标尺 100000 0.05013 大齿轮 40 100000 1.00012 键 Q275 100000 0.08011 轴 Q275 100000 0.80010 轴承 200000 0.4509 螺栓 Q235 2400000 0.0258 端盖 HT200 100000 0.0507 毡封油圈 羊毛毡 100000 0.0046 齿轮轴 Q275 100000 1.4005 键 Q275 100000 0.0404 螺栓 Q235 1200000 0.0143 密封盖 Q235 100000 0.0202 可穿透端盖 HT200 100000 0.0401 调整垫片 08F 200000 0.010编制（日期） 审核日期2010-6-30 2010-6-30四、作业单元划分以前机械设计时，就有关于变速箱的题目，所以可以根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表2 所示的 11 个单位，分别承担原料储存、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理等各项生产任务。 表2 作业单元划分1 原材料库 储存钢材，铸锭2030 露天2 铸造车间 铸造 12243 热处理车间 热处理 12124 机加工车间 车、铣、钻 12365 精密车间 精镗、磨销 12366 标准件、半成品库 储存外购件半成品12247 组装车间 组装变速箱 12368 铸造车间 铸造 12249 成品库 成品储存 121210 办公、服务楼 办公楼、食堂等806011 设备维修车间 机床维修 1224五、确定变速箱的生产工艺过程序号 作业单位名称 用途 建筑面积/（m x m）备注西南科技大学课程设计 彭扬 6变速箱结果比较简单，因此，生产工艺过程也比较简单，总的工艺过程可分为：零、组件的制作与外购；半成品暂存、组装；性能试验与成品存储等阶段。（1）零件的制作与外购变速箱上的标准件、异型件如塑料护盖、铝制标牌等都是采用外购、外协的方法获得，入厂后由半成品库保存，其他零件由本厂自制，其工艺过程分别见表 3-2 至表 3-7 所示。表中各工艺加工前工件重量=该工序加工后工件的重量/该工序材料利用率。表 3-1 变速箱零件加工工艺过程表厂品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量年产总质量机盖 29 HT200 2.500 100000 250000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（ %）1 原材料库 备料2 铸造车间 铸造 803 机加工车间 粗铣、镗、钻 804 精密车间 精铣、镗 985 半成品库 暂存表 3-2 变速箱零件加工工艺过程表厂品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量年产总质量机座 25 HT200 3.000 100000 300000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（ %）1 原材料库 备料2 铸造车间 铸造 803 机加工车间 粗铣、镗、钻 804 精密车间 精铣、镗 985 半成品库 暂存表 3-3 变速箱零件加工工艺过程表厂品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量年产总质量大齿轮 13 40 1.000 100000 100000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（ %）1 原材料库 备料2 锻造车间 锻造 803 机加工车间 粗铣、镗、钻 804 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存西南科技大学课程设计 彭扬 7表 3-4 变速箱零件加工工艺过程表厂品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量年产总质量轴 11 Q275 0.800 100000 80000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（ %）1 原材料库 备料2 机加工车间 粗车、磨、铣 803 精密车间 精车 954 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存表 3-5 变速箱零件加工工艺过程表厂品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量年产总质量齿轮轴 6 Q275 1.400 100000 140000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（ %）1 原材料库 备料2 机加工车间 粗车、磨、铣 803 精密车间 精车 954 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存表 3-6 变速箱零件加工工艺过程表厂品名称 件号 材料 单件质量/kg 计划年产量年产总质量端盖 8 HT200 0.050 100000 5000序号 作业单位名称 工序内容 工序材料利用率（ %）1 原材料库 备料2 铸造车间 铸造 603 机加工车间 精车 80（2）标准件、外购件与半成品暂存生产出的零、组件经检验合格后，送入半成品库暂存。定期订购的标准件和外协件均存放在半成品库。（3）组装所有零件、组件在组装车间集中组装成变速箱成品。（4）性能测试所有组装出的变速箱均需进行性能试验，不合格的就在组装车间进行修复，合格后送入成品库，即不考虑成品组装不了的情况。（5）产品存储所有合格变速箱存放在成品库等待出厂。六、 产品产量分析西南科技大学课程设计 彭扬 8生产的产品品种的多少及每种产品产量的高低，决定了工厂的生产类型，进而影响着工厂设备的布置形式。根据以上已知条件可知，待布置设计的变速箱厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为 100000 台，属于大批量生产，适合按产品的原则布置，宜采用流水线的组织形式。七、 产品工艺过程分析（1）计算物流量通过对产品的加工、组装、检验等各种加工阶段以及各工艺过程路线的分析，计算每个工艺过程各工序加工前工件单位质量及产生的废料重量，并根据全年生产量计算全年物流量。具体计算过程如表 6-1 所示。量。具体计算过程如表4 所示。表 4 全年生产量计算全年物量废料/kg产品名称毛重/kg铸造废料锻造废料机加工废料 精加工废料全年总质量机盖 2.500/（0.8*0.8*0.98）=3.98603.9860*0.2=0.79723.9860*0.8*0.2=0.63783.9860*0.8*0.8*0.02=0.05101.486*100000=148600机座 3.000/(0.8*0.8*0.98)=4.78324.7832*0.2=0.95664.7832*0.8*0.2=0.76534.7832*0.8*0.8*0.02=0.06131.783*100000=178310大齿轮 1.000/(0.8*0.8*0.98)=1.59441.5944*0.2=0.31891.5944*0.8*0.2+1.5944*0.8*0.8*0.02=0.02040.595*100000=59440轴 0.800/(0.8*0.95*0.98) =1.07411.074*0.2+1.074*0.8*0.95*0.02=0.27551.074*0.8*0.05=0.04300.274*100000=27410齿轮轴 1.400/(0.8*0.95*0.98) =1.87971.8797*0.2+1.8797*0.8*0.95*0.02=0.231141.8797*0.8*0.05=0.07520.480*10000=47970端盖 0.050/(0.6*0.8)=0.10420.10424*0.4=0.04170.10424*0.6*0.2=0.0125 0.0542*100000=5420（2）绘制各零件的工艺过程图根据各零件的加工工艺过程与物流量，绘制各零件的工艺过程如图 5-1图 5-6 所示。图中序号分别为： 1原材料库， 2铸造车间， 3热处理车间, 4机加工车间， 5精密车间， 6半成品库， 8西南科技大学课程设计 彭扬 9锻造车间。原材料 原材料1 13.9860 4.78322 23.1888 3.82650.7972 0.95664 42.5510 废料 3.0612 废料0.6378 0.76535 5废料 废料0.0510 0.06136 62.500 废料 3.000 废料图 5-1 机盖物流量 图 5-2 机座物流量原材料 原材料1 11.5944 1.07418 41.2755 0.8593西南科技大学课程设计 彭扬 100.3189 0.21484 5废料 废料0.2551 0.04303 31.0204 废料 0.8163 废料4 46 0.0204 6 0.01631.000 废料 0.8000 废料图 5-3 大齿轮物流量 图 5-4 轴物流量原材料1 原材料1.87974 11.5038 0.10240.37595 2废料 0.06250.0752 0.04173 41.4286 废料 废料0.050 0.01254废料6 0.0286废料1.400图 5-5 齿轮轴物流量 图 5-6 端盖物流量（3）绘制产品总工艺过程图变速箱总的生产过程可分为零件的加工阶段总装阶段性能实验阶段，所有零件，组件在组装车间集中组装。将变速箱所有工艺过程汇总在西南科技大学课程设计 彭扬 11一张图上，得到变速箱总工艺过程该图清楚的表示出变速器生产的全过程以及各工序单位之间的物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。八、物流分析（1）绘制从至表根据变速箱较佳工艺过程表，绘制出变速箱工艺过程物流从至表。如表 6-1 所示 表 6-1 变速箱加工工艺从至表(单位t)1 2 3 4 5 6 7 8 9 从至 原材料库铸造车间热处理车间机加工车间精密车间半成品车间组装车间锻造车间成品库合计1 原材料库 887.3 295.4 159.5 1342.22 铸造车间 707.7 707.73 热处理车间 326.6 326.64 机加工车间 102.0 797.5 320.0 1219.55 精密车间 224.5 550.0 774.56 半成品库 1299.2 1299.27 组装车间 1299.2 1299.28 锻造车间 127.6 127.69 成品库合计 887.3 326.5 1457.3 797.5 870.0 1299.2 159.5 1299.2 7096.5编制（日期） 审核（日期）（2）绘制物流强度汇总表根据产品的工艺过程和物流从至表，统计各单位之间的物流强度，并将物流强度汇总到物流强度汇总表 6-2 之中。表 6-2 物流强度汇总表序号 作业单位 物流强度 关系 序号 作业单位对 物流强度 关系西南科技大学课程设计 彭扬 12A A A E A A O A A A A O A A O A A A A A A A A I A E A A I A A O A A I A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A U A U A U A A U A A UU A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A 对1 1-2 887.3 A 7 4-5 797.5 E2 1-4 295.4 O 8 4-6 320.0 I3 1-8 159.5 O 9 4-8 127.6 O4 2-4 707.7 E 10 5-6 550.0 I5 3-4 326.6+102.0 I 11 6-7 1299.2 A6 3-5 224.5 O 12 7-9 1299.2 A（3）划分物流强度等级将各作业单位对的物流强度按大小排序，自从达填入物流强度分析表中，根据物流强度分别划分物流强度等级。作业单位对或称为物流路线的物流强度等级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来去确定。针对变速箱的工艺过程图，利用表 6-2 中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表，表 6-2 中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，因此，物流强度等级为U 级。(4) 绘制作业单位物流相关图根据以上分析，绘制作业单位物流相关表，如图6-3所示。作业单位名称1 原材料库2 铸造车间3 热处理车间4 机加工车间5 精密车间6 半成品库7 组装车间8 锻造车间9 成品库10 办公、服务楼11 设备维修车间EA 西南科技大学课程设计 彭扬 13A/3U A A U A A U A A 九、作业单位非物流相互关系分析针对变速箱生产特点，制定各作业单位间相互关系密切程度理由如表 8-1 所示。根据表7-1制定变速箱“基准相互关系”（见表7-1），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图 7-2所示。表 7-1 变速箱各作业单位关系密切程度理由编号 理由 编号 理由1 工作流程的连续性 5 安全及污染2 生产服务 6 振动、噪声、烟尘3 物料搬运 7 人员联系4 管理方便 8 信息传递图 7-2 基准相互关系字母 一对作业单位 密切度理由A 原料库与铸造（1-2）组装车间与成品库（7-9）搬运数量、次数工作流程连续性E 铸造与机加工车间（2-4）维修与精密车间（11-5）搬运数量和形式服务频繁和紧急程度I 原料库与锻造（1-8）半成品库和组装车间（6-7）维修与机加工车间（11-4）办公楼与成品库（10-9）办公楼与半成品库（10-6）办公楼与原材料库（10-1）搬运数量搬运数量和形式方便设备的维修服务报表清单及管理方便报表清单及管理方便报表清单及管理方便O 办公楼与其他加工车间 管理方便U 其余部门之间 接触不多、不常联系X 办公楼与锻造车间（10-8）办公楼与铸造车间（10-2）热处理与精加工车间（3-5）噪声烟尘、振动振动图 7-3 作业单位非物流相关图作业单位名称1 原材料库2 铸造车间3 热处理车间A A 西南科技大学课程设计 彭扬 14E/3 A A U A U A A X/6 A A U A U A U A I/3 A U A A U A U A A A/1 A U A A X/6 A I/8 A U A U A A U A A O/4 A U A A U A A U A U A A U A A U A A U A I/3 A U A A I/8U A A U A A U A A U A A X/6 A A U A U A A U A A I/8 A A U A A U A A U A A O/4 A U A O/4O/4 A I/2 A E/2 A U U A A U U十、作业单位综合相互关系分析（1）选取加权值对于变速箱来说，单件产品质量为 10.599 千克，物流因素对非物流因素无明显影响，因此，取加权值 m：n=1：1。(2)综合相互关系的计算根据物流与非物流关系进行量化，并加权求和，求出综合相互关系如表 8-1所示：关系密级物流关系 加权值：1 非物流关系 加权值：1综合关系作业单位对分数 等级 分数 等级 分数 等级1-2 4 A 4 A 8 A1-3 0 U 0 U 0 U1-4 1 O 0 U 1 U1-5 0 U 0 U 0 U1-6 0 U 0 U 0 U1-7 0 U 0 U 0 U1-8 1 O 2 I 3 I1-9 0 U 0 U 0 U1-10 0 U 2 I 2 O1-11 0 U 0 U 0 U2-3 0 U 0 U 0 U2-4 3 E 3 E 6 E2-5 0 U 0 U 0 U2-6 0 U 0 U 0 U2-7 0 U 0 U 0 U2-8 0 U 0 U 0 U2-9 0 U 0 U 0 U4 机加工车间5 精密车间6 半成品库7 组装车间8 锻造车间9 成品库10 办公、服务楼11 设备维修车间西南科技大学课程设计 彭扬 152-10 0 U -1 X -1 X2-11 0 U 0 U 0 U3-4 2 I 0 U 2 O3-5 1 O -1 X 0 U3-6 0 U 0 U 0 U3-7 0 U 0 U 0 U3-8 0 U 0 U 0 U3-9 0 U 0 U 0 U3-10 0 U 1 O 1 U3-11 0 U 0 U 0 U4-5 3 E 0 U 3 I4-6 2 I 0 U 2 O4-7 0 U 0 U 0 U4-8 1 O 0 U 1 U4-9 0 U 0 U 0 U4-10 0 U 1 O 1 U4-11 0 U 2 I 2 O5-6 2 I 0 U 2 O5-7 0 U 0 U 0 U5-8 0 U 0 U 0 U5-9 0 U 0 U 0 U5-10 0 U 1 O 1 U5-11 0 U 3 E 3 I6-7 4 A 2 I 6 E6-8 0 U 0 U 0 U6-9 0 U 0 U 0 U6-10 0 U 2 I 2 O6-11 0 U 0 U 0 U7-8 0 U 0 U 0 U7-9 4 A 4 A 8 A7-10 0 U 1 O 1 U7-11 0 U 0 U 0 U8-9 0 U 0 U 0 U8-10 0 U -1 X -1 X8-11 0 U 0 U 0 U9-10 0 U 2 I 2 O9-11 0 U 0 U 0 U10-11 0 U 0 U 0 U表 8-2 综合关系分数取值范围为-18总分 关系密级 作业单位对数 百分比（%）8 A 2 3.64%57 E 2 364%西南科技大学课程设计 彭扬 16UU A E A A A A A U A A A A I A A U A A A A A E A A O A A I A A O A A U A A O A A U A A U A A U A A U A A U A A O A A U A A U A A U A A U A X A U A U A A U A A UU A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A U A A O A A U A A U A A U A A U A A I A A U A U A A O A A U A A U A A U A A X A A U A A U A A O A A U A A U A A 35 I 3 5.45%2 O 7 12.7%01 U 39 71%-1 X 2 3.6%(3)建立作业单位综合关系图将表中的综合相互关系总分转换为关系密级等级，绘制成作业单位综合相互关系图如下所示：表 8-3 作业单位综合相互关系图十一、工厂总平面布置作业单位名称1 原材料库2 铸造车间3 热处理车间4 机加工车间5 精密车间6 半成品库7 组装车间8 锻造车间9 成品库10 办公、服务楼11 设备维修车间西南科技大学课程设计 彭扬 17(1) 综合接近程度由于变速箱厂作业单位之间相互关系数目较多，未绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表 11-1 所示。综合接近程度分数越高，说明该作业单位月靠近布置图中心;分数越低，说明该作业单位越该靠近布置的边缘。因此，布置设计应该按综合分析程度高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低来布置作业单位顺序。根据表 9-1 综合接近程度分数高低排序表得各作业单位布置顺序依次为机加工车间 组装车间 原料库车间 铸造车间 半成品库 精密车间成品库 设备维修车间 热处理车间 办公、服务楼 11、锻造车间。作业单位代号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111 4A0U0U02I0U1O02 3EX3 01O00004 U32I1UU1O5 0 2I6 01O3E007 UU0U4AU8 2I0 1X9 0 40O010 1OXU01OU1U11 012I综合接近7 6 1 8 5 6 7 1 5 1 3西南科技大学课程设计 彭扬 18程度排序 3 4 9 1 6 5 2 11 7 10 8（2）作业单位位置相关图依据 SLP 思想，由 A、E、I、O、U、X、XX 七种相互关系级别，分别作出单位 111 的位置相对关系，图中采用号码表示作业单位，用标识符号来表示作业单位的工作性质和功能，单位对之间的各关系级别的相隔距离分别为 1 单位、2 单位、3 单位、4 单位，线条数如下表所示。表 9-2 关系密级表示法符号 系数值 线条数 密切度等级 颜色规范A 4 4 条直线 绝对必要E 3 3 条直线 特别重要I 2 2 条直线 重要O 1 1 条直线 一般U 0 不重要X -1 1 虚线 不希望XX -2 2 虚线 极不希望步骤:第一步,首先确定相互关系密级度为 A 的作业单位对。取出 A 级作业单位对 7-9;1-2，相关作业单位为 7 和 9 以及 1 和 2，取综合接近程度为较高的 1 优先进入布置图的相对中心位置。处理作业单位对 7-9，距离取 1 单位，连线 4 条。第二步，处理相互关系密级度为 E 级的作业单位对。（1）找出与已存在的 7、9 关系为 E 级的作业单位，找到 6-7 为 E 级。所以布置 6 进入图中，距离取 2 单位，连线 3 条；由于 6、7、9 与其余单位最高关系为 O 级，再处理与 9 相关