设施规划与物流分析课程设计-变速箱厂总平面布置设计.doc

中北大学课程设计说明书目录一、设计题目2二、原始给定条件2（一）变速箱的结构及有关参数2（二）作业单位划分4（三）生产工艺过程4三、产品产量分析6四、产品工艺过程分析7（一）计算物流量7（二）绘制各零件的工艺过程图8（三）绘制产品总工艺过程图9（四）绘制产品初始工艺过程表10 （五）绘制产品较佳工艺过程表11五、物流分析13（一）绘制从至表13（二）绘制物流强度汇总表13（三）划分物流强度等级14（四）绘制作业单位物流相关图14六、作业单位非物流相互关系分析15七、作业单位综合相互关系分析17八、工厂总平面布置20（一）综合接近程度20（二）作业单位位置相关图21（三）作业单位面积相关图21（四）作业单位面积相关图的调整21九、方案的评价与选择25十、参考文献26一、设计题目变速箱厂总平面布置设计。二、原始给定条件公司有地16000 ,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。（一）变速箱的结构及有关参数变速箱由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下表：表1 变速箱明细表工厂名称：变速箱厂产品名称变速箱产品代号110计划年产量100000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单件重量/kg39垫圈65Mn2000000.00438螺母Q2352000000.01137螺栓Q2353000000.03236销351000000.02235防松垫片Q2151000000.01034轴端盖圆Q2351000000.05033螺栓Q2352000000.02032通气器Q2351000000.03031视孔盖Q2151000000.05030垫片橡胶纸1000000.00429机盖HT2001000002.50028垫圈65Mn6000000.00627螺母Q2356000000.01626螺栓Q2356000000.10325机座HT2011000003.00024轴承2000000.45023挡油圈Q3152000000.00422毡封油圈羊毛毡1000000.00421键Q2751000000.08020定距环Q2351000000.09019密封盖Q2351000000.05018可穿透端盖HT1501000000.04017调整垫片08F2000000.00416螺塞Q2351000000.03215垫片橡胶纸1000000.00414游标尺1000000.05013大齿轮401000001.00012键Q2751000000.08011轴Q2751000000.80010轴承2000000.4509螺栓Q23524000000.0258端盖HT2001000000.0507毡封油圈羊毛毡1000000.0046齿轮轴Q2751000001.4005键Q2751000000.0404螺栓Q23512000000.0143密封盖Q2351000000.0202可穿透端盖HT2001000000.0401调整垫片08F2000000.010（二）作业单位划分根据变速箱的结构及工艺特点，设立如下表所示11单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理等各项任务。表2 作业单位建筑汇总表序号作业单位名称用途建筑面积/备注1原材料库储存钢材、铸锭20 30露天2铸造车间铸造12 243热处理车间热处理12 124机加工车间车、铣、钻12 365精密车间精镗、磨削12 366标准件、半成品库储存外购件、半成品12 247组装车间组装变速器12 368锻造车间锻造12 249成品库成品储存12 1210办公、服务楼办公室、食堂等80 6011设备维修车间机床维修12 24（三）生产工艺过程变速箱的零件较多，但是大多数零件为标准件。假定标准件采用外购，总的工艺过程可分为零件的制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、成品储存等阶段。1、零件的制作与外购变速箱上的机盖、机座、大齿轮和端盖都是采用自制的方法获得。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购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，试验合格的成品送入成品库，试验不合格的返回组装车间进行修复。一次组装合格率值为80%，二次组装合格率为100%。5、产品存储 所有合格的变速箱存放在成品库等待出厂。表3 机盖加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量机盖29HT2002.500100000250000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4 机座加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量机座25HT2003100000300000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5 大齿轮加工工艺过程表产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13401.000100000100000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铸造车间锻造803机加工车间粗铣，插齿，钻804热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表6 端盖加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量/kg年产总质量端盖8HT2000.0501000005000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80三、产品产量分析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套，属于大批量生产，适合于按产品原则布置，宜采用流水线的组织形式。四、产品工艺过程分析（一）计算物流量通过对产品加工、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件重量及产生的废料重量，并根据全年生产量计算全年物流量。具体过程如下表：表7 各零件毛重计算产品名称毛重/kg机盖2.5/(0.800.800.98)3.98机座3.0/(0.800.800.98)4.78大齿轮1.0/(0.800.800.98)1.59端盖0.05/(0.60.8)0.10表8 各加工工序产生的废料计算废料/kg铸造废料机加工废料3.980.20.7963.980.80.20.6364.780.20.9564.780.80.20.7641.590.20.3181.590.80.21.590.80.80.020.2740.10.40.040.10.60.20.012废料/kg精加工废料全年总质量3.980.80.80.020.051.4821000001482004.780.80.80.020.061.781000001780000.592100000592000.0521000005200（二）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图。图中序号分别是：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锻造车间。1245612456原材料原材料 3.98 4.78 3.184 0.796 3.822 0.956 废料 废料 0.764 2.548 0.636 3.058 0.764 废料 废料 0.05 0.06 废料 废料 2.498 2.988 图1 机盖物流量 图2 机座物流量368416241原材料 原材料 1.59 0.1 1.272 0.318 0.06 0.04 废料 废料 1.018 1.018 0.020 0.012 0.254 废料 废料 废料 0. 0.048 0.998 图4 端盖物流量 图3 大齿轮物流量 （三）绘制产品总工艺过程图变速箱总的生产过程可分为零件加工阶段 总装阶段 性能试验阶段，所有零件、组件在组装车间集中组装。将变速箱的所有工艺过程如图5所示。该图清楚地表示出变速箱生产的全过程以及各工序和各作业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。图5 变速箱总工艺过程图（四）绘制产品初始工艺过程表 为了研究各零件、组件生产过程之间的相互关系，将总工艺过程图中的产品按照物流强度大小顺序，由左到右排列于产品工艺过程表中，即最左边的产品物流强度最大，由左到右物流强度逐渐递减，这样得到变速箱初始工艺过程表如下图。表9 初始产品工艺过程表作业单位机盖 机座 大齿轮 端盖序号名称流程D 流程D流程D流程D1原材料1235421235421235461123422铸造1118锻造24机加工112113热处理-16半成品库5精加工-1-11119400134520061500030800W3110400（四）绘制产品较佳工艺过程表 表10 较佳产品工艺过程表作业单位机盖 机座 大齿轮 端盖序号名称流程D流程D流程D流程D1原材料1234521234521235461123422铸造1117锻造24机加工22113热处理1115精加工-16 半成品库1873800224860051320030800W4666400五、物流分析（一）绘制从至表根据变速箱较佳工艺过程图，绘制出变速箱工艺过程物流从至表，如下表所示。（二）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之中。 表11 变速箱加工工艺从至表 （单位：t） 至从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成品库合计1原材料库88615910452铸造车间706.6706.63热处理车间1018101.84机加工车间229560.6107.8897.45精密车间560.6560.66半成品库1261.51261.57组装车间1261.51261.58锻造车间127.2127.29成品库合计886229935.6560.6668.41261.51591261.55961.6表12 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度/t112886218159324706.6434330.8545560.6646107.8756560.68791261.5（三）划分物流强度等级将各作业单位对的物流强度大小排序，自大到小填入物流强度分析表中，根据物流强度分布划分物流强度等级。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确定。针对变速箱的工艺过程图，利用上表中的统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表。表中未出现的作业单位之间不存在固定物流，因此，物流强度为U级。表13 物流强度分析表序号作业单位对（路线） 物流强度（单位：t）0 200 400 600 800 1200 1600 2000 物流强度等级179A212E324E445I556I634O718O846O（四）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图，如下图所示。图6 作业单位物流相关图六、作业单位非物流相互关系分析针对变速箱生产特点，制定各作业单位相互关系密切程度理由如下表所示。根据变速箱“基准相互关系”（见下表），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图。表14 变速箱各作业单位相互关系密切程度理由编号理由1工作流程的连续性2生产服务3物料搬运4管理方面5安全及污染6振动、噪声、烟尘7人员联系8信息传递 表15 变速箱基准相互关系字母一对作业单位密切程度的理由A组装车间与成品库搬运物料的数量、次数以及类似的搬运问题E机加工与精密车间原材料与铸造车间锻造与成品库搬运物料的数量和形式不可损坏没有包装的物品服务的频繁和紧急程度I原材料库与铸造车间 铸造车间与机加工车间精密车间与半成品车间，机加工车间搬运物料的数量和频数以及类似的搬运问题服务的频繁程度O办公楼与设备维修车间、原材料库与锻造办公楼与其他加工车间联系频繁程度管理方便U设备维修与原材料库、半成品、成品库原材料库与半成品接触不多、不常联系联系密切程度不大X办公楼、服务楼与铸造车间、热处理车间、精密车间、锻造车间灰尘、噪声、振动、异味、烟尘 图7 作业单位非物流相关图七、作业单位综合相互关系分析从上面两图可知，变速箱作业单位物流相关与非物流相互关系不一致。为了确定各作业单位之间的综合相互关系密切程度，需要将两表合并再分析判断。其合并过程如下：1. 选取加权值加权值大小反映工厂布置时考虑的侧重点，对于变速箱来说，物流因素（m）影响并不明显大于其他非物流因素（n）的影响，因此，取加权值m:n1:1。2. 综合相互关系的计算根据该厂各作业单位对之间物流与物流关系等级的高级进行量化，并加权求和，求出综合相互关系如下表所示。当作业单位数目为11时，总作业单位数目对数为： P11(11-1)/255因此，下表将有55个作业单位对，即55个相互关系表16 作业单位之间综合相互关系计算表 作业单位对关系密切综合关系物流关系加权值：1非物流关系加权值：1分数等级分数等级分数等级123E3E6E130U0U0U140U1O1O150U0U0U160U0U0U170U0U0U181O1O2O190U0U0U1100U0U0U1110U0U0U230U0U0U243E2I5E250U0U0U260U0U0U270U0U0U280U0U0U290U0U0U2100U-1X-1X2110U0U0U341O2I3I350U0U0U360U0U0U370U0U0U380U0U0U390U0U0U3100U-1X-1X3110U0U0U452I3E5E461O1O2O470U0U0U480U0U0U490U0U0U4100U1O1O4110U0U0U562I2I4I570U0U0U580U0U0U590U0U0U5100U1O1O5110U3E3I670U0U0U680U0U0U690U0U0U6100U0U0U6110U0U0U780U0U0U794A4A8A7100U1O1O7110U3E3I890U3E3I8100U1O1O8110U3E3I9100U1O1O9110U0U0U10110U1O1O3.划分关系等级在表16中，综合关系分数取值范围为18，按分数排列得出各分数段所占比例如表17所示。在此基础上与表18中推荐的综合相互关系密级程度划分比例进行对比，若各等级相差太大，则需要对表16中作业单位对之间的关系密切程度做适当的调整，使各等级比例与表18中尽量接近。表17 综合相互关系密级等级划分总分关系密级作业单位对数百分比8A11.856E35.534I610.92O916.301U3461.8-1X23.6 表18 综合相互关系密级与划分比例 关系密级关系密级作业单位对数比例绝对必要靠近A13特别重要靠近E25重要I38一般O515不重要U2085不希望靠近X0104.建立作业单位综合相互关系表将表16中的综合相互关系总分转化为关系密级等级，绘制成作业单位综合相互关系图，如下图图8 作业单位综合相互关系图八、工厂总平面布置（一）综合接近程度由于变速箱作业单位之间的相互关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表19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中心；分数越低，说明该作业单位应该远离布置图的中心，最好处于布置图的边缘。因此，布置设计应该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来布置作业单位顺序。根据表19综合接近程度排序表使得各作业单位布置顺序依次为：机加工车间； 精密车间；组装车间；成品库；设备维修车间；锻造车间；原材料库；铸造车间；办公、服务楼；铸造车间；半成品库；热处理车间。表19 综合接近程度排序图作业单位代号12345678910111E/3U/0O/1U/0U/0U/0O/1U/0U/0U/02E/3U/0E/3U/0U/0U/0U/0U/0X/-1U/03U/0U/0I/2U/0U/0U/0U/0U/0X/-1U/04O/1E/3I/2E/3O/1U/0U/0U/0O/1U/05U/0U/0U/0E/3I/2U/0U/0U/0O/1I/26U/0U/0U/0O/1I/2U/0U/0U/0U/0U/07U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0A/4O/1I/28O/1U/0U/0U/0U/0U/0U/0I/2O/1I/29U/0U/0U/0U/0U/0U/0A/4I/2O/1U/010U/0X/-1X/-1O/1O/1U/0O/1O/1O/1O/111U/0U/0U/0U/I/2U/0I/2I/2U/0O/1综合接近程度551118376747排序7811121036495（二）作业单位位置相关图在绘制作业单位位置关系图时，作业单位之间的相互关