设施规划课程设计.doc

目录第一章 基本要素分析5第一节 产品P产量Q分析5第二节 工艺过程R分析7第二章 物流分析10第一节 产品过程分析10第二节 物流分析15第三章 作业单位相互关系分析16第四章 作业单位间综合相互关系分析18第一节 取加权值18第二节 综合相互关系的计算18第三节 划分关系密级20第四节 建立作业单位综合相互关系表20第五章 绘制作业单位位置相关图21第一节 综合接近程度计算21第二节 绘制作业单位位置相关图22第六章 绘制作业单位面积相关图24第七章 绘制工厂总面积布置可行方案图25第八章 方案的评价与选择29第一章 基本要素分析第一节 产品P产量Q分析企业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，进而影响着工厂的设备的布置形式，如表1-1所示。表中列出了大量生产、成批生产及单件生产情况下的生产特点及设备布置类型。表1-1不同生产方式设备布置特点大量生产（流水线生产）成批生产单件生产需求条件品种品种较少，产品的品种、规格一般由企业自己决定品种较多，产品品种、规格由企业或用户决定品种繁多，产品品种、规格多由用户决定，产品功能由某些特殊要求质量质量变动少，要求有互换性质量要求稳定，但每批质量可以改进每种产品都要求有自己的规格和质量标准产量产量大，可以根据固定计划或市场要求预测，预先决定销售（出产）量产量较小，可以分批轮番生产，可以根据市场预测和订货一定出产量产量小，由顾客订货时确定产量技术特点设备多采用专用设备部分采用专用设备采用通用设备工艺装备专用工艺设备部分专用工艺装备通用工艺装备工序能力通过更换程序能够生产多种规格产品，各工序能力要平衡通过更换程序，能够生产许多品种，主要工序能力要平衡通过更换程序，能够生产许多品种，各工序能力不需要平衡运输使用传送带使用卡车、吊车使用吊车、手推车零件互换性互换选配部分钳工修配钳工修配标准化原材料、零件工序和操作要求标准化对规格化、通用化零件要求标准化对规格化、通用化零件要求标准化生产管理特点设备布置产品原则（对象原则）混合原则（成组原则）工艺原则劳动分工分工较细一定分工粗略分工工人技术水平专业操作专业操作多分序多面手计划安排精确比较细致粗略，临时派工库存用库存成品调节产量用在制品调节产量用库原材料维修、保养采用强制的或预防修理保养制度采用预防修理保养制度关键设备采用计划维修制，一般设备可采用计划维修生产周期短较短长劳动生产率高较高低成本低中高生产适应性差较差强机械制造业设备布置的基本形式一般如图1-1所示，按产品在制造过程中的位置是否变化分为产品移动式和产品固定式两大类。产品移动式布置又可分为产品原则布置、工艺原则布置及成组原则布置三种形式。每一种设备布置形式各有特点，分别适应不同的生产类型：（1） 产品布置原则（Product Layout）。移动式布置固定式布置产品布置（流水线布置）工艺布置（机群式布置）成组布置单元布置柔性布置设备布置形式图1-1 机械制造业设备布置形式产品原则布置也成为流水线布置或对象原则布置。当产品品种很少而生产数量又很大时，应按产品的加工工艺过程顺序配置设备，形成流水生产线，这是大量生产中典型的设备布置方式。由于产品原则布置是按产品的加工、装配工艺过程顺序配置各道工序所需设备、人员及物料，因此能最大限度的满足固定品种产品的生产过程对空间和时间的客观要求，生产效率非常高，单件产品生产成本低，但生产适应性即柔性差，适用于少品种大量生产。（2） 工艺原则布置（Process Layout）。工艺原则布置也称为机群式布置。这种布置形式的特点就是把同种类型的设备和人员集中在同一个地方，如车床工段、铣床工段、刨床工段及磨床工段，就是分别把车床、铣床、刨床和磨床集中布置在一个地方。这种布置方式便于调整设备和人员，容易适应产品的变化，产品系统的柔性大大增加。但是，当工件需要多种设备进行加工时，就不得不往返于各工序之间，增加了产品搬运次数与搬运距离，常常带来物料交叉搬运与逆向流动的问题。这种布置形式通常适用于单件生产。（3） 成组原则布置（Group Layout）。成组原则布置又称为混合原则布置。在产品品种较多、每种产品的产量又是中等程度的情况下，将工件按其外形与加工工艺的相似性进行编码分组，同组零件用相近的工艺过程进行加工。同时，将设备成组布置，即把使用频率高的机群按工艺过程顺序组合布置成成组制造单元，整个生产系统由数个成组制造单元构成。这种布置方式既有流水线的生产效率，又有机群式布置的柔性，可以提高设备开动率、减少物流量及加工时间。成组原则布置适用于多品种、中小批量的生产类型。现代成组原则布置包括柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）两种方式。（4） 固定工位式布置 （Fixed Product Layout）。产品固定工位式布置适用于大型设备如飞机、轮船的制造过程。产品固定在一个固定位置上，所需设备、人员、物料均围绕产品布置，这种布置方式在一般场合很少应用。 生产类型划分产品类型年产量（件）大量生产成批生产单件生产大批中批小批重型零件1000300-1000100-3005-1005000500-5000300-50010-200500005000-50000500-1000100-500100 由于变速箱生产厂的年产量为100000件，所以确定该厂的生产方式为流水线生产，布置原则采用工艺原则布置。第二节 工艺过程R分析如前所述，不同的生产类型应采取不同的设备布置形式。对于大量生产，多采用专用设备及专用工装，按工艺过程顺序排列设备，形成高效的流水生产线；对于单件小批生产，设备按其类型及功能集中布置，以获得高的适应性，工厂生产车间的划分也是在此基础上实现的；对于成批生产，特别是按成组方式组织生产的情况，设备布置相当复杂，与产品生产工艺过程零部件加工、装配工艺过程密切相关。此外，工厂生产的产品多数情况下都是经网络状的多条工艺过程制造出来的，各条工艺过程往往互不相干，因此常由不同的生产车间来完成。也就是说，工艺过程决定了生产车间的划分状况，其他辅助服务部门的设置也大多受生产工艺过程的影响。产品的工艺过程是由产品的组成、零件的形状与加工精度要求、装配要求、现有加工设备与加工方法等因素决定的，必须在深入了解产品组成、各部分加工要求后，才能制定出切实可行的加工工艺过程。1.产品组成分析在机械制造业中，产品大多是机械设备，这样的产品组成是很复杂的，一般由多个零部件构成一个产品，因此，产品生产的工艺过程也是因其组成的不同而千变万化。对于每一种产品，都应由产品装配图出发，按加工、装配过程的相反顺序，对产品进行分解。完整的产品可以按其功能结构分解成数个部件（或组件），每个部（组）件又是由多个零件组合而成；有些零件可能需要自制，而另一些零件甚至部件可能直接外购，只有需要自制的零、部件才需要编制加工、装配工艺过程。以案例中变速箱为例，来说明产品组成的分析过程。经过产品组成分析，得到零件明细表。表1-2 零件明细表工厂名称：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单件质量(kg)说明39垫圈65Mn2000000.00438螺母Q2352000000.01137螺栓Q2353000000.03236销352000000.02235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HT2001000003.00024轴承2000000.45023挡油圈Q2152000000.00422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08F2000000.03216螺塞Q2351000000.00415垫片橡胶纸1000000.05014游标尺1000001.00013大齿轮401000000.08012键Q2751000000.80011轴Q2751000000.45010轴承2000000.0259螺栓Q23524000000.0508端盖HT2001000000.0047毡封油圈羊毛毡1000001.4006齿轮轴Q2751000000.0405键Q2751000000.0144螺栓Q23512000000.0203密封盖Q2351000000.0202可穿透端盖HT2001000000.0401调整垫片08F2000000.0102.工艺过程设计产品的工艺过程与产品的类型密切相关，不同的产品其工艺过程存在着极大的差别，因此，工艺过程的设计需要有专业技术人员来完成。其中，变速箱的各零件为：表1-3机盖生产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29HT2002.5100000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1-4机座生产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25HT2003.000100000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1-5大齿轮生产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13401.000100000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、插齿、钻804热处理车间渗火淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表1-6轴生产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轴11Q2750.800100000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热处理车间渗火淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表1-7齿轮轴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齿轮轴6Q2751.400100000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热处理车间渗火淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表1-8端盖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端盖8HT2000.050100000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第二章 物流分析第一节 产品过程分析1.计算物流量通过对给定的工艺过程表通过对产品加工、组装、检验等各加工阶段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。具体计算过程如表2-1所示。表2-1各零件物流量计算产品名称毛重/废料铸造废料机加工废料精加工废料锻造废料全年总质量机盖3.9860.7970.6380.051250000机座4.7830.9560.7660.061300000大齿轮1.5940.2760.318100000轴1.0740.2310.04380000齿轮轴1,8800.4050.075140000端盖0.1040.0410.01350002.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16所示。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7标准件，8锻造车间。3.绘制产品总工艺过程图将变速箱的所有工艺过程汇总在一张图中，得到变速箱总工艺过程图如图2-7所示。该图清楚的表示出变速箱生产的全过程及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2-74.绘制产品初始工艺过程表表2-2多种产品工艺过程表实例零件名称机盖机座大齿轮轴齿轮轴端盖单件质量（kg）2.5003.0001.0000.8001.4000.050计划年产量（件）100000100000100000100000100000100000工艺流程图1. 原材料2. 铸造3. 机加工4. 精加工5. 半成品1. 原材料2. 铸造3. 机加工4. 精加工5. 半成品1. 原材料2. 锻造3. 机加工4. 热处理5. 机加工6. 半成品1. 原材料2. 机加工3. 精加工4. 热处理5. 机加工6. 半成品1. 原材料2. 机加工3. 精加工4. 热处理5. 机加工6. 半成品1. 原材料2. 铸造3. 精加工根据表2-2内容绘制产品初始过程表步骤如下：a.计算备产品物流强度。机盖为250000 kg/年，机座为300000 kg/年，大齿轮为100000 kg/年，轴为80000 kg/年，齿轮轴为140000 kg/年，端盖为5000 kg/年。物流强度大小顺序为机座、机盖、齿轮轴、大齿轮、轴、端盖，按此顺序从左到右排列于工艺过程表中。b.找出各零件的第一道工序。均为备料。c.找出各零件的第二道工序，分别为铸造、铸造、锻造、机加工、机加工、铸造。按物流强度大小排序，排列出工序为铸造、机加工、锻造。d.找出各零件的第三道工序，分别为机加工、机加工、机加工、精加工、精加工、精加工。因机加工已出现在工艺过程表中，则不再重复，下道工序为精加工。e.依次类推，排列出初始工艺过程表的工序顺序为：1原材料，2铸造，3机加工，4锻造，5精加工，6热处理，7半成品。这样得到变速箱初始工艺过程表如表2-3所示。5.绘制产品较佳工艺过程表由初始工艺过程表可知，按照现行的工艺顺序，存在物流倒流的情况，为了使物流顺流强度W达到最大，可对某些作业单位顺序进行交换。通过交换调整，得到调整后的较佳工艺过程如表2-4所示。表2-3 初始工艺过程表工序机座机盖齿轮轴大齿轮轴端盖序号名称流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk1原材料22 1 1 122铸造1113机加工 2 2 24锻造222，1 -1，12，15精加工11-2-26热处理-27半成品DjkWjk2255800187630062880010620035920027100w5253400表2-4 较佳工艺过程表工序机座机盖齿轮轴大齿轮轴端盖序号名称流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk1原材料22 1 1 122铸造1113锻造1 24热处理2 22，15机加工222，1 -1，1-26精加工22-2-27半成品DjkWjk2551500212630062880048900035920027100w6181900 第二节 物流分析1.绘制物流强度汇总表在SLP中将物流强度划为A、E、I、O、U5个等级，作业单位对的物流强度等级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定，如物流强度等级表2-5所示。表2-5 物流强度等级表物流强度等级符号物流路线比例（%）承担物流量比例（%）超高物流强度A1040特高物流强度E2030较大物流强度I3020一般物流强度O4010可忽略搬运U根据产品总的工艺过程图利用上表物流强度级别，统计各作业单位之间的物流强度，结果填入物流强度汇总表如表2-6.表2-6 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度序号作业单位对（路线）物流强度112887.3746320214295.4835224.5318159.49475424707.91056550534428.511671294.2645797.512791299.22.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，自大到小填入物流强度分析表（表2-7）中，根据物流强度分布划分物流强度等级。表2-7 物流强度分析表序号作业单位对（路线）物流强度物流强度等级179A267A312E445E524E656I734I846I914I1035O1118O1247O3.绘制作业单位物流相关表根据以上分析，绘制作业单位物流相关表，如表2-8所示。表2-8 作业单位物流相关表第三章 作业单位相互关系分析在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，其含义及参考比例如表3-1所示。针对变速箱的生产特点，制定各作业单位间相互关系密切程度理由如表3-2所示。根据表3-2制定变速箱“基准相互关系”（3-3），在此基础上建立作业单位非物流相互关系表（表3-4）。表3-1 作业单位相互关系等级符号含义说明比例（%）A绝对重要25E特别重要310I重要515O一切密切程度1025U不重要4580X负的密切程度不希望接近酌情而定表3-2 各作业单位间相互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信息传递表3-3 基准相互关系字母一对作业单位密切程度的理由A原材料与铸造车间铸造车间与机加工车间物料搬运工作流程的连续性E半成品库与组装车间半成品库与机加工车间精密车间与设备维修车间机加工车间与设备维修车间工作流程的连续性物料搬运生产服务生产服务I原材料库与机加工车间原材料库与办公、服务楼铸造车间与设备维修库热处理车间与机加工车间热处理车间与设备维修车间机加工车间与精密车间精密车间与半成品库组装车间与成品库组装车间与设备维修车间锻造车间与设备维修车间成品库与办公、服务楼工作流程的连续性管理方便生产服务工作流程的连续性生产服务物料搬运物料搬运生产服务生产服务生产服务管理方便O原材料库与热处理车间原材料库与锻造车间机加工车间与组装车间机加工车间与锻造车间机加工车间与办公、服务楼精密车间与办公、服务楼半成品库与办公、服务楼组装车间与办公、服务楼办公、服务楼与设备维修车间工作流程的连续性工作流程的连续性工作流程的连续性物料搬运管理方便管理方便管理方便管理方便人员联系U铸造车间与热处理车间原材料库与精密车间原材料库与半成品库原材料库与组装车间原材料库与成品库铸造车间与半成品库铸造车间与组装车间铸造车间与锻造车间铸造车间与成品库热处理车间与半成品库热处理车间与组装车间热处理车间与成品库热处理车间与锻造车间机加工车间与成品库精密车间与组装车间精密车间与成品库半成品库与锻造车间半成品库与成品库半成品库与设备维修车间接触不多不常联系联系密切程度不大不常联系接触不多不常联系联系密切程度不大不常联系接触不多不常联系联系密切程度不大不常联系接触不多不常联系联系密切程度不大不常联系接触不多不常联系联系密切程度不大X铸造车间与精密车间铸造车间与办公、服务楼热处理车间与精密车间热处理与办公、服务楼精密车间、铸造振动、噪声、烟尘振动、噪声、烟尘安全及污染安全及污染振动、噪声、烟尘表3-4作业单位非物流相互关系表 第四章 作业单位间综合相互关系分析从表2-8和表3-4可知，变速箱厂作业单位物流相互关系与非物流相互关系不一致。为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度，需要将两表合并后再进行分析判断。其合并过程如下：第一节 取加权值加权值的大小反映工厂布置时考虑因素的侧重点，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：n=1：1.第二节 综合相互关系的计算根据该厂各作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化，并加权求和，求出综合相互关系计算表如表4-1所示。表4-1 综合相互关系计算作业单位对关系密级综合关系物流关系 加权值：1非物流关系 加权值：1等级分数等级分数分数等级12E3A47A13U0O11U14I2I24I15U0U00U16U0U00U17U0U00U18O1O12O19U0U00U110U0I22O111U0U00U23U0U00U24E3A47A25U0X-1-1X26U0U00U27U0U00U28U0U00U29U0U00U210U0X-1-1X211U0I22O34I2I24I35O1X-10U36U0U00U37U0U00U38U0U00U39U0U00U310U0X-1-1X311U0I22O45E3I25E46I2E35E47O1O12O48U0O11U49U0U00U410U0O11U411U0E33I56I2I24I57U0U00U58U0X-1-1X59U0U00U510U0O11U511U0E33I67A4E37A68U0U00U69U0U00U610U0O11U611U0U00U78U0U00U79A4I26E710U0O11U711U0I22O89U0U00U810U0X-1-1X811U0I22O910U0I22O911U0U00U1011U0O11U当作业单位数目为11时，总作业单位对数为：P=11*（11-1）/2=55式中，P为作业单位对数。因此，表4-1中将有55个作业单位对，即将有55个相互关系。第三节 划分关系密级在表4-1中，综合关系分数取值范围为-17，按分数排列得出各分数段所占比例如表4-2所示，在此基础上与表4-3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4-2中作业单位对之间的关系密级程度作适当的调整，使各等级比例与所推荐的尽量靠近。表4-2综合相互关系密级等级划分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(%)75634201-1AEIOUX33583155.455.459.0914.5556.369.09总计100表4-3综和相互比例关系密级符号作业单位对数比例（%）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X010第四节 建立作业单位综合相互关系表将表4-1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表，如表4-4所示。表4-4作业单位综合相互关系表第五章 绘制作业单位位置相关图第一节 综合接近程度计算由于变速器厂作业单位之间相互关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表5-1所示。综合接近程度越高，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。表5-1各作业单位综合接近程度1234567891011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锻造车间成品库办公服务楼设备维修车间1原材料库A4UI2UUUO1UO1U2铸造车间 A4UA4X-1UUUUX-1O13热处理车间UUI2UUUUUX-1O14机加工车间I2A4I2E3E