变速箱厂总平面布置设计设施规划与物流分析课程设计.doc

设施规划与物流分析课程设计报告成 都 理 工 大 学核技术与自动化工程学院 设施规划与物流分析课程设计任务书课程设计题目：变速箱厂总平面布置设计课程设计内容与要求：根据给定的原始条件，进行系统分析，完成工厂总平面布置设计，编写课程设计报告。主要内容：1. 基本要素分析。2. 物流分析。3. 作业单位非物流相互关系分析。4. 作业单位综合相互关系分析。5. 绘制作业单位位置相关图。6. 绘制作业单位面积相关图。7. 绘制工厂总平面布置图。要求：1课程设计报告是整个设计工作的总结，是设计成果的书面表述和重要组成部分。课程设计报告应由封面、课程设计任务书、正文等组成。正文应包括工厂布置设计各个阶段工作数据表格、布置方案简图及文字说明。课程设计报告采用A4纸打印。 2工厂总平面布置图是工厂布置设计的阶段成果与最终成果，要求采用A4图幅，11000的比例绘制。课程设计成绩： 指导教师：陈老师原始给定条件：公司有地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。（一）变速箱的结构及有关参数 变速箱由39个零件构成，装配图见图所示。每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表中。图1 变速箱装配图表1 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08F2000000.00416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，设立如表2所示的11个单位，分别承担原材料储存、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 作业单位建筑汇总表序号作业单位名称用途建筑面积/（m×m）备注1原材料库储备钢材、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、磨销12×366标准件、半成品库储存外购件、半成品12×247组装车间组装变数器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60×4011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，总的工艺过程可划分为零件的制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、成品存储等阶段。（1）零件的制作与外购制作的零件如表3表8，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。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6表3 变速箱零件加工工艺过程表表4 变速箱零件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/KG机座25HT2003.000100000300000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6表5 变速箱零件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/KG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锻造车间铸造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 变速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总产量轴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热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存7表7 变速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总产量齿轮轴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热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存7表8 变速箱零件加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总产量端盖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804半成品库暂存（2）标准件、外购件与半成品暂存 生产出的零件加工完经过各车间检查合格后，送入半成品库暂存。外购件与标准件均放在半成品库。（3）组装 所有零件在组装车间集中组装成变速箱成品。（4）性能测试 所有成品都在组装车间进行性能测试，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得情况。（5）成品库存所有合格变速箱均存放在成品库存等待出厂。（四）产品产量分析 生产的产品品种的多少及每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。根据以上内容可知，待布置设计的变速箱厂的产品单一，产量大，年产量为100000套，属于单件大批量生产，适合于按产品原则布置，宜采用流水线的组织形式。 （五）产品工艺过程分析 （1）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如表9所示：表9 各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锻造废料全年总质量机盖 2.5/(0.80×0.80×0.98)=3.985973.98597×0.20=0.797193.98597×0.80×0.20=0.637763.98597×0.80×0.80×0.02=0.05102（0.79719+0.63776+0.05102）×100000=148597机座3.000/(0.80×0.80×0.98)=4.783164.78316×0.20=0.956634.78316×0.80×0.20=0.765314078316×0.80×0.80×0.02=0.06122（0.95663+0.76531+0.06112）×100000=178316大齿轮1.000/(0.80×0.80×0.98)=1.594891.59489×0.80×0.20+1.59489×0.80×0.80×0.02=0.275511.59489×0.20=0.31888（0.27551+0.31888）×100000=594388轴0.800/(0.80×0.95×0.98)=1.074111.07411×0.20+1.07411×0.80×0.95×0.02=0.231151.07411×0.80×0.05=0.04296（0.23115+0.04296）×100000=274114齿轮轴1.400/(0.80×0.95×0.98)=1.879701.87970×0.2+1.87970×0.80×0.95×0.02=0.404511.87970×0.80×0.05=0.07519（0.40451+0.07519）×100000=479699端盖0.050/(0.60×0.80)=0.104170.10417×0.40=0.041670.10417×0.60×0.20=0.01250(0.04167+0.01250)×100000=541667(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图如图2图7。图中序号分别是：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，8锻造车间。 （3）绘制产品总工艺过程图生产出的零件加工完，经过各车间检验合格后，送入半成品库暂存。外购件与标准件均放在半成品库。所有零件在组装车间集中组装成变速箱成品。所有成品都在组装车间进行测试，不合格的就在组装车间进行修复，合格后送入成品库，不考虑成品组装不了的情况。所有合格品均存放在成品库等待出厂。将变速箱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8： （4）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，将总工艺过程中的产品按物流强度大小顺序，由左至右排列于产品工艺过程表中。 最左边的产品物流强度最大，从左到右物流量强度逐渐递减，这样得到变速箱初始工艺过程表如表10：表10 产品初始工艺过程表作业单位机座机盖齿轮轴轴大齿轮端盖序号名称流程流程流程流程流程流程1原材料库2211122铸造车间1113热处理车间2224机加工车间222，12，1-1,115精密车间22-2-26标准件、半成品库8锻造车间-225515292126276628722359269106378270845799258（5）绘制产品较佳工艺过程表 有产品初始工艺过程表可知按照现在的工艺顺序，存在物流倒流的情况，为了使物流顺流强度 W 达到最大，可对某些作业顺序进行交换。经计算发现将作业单位 7 置于作业单位 2、3之间，可是顺流强度达到最大。通过调整得到较佳工艺过程如下表11所示。表11 较佳产品工艺过程表作业单位机座机盖齿轮轴大齿轮轴端盖序号名称流程流程流程流程流程流程1原材料库2211122铸造车间1118锻造车间13热处理车间2224机加工车间222，1-1,12，115精密车间22-2-26标准件、半成品库25515292126276628722489031359269270846181911（六）物流分析 （1）绘制从至表 根据变速箱较佳工艺过程表11，绘制变速箱工艺过程物流从至表12。表12 减速箱加工工艺从至表（单位t）至从128345679合计原材料库铸造车间锻造车间热处理车间机加工车间精密车间标准件、半成品库组装车间成品库1原材料库887.3159.4295.41342.22铸造车间707.8707.88锻造车间127.6127.63热处理车间344.5344.54机加工车间102.0797.5320.05.01224.65精密车间224.5550.0774.56标准件、半成品库1294.21294.27组装车间1299.21299.29成品库合计887.3159.4326.51475.2797.5870.01299.21299.27114.473（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， 统计个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13： 表13 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度/t序号作业单位对（路线）物流强度/t1791299.28463202671294.2914295.381312887.331035224.49445797.5291118159.439524707.7811248127.55165655013475734446.572(3)划分物流强度等级将各作业单位队的物流强度按大小排序，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，利用物流强度汇总表中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表14：表14 物流强度分析表序号作业单位对（路线）物流强度/t物流强度等级17-91299.2A26-71294.2A31-2887.33E44-5797.529E52-4707.781E65-6550I73-4446.572I84-6320I91-4295.381I103-5224.49I111-8159.439I124-8127.551I134-75O（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图，如图9所示。 （七）作业单位非物流相互关系分析 针对变速箱生产特点，制定个作业单位之间相互关系密切程度理由如下表15：表15 减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 据此制定变速箱基准相互关系表16：字母一对作业单位密切程度理由A标准件、半成品库与组装车间组装车间与成品库物料搬运量E原料库与铸造车间机加工车间与精密车间 设备维修车间与精密车间物料搬运量生产服务便利I热处理车间与机加工车间标准间、半成品库与精密、机加工车 间设备维修车间与其他加工车间 办公服务楼与成品库、半成品库、原 材料库物料搬运量服务频繁度信息传递流畅O办公楼与设备维修车间办公楼与组装车间信息传递管理方便U设备维修车间与原材料库、半成品库 、成品 库原材料与半成品库、成品库与半成品 库接触不多，不常联系X办公服务楼与铸造车间、热处理车间 、机加 工车间、精加工车间、锻造车间振动、噪声、烟尘、异味表16 基准相互关系表在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图10 ：（八）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:n=1:1。（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： P=11(11-1)/2=55因此，下表17将有55个作业单位对，即55个相互关系表17 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123E3E6E130U0U0U141O1O2O150U0U0U160U0U0U170U0U0U181O1O2O190U0U0U1100U0U0U1110U0U0U230U0U0U242I2I4I250U0U0U260U0U0U270U0U0U280U0U0U290U0U0U2100U-1X-1X2110U0U0U342I2I2I350U0U0U360U0U0U370U0U0U380U0U0U390U0U0U3100U-1X-1X3110U0U0U453E3E6E461O1O2O470U0U0U480U0U0U490U0U0U4100U1O1O4110U0U0U562I2I4I570U0U0U580U0U0U590U0U0U5100U1O1O5110U3E3I673E0U3I680U0U0U690U0U0U6100U0U0U6110U0U0U780U0U0U794A4A8A7100U1O1O7110U3E3I890U3E3I8100U1O1O8110U3E3I9100U1O1O9110U0U0U10110U1O1O（3）划分关系密级 在表17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18所示。在此基础上与表18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17中关系密切表中的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19尽量接近。 表18 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8A11.856E23.634I814.52O916.301U3360-1X23.6 表19 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X010（4）建立作业单位综合相互关系表将综合相互关系表总分转化为关系密度等级 ，绘制成作业单位综合相互关系图11： (九)工厂总平面布置（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，为绘图方便， 先计算各作业单位的综合接近程度：表20 综合接近程度排序表作业单位代号12345678910111E/3U/0O/1U/0U/0U/0O/1U/0O/1U/02E/3U/0I/2U/0U/0U/0U/0U/0X/-1O/13U/0U/0I/2I/2U/0U/0U/0U/0X/-1O/14U/0I/2I/2E/3O/1U/0U/0U/0X/-1I/25U/0U/0I/2E/3I/2U/0U/0U/0X/-1I/26U/0U/0U/0O/1I/2A/4U/0U/0O/1U/07U/0U/0U/0U/0U/0A/4U/0A/4U/0O/18O/1U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0X/-1O/19U/0U/0U/0U/0U/0U/0A/4U/0O/1U/010O/1X/-1X/-1X/-1X/-1O/1U/0X/-1O/1U/011U/0O/1O/1I/2I/2U/0O/O/1U/0U/0综合接近程度5541088815-28排序6791523108114根据上表得到个作业单位布置顺序依次为：1.机加工车间，2.标准件、半成品库，3. 组装车间，4. 设备维 修车间 ，5.精密车间 ，6.原材料库，7.铸造车间，8.成品库，9.热处理车间 ，10.锻造车间，11.办 公、服务楼。（2）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系用表21所示的连线类型来表示。为了绘图简便，用“”内标注号码来表示作业单位，而不严格地区分作业单位性质。表21 关系密级表示法符号系数值线条数密切程度等级颜色规范A4/绝对必要红E3/特别重要桔红I2/重要绿O1/一般蓝U0不重要不着色X-1-不希望棕色XX-2-极不希望黑变速箱作业单位位置相关图如下图12（3）作业单位面积相关图选取绘图比例1：1000，绘制单位为 mm，绘制变速箱厂作业单位面积相关图如下图13： （4）作业单位面积相关图调整参考文献工业工程专业课程设计指导书 蒋祖华3