物流工程课程设计.doc

1. 设计题目变速箱厂总平面布置设计2. 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。2.1 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1所示。每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量如表1零件明细表所示。图1 减速器装配图表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重量/kg说明39垫圈65Mn2023000.00438螺母Q2352023000.01137螺栓Q2353000000.03236销352023000.02235防松垫片Q2151000000.01034轴端盖圆Q2351000000.05033螺栓Q2352023000.02032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2023000.45023挡油圈Q2152023000.00422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08F2023000.00416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2023000.4509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Q23512023000.0143密封盖Q2351000000.0202可穿透端盖HT2001000000.0401调整垫片08F2023000.0102.2 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11个单位，分别承担原材料存储、备料、热解决、加工与装配、产品性能实验、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 x m）备注1原材料库储存钢材、铸锭20 x 30露天2铸造车间铸造12 x 243热解决车间热解决12 x 124机加工车间车、铣、钻12 x 365精密车间精镗、磨销12 x 366标准件、半成品库储存外购件、半成品12 x 247组装车间组装变速器12 x 368锻造车间锻造12 x 249成品库成品储存12 x 1210办公、服务楼办公楼、食堂等80 x 6011设备维修车间机床维修12 x 242.3 生产工艺过程变速箱的零件比较多，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、成品存储等阶段。2.3.1零件的制作与外购制作的零件如表3表8，表中的运用率为加工后产品与加工前的比率。表3 变速箱零件-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29HT2002.500100000序号作业单位名称工序内容工序材料运用率（%）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 变速箱零件-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25HT2003.000100000序号作业单位名称工序内容工序材料运用率（%）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 变速箱零件-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13401.000100000序号作业单位名称工序内容工序材料运用率（%）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热解决车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表6 变速箱零件-轴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轴11Q2750.800100000 序号作业单位名称工序内容工序材料运用率（%）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热解决车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表7 变速箱零件-齿轮轴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齿轮轴6Q2751.400100000 序号作业单位名称工序内容工序材料运用率（%）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热解决车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表8 变速箱零件-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8HT2000.050100000 序号作业单位名称工序内容工序材料运用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造603机加工车间精车802.3.2标准件、外购件与半成品暂存生产出的零件加工完通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。2.3.3组装所有零件在组装车间集中组装成变速箱成品。2.3.4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的情况。2.3.5成品存储 所有合格变速箱均存放在成品库等待出厂。3. 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，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。4. 产品工艺过程分析4.1 计算物流量通过对产品加工、组装、检查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铸造废料锻造废料机加工废料精加工废料全年总质量机盖2.500/(0.80*0.80*0.98)=3.98603.9860*0.20=0.79723.9860*0.80*0.20=0.63783.9860*0.80*0.80*0.02=0.0510（0.7972+0.6378+0.0510)*100000=148600机座3.000/(0.80*0.80*0.98)=4.78324.7832*0.20=0.95664.7832*0.80*0.20=0.76534.7832*0.80*0.80*0.02=0.0612(0.9566+0.7653+0.0612)*100000=178320大齿轮1.000/(0.80*0.80*0.98)=1.59441.5944*0.20=0.31891.5944*0.80*0.20+1.5944*0.80*0.80*0.02=0.2755(0.3189+0.2755)*100000=59440轴0.800/(0.80*0.95*0.98)=1.07411.0741*0.20+1.0741*0.80*0.95*0.02=0.23111.0741*0.80*0.05=0.0430(0.2311+0.0430)*100000=27410齿轮轴1.400/(0.80*0.95*0.98)=1.87971.8797*0.20+1.8797*0.80*0.95*0.02=0.40451.8797*0.80*0.05=0.0752(0.4045+0.0752)*100000=47970端盖0.050/(0.60*0.82)=0.10420.1042*0.40=0.04170.1042*0.60*0.20=0.0125(0.0417+0.0125)*100000=54204.2 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2图7所示。图中序号分别为： 1原材料库，2铸造车间，3热解决车间,4机加工车间，5精密车间，6标准件、半成品库，7组装车间、8锻造车间。4.3 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一张图上，得到变速箱总工艺过程如图8所示。下图中从右到左外购件分别涉及（键、挡油圈、轴承），（轴承、键、定距环），（调整垫片、可穿透油盖、密封盖、毡封油圈），（螺栓、轴端盖圆、销），（螺栓、螺母、垫圈、防松垫片），（垫片、视孔盖、通气器）。装配顺序：机座齿轮轴外购件（键、挡油圈、轴承）轴大齿轮外购件（轴承、键、定距环）端盖外购件（调整垫片、可穿透油盖、密封盖、毡封油圈）机盖外购件（螺栓、轴端盖圆、销）外购件（游标卡尺、垫片、螺塞）外购件（螺栓、螺母、垫圈、防松垫片）外购件（垫片、视孔盖、通气器）。4.4 绘制产品初始工艺过程表 由上可知，6钟零件工艺过程共通过7个车间。为了研究各零件、组件生产过程之间的互相关系，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。其方法为：1） 计算各产品的物流强度。物流强度大小顺序为机座、机盖、齿轮轴、大齿轮、轴、端盖。2） 按照机座、机盖、齿轮轴、大齿轮、轴、端盖的顺序，找出各零件第一个车间，均为原材料库。3） 按照机座、机盖、齿轮轴、大齿轮、轴、端盖的顺序，找出第二道工艺，分别为铸造、铸造、机加工、锻造、机加工、铸造，按物流大小排列顺序为铸造、锻造、机加工。4） 同理，取其余的工艺过程。5） 由公式计算物流顺流强度度。机座：3/（0.8*0.8*0.98）*2+3/（0.8*0.98）*1+3/0.98*2+3*1=2251546机盖：2.5/（0.8*0.8*0.98）*2+2.5/（0.8*0.98）*1+2.5/0.98*2+2.5=1876276齿轮轴：1.4/（0.8*0.95*0.98）*1+1.4/（0.95*0.98）*2+1.4/（0.95*0.98）*2-1.4/0.98*1+1.4*1=7615726） 同理，这样计算大齿轮、轴、端盖的物流顺流强度度。7） W=2251546+1876276+761527+514528+440885+32090=5876852这样得到变速箱初始工艺过程表如表10所示。表10 变速箱初始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Dij流程Dij流程Dij流程Dij流程Dij流程Dij1原材料21212121 1212-1 121 1-112 12-12112铸造8锻造4机加工5精加工3热解决6半成品库2251546187627676157251452844088532090W58768525. 物流分析5.1 绘制从至表 根据变速箱初始产品工艺过程表10，绘制出变速箱工艺过程物流从至表，如表11所示。表11 变速箱加工工工艺从至表 至 从123456789合计原材料库铸造车间热解决车间机加工车间精密车间半成品库组装车间锻造车间成品库1原材料库882.6295.3159.41327.32铸造车间697.8697.83热解决车间326.5326.54机加工车间 797.53181115.55精密车间221.5543764.56半成品库1284.81284.87组装车间1297.81297.88锻造车间127.1127.19成品库0合计882.6221.51446.7797.58611284.8 159.41297.8 6941.3编制（日期）审核（日期）5.2 绘制物流强度汇总表 根据产品的工艺过程和物流从至表，记录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12之中。表12 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度/t112882.6214295.3318159.4424697.8534326.564-5797.5746318.0853221.5956543.010671284.811791297.8128-4127.15.3 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去拟定。针对变速箱的工艺过程图，运用表12中记录的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表13。表13中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，物流强度等级为U级。表13 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度（单位：t） 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 物流强度等级17-9 1297.8 A26-7 1284.8A312 882.6E445 797.5E524 697.8E656543.0I734326.5I846318.0I914295.3O1053221.5O1118 159.4O1284 127.1O5.4 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。图9 作业单位物流相关图6. 作业单位非物流互相分析 针对变速箱生产特点，制定各作业单位间互相关系密切限度理由如表14所示。表15为作业单位互相关系等级。表16 为制定变速箱“基准互相关系”，在此基础上建立非物流作业单位互相关系图，如图6-1所示。表14 变速箱各作业单位关系密切限度因素编号理由1工作流程的连续性2生产服务3物料搬运，物流量4监督和管理方便5安全及污染6振动，噪声，烟尘，易燃易爆危险品的影响7人员之间的联系8信息传递表15 作业单位互相关系等级符号含义说明比例（%）A绝对重要2-5E特别重要3-10I重要5-15O一般密切限度10-25U不重要45-80X负密切限度不希望接近视情况而定表16 基准互相关系字母一对作业单位密切限度理由A半成品库与组装车间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原材料与铸造车间铸造车间与机加工车间机加工车间与精密车间维修和精密车间,组装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限度I热解决车间与机加工车间机加工车间与半成品库精密车间与半成品库设备维修与其他金属加工车间之间办公楼与成品库、半成品库、原材料搬运物料的数量和频数以及类似的搬运问题服务的频繁限度报表运送方便、管理方便O原材料库与机加工车间原材料库与锻造车间热解决车间与精密车间锻造车间与机加工车间办公楼与设备维修车间办公楼与其他加工车间联系频繁限度管理方便U设备维修与原材料库、半成品、成品库原材料库与半成品、成品库技术部门与成品库接触不多、不常联系联系密切限度不大不常联系X办公楼、服务楼与铸造车间、热解决车间、精密车间灰尘、噪声、振动、异味、烟尘图10 作业单位非物流相关图7. 作业单位综合互相关系分析从以上表格可知，变速箱厂作业单位物流互相关系关与非物流互相关系不一致。为了拟定各作业单位之间综合互相关系密切限度，需要将两表合作后再进行分析判断。其合并过程如下：7.1 选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它非物流因素（n）的影响，因此，取加权值m:n=1:17.2 综合互相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，求出综合互相关系如表17所示。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，N为作业单位对数。因此，表17中将有55各作业单位对，即将有55个互相关系。表17 作业单位之间综合互相关系计算表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分数等级分数等级分数等级1-23E3E6E1-30U1O1U1-41O1O2O1-50U0U0U1-60U0U0U1-70U0U0U1-81O1O2O1-90U0U0U1-100U2I2O1-110U0U0U2-30U0U0U2-43E3E6E2-50U-1X-1X2-60U0U0U2-70U0U0U2-80U0U0U2-90U0U0U2-100U-1X-1X2-110U2I2O3-42I2I4I3-51O-1X0U3-60U0U0U3-70U0U0U3-80U0U0U3-90U0U0U3-100U-1X-1X3-110U2I2O4-53E3E6E4-62I2I4I4-70U1O1U4-81O0U1U4-90U0U0U4-100U1O1U4-110U2I2O5-62I2I4I5-70U0U0U5-80U0U0U5-90U0U0U5-100U1O1U5-110U3E3I6-74A4A8A6-80U0U0U6-90U0U0U6-100U2I2O6-110U0U0U7-80U0U0U7-94A4A8A7-100U1O1U7-110U3E3I8-90U0U0U8-100U1O1U8-110U0U0U9-100U1O1U9-110U0U0U10-110U1O1U 7.3 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19中推荐的综合互相关系密级限度划分比例进行对比，若各等级相差太大，则需要对表17中作业单位对之间的关系密切限度作适当的调整，使各等级比例与表19中推荐的比例尽量接近。表18 综合互相关系密级等级划分总分关系密级作业单位对数比例（%）8A23.656E35.534I59.12O712.701U3563.6-1X35.5表19 综合互相关系密级与划分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X0107.4 建立作业单位综合互相关系表将表17中的综合互相关系总分转化为关系密级等级，绘制成作业单位综合互相关系图，如图11所示。 图11 作业单位综合互相关系图8. 工厂总平面布置8.1 综合接近限度由于变速箱厂作业单位之间互相关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近限度，如表20所示。表20 综合接近限度排序图作业单位代号1机加工车间2组装车间3标准件,半成品4精密车间5设备维修车间6原材料库7铸造车间8成品库9热解决车间10锻造车间11办公、服务楼1.机加工车间E/3U/O/1U/U/U/O/1U/O/1U/2.组装车间E/3U/E/3U/U/U/U/U/X/-1O/13.标准件,半成品库U/U/I/2U/U/U/U/U/X/-1O/14.精密车间O/1E/3I/2E/3I/2U/U/U/U/O/15. 设备维修车间U/U/U/E/3I/2U/U/U/U/I/26.原材料库U/U/U/I/2I/2A/4U/U/O/1U/7.铸造车间U/U/U/U/U/A/4U/A/4U/I/28.成品库O/1U/U/U/U/U/U/U/U/U/9.热解决车间U/U/U/U/U/U/A/4U/U/U/10.锻造车间O/1X/-1X/-1U/U/O/1U/U/U/U/11办公、服务楼U/O/1O/1O/1I/2U/I/2U/U/U/综合接近限度6621279101407排序67914321081158.2 作业单位位置相关图作业单位之间的互相关系用表21所示。变速箱厂作业单位位置相关图如图12所示。表21 关系密级表达法符号系数值线条数密切限度等级颜色规范A4/绝对必要红E3/特别重要桔黄I2/重要绿O1/一般蓝U0不重要不着色X-1-不希望棕色XX-2-极不希望黑图12变速箱厂作业单位位置相关图8.3 作业单位面积相关图选取绘图比例1：1000，绘制单位为mm，变速箱作业单位面积相关图，如图13所示。图13 变速箱厂作业单位面积相关图8.4 工厂总平面布置图变速箱厂平面布置方案见下图14、图15和图16所示。9. 方案的评价与选择运用加权因素法对变速箱厂进行评价，其评价过程和评价结果如表22所示。表22 加权因素评价表 方案评价因素123相对重要性i等级得分等级得分等级得分物流效率与方便性E3A4E310空间运用率E3E3I28辅助部门的综合效率A4I2E39工作环境安全与舒适性E3I2E35管理的方便性I2I2I28布置方案的可扩展性I2O1I27产品质量E3E3E37外观E3E3I24环境保护I2E3I26其他相关因素O1O1O13综合得分Tj183169162综合排序123由综合排序可选出方案1为最佳方案，因此选1方案为变速箱厂的总体布置方案。