变速箱厂总平面布置设计设施规划与物流分析课程设计蒋.doc

精选资料

设施规划与物流分析
课程设计报告

姓 名 蒋文

专 业 　工业工程 　

学 号

学 期 2013-2014(1)

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，1﹕1000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
/kg
39
垫圈

√
65Mn
200000

0.004
38
螺母

√
Q235
200000

0.011
37
螺栓

√
Q235
300000

0.032
36
销

√
35
200000

0.022
35
防松垫片

√
Q215
100000

0.010
34
轴端盖圆

√
Q235
100000

0.050
33
螺栓

√
Q235
200000

0.020
32
通气器

√
Q235
100000

0.030
31
视孔盖

√
Q215
100000

0.050
30
垫片

√
橡胶纸
100000

0.004
29
机盖

√

HT200
100000

2.500
28
垫圈

√
65Mn
600000

0.006
27
螺母

√
Q235
600000

0.016
26
螺栓

√
Q235
600000

0.103
25
机座

√

HT200
100000

3.000
24
轴承

√

200000

0.450
23
挡油圈

√
Q215
200000

0.004
22
毡封油圈

√
羊毛毡
100000

0.004
21
键

√
Q275
100000

0.080
20
定距环

√
Q235
100000

0.090
19
密封盖

√
Q235
100000

0.050
18
可穿透端盖

√
HT150
100000

0.040
17
调整垫片

√
08F
200000

0.004
16
螺塞

√
Q235
100000

0.032
15
垫片

√
橡胶纸
100000

0.004
14
游标尺

√

100000

0.050
13
大齿轮

√

40
100000

1.000
12
键

√
Q275
100000

0.080
11
轴

√

Q275
100000

0.800
10
轴承

√

200000

0.450
9
螺栓

√
Q235
2400000

0.025
8
端盖

√

HT200
100000

0.050
7
毡封油圈

√
羊毛毡
100000

0.004
6
齿轮轴

√

Q275
100000

1.400
5
键

√
Q275
100000

0.040
4
螺栓

√
Q235
1200000

0.014
3
密封盖

√
Q235
100000

0.020
2
可穿透端盖

√
HT200
100000

0.040
1
调整垫片

√
08F
200000

0.010
(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
12×24

3
热处理车间
热处理
12×12

4
机加工车间
车、铣、钻
12×36

5
精密车间
精镗、磨销
12×36

6
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12×24

7
组装车间
组装变数器
12×36

8
锻造车间
锻造
12×24

9
成品库
成品储存
12×12

10
办公、服务楼
办公室、食堂等
60×40

11
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
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
80
3
机加工车间
粗铣、镗、钻
80
4
精密车间
精铣、镗
98
5
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
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
80
3
机加工车间
粗铣、镗、钻
80
4
精密车间
精铣、镗
98
5
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
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
铸造
80
3
机加工车间
粗铣、插齿、钻
80
4
热处理车间
渗碳淬火

5
机加工车间
磨
98
6
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
11
Q275
0.800
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
机加工车间
粗车，磨，铣
80
3
精密车间
精车
95
4
热处理车间
渗碳淬火

5
机加工车间
磨
98
6
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
6
Q275
1.400
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
机加工车间
粗车，磨，铣
80
3
精密车间
精车
95
4
热处理车间
渗碳淬火

5
机加工车间
磨
98
6
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
8
HT200
0.050
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
铸造车间
铸造
60
3
机加工车间
精车
80
4
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)=3.98597
3.98597×0.20=0.79719
3.98597×0.80×0.20=0.63776
3.98597×0.80×0.80×0.02=0.05102

（0.79719+0.63776+0.05102）×100000=148597
机座
3.000/(0.80×0.80×0.98)=4.78316
4.78316×0.20=0.95663
4.78316×0.80×0.20=0.76531
4078316×0.80×0.80×0.02=0.06122

（0.95663+0.76531+0.06112）×100000=178316
大齿轮
1.000/(0.80×0.80×0.98)=1.59489

1.59489×0.80×0.20+1.59489×0.80×0.80×0.02=0.27551

1.59489×0.20=0.31888
（0.27551+0.31888）×100000=594388
轴
0.800/(0.80×0.95×0.98)=1.07411

1.07411×0.20+1.07411×0.80×0.95×0.02=0.23115
1.07411×0.80×0.05=0.04296

（0.23115+0.04296）×100000=274114
齿轮轴
1.400/(0.80×0.95×0.98)=1.87970

1.87970×0.2+1.87970×0.80×0.95×0.02=0.40451
1.87970×0.80×0.05=0.07519

（0.40451+0.07519）×100000=479699
端盖
0.050/(0.60×0.80)=0.10417
0.10417×0.40=0.04167
0.10417×0.60×0.20=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：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－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
①
2
①
2
①

1
①

1
①

1
①
2
2
铸造车间
②
1
②
1

②
1
3
热处理车间

④
2

④
2

④
2

4
机加工车间
③
2
③
2
②
⑤
2，1
②
⑤
2，1

③
⑤
-1,1
③
1
5
精密车间
④
2
④
2
③

-2
③

-2

6
标准件、半成品库
⑤

⑤

⑥

⑥

⑥

④

8
锻造车间

②

-2

2551529
2126276
628722

359269

106378
27084

5799258
（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
①
2
①
2
①

1
①

1
①

1
①
2
2
铸造车间
②
1
②
1

②
1
8
锻造车间

②

1

3
热处理车间

④
2

④
2

④
2

4
机加工车间
③
2
③
2
②
⑤
2，1
③
⑤
-1,1
②
⑤
2，1
③
1
5
精密车间
④
2
④
2
③

-2

③

-2

6
标准件、半成品库
⑤

⑤

⑥

⑥

⑥

④

2551529
2126276
628722

489031

359269
27084

6181911
（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
1
2
8
3
4
5
6
7
9
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

887.3
159.4

295.4

1342.2
2
铸造车间

707.8

707.8
8
锻造车间

127.6

127.6
3
热处理车间

344.5

344.5
4
机加工车间

102.0

797.5
320.0
5.0

1224.6
5
精密车间

224.5

550.0

774.5
6
标准件、半成品库

1294.2

1294.2
7
组装车间

1299.2
1299.2
9
成品库

合计

887.3
159.4
326.5
1475.2
797.5
870.0
1299.2
1299.2
7114.473
（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/t

1
7——9
1299.2
8
4——6
320
2
6——7
1294.2
9
1——4
295.381
3
1——2
887.33
10
3——5
224.49
4
4——5
797.529
11
1——8
159.439
5
2——4
707.781
12
4——8
127.551
6
5——6
550
13
4——7
5
7
3——4
446.572

(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
1
7-9
1299.2
A
2
6-7
1294.2
A
3
1-2
887.33
E
4
4-5
797.529
E
5
2-4
707.781
E
6
5-6
550
I
7
3-4
446.572
I
8
4-6
320
I
9
1-4
295.381
I
10
3-5
224.49
I
11
1-8
159.439
I
12
4-8
127.551
I
13
4-7
5
O
（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
可修改编辑
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
1——2
3
E
3
E
6
E
1——3
0
U
0
U
0
U
1——4
1
O
1
O
2
O
1——5
0
U
0
U
0
U
1——6
0
U
0
U
0
U
1——7
0
U
0
U
0
U
1——8
1
O
1
O
2
O
1——9
0
U
0
U
0
U
1——10
0
U
0
U
0
U
1——11
0
U
0
U
0
U
2——3
0
U
0
U
0
U
2——4
2
I
2
I
4
I
2——5
0
U
0
U
0
U
2——6
0
U
0
U
0
U
2——7
0
U
0
U
0
U
2——8
0
U
0
U
0
U
2——9
0
U
0
U
0
U
2——10
0
U
-1
X
-1
X
2——11
0
U
0
U
0
U
3——4
2
I
2
I
2
I
3——5
0
U
0
U
0
U
3——6
0
U
0
U
0
U
3——7
0
U
0
U
0
U
3——8
0
U
0
U
0
U
3——9
0
U
0
U
0
U
3——10
0
U
-1
X
-1
X
3——11
0
U
0
U
0
U
4——5
3
E
3
E
6
E
4——6
1
O
1
O
2
O
4——7
0
U
0
U
0
U
4——8
0
U
0
U
0
U
4——9
0
U
0
U
0
U
4——10
0
U
1
O
1
O
4——11
0
U
0
U
0
U
5——6
2
I
2
I
4
I
5——7
0
U
0
U
0
U
5——8
0
U
0
U
0
U
5——9
0
U
0
U
0
U
5——10
0
U
1
O
1
O
5——11
0
U
3
E
3
I
6——7
3
E
0
U
3
I
6——8
0
U
0
U
0
U
6——9
0
U
0
U
0
U
6——10
0
U
0
U
0
U
6——11
0
U
0
U
0
U
7——8
0
U
0
U
0
U
7——9
4
A
4
A
8
A
7——10
0
U
1
O
1
O
7——11
0
U
3
E
3
I
8——9
0
U
3
E
3
I
8——10
0
U
1
O
1
O
8——11
0
U
3
E
3
I
9——10
0
U
1
O
1
O
9——11
0
U
0
U
0
U
10——11
0
U
1
O
1
O
（3）划分关系密级
在表17中综合关系分数取值范围为-1——8，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
8
A
1
1.8
5~6
E
2
3.6
3~4
I
8
14.5
2
O
9
16.3
0~1
U
33
60
-1
X
2
3.6

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
A
1~3
特别重要靠近
E
2~5
重要
I
3~8
一般
O
5~15
不重要
U
20~85
不希望靠近
X
0~10

（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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1

E/3
U/0
O/1
U/0
U/0
U/0
O/1
U/0
O/1
U/0
2
E/3

U/0
I/2
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
O/1
3
U/0
U/0

I/2
I/2
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
O/1
4
U/0
I/2
I/2

E/3
O/1
U/0
U/0
U/0
X/-1
I/2
5
U/0
U/0
I/2
E/3

I/2
U/0
U/0
U/0
X/-1
I/2
6
U/0
U/0
U/0
O/1
I/2

A/4
U/0
U/0
O/1
U/0
7
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
A/4

U/0
A/4
U/0
O/1
8
O/1
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0

U/0
X/-1
O/1
9
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
A/4
U/0

O/1
U/0
10
O/1
X/-1
X/-1
X/-1
X/-1
O/1
U/0
X/-1
O/1

U/0
11
U/0
O/1
O/1
I/2
I/2
U/0
O/
O/1
U/0
U/0

综合接
近程度
5
5
4
10
8
8
8
1
5
-2
8
排序
6
7
9
1
5
2
3
10
8
11
4

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
A
4
////
绝对必要
红
E
3
///
特别重要
桔红
I
2
//
重要
绿
O
1
/
一般
蓝
U
0

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

精选资料

参考文献
工业工程专业课程设计指导书 蒋祖华

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