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

沈阳理工大学课程设计专用纸目录1.设计题目22.原始给定条件22. 1变速箱的结构及有关参数22. 2作业单位划分42. 3生产工艺过程42. 4辅助服务部门S153.物流分析153.1从至表153. 2物流强度分析153. 2. 1计算物流量153. 2. 2划分物流强度等级163. 2. 3物流相关表184.作业单位相互关系分194. 1作业单位相互关系的决定因素194. 2作业单位相互关系等级的划分194. 3作业单位相互关系评价205.作业单位综合相互关系分析215. 1作业单位综合相互关系计算216.工厂平面布置256. 1综合接近程度排序表256. 2作业单位位置相关图276. 3作业单位面积相关图286. 4绘制工厂总平面布置图287.方案的评价与选择298. 结束语29参考文献301.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 (m X m ),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10000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26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2-1 变数箱零部件明细表工厂名称：变速箱厂产品名称变速箱产品代号110计划年产量10000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/kg26螺母Q235200000.01125销35100000.02224防松垫片Q215300000.01023轴端盖圆Q235100000.50022螺栓Q235200000.02021通气器Q235100000.04020机盖HT200100003.00019垫圈65Mn600000.00618螺母Q235600000.01617螺栓Q235600000.10316机座HT201100003.50015轴承200000.45014挡油圈Q315200000.01013毡封油圈羊毛毡100000.00412螺塞Q235100000.03211游标尺100000.05010大齿轮40100001.2009键Q275100000.0808轴Q275100000.7007轴承200000.4506端盖HT200100000.3005齿轮轴Q275100001.5004键Q275100000.0403螺栓Q2351200000.0142密封盖Q235100000.0201可穿透端盖HT200100000.0402. 2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14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2-2 作业单位建筑物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热处理车间热处理12 x 124机加工车间车、铣、钻12 x 365精密车间精镗、磨削12 x 366外购件、标准件库储存外购件12 x 247组装车间装配12 x 368锻造车间锻造12 x 249成品库成品储存12 x 1210总装车间组装24 x 2411油料库储存油料12 x 1212油漆车间上漆12 x 2413办公、服务楼办公室、食堂等40 x 6014车库停车12 x 122. 3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、轴、齿轮轴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。 由表2-1可知，该变速箱由39个零件组成，其每个零件名称、材料、单位重量以及年产量均列于表中。该变速箱有10个零件需要自制，下面是各个自制零件的加工工艺分析。表2-3 防松垫片加工工艺过程表产品名称：防松垫片零件号：024材料：Q215单件重量/kg：0.01计划年产量：30000年产总量/kg：300序号作业单位名称工序内容材料利用率 （%）1原材料库备料2铸造车间铸造70%3热处理车间调质4机加工车间车、铣80%表24 轴端盖圆加工工艺过程表产品名称：轴端盖圆零件号：023材料：Q235单件重量/kg：0.5计划年产量：10000年产总量/kg：5000序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造70%3热处理车间调质4机加工车间车、铣80%图21 防松垫片加工工艺过程 图22 轴端盖圆加工工艺过程 表25 通气器加工工艺过程表产品名称：通气器零件号：021材料：Q235单件重量/kg：0.04计划年产量：10000年产总量/kg：400序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造75%3热处理车间调质4机加工车间车、钻90%表26 挡油圈加工工艺过程表产品名称：挡油圈零件号：014材料：Q315单件重量/kg：0.01计划年产量：20000年产总量/kg：200序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造70%3热处理车间调质4机加工车间车、铣、镗80% 图23 通气器加工工艺过程 图24 挡油圈加工工艺过程表27 机盖加工工艺过程表产品名称：机盖零件号：020材料：HT200单件重量/kg：3.00计划年产量：10000年产总量/kg：30000序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造75%3热处理车间调质4机加工车间钻、铣、镗80%11油料库准备油漆12油漆车间上漆 图25 机盖加工工艺过程表28 大齿轮加工工艺过程表产品名称：大齿轮零件号：010材料：40单件重量/kg：1.2计划年产量：10000年产总量/kg：12000序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料2锻造车间锻造80%3热处理车间调质4机加工车间粗铣、插齿、钻80%3热处理车间渗氮淬火5精密车间精磨98% 图26 大齿轮加工工艺过程表29 机座加工工艺过程表产品名称：机座零件号：016材料：HT200单件重量/kg：3.50计划年产量：10000年产总量/kg：35000序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造75%3热处理车间调质4机加工车间钻、铣、镗80%11油料库准备油漆12油漆车间上漆 图27 机座加工工艺过程表210 轴加工工艺过程表产品名称：轴零件号：008材料：Q275单件重量/kg：0.7计划年产量：10000年产总量/kg：7000序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料4机加工车间粗车、磨、铣80%5精密车间精车95%3热处理车间渗碳淬火5精密车间精磨98% 图28 轴加工工艺过程表211 齿轮轴加工工艺过程表产品名称：齿轮轴零件号：005材料：Q275单件重量/kg：1.50计划年产量：10000年产总量/kg：15000序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造70%4机加工车间粗车、铣80%5精密车间精车95%3热处理车间渗碳淬火5精密车间精磨98% 图29 齿轮轴加工工艺过程表212 端盖加工工艺过程表产品名称：端盖零件号：006材料：HT200单件重量/kg：0.3计划年产量：10000年产总量/kg：3000序号作业单位名称工序内容材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造70%3热处理车间调质4机加工车间车、铣80% 图210 端盖加工工艺过程312. 4辅助服务部门S 在实施系统布置工作以前，必须对生产系统的组成情况有一个总体的规划，可以大体上划分为生产车间、智能管理部门、生活服务部门及仓储部门等；可以把除生产车间以外的所有作业单位统称为辅助服务部门S，包括工具、危险、动力、收货、发运、铁路专用线路、办公室、食堂等，这些作业单位构成生产系统的生产支持系统部分，在某种意义上加强了生产能力。有时辅助服务部门的占地总面积接近甚至大于生产车间所占面积，所以布置设计时应给与足够重视。2. 5时间安排T 时间要素是指在什么时候、用多少时间生产多少产品，包括各工序的操作时间、更换批量的次数。在工艺过程设计中，根据时间因素确定生产所需要各类设备的数量、占地面积的大小及操作人员的数量来衡量各工序的生产。3.物流分析3.1从至表 当研究的产品、零件或品种非常多时，用从至表研究物流状况非常简单。从至表是一个方阵表格，以一定的顺序按行排列物料移动的终止作业单位，行、列相交的方格中记录从起始作业单位到终止单位的各种物料搬运量的总和，有时也同时注明物料种类代号。 当物料严重作业单位排列顺序正向移动时，即没有倒流物流时，从至表只是上三角方阵有数据，这是一理想状态；当存在物料倒流现象时，物流倒流量出现在从至表中的下三角方阵中，此时，从至表中的任何两个作业单位之间的总物流量正等于正向物流量和逆向物流量之和。3. 2物流强度分析3. 2. 1计算物流量1） 计算个作业单位之间的物流量。根据产品总的工艺过程图，统计各个作业单 位之间的物流强度。当存在逆向物流时，物流强度等于正向、逆向物流强度之和。2） 绘制物流强度汇总表和物流分析表。根据各作业单位物流强度值的计算，将各单位之间物流强度数值填入物流强度汇总表中，并各作业单位对之间按物流强度大小排序，自大到小填入物流强度分析表中，最后按物流强度分布比例划分物流强度等级。3. 2. 2划分物流强度等级 当产品品种很少、产量很大时，可以采用工艺过程图进行物流分析。随着产品品种的增加，可以利用多品种工艺过程表或从至表来统计具体物流量的大小。当物流量大，且直接丰满某些大量物流数据比较困难，而且也无必要时，可以通过划分等级的方法来研究物流状况。在SPL法中将物流强度等级划分为5个等级，用符号A、E、I、O、U分别表示超高物流强度、较大物流强度、一般物流强度和可忽略物流路线等5种物流情况，各种状况所占据的比例如表31所示。具体使用时，各个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。表3-1 物流强度等级比例划分表物流强度等级符号物流线路比例（%）承担的物流量比例（%）物流强度等级符号物流线路比例（%）承担的物流量比例（%）超高物流强度A1040一般物流强度O4010特高物流强度E2030可忽略搬运U较大物流强度I3020经统计，该公司各作业单位对年物流强度数据如表32所示。表32 变速箱生产物流强度汇总表序号作业单位物流路线物流强度所占百分比（%）物流强度等级11215179316.045 A210913858014.649 A334113432.511.990 A471010120010.697 E52391506.59.673 E6412643506.802 E735583256.165 E81112350003.700 I957340003.594 I10712300003.171 I1167283002.991 I1245236312.498 I1324201402.129 I141419132.52.022 I1538153061.618 O161893990.994 O174789000.941 O1861023800.252 O1911126500.069 O总物流强度946025.5100 由表31和表32可以划分出变速器生产的物流强度等级，该物流强度等级划分比例如表33所示。表33 变速器生产物流强度等级比例划分表物流强度等级符号物流线路比例（%）承担的物流量比例（%）物流强度等级符号物流线路比例（%）承担的物流量比例（%）超高物流强度A1042.68一般物流强度O403.87特高物流强度E2033.34可忽略搬运U较大物流强度I3020.113. 2. 3物流相关表 在将表32和表33进行变换后便得到了SLP法中注明的物流相关表，如表34所示。根据表34作业单位物流相关表对工厂进行布置时，物流相关表中物流强度等级高的作业单位之间的距离尽量小，即要尽量使它们相互接近。表44 变速器生产作业单位物流强度相关表4.作业单位相互关系分4. 1作业单位相互关系的决定因素 当物流状况对企业的生产有很大影响时，物流分析就是工程布置的重要依据，但是也不能忽视非物流因素的影响。尤其是当物流对生产影响不大或者没有固定的物流时，工厂布置就不能依赖于物流分析。而且应当考虑其他因素对作业单位间相互关系的影响。 作业单位相互关系的影响因素与企业的性质有很大关系，不同企业，作业单位的设置不一样，作业单位间的相互影响也不一样。影响作业单位相互关系密切程度的主要因素有：1）物流；2）工艺流程；3）作业性质相似；4）使用相同的设备;5)使用同一场所6）使用相同的公用设施；7）使用同一组人员；8）工作联系频繁程度；9）监督和管理方便；10）噪声、震动、烟尘、危险品的影响；11）服务的频繁和紧急程度。4. 2作业单位相互关系等级的划分 据R.缪瑟在SPL中建议，每个项目中重点考虑的因素不应该超过810个。确定了作业单位相互关系密切程度的影响后，就可以给各作业单位间的关系密切程度等级，在SPL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，其含义及比例如表41所示。表41 作业单位相互关系等级符号含义说明比例（%）符号含义说明比例（%）A绝对重要25O一般密切程度1025E特别重要310U不重要4580I重要515X负的密切程度不希望接近，酌情而定4. 3作业单位相互关系评价 作业单位相互关系密切程度的评价，可以由布置设计人员根据物流计算来评价，也可以评价个人经验或者与有关作业单位负责人讨论后进行判断；还可以把相互关系统计表格发给作业负责人填写，或者由有关人员开会讨论后决定。作业单位相互关系分析的结果，最后要经过主管人员批准同意后方可使用。 确定各个作业单位相互关系密切程度后，利用与物流相关因素表相同的表格形式，建立作业单位相互关系表。根据作业单位相互关系影响因素，在此基础上建立非物流的作业单位相互关系表，如表42所示。表42 作业单位非物流相互关系表 由作业单位非物流关系表可以得出作业单位相互关系等级表，如表43所示。表43 作业单位相互关系等级表相互关系等级含义所占个数作业单位对比例（%）备注A绝对重要33.30 E特别重要1112.09 I重要1617.58 O一般密切程度77.69 U不重要4650.55 X负的密切程度88.79 5.作业单位综合相互关系分析 在大多数工厂中，各作业单位之间既有物流联系也有非物流联系，两作业单位之间的相互关系应包括物流关系与非物流关系。因此在SPL中，要将作业单位间的相互关系与非物流的相互关系进行合并，求出合成的相互关系，即综合相互关系，然后由作业单位间综合相互关系出发，实现各作业单位的合理布置。5. 1作业单位综合相互关系计算 经计算，该公司各作业单位间综合相互关系如表51所示。表51 作业单位综合相互关系表序号作业单位对关系密切程度综合关系物流关系（加权值：1）非物流关系（加权值：1）等级分值等级分值分值等级112A4U04E213U0I22I314I2I24E415U0E33I516U0E33I617U0U00U71801I23I819U0U00U9110U0U00U10111U0E33I11112U0U00U12113U0U00U13114U0I22I1423E3U03I1524U0O11O1625U0U00U1726U0U00U1827U0I22I1928U0U00U2029U0A44E21210U0E33I22211U0U00U23212U0U00U24213U0O11O25214U0U00U2634A4A48A2735E3U03I2836U0U00U2937U0U00U3038O1E34E3139U0U00U32310U0U00U33311U0X-1-1X34312U0X-1-1X35313U0X-1-1X36314U0U00U3745I2O13I3846U0U00U3947O1A45E4048U0E33I4149U0U33I42410U0I22I43411U0U00U44412E3U03I45413U0I22I46414U0U00U4756U0U00U4857I2U02I4958U0U00U5059U0U00U51510U0U00U52511U0X-1-1X53512U0X-1-1X54513U0X-1-1X55514U0O11O5667I2I24E5768U0U00U5869U0U00U59610O1I23I60611U0E33I61612U0U00U62613U0U00U63614U0I22I6478U0U00U6579U0U00U66710E3E36E67711U0U00U68712I2U02I69713U0I22I70714U0O11O7189U0U00U72810U0I22I73811U0U00U74812U0U00U75813U0O11O76814U0U00U77910A4U04E78911U0U00U79912U0U00U80913U0O11O81914U0E33I821011U0U00U831012I2I24E841013U0E33I851014U0I22I861112O1E34E871113U0X-1-1X881114U0I22I891213U0X-1-1X901214U0U00U911314U0I22I 根据表51的计算结果，按照一定的比例划分综合相互关系等级。统计出各段分值段作业单位对的比例，进行各作业单位之间的综合相互关系等级划分，作业单位间综合相互关系等级划分准则如表52所示。表52 综合相互关系等级与划分比例关系等级符号作业单位对比例（%）关系等级符号作业单位对比例（%）绝对必要靠近A13一般O515特别重要靠近E25不重要U2085重要I38不希望靠近X010根据统计，该公司各作业单位间综合相互关系等级及比例如表53所示。表53 变速器生产作业单位综合相互关系等级与比例表分值关系等级作业单位对数百分比（%）分值关系等级作业单位对数百分比（%）78A11.099 0U3841.758 46E1010.989 -1X88.791 23I2830.769 合计911001O66.593 5. 2作业单位综合相关表 将表51中的综合相互关系总分和表53的划分比例转化为各作业单位对的关系密切等级，便可以绘制成作业单位综合相互关系表。 该公司各作业单位综合相互关系表如表54所示。表54 作业单位综合相互关系表6.工厂平面布置 工厂总平面布置就是对生产车间、管理部门、仓储部门、生产与生活服务部门的建筑物、道路和场地等，按照相互关系的密切程度作出合理布局。采用SLP法进行总平面布置的首要工作，就是对作业单位综合相互关系作出分析，经过综合得到作业单位相互关系表。然后，根据综合相互关系表中各作业单位之间关系密切程度高低，决定作业单位之间距离的近或远。关系密切程度高的作业单位之间距离近，关系密集程度低的作业单位之间距离远，由此形成作业单位位置相关图。将各作业单位实际占地面积与作业单位位置相关图结合，就形成了作业单位面积相关图。通过修正和调整，得到数个可行的布置设计方案，最后通过评价择优，选出某个设计方案作为工厂总平面布置图。6. 1综合接近程度排序表 为了计算各个作业单位的综合接近程度，然后量化关系密级，并按行或列累加关系密级分数，再对其排序，把结果写在做好的接近程度排序表中，如表61所示。表61 综合接近程度排序表作业单位代号12345678910111213141234567891011121314综合接近程度181410236111810112167714排序35911374108214111266. 2作业单位位置相关图 由表61的计算结果，绘制作业单位位置相关图，在作业单位位置相关图中，采用号码表示作业单位，用符号来表示作业单位的工作性质与功能。作业单位间的接近程度用作业单位之间的连线类型来表示。该公司各作业单位位置相关图如图61所示。图61 作业单位位置相关图其中，各符号表示意义如图62所示。图62 各符号意义6. 3作业单位面积相关图 将各作业单位的占地面积与空间几何形状结合到作业单位位置相关图上，就得到了作业单位面积相关图。 该公司各作业单位面积相关图如图63所示。图63 作业单位面积相关图6. 4绘制工厂总平面布置图 作业单位面积相关图是直接在作业单位位置相关图的基础上演变而来的，只能代表一个理论上的布置方案，具体运用时需要考虑修正因素和限制因素对作业单位面积相关图进行调整。1） 修正因素：在做总平面布置图时，可以参考一些修正因素，比如：物料搬运方法、建筑物特征、道路、工用管线布置、工厂绿化布置、场地条件与环境等。2） 实际条件限制：在做总平面布置图时，除了考虑修正因素以外，还应考虑到一些实际存在的，对我们的布置方案有约束作用的其他因素，包括给定厂区的限制