减速箱厂总平面布置设计及其生产计划制定论文

1、南京工程学院南京工程学院课程设计说明书(论文)题目减速箱厂总平面布置设计及其生产计划制定 课程名称 工业工程课程设计 院（系、部、中心） 机械工程学院 专业 工业工程 班级 工程121 学生姓名 学号 201121139 设计地点 工程中心2-214 指导教师 高成冲 邱胜海 王云霞 设计起止时间：2015年 12月 28日至2016年01月 15日前言生产计划与控制和设施规划与物流分析是工业工程专业重要的主干专业课程。企业生产计划与设施规划是工业工程学科中公认的重要研究领域和分支。工业工程课程设计是上述两门课程的重要实践性教学环节，综合运用所学专业知识，完成工厂布置设计工作、生产计划制定而进

2、行的一次基本训练。其目的是：（1）能正确运用工业工程基本原理及相关专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。（2）通过对某工厂布置设计的实际操作，熟悉系统布置实际方法中的各种图例符号和表格，掌握系统布置设计方法的规范设计程序。（3）通过课程设计，熟悉企业生产计划制定的方法。（4）通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解决实际技术问题的能力。随着现代系统优化技术的发展和计算机辅助设计技术的应用，工厂布置设计已广泛地采用计算机辅助设计来进行设施规划与布置。由于影响设施布置的因素错综复杂，并且各因素之间相互

3、影响、相互制约，而且大多数因素还具有不确定性，因此，在设施布置设计中常常以物流分析作为其主要内容。大多数的计算机辅助设施布置设计软件也都是以物流分析为主。作为现代设施设计人员，掌握并应用计算机辅助设施布置设计的方法和程序已成为必备素质。同样的，作为现代生产与运作管理重要部分的生产管理，同时也是比较盛行的企业资源规划（ERP）系统的最核心模块，本次课程设计通过具有较强工程背景的计算应用和软件操作，帮助学生认识物料需求计划（MRP）、能力计划（Capacity Planning）、库存分析与控制等生产管理中的概念与重要性，以及了解生产管理的各项做法，并增进对生产管理的执行或运用能力，掌握ERP的操

4、作方法和程序。目录前言1第一部分设施规划与物流分析3一、课程设计题目3二、原始给定条件3（一）减速箱的结构及有关参数3（二）作业单位划分5（三）减速箱生产工艺过程5三、产品产量分析7四、产品工艺过程分析7（一）计算物流量7（二）绘制各零件的工艺过程图8（三）绘制产品总工艺过程图10（四）绘制产品初始工艺过程表12（五）绘制产品较佳工艺过程表12五、物流分析13（一）绘制从至表13（二）绘制物流强度汇总表14（三）划分物流强度等级14（四）绘制作业单位物流相关图15六、作业单位非物流相互关系分析16七、作业单位综合相互关系分析17八、工厂总平面布置20（一）综合接近程度20（二）作业单位位置相关

5、图20（三）作业单位面积相关图21（四）作业单位面积相关图的调整22九、方案的评价与选择27十、生产单位、生产类型的确定及组织设计27（一）生产单位的制定27（二）生产类型的确定28（三）组织设计29第二部分生产计划与控制29一、物料编码及库存ABC分类29（一）物料编码29（二）库存ABC分类30二、ERP软件的运用31（一）基本信息的输入31（二）BOM表的确定33（三）各清单、订单及工艺的确定的确定33（四）参数制定及计算，并对结果比较分析38小结43参考文献44第一部分设施规划与物流分析一、课程设计题目减速箱厂总平面布置设计及其生产计划制定二、原始给定条件公司有地16000m2,厂区南

6、北为200m，东西宽80m,该厂预计需要工人300人，计划建成年产100000套减速箱的生产厂。（一）减速箱的结构及有关参数减速箱由39个零件构成，装配图见图2-1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2-1中。图2-1 减速箱装配图表2-1 零件明细表产品名称减速箱产品代号110计划年产量100000第一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65Mn2000000.00438螺母Q2352000000.01137螺栓Q2353000000.03236销352000000.02235防松垫片Q2151000000.01034轴

7、端盖圆Q2351000000.05033螺栓Q2352000000.02032通气孔Q2351000000.03031视孔窗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Q235100000

8、0.05018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密封圈Q2351000000.02

9、02可穿透端盖HT2001000000.0401调整垫片08F2000000.010（二）作业单位划分根据减速箱的结构及工艺特点，设立如表2-2所示的11个单位，分别承担原材料的存储。备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理等各项生产任务。表2-2 作业单位建筑汇总表序号作业单位名称用途建筑面积备注1原材料库储存钢材、铸锭20×30露天2铸造车间铸造12×243锻造车间锻造12×244机加工车间车、铣、钻12×365精密车间精镗、磨削12×366热处理车间热处理12×127标准件、半成品库储存外购件、半成品12×24

10、8组装车间组装减速器12×369成品库成品储存12×1210办公、服务楼办公室、食堂等80×6011设备维修车间机床维修12×24（三）减速箱生产工艺过程减速箱的零件较多，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制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、产品存储等阶段。1、零件的制作与外购制作的零件如表2-3表2-8，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。表2-3 减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机盖29HT2002.500100000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

11、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半成品车间暂存表2-4 减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2-5 减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大齿轮25401.000100000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热处理车间渗碳淬火5机

12、加工车间磨986半成品库暂存表2-6 减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半成品库暂存表2-7 减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半成品库暂存表2-8 减速箱零

13、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802、标准件、外购件与半成品暂存生产出的零件加工完经过车间检验合格后，送入半成品库暂存。外购件与标准件均放在半成品库。3、组装所有零件在组装车间集中组装成减速箱成品。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的情况。5、成品存储所有合格减速箱均存放在成品库等待出厂。三、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

14、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，待布置设计的减速箱厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为100000台，属于大批量生产，厂房适合于按产品原则布置，车间内部宜采用按工艺布置方式，组装车间采用流水线布置方式。四、产品工艺过程分析（一）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路线的分析，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。具体计算过程如表4-1所示：表4-1 各零件物流量计算（二）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4-1图4-6所示。图中序号

15、分别是：1原材料库，2铸造车间，3锻造车间，4机加工车间，5精密车间，6热处理车间，7半成品库。 图4-1 机盖物流量 图4-2 机座物流量 图4-3 大齿轮物流量 图4-4轴物流量 图4-5齿轮轴物流量 图4-6 端盖物流量（三）绘制产品总工艺过程图减速器总的生产过程可分为零件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。将减速器所有工艺过程汇总在一张图中，得到减速器总工艺过程图如图4-7所示。该图清楚地表示出减速器生产的全过程以及各工序和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。56图4-7 减速器总工艺过程图（四）绘制产品初始工艺过程表为了研究各零

16、件、组件生产过程之间的相互关系，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，这样得到减速器初始工艺过程表如表4-2所示。表4-2 初始产品工艺过程表（五）绘制产品较佳工艺过程表由初始产品工艺过程表4-2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，可对某些作业单位的顺序进行交换。通过交换调整，得到调整后的较佳产品工艺过程如表4-3所示。表4-3 较佳产品工艺过程表五、物流分析（一）绘制从至表根据减速器较佳产品工艺过程表4-3，绘制出减速器工艺过程物流从至表，如表5-1所示。表5-

17、1 减速器加工工艺从至表 （单位：t）（二）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5-2之中。表5-2 物流强度汇总表（三）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确定。针对减速器的工艺过程图，利用表5-2中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表5-3。表5-3中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，因此，物流强度等级为U级。表5-3 物流强度分析表（四）绘制作业单

18、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5-1所示。图5-1 作业单位物流相关图六、作业单位非物流相互关系分析针对减速器生产特点，制定个作业单位间相互关系密切程度理由如表6-1所示。根据表6-1制定减速器“基准相互关系”，如表6-2所示，在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图6-1所示。表6-1 减速器各作业单位关系密切程度理由表6-2 基准相互关系图6-1 作业单位非物流相关图七、作业单位综合相互关系分析从图5-1和图6-1可知，减速器厂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：1.

19、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，对于减速器来说，物流因素（m）影响明显大于其他非物流因素（n）的影响，因此，取加权值m:n=2:1。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，求出综合相互关系如表7-1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，p作业单位对数。因此，表7-1中将有55个作业单位对，即将有55个相互关系。表7-1 作业单位之间综合相互关系计算表3.划分关系密级在表7-1中，综合关系分数取值范围为-112，按分数排列得出各分数段所占比例如表7-2所示。在此基础上与表7

20、-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7-1中作业单位对之间的关系密切程度作适当的调整，使各等级比例与表7-3中推荐的比例尽量接近。表7-2 综合相互关系密级等级划分表7-3 综合相互关系密级与划分比例4.建立作业单位综合相互关系表将表7-1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图，如图7-1所示。图7-1 作业单位综合相互关系图八、工厂总平面布置（一）综合接近程度由于减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8-1所示。综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应该靠近布置图的中心；分

21、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8-1 综合接近程度排序图（二）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8-2所示的连线类型来表示。为了绘制简便，用“”内标注号码来表示作业单位，而不严格地区分作业单位的性质。减速器厂作业单位位置相关图如图8-1所示.表8-2 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/特别重要桔黄I2/重要绿O1/一般蓝U0不重要不着色X-1-不希望棕XX-2-极不希望黑图8-1 减速

22、器厂作业单位位置相关图（三）作业单位面积相关图选取绘图比例1：1000，绘制单位为mm，减速器厂作业单位面积相关图，如图8-2所示。图8-2 减速器厂作业单位面积相关图（四）作业单位面积相关图的调整根据减速器的特点，考虑相关规定以及各方面的限制条件，得到减速器平面布置方案如图8-3、图8-4、图8-5和图8-6所示。图8-3 减速器厂平面布置图之一图8-4 减速器厂平面布置图之二图8-5 减速器厂平面布置图之三图8-6减速器厂平面布置图之四九、方案的评价与选择运用加权因素法对减速器厂进行评价，其评价过程和评价结果如表9-1所示。表9-1 加权因素评价表方案评价因素ABCD相对重要性ai等级得分

23、等级得分等级得分等级得分物流效率与方便性A4E3O1O110空间利用率E3E3E3I28辅助服务部门的综合效率I2I2I2I29工作环境安全与舒适I2E3I2I25管理的方便性I2I2I2I28布置方案的可扩展性I2O101017产品质量E3E3I2I27外观E3E3I2I24环境保护E3E3I2E36其他相关因素I2I2I2I23综合得分Tj179167125123综合排序1234由综合排序可选出第一个方案为最优方案，因此选方案一为减速器厂的总体布置方案。十、生产单位、生产类型的确定及组织设计（一）生产单位的制定任何一个企业都是由多个生产车间、职能管理部门、仓储部门及其他辅助部门所组成的。通

24、常把企业的各级各类组成部分成为作业单位，每个作业单位又可细分为更小的作业单位或作业单元，如生产部门分为各个车间和加工中心，每个车间又分为各个班组。具体划分如图10-1所示，为组织结构图。图10-1组织结构图每个车间内部都有具体的构成形式，如生产班组、后勤小组、质检小组等，具体结构如图10-2所示：图10-2 车间内部组织结构图（二）生产类型的确定产品品种的多少和产量的高低直接决定了企业的生产类型以及设备的布置形式。大批大量生产类型一般采取流水线布置形式，单件小批量生产类型一般采取机群式布置形式，而多品种小批量生产类型则可以采取成组原则布置形式。本课程设计所涉及的产品减速箱是大批大量的生产类型，

25、适合于按产品原则布置，宜采用流水线式的生产方式。（三）组织设计生产组织设计包括车间设计、车间作业系统设计两大部分，主要制定车间的加工班组及每班工时等，如图10-3所示。图10-3生产组织设计第二部分生产计划与控制运用ERP软件对减速器厂的生产进行管理，运用软件的几个主要功能：制定销售订单，确定主生产计划，能进行物料需求计划的计算，对能力需求计划进行比较和分析等。一、物料编码及库存ABC分类（一）物料编码由于是新建立的减速箱厂，所以主要是生产齿轮减速器，由于其零部件繁多故对其进行编码以方便管理，具体如表1-1所示。表1-1 零部件编码表（二）库存ABC分类库存ABC分类和帕累托图有着类似的思想，

26、按占用的成本比例之间的关系将库存分为三类：1）将存货单元累计在20%，但却占总成本的80%的物料划分为A类库存；2）将存货单元累计在20%50%，但却占总成本的15%的物料划分为B类库存；3）将存货单元累计在50%100%，但却占总成本的5%的物料划分为C类库存。具体计算如表1-2所示。表1-2 ABC分类表二、ERP软件的运用（一）基本信息的输入1.输入员工信息如图2-1所示。图2-1 员工信息2.输入物料信息如图2-2所示。图2-2 物料信息3.输入客户资料如图2-3所示。图2-3 客户资料4.模拟供应商资料如图2-4所示。图2-4 供应商资料（二）BOM表的确定以产品减速器为父，各组件为

27、子，再将各零件分配到相应的组件为子级，具体情况如图2-5所示。图2-5 产品物料清单（三）各清单、订单及工艺的确定的确定1.模拟销售清单如图2-6所示。图2-6 销售清单2.模拟销售订单如图2-7所示。图2-7 销售订单3.模拟采购清单如图2-8所示。图2-8 采购清单4.根据图2-9所示的采购计划制定采购订单。图2-9 采购计划5.输入库存管理信息如图2-10所示。图2-10 库存管理信息6.模拟工作中心如图2-11所示。图2-11 工作中心7. 制作工作日历如图2-12所示。图2-12 工作日历8. 确定工艺路线如图2-13所示。图2-13 工艺路线（四）参数制定及计算，并对结果比较分析1. 输入计划参数如图2-14所示。图2-14 计划参数2. 进行销售预测如图2-15所示。图2-15 销售预测3. 制定主生产计划如图2-16所示。图2-16主生产计划4. 计算物料需求计划如图2-17所示。图2-17物料需求计划5. 制定CRP如图2-18所示并且输出