减速器工厂的规划设计

1、减速器工厂的规划设计1、 需要采集的信息1. 物料清单 从项目资料中图三所知减速器工厂生产的产品零件清单。表1为全部的零件清单，表2与表3分别为J*-2系列和J*-3系列减速器以功能为导向的产品结构。 表1 零件清单序号数量名称11高速小齿轮（外购）21第一中速轴31高速齿轮41第一中速小齿轮51低速轴61低速齿轮71右侧箱体HSG-2,381左侧箱体HSG-2,391第二中速轴（j*-3)101第二中速齿轮（j*-3)111第二中速小齿轮（j*-3) 表2 J*-2系列减速器的产品结构级别数量名称01201J*-2系列减速器11中速轴装配（第一次）11低速轴装配21高速小齿轮（外购）21第一

2、中速轴21高速齿轮21第一中速小齿轮21低速轴21低速齿轮21右侧箱体HSG-2,321左侧箱体HSG-2,3 表3 J*-3系列减速器的产品结构级别数量名称01201J*-3系列减速器11中速轴装配（第一次）11低速轴装配11中速轴装配（第二次）21高速小齿轮（外购）22中速轴21高速齿轮21第一中速小齿轮21低速轴21低速齿轮21右侧箱体HSG-2,321左侧箱体HSG-2,321第二中速齿轮21第二中速小齿轮图1与图2分别为J*-2系列和J*-3系列减速器以产品结构为向导的装配过程。高速小齿轮（外购）第一中速轴中速轴装配高速齿轮第一次第一中速齿轮J*-2系列减速器低速轴 低速轴装配低速齿

3、轮右侧箱体HSG-2,3左侧箱体HSG-2,3图1. J*-2系列减速器装配工艺流程高速小齿轮（外购）第一中速轴高速齿轮中速轴装配（第一次）第一中速齿轮低速轴低速轴装配J*-3系列减速器低速齿轮右侧箱体HSG-2,3左侧箱体HSG-2,3第二中速轴第二中速齿轮中速轴装配（第二次）第二中速小齿轮图2. J*-3系列减速器装配工艺流程2. 生产工艺 图3为J*-2系列减速器的加工工艺流程图，图4为J*-3系列减速器的加工工艺流程图。3. 生产批量 由于每个零件需要分批进行加工，每个类型的产品批量都是4个星期的需求。对于产品J100-2第一年的总需求为6000件（见表4），一年为52周，则4周的批量

4、为。同样的方法可以计算其他产品的批量（见表5）。减速器第一年需求第二年需求第三年需求J100-2600064806999J200-2300032403500J300-2120012961400J100-3480051845599J200-3600648700J300-3180019442100表4 产品的需求注释：每年按照8%的增长率图3. J*-2工艺流程图图4. J*-3工艺流程图表5 产品的批量减速器J100-2J200-2J300-2J100-3J200-3J300-3第一年4622319236946138第二年49824910039950150第三年53826910843154162

5、2、 加工设备数量1. 零件数量 从产品的物料清单可以计算出每个产品所需的零件数量。但减速器工厂有两种完全不同类型的产品和，这两种类型的产品有些零件是相同的，但大部分零件是不同的。不同的10种零件分别是高速小齿轮、高速齿轮、第一中速小齿轮、低速齿轮、低速轴、中速轴、右侧箱体-2、左侧箱体-2、右侧箱体-3、左侧箱体-3。两种产品中，这10中零件所需要的数量也不同，见表6。表6 零件数量零件J*00-2J*00-3零件J*00-2J*00-3高速小齿轮11中速轴12高速齿轮11右侧箱体-21第一中速小齿轮12左侧箱体-21低速齿轮12右侧箱体-31低速轴11左侧箱体-312加工设备的数量 根据加

6、工工艺和加工设备的关系，能够确定产品在每个加工设备上的加工时间。加工设备和零件之间的关系见表7。1） 零件加工时间 一个零件在一个加工设备上加工需要的时间由下式计算：其中，Tp为每个工艺的平均加工时间；Tc为实际加工时间；Tl为装载和卸载时间；Ts为每个批量的准备时间；Q为批量。一个批次的零件加工所需要的总时间可以通过下面公式计算：式中：Tf为零件的加工时间；Q为批量；R为正常运行率；rs为废品率。2）第三年加工设备数量根据上面的公式，可以计算出每一个机床加工一个批量的产品需要的加工时间。机床需要的加工时间除以机床4个星期可以利用的加工时间，就可以计算出该机床需要的数量。工厂可以安排1、2、3

7、班制度进行产品加工。表7 加工设备和零件的关系设备名称高速小齿轮高速齿轮第一中速小齿轮中速轴低速轴低速齿轮右侧箱体-2左侧箱体-2右侧箱体-3左侧箱体-3锯床111对中装置111车床111111滚齿床1111刨齿床1111铣床111汽缸磨床111清洗和密封装置1111111111绞孔机111表面磨光机11加工中心1111多轴钻床1111镗床111111由查阅设计手册数据中给出的各零件加工时间，可计算出每年的零件加工时间的单批次工艺总需时间。表8为第一年的设备数量表。表8 第一年设备数量轮班1班2班3班月可利用加工时间h160320480设备名称单批次工艺总时需(h)源数据向上取整源数据向上取整

8、源数据向上取整锯床291.00 1.81874831320.90937415710.6062494381对中装置354.59 2.21620924231.10810462120.7387364141车床899.22 5.62015086462.81007543231.8733836212滚齿机1650.87 10.317940141154393133794刨齿机1365.60 8.53501790994.26750895552.845005973铣床761.94 4.76209531652.38104765831.5873651052汽缸磨床694.44 4.3402

9、4699952.170123531.4467492清洗和密封装置345.48 207962306220.7197487081绞孔机208.14 1.30090511420.65045255710.4336350381表面磨光机223.26 1.39538273320.69769136710.4651275781加工中心1199.82 7.4988829583.74944147542.499627653多轴钻床205.55 1.28466798720.64233399410.4282226621镗床936.40 5.85248291862.92624145931.950

10、8276392安装、卸载芯轴装置377.89 2.361818421317872728071其中设备数量=单批次工艺所需时间/月可利用加班时间。依次可得第二年与第三年的所需的设备数量。表9为各设备的费用表。表9 设备费用所需表各设备费用总和设备维护成本设备购买成本锯床38500350035000对中装置55000500050000车床（CNC）22000020000200000滚齿机18150016500165000刨齿机104500950095000铣床88000800080000汽缸磨床16500015000150000清洗和密封装置44004004000绞孔机（

11、钻床）13200012000120000表面磨光机16500015000150000加工中心35200032000320000多轴钻床22000020000200000镗床16500015000150000安装、卸载芯轴装置27502502500由上表可以得出各班每年的设备与人员总成本费用。表10为各班制设备总费用。表11为人工与设备总成本表。表10 各班制设备费用 表11 人工与设备总成本表人工与设备成本（美元）时间轮班人工成本设备成本总成本第一年1班5200010625450106774502班119600561330057329003班24960039891504238750第二年1班5

12、720011736450117936502班131560635030064818603班27456044786504753210第三年1班6292011268950113318702班144716616880063135163班30201641541504456166设备名称高速齿轮第一中速小齿轮高速小齿轮低速齿轮中速轴低速轴右侧箱体-2左侧箱体-2右侧箱体-3左侧箱体-3合计表12采用DCA法形成的单元表面磨光机112绞孔机1113滚齿床11114刨齿床11114车床1111116铣床1113清洗和密封装置111111111110镗床1111116对中装置1113汽缸磨床1113锯床1113

13、注释：加工中心11114车间一多轴钻床11114车间二合计7785664444车间三由上表可知，3班制的成本最低，所以采用3班制。由表7作为数据源，采用DCA法形成单元即车间模式。表12为DCA法形成的单元车间。根据表12可划分为3个车间。其第一年车间的设备安排表见表13。第二三年设备人员安排类似于第一年。表13. 第一年车间设备人员安排表时间车间设备序号设备名称设备数量共用设备人数各车间人数第一年114安装卸载心轴装置1清洗和密封装置191表面磨光机112绞孔机113滚齿床224刨齿床115车床117清洗和密封装置118镗床1123滚齿床22114刨齿床225车床116铣床229对中装置11

14、10汽缸磨床2211锯床1138镗床11512加工中心3313多轴钻床11第一年到第三年各个车间所需工人人数见表14表14. 需要的工人数量时间车间每班工人数工人总数第一年197521135第二年1108421236第三年1978211363、 工厂布局和车间布局 1.物流分析虽然每个车间的布局是一条生产线，但是生产线上的某些步骤需要几个同样的加工设备。所以，为了节省空间，如何把这些设备放在一起需要仔细的考虑。给14种设备代码，见表15.表15. 设备编码序号设备名称A清洗和密封装置B车床C滚齿床D剔齿床E锯床F对中装置G铣床H汽缸磨床I绞孔机J镗床K表面磨光机L加工中心M多轴钻床N安装和卸载

15、心轴装置高速小齿轮、高速齿轮、第一中速小齿轮、低速齿轮、低速轴、中速轴、右侧箱体-2、左侧箱体-2、右侧箱体-3、左侧箱体-3这10个零件。每个加工工艺都需要不同的设备，具体工艺流程见表16.表16. 工艺流程编号零件工艺流程1高速小齿轮EFBCDGHA2高速齿轮KJNBJDIA3中速小齿轮KJNBJDIA4低速齿轮BCDIA5低速轴EFBGHA6中速轴EFBGHA7右侧箱体-2LMJA8左侧箱体-2LMJA9右侧箱体-3LMJA10左侧箱体-3LMJA2. 车间面积 根据每个加工设备的面积，可以计算出每个车间需要的最小面积。表17为按照第三年，采用3班制计算出的3个车间需要的面积表17. 第

16、三年，3班制三车间各车间面积（设备犄角不再利用）车间设备序号设备名称数量/台面积/(ft*ft)总面积/(ft*ft)车间总面积/(ft*ft)11表面磨光机13232264 2绞孔机114143滚齿床239784刨齿床133335车床132327清洗和密封装置129.7529.758镗床1454523滚齿床23978446 4刨齿床233665车床132326铣床239789对中装置1808010汽缸磨床2326411锯床147.547.538镗床24590209 12加工中心329.7589.2513多轴钻床130303. 工厂布局第一年、第二年、第三年的工厂布局是相同的，但每年需要的机床

17、数量不同。为了能够满足未来3年的发展，选择第三年设备数量进行工厂布局设计。在车间布局设计中，为了安全生产，检查和维修。固定设备之间的距离最小为1ft（0.3m），最窄通道为4ft（1.2m），主通道为6ft（1.8m），车间与车间宽1.5ft（0.45m）。图5为该工厂的布局方案。可以利用proplanner软件计算出该布局的最小搬运距离。如表18所示： 图5. 工厂布局4、 改善 工厂设计方案的改善主要从减少准备时间减少废品率和减少故障时间3个方面进行考虑。因为车间的划分是按照零件的生产进行分割的，所以每个车间生产不同的零件。这样需要等待所有零件加工完成才能进行产品的装配。因为缺少零件装配的

18、信息，所以不考虑零件装配工艺流程。假设工厂等待全部零件加工完成后再进行产品的装配，因此减少准备时间、废品率和故障时间只对3个车间的设计方案有影响。 五、工厂每年的运营成本 表18是运营成本部分表。其中每个车间每班制需要一个管理人员，总布局需要一个工业工程师。其中 设备成本=机床需要最大数量*机床成本=3921500$。 人工总成本=每班工人人数*班制数*每年工作周数*每周工作天数*每天工作时 间*每小时工作工资=3900000$（第一年） 生产成本=产品销售价格*60%*销量=10692000$（第一年） 库存成本=销售价格*20%*销量=3564000$（第一年） 维修成本=机床成本*10% =157050$ 面积成本=占地面积*6.5美元/年