变速箱厂总平面布置设计设施规划与物流分析课程设计

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：基本要素分析。物流分析。作业单位非物流相互关系分析。作业单位综合相互关系分析。绘制作业单位位置相关图。绘制作业单位面积相关图。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/kg39垫圈√65Mn2000000.00438螺母√Q2352000000.01137螺栓√Q2353000000.03236销√352000000.02235防松垫片√Q2151000000.01034轴端盖圆√Q2351000000.05033螺栓√Q2352000000.02032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√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√Q2351000000.05018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密封盖√Q2351000000.0202可穿透端盖√HT2001000000.0401调整垫片√08F2000000.010(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12×243热处理车间热处理12×124机加工车间车、铣、钻12×365精密车间精镗、磨销12×366标准件、半成品库储存外购件、半成品12×247组装车间组装变数器12×368锻造车间锻造12×249成品库成品储存12×1210办公、服务楼办公室、食堂等60×4011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29HT2002.500100000250000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25HT2003.000100000300000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13401.000100000100000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803机加工车间粗铣、插齿、钻804热处理车间渗碳淬火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804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)=3.985973.98597×0.20=0.797193.98597×0.80×0.20=0.637763.98597×0.80×0.80×0.02=0.05102（0.79719+0.63776+0.05102）×100000=148597机座3.000/(0.80×0.80×0.98)=4.783164.78316×0.20=0.956634.78316×0.80×0.20=0.765314078316×0.80×0.80×0.02=0.06122（0.95663+0.76531+0.06112）×100000=178316大齿轮1.000/(0.80×0.80×0.98)=1.594891.59489×0.80×0.20+1.59489×0.80×0.80×0.02=0.275511.59489×0.20=0.31888（0.27551+0.31888）×100000=594388轴0.800/(0.80×0.95×0.98)=1.074111.07411×0.20+1.07411×0.80×0.95×0.02=0.231151.07411×0.80×0.05=0.04296（0.23115+0.04296）×100000=274114齿轮轴1.400/(0.80×0.95×0.98)=1.879701.87970×0.2+1.87970×0.80×0.95×0.02=0.404511.87970×0.80×0.05=0.07519（0.40451+0.07519）×100000=479699端盖0.050/(0.60×0.80)=0.104170.10417×0.40=0.041670.10417×0.60×0.20=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2211①1①22铸造车间1②1②13热处理车间④2④2④24机加工车间③2③2②⑤2，1②⑤2，1③⑤-1,1③15精密车间④2④2③-2③-26标准件、半成品库⑤⑤⑥⑥⑥④8锻造车间②-225515292126276628722359269106378270845799258（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①2①2①1①1①1①22铸造车间②1②1②18锻造车间②13热处理车间④2④2④24机加工车间③2③2②⑤2，1③⑤-1,1②⑤2，1③15精密车间④2④2③-2③-26标准件、半成品库⑤⑤⑥⑥⑥④25515292126276628722489031359269270846181911（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128345679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887315942954134222铸造车间707870788锻造车间127612763热处理车间344534454机加工车间10207975320050122465精密车间2245550077456标准件、半成品库12942129427组装车间12992129929成品库合计887315943265147527975870012992129927114473（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（路线）物流强度/t序号作业单位对（路线）物流强度/t17——91299284——632026——71294291——429538131——288733103——52244944——5797529111——815943952——4707781124——812755165——6550134——7573——4446572(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17-912992A26-712942A31-288733E44-5797529E52-4707781E65-6550I73-4446572I84-6320I91-4295381I103-522449I111-8159439I124-8127551I134-75O（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——23E3E6E1——30U0U0U1——41O1O2O1——50U0U0U1——60U0U0U1——70U0U0U1——81O1O2O1——90U0U0U1——100U0U0U1——110U0U0U2——30U0U0U2——42I2I4I2——50U0U0U2——60U0U0U2——70U0U0U2——80U0U0U2——90U0U0U2——100U-1X-1X2——110U0U0U3——42I2I2I3——50U0U0U3——60U0U0U3——70U0U0U3——80U0U0U3——90U0U0U3——100U-1X-1X3——110U0U0U4——53E3E6E4——61O1O2O4——70U0U0U4——80U0U0U4——90U0U0U4——100U1O1O4——110U0U0U5——62I2I4I5——70U0U0U5——80U0U0U5——90U0U0U5——100U1O1O5——110U3E3I6——73E0U3I6——80U0U0U6——90U0U0U6——100U0U0U6——110U0U0U7——80U0U0U7——94A4A8A7——100U1O1O7——110U3E3I8——90U3E3I8——100U1O1O8——110U3E3I9——100U1O1O9——110U0U0U10——110U1O1O（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8A11.85~6E23.63~4I814.52O916.30~1U3360-1X23.6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A1~3特别重要靠近E2~5重要I3~8一般O5~15不重要U20~85不希望靠近X0~10（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12345678910111E/3U/0O/1U/0U/0U/0O/1U/0O/1U/02E/3U/0I/2U/0U/0U/0U/0U/0X/-1O/13U/0U/0I/2I/2U/0U/0U/0U/0X/-1O/14U/0I/2I/2E/3O/1U/0U/0U/0X/-1I/25U/0U/0I/2E/3I/2U/0U/0U/0X/-1I/26U/0U/0U/0O/1I/2A/4U/0U/0O/1U/07U/0U/0U/0U/0U/0A/4U/0A/4U/0O/18O/1U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0X/-1O/19U/0U/0U/0U/0U/0U/0A/4U/0O/1U/010O/1X/-1X/-1X/-1X/-1O/1U/0X/-1O/1U/011U/0O/1O/1I/2I/2U/0O/O/1U/0U/0综合接近程度5541088815-28排序6791523108114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A4////绝对必要红E3///特别重要桔红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PAGEPAGE3参考文献工业工程专业课程设计指导书蒋祖华基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应