基于CATIA的三维工厂设计Word文件下载.docx
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物流系统显著不合理,也有必要进行局部的平面布置。
此外,还有许多诸如安全因素、环境因素等都可能要求对生产系统进行重新布置。
1.2.2研究意义
合理的平面布置,能够充分发挥生产系统的生产能力。
假设一个不合理的平面布局投入使用就需要经常改建和调整,会给生产造成纷乱,阻碍生产效率的提高,因而增加生产成本。
最正确的生产系统布局能够取得以下成效:
第一,缩短流程时刻:
由于各台生产设备保持有机联系的布置,能够减少白费与不合理,便于提高生产率。
第二,减少在制品:
由于物流均衡,减少了生产线上的在制品停留时刻,减少了生产中间的库存。
第三,提高生产设备的利用率:
由于生产设备能力和负荷均衡,便于提高设备利用率。
第四,减少搬运作业量:
减少生产线上在制品数量、停留时刻及搬运交叉现象,能够减少搬运作业量,并能确保安全。
第五,提高生产柔性:
关于多品种小批量生产,采纳适当的设备布置形式,生产线易于扩大与补充,具有一定的柔性。
2设施规划与布置设计
2.1设施规划设计
设施规划与设计从〝工厂设计"
进展而来,重点探讨各类工业设施、服务设施的规划与设计概念、理论及方法,是工业工程学科的一个重要领域。
在现代社会,社会需求朝着多样化方向进展,产品的更新换代周期迅速缩短,市场竞争日趋猛烈,每个企业都面临着严峻的挑战。
加快新产品投放市场速度,提高产品质量,降低产品生产成本,是关系到企业兴衰存亡的大问题。
如何提高企业的竞争力,是现代治理科学的中心课题。
设施规划与设计以企业生产系统的空间静态结构(布局)为研究对象,从企业动态结构——物流状况分析动身,探讨企业平面布置设计目标、设计原那么,着重研究设计方法与设计程序(步骤),使企业人力、财力、物力和物流、人流、信息流得到最合理、最经济、最有效的配置和安排,从全然上提高企业的生产效率,达到以最少的投入获得最大效益的目的。
由于各种工厂之间存在专门大的差别,〝工厂设计"
一直没有形成系统的理论及知识体系,因而从事工厂设计的技术人员往往从体会动身,用简单的生产流程的观点实现工厂布置,使得设计结果难以满足生产要求,更难取得最正确的设计方案。
随着研究的深入及系统工程、运筹学、运算机技术的进展应用,近年来形成了一些先进的设计方法,其中最具代表性的是缪瑟(R·
Muther)的〝系统布置设计〞(即SLP—systematicLayoutPlanning)法,使工厂布置设计由定性时期进展到定量时期,相关技术也广泛应用于各种生产系统与服务系统,从而使设施规划与设计从工业工程中分支出来,形成了一个完整的学科体系。
设施规划总的目标是:
使人力、物力、财力和人流、物流、信息流得到最合理、最经济、最有效的配置和安排,即要确保规划的企业能以最小的投入获得最大的效益。
不管是新设施的规划依旧旧设施的再规划,典型的目标是:
简化加工过程,有效的利用设备、空间、能源和人力资源,最大限度地减少物料搬运,缩短生产周期,力求投资最低,为职工提供方便、舒服、安全和职业卫生的标准条件。
上述目标之间往往存在相互冲突,必须要用恰当的指标对每一个方案进行综合评判,达到总体目标的最优化。
2.2设施布置设计
设施布置设计是指依照企业的经营表和生产纲领,在已确定的空间场所内,按照从原材料的同意、零件和产品的制造、成品的包装、发运等全过程,力争将人员、设备和物料所需要的空间做最设当的分配和最有效的组合,以获得最大的经济效益。
设施布置包括工厂总体布置和车间布置。
作为物流工程的重要领域,设施布置设计是决定企业长期运营效率的重要决策,它是将系统各部门按照系统中工作〔物料或顾客〕移动的情形来布置的。
设施布置设计对生产系统极为重要,据测算,工厂生产总运营成本的20%—50%是与物料搬运和布置有关的成本。
采纳有效的布置方法,能够使这些承包降低30%,甚至更多。
2.2.1布置设计原那么
设施布置的原那么有:
✧整体综合原那么;
✧移动距离最小原那么;
✧流淌性原那么;
✧空间利用原那么;
✧柔性原那么;
✧安全原那么。
2.2.2布置设计方式
典型的布置方式有:
✧工艺原那么布置;
✧产品原那么布置;
✧固定工位布置。
2.3系统布置设计〔SLP〕
工厂布置的方法和及时医治是工业工程领域不断探究的问题。
自工业革命以来研究出了许多手工设计、数学分析和图解技术。
20世纪60年代以来,又进展了运算机辅助工厂布置。
在众多的布置方法中,物流处于重要地位,把寻求最正确物流为解决布置问题的要紧目标。
工厂布置的程序和方法,以1961年里查得谬瑟提出的系统布置设计(即SLP—systematicLayoutPlanning)最为闻名,应用十分普遍。
这是一种条理性专门强、物流分析与作业单位相互关系紧密程度分析相结合、求得合理布置的技术。
采纳SLP法进行工厂总平面布置的首要工作是对各作业单位之间的相互关系作出分析,包括物流与非物流的相互关系,综合得到作业单位相互关系表,然后,依照相关图中作业单位相互关系的紧密程度,决定各作业单位之间距离的远近,安排各作业单位的位置,绘制作业大为位置相关图,将各作业单位实际占地面积与作业单位相关图结合起来,形成作业单位面积相关图;
通过作业单位面积相关图的修正和调整,得到假设干可行的布置方案;
最终采纳加权因素对各方案进行评判择优,并对每个因素进行量化,得分最多的布置方案确实是最正确方案。
2.3.1系统布置设计要素及时期
在SLP方法中,Richard·
缪瑟将研究工厂布置问题的依据和切入点归纳为五个差不多要素,抓住这些确实是解决布置问题的〝钥匙〞。
五个差不多要素是:
P产品(材料)②Q数量(产量)③R生产路线(工艺过程顺序)④S辅助部门(包括服务部门)⑤T时刻(时刻安排)。
P_Projects指系统物料的种类。
在生产系统中P是指待布置工厂将生产的商品、原材料或者加工的零件和成品等。
这些资料由生产纲领和产品设计提供,包括项目、品种类型、材料、产品特点等。
产品这一要素阻碍着生产系统的组成及其各作业单位间相互关系、生产设备的类型、物料搬运方式等方面。
Q_Quantity指数量。
在生产系统中指所生产的产品的数量,也由生产纲领和产品设计方案决定,能够用件数、重量、体积等来表示。
产品这一要素阻碍着生产系统的规模、设备的数量、运输量、建筑物面积大小等方面。
R_Routing指路线。
它包括工艺路线、生产流程各工件的加工路线以及形成的物流路线。
为了完成产品的加工,必须制定加工工艺流程,形成生产路线,能够用工艺过程表(卡)、工艺过程图、设备表等表示。
它阻碍着各作业单位之间的联系、物料搬运路线、仓库及对方地的位置等方面。
S_Service指辅助生产与服务过程的部门。
在实施系统布置工作往常,必须就生产系统的组成情形做一个总体的规划,大体上分为生产车间、职能治理部门、辅助生产部门、生活服务部门以及仓储部门规划等。
我们能够把除生产车间以外的所有作业单位统称为辅助服务部门,其所占面积接近甚至大于生产车间所占面积,因此布置设计时应给予足够的重视。
T_Time指物料流淌的时刻。
时刻要素是指在什么时候、用多少时刻生产出产品、包括各工序的操作时刻、更换批量的次数。
在工艺过程设计中,依照时刻因素,确定生产所需各类设备的数量、占地面积的大小和操作人员数量来平稳。
只有在上述各要素充分调查研究并取得全面、准确的各项原始数据的基础上,通过绘制各种表格、数学和图形模型,有条理的细致分析和运算,才能最终求得工程布置的最正确方案。
整个系统布置设计分为四个时期:
确定位置;
总体规划;
详细布置;
施工安装。
其中第1时期和第4时期不属于布置设计工作,第2和第3时期是布置设计的要紧工作。
2.3.2系统布置设计模式
系统布置设计模式如图2.1
图2.1系统布置设计模式
有了上述P,Q,R,S,T差不多要素,还要进行P_Q分析。
P_Q分析是要回答采纳什么样的生产方式,从而采取什么样的差不多布置形式。
P_Q图是分析的差不多手段。
图中的横轴表示产品P(品种或种类),纵轴表示数量Q。
将各类产品按数量递减的顺序排列,绘制出P_Q曲线。
曲线的左端表示数量专门多而种类较少的产品,右端表示数量少而种类专门多的产品。
P_Q图的距离图见图2.2从图上能够看出,M区的产品数量大,品种少,适宜于采纳大量生产方式,加工机床按产品原那么布置。
J区的产品数量少,品种多,属于单件小批生产方式,应该按工艺原那么布置。
在M区和J区之间的部分,那么适宜采纳上述两种相结合的成组原那么布置。
图2.2P-Q分析
P_Q分析的结果不仅是确定生产方式和布置形式的基础,也是划分作业单位的基础。
即把不同生产方式和布置形式的机器设备,分开配置在不同的面积内。
例如,能够把产品原那么布置和工艺原那么布置的机器设备分别设置在不同的车间内,或者分别设置在一个车间的不同工部内。
在生产作业单位确定的基础上,要相应确定辅助服务部门的作业单位。
这就为下一步分析制造了条件。
2.3.3相关图技术
1〕、工艺过程R分析
物流分析包括确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序机器移动的强度和数量。
一个有效的工艺流程是指物料在工艺过程内按顺序一直不断地向前移动直至完成,中间没有过多的迂回或倒流。
各条路线上的物料移动量确实是反映工序或作业单位之间相互关系紧密程度的差不多衡量标准,一定时刻周期内的物料移动量称为物流强度,关于相似的物料,能够用重量、体积、托盘或货箱作为计量单位。
当比较不同性质的物料搬运状况时,各种物料的物流强度大小应酌情考虑物料搬运的困难程度。
当物料流淌是工艺过程的要紧部分时,物流分析就成为布置设计的核心工作。
针对不同的生产类型,应采纳不同的物流分析方法。
(1)工艺过程图
在大批量生产中,产品品种专门少,用标准符号绘制的工艺过程图直观地反映出工厂生产的详细情形,现在,进行物流分析只需在工艺过程图上注明各道工序之间的物流量,就能够清晰地表现出工厂生产过程中的物料搬运情形。
另外,关于某些规模较小的工厂,不论产量如何,只要产品比较单一,都能够用工艺过程图进行物流分析。
(2)多种产品工艺过程表
在多品种且批量较大的情形下(如产品品种为10种左右),将各产品的生产工艺流程汇总在一张表上,就形成了多种产品工艺过程表,在这张表上各产品工艺路线并列绘出,能够反映出各个产品的物流路径。
为了在布置上达到物料顺序移动,尽可能减少倒流,通过调整图表上的工序,使彼此自己有最大物流量的工序尽量靠近,直到获得最正确的顺序。
(3)成组方法
当产品品种达到数十种时,假设生产类型为中、小批量生产,进行物流分析时,就有必要采纳成组方法,按产品结构与工艺过程的相似性进行归类分组,然后关于每一类产品采纳工艺过程图进行物流分析;
或者采纳多种产品工艺过程表表示各组产品的生产工艺过程,再做进一步的物流分析。
(4)从一至表
当产品品种专门多,产量专门小且零件、物料数量又专门大时,能够用一张方阵图表来表示个作业单位之间的物料移动方向和物流量,表中方阵的行表示物料移动的源,称为从;
列表示物料移动的目的地,称为至,行列交叉点标明由源到目的地的物流量。
如此一张表确实是从一至表,从中能够看出各作业单位之间的物流状况。
2〕、物流分析与物流相关表
(1)物流分析
由上所述,P_Q关系决定了所采纳的初步物流分析的方式:
当产品品种专门少但产量专门大时,应采纳工艺过程图进行物流分析;
随着产品品种的增加,能够利用多种产品工艺过程表或从一至表来统计具体物流量大小。
在采纳SLP法进行工厂布置时,不必关怀各作业单位对之间具体的物流强度,而是通过划分等级的方法来研究物流状况,在此基础上,引入物流相关表,以简洁明了的形式表示工厂总体物流状况。
制成作业单位距离从一至表、产品数从一至表、搬运量从一至表,然后将其汇总到物流强度汇总表中。
当存在物流倒流现象时,倒流物流量显现在从一至表中的下三角方阵中,现在从一至表中任何两个作业单位之间的总物流量(物流强度)等于正向物流量与逆向(倒流)物流量之和。
并将其按物流强度大小排列,制成表。
(2)物流强度等级
由于直截了当分析大量物流数据比较困难且没有必要,SLP中将物流强度转化成五个等级,分别用符号A、E、I、0、U来表示,其物流强度逐步减小,对应着高物流强度、特高物流强度、较大物流强度、一样物流强度和可忽略搬运五种物流强度。
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。
(3)物流相关表
为了能够简单明了地表示所有作业单位之间的物流相互关系,仿照从一至表结构,构造一种作业单位之间物流相互关系表,称之为原始物流相关表。
除掉余外的左下三角矩阵表格,将右上三角矩阵变形,就得到了SLP中闻名的物流相关表。
进行工厂布置时,从物流系统优化的角度讲,物流相关表中物流强度等级高的作业单位之间的距离应尽量缩小,即彼此相互接近,而物流强度等级低的作业单位之间的距离能够适当加大。
3〕、作业单位相互关系分析
关于布置设计,当物流状况对企业的生产有重大阻碍时,物流分析确实是工厂布置的重大依据,然而物流分析并不是唯独的依据,当物流对生产阻碍不大或没有固定的物流时,工厂布置就不能依靠于物流分析,需要进行作业单位间非物流关系分析。
(1)作业单位相互关系的决定因素及相互关系等级的划分
在SLP中,产品P、产量Q、工艺过程R、辅助服务部门S及时刻安排T是阻碍工厂布置的差不多要素,P、Q和R是物流分析的基础,P、Q和S那么是作业单位相互关系分析的基础,同时T对物流分析与作业单位相互关系分析都有阻碍。
(2)服务的频繁和紧急程度
据理查德·
缪瑟在SLP中建议,每个项目中重点考虑的因素不应超过8---,10个,确定了作业单位间相互关系紧密程度的阻碍因素以后,就能够给出各作业单位间的关系紧密程度等级,在SLP中划分为A、E、I、0、U、X六个等级。
(3)作业单位间相互关系表
确定了各作业单位间相互关系紧密程度以后,利用与物流相关表相同的表格形式建立作业单位间相互关系表。
4〕、作业单位间综合相互关系表
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的联系,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SLP中,要将作业单位见物流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——综合相互关系,然后由各作业单位间综合相互关系动身,实现各作业单位的合理布置。
5〕、作业单位位置相关图
在SLP中,工厂总平面布置并不直截了当去考虑各作业单位的建筑物占地面积及其外形几何形状,而是从各作业单位间相互关系紧密程度动身,安排各作业单位之间的相对位置,关系紧密程度高的作业单位之间距离近,关系紧密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。
6〕、评判和选择
(1)加权因素法
每个布置方案都有一些非经济因素,可能用费用精确的衡量,因此最通用有效的评判方法确实是加权因素法。
(2)费用对比法
费用对比法一样是在各个方案都已证明是合理的情形下从经济上进行对比。
对一个全新的项目布置方案,一样需要进行总费用对比,关于原有布置调整的方案,常能够只对有差别的部分进行对比。
在分析比较中,要正确划分和运算基建费用和生产费用。
至于比较哪些指标最好,现在还没有统一意见。
对新项目,能够利用的有投资收益率、投资回收期等指标。
最好采纳技术经纪人员举荐和同意的方法。
通过比较后,能够选择一个举荐方案,绘制布置图,同时预备文字说明,简要而有说服力地说明方案的特点、与其他方案优缺点的比较及举荐该方案的理由,提请主管部门审查和批准。
关于较小而简单的项目,系统布置设计的步骤能够依照项目的具体特点适当简化。
3减速机工厂物流分析与设施规划
3.1原始给定条件
公司有地16000m2,厂区南北为200m,东西宽80m,打算建成年产100000套减速机的生产厂。
3.2减速机结构与零件明细
减速器的机体由机座和机盖组成。
为安装方便,机座和机盖的分界面通常与各轴中心线所在的平面重合,如此可将轴承、齿轮等轴上零件在体外安装在轴上,再放入机座轴承孔内,然后合上机盖。
机座上设有标尺,用于检查油面高度。
为放出机体内油污,在机座底部有防油螺塞。
为了便于搬运,在机体上装有环首螺钉或耳钩。
机体上的轴承盖用于固定轴、调整轴承游隙并承担轴向力;
机体内常用机油润滑,机盖上有观看窗,其上设有通气孔,能使机体内膨胀气体自由逸出;
机体上的轴承盖用于固定轴、调整轴承游隙并承担轴向力。
在输入、输出端的轴承盖孔内放有密封装置,防止杂物渗入及润滑油外漏。
假设轴承利用稀油飞溅润滑时,还常在基座的剖分面上作出输油沟,使由齿轮运转时飞溅到机盖上的油沿机盖内壁流入此油沟导入轴承。
减速器机体是用以支持和固定轴系零件,是保证传动零件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件,其重量约占减速器总重量的50%。
因此,机体结构对减速器的工作性能、加工艺、材料消耗、重量及成本等有专门大阻碍,设计时必须考虑。
图3.1一级圆柱齿轮减速机示意图
通过CATIA软件设计出三维模型并运算体积后求得所有零件质量,铸铁密度计为7.2g/cm3,钢材密度计为7.8g/cm3。
表3.1减速机零件明细表
序号
名称
材料
用量
单件重量/kg
自制
外购
1
箱盖
HT200
13.436
Y
2
视孔盖
0.262
3
手柄
Q235A
0.112
4
螺栓M6
5.9
12
0.004
5
螺栓M12
6
0.093
螺母M12
7
垫圈
965MN
0.002
8
箱座
23.469
9
螺栓M10
0.01
10
螺母M10
11
65MN
0.001
轴承外环固定套
Q235A
0.094
13
套筒1
0.074
14
套筒2
0.238
15
六角螺塞
0.051
16
油封垫圈
工业用革
17
轴
45
2.538
18
键14*45
0.05
19
齿轮
14.166
20
轴承36308
GB/t297-94
0.699
21
销7*30
0.017
22
大封盖
1.24
23
大通盖
1.256
24
密封盖板
0.254
续表3.1减速机零件明细表
25
齿轮轴
3.477
26
轴承36307
0.328
27
J型油封50*72*12
耐油橡胶
28
小封盖
0.87
29
小通盖
Ht200
0.809
30
0.191
31
键10*45
0.027
32
调整垫片
08F
33
螺栓M8
0.011
34
档油环
0.02
35
防松垫片
- 配套讲稿:
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