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减速器厂总平面布置设计

设施规划与物流分析课程设计

——

某变速箱厂总平面设施布置设计

学校：

成都理工大学

专业：

工业工程

姓名：

蒋德卫

学号：

200706070110

某变速箱厂总平面设施布置设计

原始给定条件：

公司有地20000m2，厂区南北为200m，东西宽100m，计划建成年产80000套变速箱的生产厂。

另外已知：

变速箱的结构及有关参数，变速箱零件明细表，各作业单位的面积，自制零件（机盖、机座、大齿轮、轴、齿轮轴、端盖）生产工艺过程。

1.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协件均存放在半成品库。

2.组装

所有零件、组件在组装车间集中组装成变速箱成品。

3.性能测试

所有组装出的变速箱均需进行性能试验，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。

4.产品存储

所有合格变速箱存放在成品库等待出厂。

一．产品——产量分析

根据已知条件，变速箱厂的产品品种单一，年产量为80000台，属于大批量生产，适合按产品的原则布置，采用流水线组织形式。

二产品工艺过程分析

（一）计算物流量

产品名称

毛重/kg

废料/kg

铸造废料

锻造废料

机加工废料

精加工废料

全年总质量

机盖

2.4/（0.8*0.8*0.98）=3.83

3.83*0.8=0.766

3.83*0.8*0.2=0.613

3.83*0.8*0.8*0.02=0.049

1.43*80000=114400

机座

3.1/（0.8*0.8*0.98）=4.94

4.94*0.2=0.99

4.94*0.8*0.2

=0.79

4.94*0.8*0.8*0.02=0.06

1.84*80000=147200

大齿轮

0.9/（0.8*0.8*0.98）=1.43

1.43*0.8=0.29

1.43*0.8*0.2+1.43*0.8*0.8*0.02=0.02

0.53*80000=42400

轴

0.800/（0.8*0.95*0.98）

=1.074

1.074*0.2+1.074*0.8*0.95*0.02=0.016

1.074*0.8*0.05=0.043

0.274*80000=21600

齿轮轴

1.3/（0.8*0.95*0.98）

=1.75

1.75*0.2+1.75*0.8*0.95*0.02=0.38

1.75*0.8*0.05=0.07

0.45*8000=36000

端盖

0.06/（0.6*0.8）

=0.125

0.125*0.4=0.05

0.125*0.6*0.2=0.015

0.065*80000=5200

通过对产品的加工、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位质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2-1所示。

（一）

表2-1全年物流量表

（二）绘制各自制零件的工艺过程图

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下：

图中序号分别为：

1—原材料库，2—铸造车间，3—机加工车间,4—热处理车间，5—精密车间，6—半成品库，7—锻造车间。

2.4

0.069

0.799

0.99

0.214料料

图3.大齿轮物流量

图2.机座物流量

0.23

图5.齿轮轴物流量

原材料原材料

图6.端盖物流量

1.750.125

1.4废料0.075废料

0.760.015

1.33废料废料

0.030.06

2废料

1.3

（三）绘制产品总工艺过程图

变速箱总的生产过程可分为零件的加工阶段——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，成品在组装车间进行性能测试。

将变速箱所有工艺过程汇总在一张图上，得到变速箱总工艺过程如下图所示。

*变速箱总工艺过程图

注：

装配顺序：

机座—轴—齿轮轴—端盖—机盖

—

338720

104000

6

5

（四）绘制产品的工艺过程表。

经计算和调整，较佳的（顺流程度大的）产品工艺过程表如下：

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

流程

Djk

流程

Djk

流程

Djk

流程

Djk

流程

Djk

流程

Djk

1

2

3

5

6

4

7

原材料库

铸造车间

机加工

精加工

半成品库

热处理

锻造

①

↓

②

↓

③↓

④

↓

⑤

2

2

2

2

①

↓

②

↓

③↓

④↓

⑤

2

2

2

2

①1

②2⑤1

③1

⑥

④-2

①1

③1⑤1

⑥

④-2

②-2

①1

②2⑤1

③1

⑥

④-2

①

②

③

④

2

2

1

∑DjkWjk

39.5

30.6

5.25

-1.43

3.21

0.625

W

77.8

三、物流分析

（一）绘制从至表

根据变速箱较佳工艺过程表，绘制出变速箱工艺过程物流从至表。

如表3-1所示。

表3-1变箱加工工艺从至表（单位：

t）

至

从

1

2

3

4

5

6

7

8

9

合计

原材料库

铸造车间

机加工车间

热处理车间

精密车间

半成品库

锻造车间

组装车间

成品库

1

原材料库

771.6

225.6

114.4

1111.6

2

铸造车间

568.96

568.96

3

机加工车间

73.6

629.6

244.8

948

4

热处理车间

243.1

243.1

5

精密车间

174.4

440

614.4

6

半成品库

1101.92

1101.92

7

锻造车间

91.2

91.2

8

组装车间

1101.92

1101.92

9

成品库

合计

771.6

1128.86

248

629.6

664.8

114.4

1101.92

1101.92

5761.1

（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之中。

表3-2物流强度汇总表

序号

作业单位对（路线）

物流强度/t

序号

作业单位对（路线）

物流强度/t

1

1—2

711.6

7

3-6

244.8

2

1—3

225.6

8

3-7

91.2

3

1—7

114.4

9

4-5

174.4

4

2—3

568.96

10

5-6

440

5

3—4

316.7

11

6—8

1101.92

6

3—5

629.6

12

8-9

1101.92

（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，填入物流强度分析表中，根据物流强度划分物流强度等级。

表3-3物流强度分析表

序号

作业单位对（路线）

物流强度（单位：

t）

100200300400500600700800900100011001200

物流强

度等级

1

6-8

A

2

8-9

A

3

1—2

E

4

3-5

E

5

2-3

E

6

5-6

I

7

3-4

I

8

3-6

I

9

1-3

I

10

4-5

O

11

1-7

O

12

3-7

O

（四）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3-1所示。

设备维修间

四、作业单位非物流相互关系分析

针对变速箱生产特点，制定各作业单位间相互关系密切程度理由如表4-1所示。

根据表4-1制定变速箱“基准相互关系”（见表4-2），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图4-1所示。

表3-1变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

表3-2作业单位基准相互关系等级表

符号

含义

说明

比例

A

绝对重要

2—5

E

特别重要

3—10

I

重要

5—15

O

一般密切程度

10—25

U

不重要

45—80

X

负的密切程度

不希望接近

设备维修间

五、作业单位综合相互关系分析

由于变速箱厂作业单位物流相互关系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物流关系和非物流关系进行综合。

其合并过程如下：

1.选取加权值

对于变速箱厂来说，物流因素（m）的影响并不明显大于其它非物流因素（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：

N=11*（11-1）/2=55,式中，N为作业单位对数。

表5-1作业单位之间综合相互关系计算表

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

分数

等级

分数

等级

分数

等级

1—2

3

E

4

A

7

E

1—3

2

I

3

E

5

I

1—4

0

U

2

I

2

O

1—5

0

U

0

U

0

U

1—6

0

U

0

U

0

U

1—7

1

O

1

O

2

O

1—8

0

U

0

U

0

U

1—9

0

U

0

U

0

U

1—10

0

U

2

I

2

O

1—11

0

U

0

U

0

U

2—3

3

E

3

E

6

E

2—4

0

U

0

U

0

U

2—5

0

U

0

U

0

U

2—6

0

U

0

U

0

U

2—7

0

U

0

U

0

U

2—8

0

U

0

U

0

U

2—9

0

U

0

U

0

U

2—10

0

U

-1

X

-1

X

2—11

0

U

2

I

2

O

3—4

2

I

2

I

4

I

3—5

3

E

3

E

6

E

3—6

2

I

3

E

5

I

3—7

1

O

1

O

2

O

3—8

0

U

0

U

0

U

3—9

0

U

0

U

0

U

3—10

0

U

-1

X

-1

X

3—11

0

U

2

I

2

O

4—5

1

O

0

U

1

U

4—6

0

U

0

U

0

U

4—7

0

U

0

U

0

U

4—8

0

U

0

U

1

U

4—9

0

U

0

U

0

U

4—10

0

U

-1

X

-1

X

4—11

0

U

2

I

2

O

5—6

2

I

2

I

4

I

5—7

0

U

0

U

0

U

5—8

0

U

0

U

0

U

5—9

0

U

0

U

0

U

5—10

0

U

-1

X

-1

X

5—11

0

U

3

E

3

O

6—7

0

U

0

U

0

U

6—8

4

A

4

A

8

A

6—9

0

U

0

U

0

U

6—10

0

U

1

O

1

U

6—11

0

U

0

U

0

U

7—8

0

U

0

U

0

U

7—9

0

U

0

U

0

U

7—10

0

U

-1

X

-1

X

7—11

0

U

2

I

2

O

8—9

4

A

4

A

8

A

8—10

0

U

3

E

3

O

8—11

0

U

3

E

3

O

9—10

0

U

1

O

1

U

9—11

0

U

0

U

0

U

10—11

0

U

1

O

1

U

3.划分关系密级

在表5-1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5-2所示，在此基础上与表5-3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5-1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5-3中推荐的比例尽量接近。

表5-2综合相互关系密级等级划分

总分

关系等级

作业单位对数

百分比（%）

8

A

2

3.6

6—7

E

3

5.4

4—5

I

4

7.4

2—3

O

9

16.3

0—1

U

32

58.2

-1

X

5

9.1

表5-3综合相互关系密级与划分比例

关系等级

符号

作业单位对数比例（%）

绝对必要靠近

A

1—3

特别重要靠近

E

2—5

重要

I

3—8

一般

O

5—15

不重要

U

20—85

不希望靠近

X

0—10

4.建立作业单位综合相互关系表

将图5-1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，如下图5-1所示。

图5-1作业单位综合相互关系图

六、工厂总平面布置

（一）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，如表6-1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6-1综合接近程度排序表

至

从

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

原材料库

铸造车间

机加工车间

热处理车间

精密车间

半成品库

锻造车间

组装车间

成品库

办公服务楼

设备维修间

1

原材料库

E/3

I/2

O/1

U/0

U/0

O/1

O/1

U/0

U/0

U/0

2

铸造车间

E/3

E/3

U/0

U/0

U/0

U/0

U/0

U/0

X/-1

O/1

3

机加工车间

I/2

E/3

I/2

E/3

I/2

O/1

U/0

U/0

X/-1

O/1

4

热处理车间

O/1

U/0

I/2

U/0

U/0

U/0

U/0

U/0

X/-1

O/1

5

精密车间

U/0

U/0

E/3

U/0

I/2

U/0

U/0

U/0

X/-1

O/1

6

半成品库

U/0

U/0

I/2

U/2

I/2

U/0

A/4

U/0

U/0

U/0

7

锻造车间

O/1

U/0

O/1

U/0

U/0

U/0

U/0

U/0

X/-1

O/1

8

组装车间

O/1

U/0

U/0

U/0

U/0

A/4

U/0

A/4

O/1

O/1

9

成品库

U/0

U/0

U/0

U/0

U/0

U/0

U/0

A/4

U/0

U/0

10

办公服务楼

U/0

X/-1

X/-1

X/-1

X/-1

U/0

X/-1

O/1

U/0

U/0

11

设备维修间

U/0

O/1

O/1

O/1

O/1

U/0

O/1

O/1

U/0

U/0

综合接近程度

8

6

13

5

5

8

2

11

4

-4

6

排序

3

5

1

7

8

4

10

2

9

11

6

根据表6-1综合接近程度排序为：

1.机加工车间，2.组装车间，3.原材料库，4.半成品库，5.铸造车间，6.设备维修间，7热处理车间，8.精密车间，8.成品库，9.锻造车间，10办公服务楼。

（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6-2所示的连线类型来表示，用相应符号来表示作业单位，以便区分作业单位的性质。

变速箱作业单位位置相关关系如图6-2表示。

表6-2关系密切表示法

符号

系数值

线条数

密切程度等级

颜色规范

A

4

////

绝对必要

红

E

3

///

特别重要

桔黄

I

2

//

重要

绿

O

1

/

一般

蓝

U

0

不重要

不着色

X

-1

______

不希望

棕

XX

-2

______

______

极不希望

黑

图6-2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，减速器厂面积相关图如图6-3所示。

图6-3作业单位面积相关图

（四）作业单位面积相关关系图的调整

根据变速箱的特点，考虑相关规定以及各方面的限制条件，得到变速箱厂平面布置方案。

如图所示。

布置方案一

布置方案二

七、方案的评价与选择

运用加权因素法对变速箱厂进行评价，其评价过程和评价结果如表6-1所示。

表6-1加权因素评价表

评价因素

方案

1

2

相对重要性ai

等级

得分

等级

得分

物流效率与方便性

A

4

A

4

10

空间利用率

E

3

E

3

8

辅助服务部门的综合效率

I

2

I

2

9

工作环境安全与舒适

I

2

E

3

5

管理的方便性

I

2

I

2

8

布置方案的可扩展性

I

2

I

2

7

人员联系

I

2

E

3

7

外观

I

2

E

2

4

环境保护

E

3

E

3

6

信息传递

I

2

I

2

3

综合得分Tj

168

180

综合排序

2

1

由综合排序可选出方案二较佳方案，因此选方案二为变速箱厂的总体布置方案。