物流工程课程设计(DOC32页).doc

1.1. 设计题目设计题目变速箱厂总平面布置设计2.2. 原始给定条件原始给定条件公司有地 16000，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。2.1 变速箱的结构及有关参数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 1 所示。每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量如表 1 零件明细表所示。图 1 减速器装配图表 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第1 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08F2000000.0102.2 作业单位划分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 11 个单位，分别承担原材料存储、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 作业单位建筑汇总表序号作业单位名称用途建筑面积/（m x m）备注1原材料库储存钢材、铸锭20 x 30露天2铸造车间铸造12 x 243热处理车间热处理12 x 124机加工车间车、铣、钻12 x 365精密车间精镗、磨销12 x 366标准件、半成品库储存外购件、半成品12 x 247组装车间组装变速器12 x 368锻造车间锻造12 x 249成品库成品储存12 x 1210办公、服务楼办公楼、食堂等80 x 6011设备维修车间机床维修12 x 242.3 生产工艺过程生产工艺过程变速箱的零件比较多，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。2.3.1 零件的制作与外购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。表 3 变速箱零件-机盖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 4 变速箱零件-机座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 5 变速箱零件-大齿轮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13401.000100000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机加工车间磨986半成品库暂存表 6 变速箱零件-轴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 7 变速箱零件-齿轮轴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 8 变速箱零件-端盖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/kg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802.3.2 标准件、外购件与半成品暂存标准件、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。2.3.3 组装组装所有零件在组装车间集中组装成变速箱成品。2.3.4 性能测试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。2.3.5 成品存储成品存储 所有合格变速箱均存放在成品库等待出厂。3.3. 产品产品产量分析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，待布置设计的变速箱厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为 100000，属于大批量生产，适合按产品的原则布置，宜采用流水线的组织形式。4.4. 产品工艺过程分析产品工艺过程分析4.1 计算物流量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 9 所示。表 9 各零件物流量计算废料/kg产品名称毛重/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2.500/(0.80*0.80*0.98)=3.98603.9860*0.20=0.79723.9860*0.80*0.20=0.63783.9860*0.80*0.80*0.02=0.0510（0.7972+0.6378+0.0510)*100000=148600机座3.000/(0.80*0.80*0.98)=4.78324.7832*0.20=0.95664.7832*0.80*0.20=0.76534.7832*0.80*0.80*0.02=0.0612(0.9566+0.7653+0.0612)*100000=178320大齿轮1.000/(0.80*0.80*0.98)=1.59441.5944*0.20=0.31891.5944*0.80*0.20+1.5944*0.80*0.80*0.02=0.2755(0.3189+0.2755)*100000=59440轴0.800/(0.80*0.95*0.98)=1.07411.0741*0.20+1.0741*0.80*0.95*0.02=0.23111.0741*0.80*0.05=0.0430(0.2311+0.0430)*100000=27410齿轮轴1.400/(0.80*0.95*0.98)=1.87971.8797*0.20+1.8797*0.80*0.95*0.02=0.40451.8797*0.80*0.05=0.0752(0.4045+0.0752)*100000=47970端盖0.050/(0.60*0.82)=0.10420.1042*0.40=0.04170.1042*0.60*0.20=0.0125(0.0417+0.0125)*100000=54204.2 绘制各零件的工艺过程图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 2图7 所示。图中序号分别为： 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，7组装车间、8锻造车间。12456原材料3.98603.18882.55102.500废料废料废料0.79720.63780.0510图2 机盖物流量12456原材料4.78323.82663.06133.000废料废料废料0.95660.76530.0612图3 机座物流量1原材料废料废料废料图4 大齿轮物流量843461.59441.27550.31890.25110.02041.0001.02041原材料废料废料废料图5 轴物流量453461.07410.85930.21480.04300.01620.80000.81631原材料废料废料废料图6 齿轮轴物流量453461.87971.50380.37590.07520.02861.40001.42861废料废料图7 端盖物流量240.10420.06250.04170.01250.05004.3 绘制产品总工艺过程图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。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图 8 所示。下图中从右到左外购件分别包括（键、挡油圈、轴承） ， （轴承、键、定距环） ， （调整垫片、可穿透油盖、密封盖、毡封油圈） ， （螺栓、轴端盖圆、销） ，（螺栓、螺母、垫圈、防松垫片） ， （垫片、视孔盖、通气器） 。机座齿轮轴外购件轴大齿轮外购件端盖外购件机盖外购件外购件外购件外购件999947832095660废料76530废料6120废料18797015038037590382600废料7520306130废料1428602860废料1400009480010741024180废料4300废料1620废料85930816308000015944031890废料25510废料2040废料1275501020401000001042041706250废料1250废料39860079720318880废料63780255100废料5100废料12978001297800180000115000500025800250000902008600886008400 6 66616161161166669 6 2454534 4534843424245 7图8 变速箱总工艺过程图装配顺序：机座齿轮轴外购件（键、挡油圈、轴承）轴大齿轮外购件（轴承、键、定距环）端盖外购件（调整垫片、可穿透油盖、密封盖、毡封油圈）机盖外购件（螺栓、轴端盖圆、销）外购件（游标卡尺、垫片、螺塞）外购件（螺栓、螺母、垫圈、防松垫片）外购件（垫片、视孔盖、通气器） 。4.4 绘制产品初始工艺过程表绘制产品初始工艺过程表 由上可知，6 钟零件工艺过程共经过 7 个车间。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。其方法为：1）计算各产品的物流强度。物流强度大小顺序为机座、机盖、齿轮轴、大齿轮、轴、端盖。2）按照机座、机盖、齿轮轴、大齿轮、轴、端盖的顺序，找出各零件第一个车间，均为原材料库。3）按照机座、机盖、齿轮轴、大齿轮、轴、端盖的顺序，找出第二道工艺，分别为铸造、铸造、机加工、锻造、机加工、铸造，按物流大小排列顺序为铸造、锻造、机加工。4）同理，取其余的工艺过程。5）由公式计算物流顺流强度度。11nkjkjkWD机座：3/（0.8*0.8*0.98）*2+3/（0.8*0.98）*1+3/0.98*2+3*1=2251546机盖：2.5/（0.8*0.8*0.98）*2+2.5/（0.8*0.98）*1+2.5/0.98*2+2.5=1876276齿轮轴：1.4/（0.8*0.95*0.98）*1+1.4/（0.95*0.98）*2+1.4/（0.95*0.98）*2-1.4/0.98*1+1.4*1=7615726）同理，这样计算大齿轮、轴、端盖的物流顺流强度度。7）W=2251546+1876276+761527+514528+440885+32090=5876852这样得到变速箱初始工艺过程表如表 10 所示。表 10 变速箱初始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Dij流程Dij流程Dij流程Dij流程Dij流程Dij1原材料2铸造8锻造4机加工5精加工3热处理6半成品库21212121 1212-1 121 1-112 12-121111nkjkjkWD2251546187627676157251452844088532090W58768525.5. 物流分析物流分析5.1 绘制从至表绘制从至表 根据变速箱初始产品工艺过程表 10，绘制出变速箱工艺过程物流从至表，如表 11 所示。表 11 变速箱加工工工艺从至表123456789 至 从原材料库铸造车间热处理车间机加工车间精密车间半成品库组装车间锻造车间成品库合计1原材料库882.6295.3159.41327.32铸造车间697.8697.83热处理车间326.5326.54机加工车间 797.53181115.55精密车间221.5543764.56半成品库1284.81284.87组装车间1297.81297.88锻造车间127.1127.19成品库0合计882.6221.51446.7797.58611284.8 159.41297.8 6941.3编制（日期）审核（日期）5.2 绘制物流强度汇总表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 12 之中。表 12 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度/t112882.6214295.3318159.4424697.8534326.564-5797.5746318.0853221.5956543.010671284.811791297.8128-4127.15.3 划分物流强度等级划分物流强度等级 将各作业单位对的物流强度按大小排序，自从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去确定。针对变速箱的工艺过程图，利用表 12 中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表 13。表 13 中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，物流强度等级为 U 级。表 13 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度（单位：t） 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 物流强度等级17-9 1297.8 A26-7 1284.8A312 882.6E445 797.5E524 697.8E656543.0I734326.5I846318.0I914295.3O1053221.5O1118 159.4O1284 127.1O5.4 绘制作业单位物流相关图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。作业单位名称1234567891011原材料库铸造车间热处理车间机加工车间精密车间半成品库组装车间锻造车间成品库办公、服务楼设备维修车间EUOUUUOUUUUEUUUUUUUIOUUUUUUEIUOUUUIUUUUUAUUUUUAUUUUUUUU图 9 作业单位物流相关图6.6. 作业单位非物流相互分析作业单位非物流相互分析 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 14 所示。表 15 为作业单位相互关系等级。表 16 为制定变速箱“基准相互关系” ，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 14 变速箱各作业单位关系密切程度因素编号理由1工作流程的连续性2生产服务3物料搬运，物流量4监督和管理方便5安全及污染6振动，噪声，烟尘，易燃易爆危险品的影响7人员之间的联系8信息传递表 15 作业单位相互关系等级符号含义说明比例（%）A绝对重要2-5E特别重要3-10I重要5-15O一般密切程度10-25U不重要45-80X负密切程度不希望接近视情况而定表 16 基准相互关系字母一对作业单位密切程度理由A半成品库与组装车间组装车间与成品库搬运物料的数量、次数以及类似的搬运问题E原材料与铸造车间铸造车间与机加工车间机加工车间与精密车间维修和精密车间,组装搬运物料的数量和形式不可损坏没有包装的物品服务的频繁和紧急程度I热处理车间与机加工车间机加工车间与半成品库精密车间与半成品库设备维修与其他金属加工车间之间办公楼与成品库、半成品库、原材料搬运物料的数量和频数以及类似的搬运问题服务的频繁程度报表运送方便、管理方便O原材料库与机加工车间原材料库与锻造车间热处理车间与精密车间锻造车间与机加工车间办公楼与设备维修车间办公楼与其他加工车间联系频繁程度管理方便U设备维修与原材料库、半成品、成品库原材料库与半成品、成品库技术部门与成品库接触不多、不常联系联系密切程度不大不常联系X办公楼、服务楼与铸造车间、热处理车间、精密车间灰尘、噪声、振动、异味、烟尘作业单位名称1234567891011原材料库铸造车间热处理车间机加工车间精密车间半成品库组装车间锻造车间成品库办公、服务楼设备维修车间E/3O/1O/4UUUO/4UI/4UUE/3X/6UUUUX/6I/2I/3X/5UUUUX/5I/2E/3I/3UOUO/4I/2I/3UUUO/4E/2A/3UUI/4UUA/3O/4E/2UUO/4O/8UO/7图 10 作业单位非物流相关图7.7. 作业单位综合相互关系分析作业单位综合相互关系分析从以上表格可知，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，需要将两表合作后再进行分析判断。其合并过程如下：7.1 选取加权值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，对于变速箱来说，物流因素（m）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=1:17.2 综合相互关系的计算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 17 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，N 为作业单位对数。因此，表 17 中将有 55 各作业单位对，即将有 55 个相互关系。表 17 作业单位之间综合相互关系计算表关系密级物流关系 加权值：1非物流关系 加权值：1综合关系作业单位对分数等级分数等级分数等级1-23E3E6E1-30U1O1U1-41O1O2O1-50U0U0U1-60U0U0U1-70U0U0U1-81O1O2O1-90U0U0U1-100U2I2O1-110U0U0U2-30U0U0U2-43E3E6E2-50U-1X-1X2-60U0U0U2-70U0U0U2-80U0U0U2-90U0U0U2-100U-1X-1X2-110U2I2O3-42I2I4I3-51O-1X0U3-60U0U0U3-70U0U0U3-80U0U0U3-90U0U0U3-100U-1X-1X3-110U2I2O4-53E3E6E4-62I2I4I4-70U1O1U4-81O0U1U4-90U0U0U4-100U1O1U4-110U2I2O5-62I2I4I5-70U0U0U5-80U0U0U5-90U0U0U5-100U1O1U5-110U3E3I6-74A4A8A6-80U0U0U6-90U0U0U6-100U2I2O6-110U0U0U7-80U0U0U7-94A4A8A7-100U1O1U7-110U3E3I8-90U0U0U8-100U1O1U8-110U0U0U9-100U1O1U9-110U0U0U10-110U1O1U 7.3 划分关系密级划分关系密级在表 17 中，综合关系分数取值范围为 -18，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 19 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 17 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 19 中推荐的比例尽量接近。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（%）8A23.656E35.534I59.12O712.701U3563.6-1X35.5表 19 综合相互关系密级与划分比例关系密级符号作业单位对数比例（%）绝对必要靠近A13特别重要靠近E25重要I38一般O515不重要U2085不希望靠近X0107.4 建立作业单位综合相互关系表建立作业单位综合相互关系表将表 17 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 11 所示。 作业单位名称1234567891011原材料库铸造车间热处理车间机加工车间精密车间半成品库组装车间锻造车间成品库办公、服务楼设备维修车间EUOUUUOUOU UUEXUUUUXOIUUUUUXOEIUUUUOIUUUUIAUUOUUAUIUUUUUU图 11 作业单位综合相互关系图8.8. 工厂总平面布置工厂总平面布置8.1 综合接近程度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 20 所示。表 20 综合接近程度排序图作业单位代号1机加工车间2组装车间3标准件,半成品4精密车间5设备维修车间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1.机加工车间E/3U/O/1U/U/U/O/1U/O/1U/2.组装车间E/3U/E/3U/U/U/U/U/X/-1O/13.标准件,半成品库U/U/I/2U/U/U/U/U/X/-1O/14.精密车间O/1E/3I/2E/3I/2U/U/U/U/O/15. 设备维修车间U/U/U/E/3I/2U/U/U/U/I/26.原材料库U/U/U/I/2I/2A/4U/U/O/1U/7.铸造车间U/U/U/U/U/A/4U/A/4U/I/28.成品库O/1U/U/U/U/U/U/U/U/U/9.热处理车间U/U/U/U/U/U/A/4U/U/U/10.锻造车间O/1X/-1X/-1U/U/O/1U/U/U/U/11 办公、服务楼U/O/1O/1O/1I/2U/I/2U/U/U/综合接近程度6621279101407排序67914321081158.2 作业单位位置相关图作业单位位置相关图作业单位之间的相互关系用表 21 所示。变速箱厂作业单位位置相关图如图12 所示。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/特别重要桔黄I2/重要绿O1/一般蓝U0不重要不着色X-1-不希望棕色XX-2-极不希望黑图 12变速箱厂作业单位位置相关图8.3 作业单位面积相关图作业单位面积相关图选取绘图比例 1：1000，绘制单位为 mm，变速箱作业单位面积相关图，如图 13 所示。图 13 变速箱厂作业单位面积相关图8.4 工厂总平面布置图工厂总平面布置图变速箱厂平面布置方案见下图 14、图 15 和图 16 所示。1053811642179WC停车场WC公路墙房间比例 1:2000106514237WC停车场WC公路墙房间比例 1:20007119停车区1011387542169WC停车场WC公路墙房间比例 1:20009.9. 方案的评价与选择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 22 所示。表 22 加权因素评价表123相对重要性i 方案评价因素等级得分等级得分等级得分物流效率与方便性E3A4E310空间利用率E3E3I28辅助部门的综合效率A4I2E39工作环境安全与舒适性E3I2E35管理的方便性I2I2I28布置方案的可扩展性I2O1I27产品质量E3E3E37外观E3E3I24环境保护I2E3I26其他相关因素O1O1O13综合得分 Tj183169162综合排序123由综合排序可选出方案 1 为最佳方案，因此选 1 方案为变速箱厂的总体布置方案。