变速箱厂总平面布置设计课程设计说明书.docx
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变速箱厂总平面布置设计课程设计说明书
课程设计
课程名称设备规划与物流分析
题目名称变速箱厂总平面布置设计
学生学院管理学院
专业班级工业工程091
学号
学生姓名
指导教师___________
2012年7月8日
目录
一、设计产品名称3
二、原始给定条件3
三、产品——产量分析11
四、产品工艺过程分析12
五、物流分析15
六、作业单位非物流相互关系分析17
七、作业单位综合相互关系分析20
八．作业单位位置相关图.........................................................22
九、工厂总平面布置22
十、方案的评价与选择23
十一、参考文献23
一、设计任务
1.准备原始资料。
2.工艺过程分析
3.物流分析与作业单位相互关系分析。
4.绘制作业单位位置相关图。
5.绘制作业单位面积相关图。
6.修正。
7.方案评价与选优。
二、设计产品名称
某变速箱厂总平面设施布置设计
三、原始给定条件
公司占地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，尺寸见下图。
（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2-1，2-2，2-3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2-1中。
图2-1减速器装配图
（1）
图2-2减速器装配图
（2）
图2-3减速器装配图（3）
（二）作业单位划分
根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表1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。
（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，总的工艺过程可分为零件的制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、成品储存等阶段。
1.零、组件的制作与外购
制作的零件如表2、表4～表8,表中的利用率为加工后与加工前的比率。
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。
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的情况。
5.成品储存
所有合格变速箱均存放在成品库等待出厂。
表1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
储存钢材、铸锭
20×30
2
铸造车间
铸造
12×24
3
热处理车间
热处理
12×12
4
机加工车间
车、铣、钻
12×36
5
精密车间
精镗、磨削
12×36
6
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12×24
7
组装车间
组装变速器
12×36
8
锻造车间
锻造
12×24
9
成品库
成品储存
12×12
10
办公、服务楼
办公室、食堂等
80×60
11
设备维修车间
机床维修
12×24
表2机盖加工工艺过程表
表3机座加工工艺过程表
表4大齿轮加工工艺过程表
表5轴加工工艺过程表
表6齿轮轴加工工艺过程表
表7端盖加工工艺过程表
表8零件明细
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。
四、产品——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台，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。
四、产品工艺过程分析
（一）计算物流量
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4-1所示
（二）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4-1——图4-6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—半成品库，8—锻造车间。
表4-1全年生产量计算全年物流量
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
2.500/（0.8*0.8*0.98）=3.9860
3.9860*0.2=0.7972
3.9860*0.8*0.2=0.6378
3.9860*0.8*0.8*0.02=0.0510
1.486*100000=148600
机座
3.000/（0.8*0.8*0.98）=4.7832
4.7832*0.2=0.9566
4.7832*0.8*0.2
=0.7653
4.7832*0.8*0.8*0.02=0.0613
1.783*100000=178300
大齿轮
1.000/（0.8*0.8*0.98）=1.5944
1.5944*0.2
=0.3189
1.5944*0.8*0.2=0.2551
1.5944*0.8*0.8*0.02=0.0204
0.5944*100000=59440
轴
0.800/（0.8*0.90*0.98）
=1.1338
1.1338*0.2=0.2268
1.1338*0.8*0.1+1.1338*0.8*0.9*0.02=0.107
0.3338*100000=33380
齿轮轴
1.400/（0.8*0.95*0.98）
=1.8797
1.8797*0.2=0.3759
1.8797*0.8*0.05+1.8797*0.8*0.95*0.02=0.1038
0.4797*100000=47970
端盖
0.050/（0.6*0.8）
=0.1042
0.10424*0.4=0.0417
0.1042*0.6*0.2=0.0125
0.0542*100000=5420
6
6
6
6
图4-6端盖物流量
0.0417
原材料
6
6
（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。
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4-7所示。
该图清楚的表示出变速器生产的全过程以及各工序单位之间的物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。
外购件原材料原材料原材料原材料原材料原材料
1
1
1
1
1
1
1
2
2
4
8
4
2
5
4
4
5
4
4
3
3
3
5
5
6
5
4
6
5
6
6
6
6
7
9
注：
装配顺序：
机座—轴—齿轮轴—端盖—机盖
—
五、物流分析
表5-1变速箱加工工艺从至表（单位：
t）
至
从
1
2
3
4
5
6
7
8
9
合计
原材料库
铸造车间
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
1
原材料库
887.34
301.35
159.44
1348.13
2
铸造车间
701.54
6.25
707.79
3
热处理车间
326.53
326.53
4
机加工车间
102.04
802.31
904.35
5
精密车间
224.49
875
1099.49
6
半成品库
1293.2
1293.2
7
组装车间
1293.2
1293.2
8
锻造车间
127.55
127.55
9
成品库
合计
887.34
326.53
1130.44
1135.09
875
875
159.44
1293.2
6682.04
（一）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5-2之中。
表5-2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
887.34
7
4—5
802.31
2
1—4
301.35
8
5—3
224.49
3
1—8
159.44
9
4—3
102.04
4
2—4
701.54
10
5—6
875.0
5
2—5
6.25
11
6—7
1293.2
6
3—5
326.53
12
7—9
1293.2
13
8—4
127.55
（二）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，自从达填入物流强度分析表中，根据物流强度分别划分物流强度等级。
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5-2中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表5-3，表5-2中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，因此，物流强度等级为U级。
表5-3物流强度分析表
（三）相关图
根据以上分析，绘制作业
图5-1作业单位物流相关图
六、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6-1所示。
根据表6-2制定变速箱“基准相互关系”（见表6-2），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6-1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6-2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
图6-1作业单位非物流相关图
七、作业单位综合相互关系分析
从表5-4和表6-3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：
1.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，对于变速箱厂来说，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:
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。
因此，表7-1中将有55各作业单位对，即将有55个相互关系。
表7-1作业单位之间综合相互关系计算表
序
号
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
1—2
3
E
3
E
6
E
2
1—3
0
U
2
I
2
O
3
1—4
2
I
2
I
4
I
4
1—5
0
U
0
U
0
U
5
1—6
0
U
1
O
1
O
6
1—7
0
U
0
U
0
U
7
1—8
1
O
1
O
2
O
8
1—9
0
U
0
U
0
U
9
1—10
0
U
1
O
1
O
10
1—11
0
U
0
U
0
U
11
2—3
0
U
0
U
0
U
12
2—4
2
I
2
I
4
I
13
2—5
1
O
1
O
2
O
14
2—6
0
U
0
U
0
U
15
2—7
0
U
0
U
0
U
16
2—8
0
U
0
U
0
U
17
2—9
0
U
0
U
0
U
18
2—10
0
U
-1
X
-1
X
19
2—11
0
U
1
O
1
O
20
3—4
1
O
1
O
2
O
21
3—5
2
I
2
I
4
I
22
3—6
0
U
0
U
0
U
23
3—7
0
U
0
U
0
U
24
3—8
0
U
0
U
0
U
25
3—9
0
U
0
U
0
U
26
3—10
0
U
-1
X
-1
X
27
3—11
0
U
2
I
2
O
28
4—5
3
E
3
E
6
E
29
4—6
0
U
0
U
0
U
30
4—7
0
U
0
U
0
U
31
4—8
1
O
1
O
2
O
32
4—9
0
U
0
U
0
U
33
4—10
0
U
-1
X
-1
X
34
4—11
0
U
1
O
1
O
35
5—6
3
E
3
E
6
E
36
5—7
0
U
0
U
0
U
37
5—8
0
U
0
U
0
U
38
5—9
0
U
0
U
0
U
39
5—10
0
U
1
O
1
O
40
5—11
0
U
2
I
2
O
41
6—7
4
A
4
A
8
A
42
6—8
0
U
0
U
0
U
43
6—9
0
U
1
O
1
O
44
6—10
0
U
0
U
0
U
45
6—11
0
U
0
U
0
U
46
7—8
0
U
0
U
0
U
47
7—9
4
A
4
A
8
A
48
7—10
0
U
0
U
0
U
49
7—11
0
U
2
I
2
I
50
8—9
0
U
0
U
0
U
51
8—10
0
U
-1
X
-1
X
52
8—11
0
U
1
O
1
O
53
9—10
0
U
1
O
1
O
54
9—11
0
U
0
U
0
U
55
10—11
0
U
1
O
1
O
3.划分关系密级
在表7-1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7-2所示，在此基础上与表7-3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7-1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7-3中推荐的比例尽量接近。
表7-2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
5.5
4—5
I
4
7.3
2—3
O
16
29
0—1
U
26
47.3
-1
X
4
7.3
表7-3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7-1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，如图7-1所示。
图7-1作业单位综合相关关系图
八、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8-1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8-1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
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
1
原材料库
E/3
O/1
I/2
U/0
O/1
U/0
O/1
U/0
O/1
U/0
2
铸造车间
E/3
U/0
I/2
O/1
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
O/1
3
热处理车间
O/1
U/0
O/1
I/2
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
O/1
4
机加工车间
I/2
I/2
O/1
E/3
U/O
U/0
O/1
U/0
X/-1
O/1
5
精密车间
U/0
O/1
I/2
E/3
E/3
U/0
U/0
U/0
O/1
O/1
6
半成品库
O/1
U/0
U/0
U/O
E/3
A/4
U/0
O/1
U/0
U/0
7
组装车间
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
A/4
U/0
A/4
U/0
I/2
8
锻造车间
O/1
U/0
U/0
O/1
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
O/1
9
成品库
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
O/1
A/4
U/0
O/1
U/0
10
办公服务楼
O/1
X/-1
X/-1
X/-1
O/1
U/0
U/0
X/-1
O/1
O/1
11
设备维修车间
U/0
O/1
O/1
O/1
O/1
U/0
I/2
O/1
U/0
O/1
综合接近程度
9
6
4
9
11
9
10
2
6
0
8
排序
3
8
9
5
1
4
2
10
7
11
6
根据表8-1综合接近程度排序表得各作业单位布置顺序依次为：
精密车间；组装车间；原材料；半成品库；机加工车间；设备维修车间；成品库；铸造车间；热处理车间；锻造车间；办公服务楼。
（二）作业单位位置相互图
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8-2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8-2表示。
图8-1变速箱厂作业单位位置相关图（附页1）
（三）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8-2所示。
图8-2变速箱厂作业单位面积相关图（附页2）
（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见附页3，附页4及附页5。
九、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9-1所示。
评价因素
方案
1
2
3
相对重要性ai
等
级
得
分
等
级
得
分
等
级
得分
物流效率与方便性
A
4
E
3
O
1
10
空间利用率
E
3
E
3
I
2
8
辅助服务部门的综合效率
I
2
I
2
I
2
9
工作环境安全与舒适
E
3
I
2
I
2
5
管理的方便性
E
2
I
2
O
1
8
布置方案的可扩展性
I
2
I
2
E
3
7
人员联系
E
3
E
3
I
2
7
外观
I
2
I
2
I
2
4
环境保护
I
3
I
2
I
2
6
信息传递
E
3
I
2
O
1
3
综合得分Tj
183
159
120
综合排序
1
2
3
表9-1加权因素评价表
由综合排序可选出方案一为最佳方案，因此选此方案为变速箱厂的总体布置方案。
十、参考文献
1.企业物流工程邹安全2005.1中国物资出版社
2.物流工程齐二石2004.12中国科学技术出版社
3.设施与规划与物流朱耀祥2004.2机械工业出版社
4.物流设施规划与设计程国全2003.9中国物资出版社
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