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设施规划课程设计
本科课程设计说明书
设施规划与物流分析设计
FacilitiesPlanningandEnterpriseLogistics
教学院：
系别：
学生学号：
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
职称：
起止日期：
（三）生产工艺过程………………………………………………………………………………...…..4
一、设计题目
变速箱厂总平面布置设计
二、原始给定条件
公司有地16000（mXm）,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。
每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于下表：
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
10000
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
39
垫圈
√
65Mn
200000
0.004
38
螺母
√
Q235
200000
0.011
37
螺栓
√
Q235
300000
0.032
36
销
√
35
100000
0.022
35
防松垫片
√
Q215
100000
0.010
34
轴端盖圆
√
Q235
100000
0.050
33
螺栓
√
Q235
200000
0.020
32
通气器
√
Q235
100000
0.030
31
视孔盖
√
Q215
100000
0.050
30
垫片
√
橡胶纸
100000
0.004
29
机盖
√
HT200
100000
2.500
28
垫圈
√
65Mn
600000
0.006
27
螺母
√
Q235
600000
0.016
26
螺栓
√
Q235
600000
0.103
25
机座
√
HT201
100000
3.000
24
轴承
√
200000
0.450
23
挡油圈
√
Q315
200000
0.004
22
毡封油圈
√
羊毛毡
100000
0.004
21
键
√
Q275
100000
0.080
20
定距环
√
Q235
100000
0.090
19
密封盖
√
Q235
100000
0.050
18
可穿透端盖
√
HT150
100000
0.040
17
调整垫片
√
08F
200000
0.004
16
螺塞
√
Q235
100000
0.032
15
垫片
√
橡胶纸
100000
0.004
14
游标尺
√
100000
0.050
13
大齿轮
√
40
100000
1.000
12
键
√
Q275
100000
0.080
11
轴
√
Q275
100000
0.800
10
轴承
√
200000
0.450
9
螺栓
√
Q235
2400000
0.025
8
端盖
√
HT200
100000
0.050
7
毡封油圈
√
羊毛毡
100000
0.004
6
齿轮轴
√
Q275
100000
1.400
5
键
√
Q275
100000
0.040
4
螺栓
√
Q235
1200000
0.014
3
密封盖
√
Q235
100000
0.020
2
可穿透端盖
√
HT200
100000
0.040
1
调整垫片
√
08F
200000
0.010
（二）作业单位划分
根据变速箱的结构及工艺特点，设立如下表所示11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、生产管理等各项任务。
序号
作业单位名称
用途
建筑面积/（mxm）
备注
1
原材料库
储存钢材、铸锭
20x30
露天
2
铸造车间
铸造
12x24
3
热处理车间
热处理
12x12
4
机加工车间
车、铣、钻
12x36
5
精密车间
精镗、磨削
12x36
6
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12x24
7
组装车间
组装变速器
12x36
8
锻造车间
锻造
12x24
9
成品库
成品储存
12x12
10
办公、服务楼
办公室、食堂等
80x60
11
设备维修车间
机床维修
12x24
（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、零件的制作与外购
变速箱上的机盖、机座、大齿轮、轴、齿轮轴和端盖都是采用自制的方法获得。
2、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购件均存放在半成品库。
3、组装
所有零件、组件在组装车间集中组装成变速箱成品。
4、性能测试
所有组装出的变速箱均需进行性能试验，试验合格的成品送入成品库，试验不合格的返回组装车间进行修复。
一次组装合格率值为80%，二次组装合格率为100%。
5、产品存储
所有合格的变速箱存放在成品库等待出厂。
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
29
HT200
2.500
10000
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
80
3
机加工车间
粗铣，镗，钻
80
4
精密车间
精铣，镗
98
5
半成品库
暂存
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
25
HT200
3
10000
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
80
3
机加工车间
粗铣，镗，钻
80
4
精密车间
精铣，镗
98
5
半成品库
暂存
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
13
40
1.000
100000
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
锻造
80
3
机加工车间
粗铣，插齿，钻
80
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年产总质量
轴
11
Q275
0.800
100000
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
80
3
精密车间
精车
95
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
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
6
Q275
1.400
100000
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
80
3
精密车间
精车
95
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
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
8
HT200
0.050
100000
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
60
3
机加工车间
精车
80
三、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10000套，属于大批量生产，适合于按产品原则布置，宜采用流水线的组织形式。
四、产品工艺过程分析
（一）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。
具体过程如下表：
产品名称
毛重/kg
机盖
2.5/（0.80x0.80x0.98）=3.98
机座
3.0/（0.80x0.80x0.98）=4.78
大齿轮
1.0/（0.80x0.80x0.98）=1.59
端盖
0.05/（0.6x0.8）=0.10
轴
0.8/（0.8x0.95x0.98）=1.07
齿轮轴
1.4/（0.8x0.95x0.98）=1.87
废料/kg
铸造废料
机加工废料
3.98x0.2=0.796
3.98x0.8x0.2=0.636
4.78x0.2=0.956
4.78x0.8x0.2=0.764
1.59x0.2=0.318
1.59x0.8x0.2+1.59x0.8x0.8x0.02=0.274
0.1x0.4=0.04
0.1x0.6x0.2=0.012
1.07x0.2+1.07x0.8x0.95x0.02=0.23
1.87x0.2+1.87x0.8x0.95x0.02=0.402
废料/kg
精加工废料
全年总质量
3.98x0.8x0.8x0.02=0.05
1.482x100000=148200
4.78x0.8x0.8x0.02=0.06
1.78x100000=178000
0.592x100000=59200
0.052x100000=5200
1.07x0.8x0.05=0.042
0.272x100000=27200
1.87x0.8x0.05=0.074
0.476x100000=47600
（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图。
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—半成品库、8锻造车间。
原材料原材料
1
1
3.984.78
2
2
4
3.1840.7963.8220.956
4
废料废料
5
5
2.5480.6363.0580.764
废料废料
6
6
0.050.06
废料废料
2.4982.988
机盖物流量机座物流量
原材料原材料
1
1
2
8
1.590.1
4
4
1.2720.3180.060.04
废料废料
1.018
6
1.0180.0200.012
3
0.254废料废料
6
废料
0.048
0.998端盖物流量
大齿轮物流量
原材料
1
1.07
4
0.814
0.856
6
5
0.2140.016
废料废料
0.814
3
0.0420.798
废料
轴物流量
原材料
1
1.87
4
1.422
1.4960.028
6
5
0.374废料废料
1.422
3
0.0741.394
废料
齿轮轴物流量
（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加工阶段总装阶段性能试验阶段，所有零件、组件在组装车间集中组装。
将变速箱的所有工艺过程如下图所示。
该图清楚地表示出变速箱生产的全过程以及各工序和各作业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。
变速箱装配顺序：
25→14、15、16→6→5、23、24→11→13→10、12、20、21→29→36→8（9）→1、2、3、4、5、7→17、18、19、20、22→26、27、28→37、38、39→30、31、32→33、34、35
（四）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，这样得到变速箱初始工艺过程表如下图。
表2-10初始产品工艺过程表
作业
单位
机座
机盖
齿轮轴
大齿轮
轴
端盖
序号
名称
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
1
原材料
1
2
3
4
5
2
1
2
3
4
5
2
1
2
5
3
4
6
1
1
5
2
6
1
1
2
32
4
6
1
1
2
32
4
2
2
铸造
2
2
2
4
机加工
1
1
3
1
1
1
5
1
1
1
1
8
锻造
-1
5
精加工
1
1
2
2
3
热处理
4
-2
-2
-2
6
半成品库
n-1
∑DjkWjk
K=1
2330000
1940000
480000
29000
270000
30000
W
5080000
（五）、绘制产品较佳工艺过程表
由初始产品工艺过程表可知，按照现行的工艺顺序，存在物流倒流的情况，为了使物流顺流强度达到最大，可对某些作业单位的顺序进行交换。
经发现交换作业单位，可是顺流强度达到最大。
通过交换调整，得到调整后的较佳产品工艺过程如表2-11所示
表2-11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
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
1
原材料
1
2
3
4
5
2
1
2
3
4
5
2
1
2
4
3
62
1
1
2
3
5
4
6
1
1
2
42
32
62
1
1
2
32
42
2
2
铸造
1
1
1
8
锻造
2
4
机加工
1
5
1
1
1
5
2
1
1
1
1
3
热处理
-1
-1
-1
5
精工加
2
2
-1
-1
6
半成品库
n-1
∑DjkWjk
k=1
2245000
1870000
192000
617000
110000
30000
W
4872000
五、物流分析
（一）绘制从至表
根据变速箱较佳工艺过程图，绘制出变速箱工艺过程物流从至表，如下表所示。
（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。
变速箱从至表
至
从
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
7
组装车间
8
锻造车间
9
成品库
合计
1原材料库
886
294
159
1339
2铸造车间
706.6
706.6
3热处理车间
325.4
325.4
4机加工车间
795.8
330.2
1126
5精密车间
223.6
548.6
772.2
6半成品库
1261.5
1261.5
7组装车间
1261.5
1261.5
8锻造车间
127.2
127.2
9成品库
合计
886
223.6
1455.2
795.8
878.8
1261.5
159
1261.5
6921.4
物流强度汇总表
序号
作业单位对（路线）
物流强度/t
1
1—2
886
2
1—4
294
3
1—8
159
4
2—4
706.6
5
3—4
325.4
6
4—5
795.8
7
4—6
330.2
8
5—6
548.6
9
7—9
1261.5
（三）划分物流强度等级
将各作业单位对的物流强度大小排序，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确定。
针对变速箱的工艺过程图，利用上表中的统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表。
表中未出现的作业单位之间不存在固定物流，因此，物流强度为U级。
序号
作业单位对（路线）
物流强度（单位：
t）
0200400600800120016002000
物流强度等级
1
7—9
A
2
1—2
E
3
4—5
E
4
2—4
I
5
5—6
I
6
3—4
I
7
4—6
O
8
1—4
O
9
1—8
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，如下图所示。
六、作业单位非物流相互关系分析
针对变速箱生产特点，制定各作业单位相互关系密切程度理由如下表所示。
根据变速箱“基准相互关系”（见下表），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图。
变速箱各作业单位相互关系密切程度理由
编号
理由
1
工作流程的连续性
2
生产服务
3
物料搬运
4
管理方面
5
安全及污染
6
振动、噪声、烟尘
7
人员联系
8
信息传递
变速箱基准相互关系
字母
一对作业单位
密切程度理由
A
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
机加工与精密车间
原材料与铸造车间
锻造与成品库
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
原材料库与铸造车间铸造车间与机加工车间
精密车间与半成品车间，机加工车间
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
O
办公楼与设备维修车间、原材料库与锻造
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
接触不多、不常联系
联系密切程度不大
X
办公楼、服务楼与铸造车间、热处理车间、精密车间、锻造车间
灰尘、噪声、振动、异味、烟尘
作业单位非物流相关图
七、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，下表将有55个作业单位对，即55个相互关系
表2-34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——2
3
E
3
E
6
E
1——3
0
U
0
U
0
U
1——4
1
O
1
O
2
O
1——5
0
U
0
U
0
U
1——6
0
U
0
U
0
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