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学院：
制造科学与工程学院
专业：
工业工程
班级：
工业0903
姓名：
学号：
指导老师：
第一节设计产品名称…………………………………………………………3
第二节原始给定条件…………………………………………………………3
一、变速箱的结构及有关参数…………………………………………3
二、作业单位划分………………………………………………………3
三、生产工艺过程………………………………………………………3
第三节产品产量分析…………………………………………………………5
第四节产品工艺过程分析……………………………………………………5
一、计算物流量…………………………………………………………5
二、绘制各零件的工艺过程图…………………………………………6
三、绘制产品总工艺过程图……………………………………………8
第五节物流分析………………………………………………………………9
一、绘制从至表…………………………………………………………9
二、绘制物流强度汇总表………………………………………………10
三、划分物流强度等级…………………………………………………11
四、绘制作业单位物流相关图…………………………………………11
第六节作业单位非物流相互关系分析………………………………………12
第七节作业单位综合相互关系分析…………………………………………13
第八节工厂总平面布置………………………………………………………16
一、综合接近程度………………………………………………………16
二、作业单位位置与面积相关图………………………………………17
第九节方案评价与选择…………………………………………………………21
第一节设计产品名称
变速箱厂总平面布置设计。
第二节原始给定条件
公司有地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套变速箱的生产厂。
一、变速箱的结构及有关参数（见附录）
二、作业单位划分
根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表2-1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2-1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
露天
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、磨销
12×36
6
标准件、半成品库
储外购件、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
办公楼、食堂等
80×60
11
设备维修车间
机床维修
12×24
三、生产工艺过程
变速箱的零件较多，说那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。
1、零件的制作与外购
制作的零件如表2-2~表2-7，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。
表2-2变速箱零件加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年总产质量
机盖
29
HT200
2.500
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
80
3
机加工车间
精铣、镗、钻
80
4
精密车间
精铣、镗
98
5
半成品库
暂存
表2-3变速箱零件加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年总产质量
机座
25
HT200
3.000
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
铸造
80
3
机加工车间
精铣、镗、钻
80
4
精密车间
精铣、镗
98
5
半成品库
暂存
表2-4变速箱零件加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年总产质量
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
锻造车间
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
表2-5变速箱零件加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年总产质量
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
表2-6变速箱零件加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年总产质量
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
表2-7变速箱零件加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年总产质量
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
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，合格后进入成品库，即不考虑成品组装不了的情况。
5、成品存储
所有合格变速箱均存放在成品库等待出厂。
第三节产品—产量分析
生产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，起年产量为100000台，属于大批量生产，适合于按产品原则布置，宜采用流水线组织形式。
第四节产品工艺过程分析
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个工艺过程路线的分析，计算每个工艺过程各个工序加工前工件重量及生产的废料重量，并根据全年生产计算全年物流量。
具体计算过程如表4-1所示。
表4-1
产品名称
毛重
废料/kg
铸造废料
锻造废料
机加工废料
精加工废料
年总质量
机盖
2.5/（0.8×0.8×0.98）=3.986
0.797
0.638
0.051
148600
机座
3/（0.8×0.8×0.98）=4.783
0.957
0.765
0.061
178300
大齿轮
1/（0.8×0.8×0.98）=1.594
0.319
0.275
59400
轴
0.8/（0.8×0.95×0.98）=1.074
0.231
0.043
27400
齿轮轴
1.4/（0.8×0.95×0.98）=1.880
0.405
0.075
48000
端盖
0.05/（0.6×0.8）=0.104
0.042
0.012
5400
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。
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。
图4-7变速箱总工艺过程图
注：
装配顺序为：
齿轮轴→轴→大齿轮→端盖→箱体→机座→机盖
第五节物流分析
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5-1所示。
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
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
887.3
295.4
159.4
1342.1
2
铸造车间
707.7
707.7
3
热处理车间
326.5
326.5
4
机加工车间
102.0
793.0
320.0
1215.0
5
精密车间
224.5
550.0
774.5
6
半成品库
1299.2
1299.2
7
组装车间
1299.2
1299.2
8
锻造车间
127.5
127.5
9
成品库
合计
887.3
326.5
1457.1
793.0
870.0
1299.2
159.4
1299.2
7091.7
编制（日期）
审核（日期）
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
887.3
6
4—5
793.0
2
1—4
295.4
7
4—6
320.0
3
1—8
159.4
8
5—6
550.0
4
2—4
707.7
9
6—7
1299.2
5
3—4
326.5
10
7—9
1299.2
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，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
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表，如图5-1所示。
图5-1作业单位物流相关图
第六节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，噪音、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
第七节作业单位综合相互关系分析
从图5—1和图6—1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个作业单位对，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
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
4
A
7
E
1—3
0
U
2
I
2
O
1—4
1
O
3
E
4
I
1—5
0
U
0
U
0
U
1—6
0
U
0
U
0
U
1—7
0
U
0
U
0
U
1—8
1
O
2
I
3
O
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
0
U
0
U
0
U
2—4
3
E
3
E
6
E
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
1
O
1
U
3—4
2
I
2
I
4
I
3—5
0
U
0
U
0
U
3—6
0
U
0
U
0
U
3—7
0
U
0
U
0
U
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
1
O
1
U
4—5
3
E
3
E
6
E
4—6
1
O
3
E
4
I
4—7
0
U
0
U
0
U
4—8
0
U
0
U
0
U
4—9
0
U
0
U
0
U
4—10
0
U
-1
X
-1
X
4—11
0
U
1
O
1
U
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
1
O
1
U
6—7
4
A
4
A
8
A
6—8
0
U
0
U
0
U
6—9
0
U
0
U
0
U
6—10
0
U
1
O
1
U
6—11
0
U
1
O
1
U
7—8
0
U
0
U
0
U
7—9
4
A
4
A
8
A
7—10
0
U
3
E
3
O
7—11
0
U
1
O
1
U
8—9
0
U
0
U
0
U
8—10
0
U
-1
X
-1
X
8—11
0
U
1
O
1
U
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
5.4
4—5
I
4
7.3
2—3
O
4
7.3
0—1
U
37
67.3
-1
X
5
9.1
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作业单位综合相互关系图
第八节工厂总平面布置
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。
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：
⑷机加工车间；⑺组装车间；⑴原材料库；⑹半成品库；⑵铸造车间；⑼成品库；⑸精密车间；⑶热处理车间；⑾设备维修车间；⑻锻造车间；⑽办公服务楼
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
U/0
U/0
O/1
U/0
O/1
U/0
2
铸造车间
E/3
U/0
E/3
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
U/0
3
热处理车间
O/1
U/0
I/2
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
U/0
4
机加工车间
I/2
E/3
I/2
E/3
I/2
U/0
U/0
U/0
X/-1
U/0
5
精密车间
U/0
U/0
U/0
E/3
I/2
U/0
U/0
U/0
X/-1
U/0
6
半成品库
U/0
U/0
U/0
I/2
I/2
A/4
U/0
U/0
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
O/1
U/0
8
锻造车间
O/1
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
U/0
9
成品库
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
A/4
U/0
U/0
U/0
10
办公服务楼
O/1
X/-1
X/-1
X/-1
X/-1
U/0
O/1
X/-1
U/0
U/0
11
设备维修车间
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
综合接近程度
8
5
2
11
4
8
9
0
4
-3
0
排序
3
5
8
1
7
4
2
10
6
11
9
二、作业单位位置与面积相关图
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图和面积相关图如图8-1~8-2表示。
表8-2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
橘黄
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8-1变速箱厂作业单位位置相关图
选取绘图比例1：
400，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
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下图。
方案一
方案二
方案三
第九节方案评价与选择
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。
表9-1加权因素评价表
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
A
4
10
空间利用率
E
3
E
3
E
3
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
A
4
5
管理的方便性
I
2
I
2
I
2
8
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