物流设施设计.docx
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物流设施设计
课程设计
说明书
专业：
工业工程
学号：
学生姓名：
指导教师：
二级减速机厂的设施布置
任务
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套变速机的生产厂。
减速机的基本结构如图1～图2所示。
请根据已知条件对二级减速机进行厂址选择和厂区布置设计。
图1减速机正视图
图2减速机剖视图
一减速机厂址选择
天津，是中国的第三大城市，直辖市，中国，、、、、国际港口城市和生态城市，。
天津位于环渤海经济圈的中心，是中国北方最大的沿海开放城市、近代北方最早对外开放的沿海城市之一。
天津是中国近代工业的发源地。
天津被誉为“中国经济第三增长极”。
经过调查和分析，我们选定天津经济技术开发区逸仙科学工业园为减速机厂的厂址地点。
天津经济技术开发区是1984年国务院批准成立的首批国家级经济技术开发区之一，是天津滨海新区的中心。
项目审批权限为3000万美元，现有外资企业3400家左右，享有中央政府给予的优惠政策，园区规划面积33平方公里，拥有3个小区：
西青微电子工业园，武清逸仙科学工业园，汉沽化学工业园。
逸仙科学工业园始建于1993年，并于1996年经天津市人民政府批准，隶属于国家级开发区——天津经济技术开发区，由天津经济技术开发区管委会进行统一管理。
规划面积10平方公里，是以吸收国内外投资发展高新技术产业为主的工业园区。
区内企业享受天津经济技术开发区的产业及税收等各项优惠政策。
逸仙科学工业园地处环渤海经济圈的中心，背靠北京，依托天津，处在中国北方外向度最高和经济最发达的区域内。
交通非常便利，其中周围高速公路有京津塘高速公路、京沪高速公路、津保高速公路、京沈高速公路、京石高速公路、京开高速公路、唐津高速公路、津滨高速公路等，铁路交通方面有京山铁路、京沪铁路、京九铁路、津蓟铁路等，天津滨海国际机场和天津港让此地区的空运、海运也非常便利。
区内土地已实现九通一平，即：
道路、通电、通水、排水、供热、燃气、通信、INTERNET专线、卫星电视和土地平整。
综合以上条件，我们认为选择天津经济技术开发区逸仙科学工业园作为二级减速机的厂址。
二减速机厂的厂区布置
（一）原始给定条件
1减速机的有关参数
减速机由26个零件以及组件构成，每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求均列于表1中。
（数据为自行计算所得）
表1减速机明细表
工厂名称：
减速机厂
产品名称
减速机
产品代号
118
计划年产量
100000
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
1
机座
√
HT200
100000
2
机盖
√
HT200
100000
3
垫片
√
橡胶纸
100000
4
标牌
√
铝
100000
5
销
√
35
200000
6
垫圈
√
65Mn
200000
7
销
√
35
200000
8
垫圈
√
65Mn
200000
9
螺栓
√
Q235
1000000
10
螺母
√
Q235
1000000
11
垫圈
√
65Mn
1000000
12
螺栓
√
Q235
800000
13
螺母
√
Q235
800000
14
垫圈
√
65Mn
800000
15
销
√
35
300000
16
游标尺
√
铝
100000
17
螺塞
√
Q235
100000
18
垫片
√
橡胶纸
100000
19
主动轴
√
Q275
100000
20
齿轮轴
√
Q275
100000
21
从动轴
√
Q275
100000
22
大齿轮
√
40
100000
23
小齿轮
√
40
100000
24
端盖
√
HT200
100000
25
键
√
Q275
200000
26
键
√
Q275
100000
2作业单位划分
根据减速机的结构及工艺特点，设立如表2所示的11个作业单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能实验、生产管理与服务等各项生产任务。
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/㎡
结构形式
备注
1
原材料库
储存钢材、铸锭
30×30
露天
2
铸造车间
铸造
25×30
3
热处理车间
热处理
20×20
4
机加工车间
车、铣、钻削
30×30
5
精密车间
精镗、磨削
35×35
6
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
25×25
7
组件车间
组装减速机
20×30
8
性能车间
减速机性能检验
15×20
9
成品库
成品储存
12×12
10
办公、服务楼
办公室、食堂、宿舍等
80×60
11
设备维修车间
机床维修
20×30
3减速机生产工艺过程
减速机结构比较简单，因此生产工艺过程也比较简单，总的过程可分为零、组件的制作与外购；半成品暂存、组装；性能试验与成品存储等阶段。
（1）零件的制作与外购
减速机上的标准件、异形件如塑料护盖、铝制标牌等都是采用外购、外协的方法获得，入厂后由半成品库保存，其他零件由本厂自制，其工艺过程分别见表3～表10。
表3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
1
HT200
100000
500000
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
表4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
2
HT200
100000
400000
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
表5主动轴加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年产总质量
主动轴
19
Q275
100000
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6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
20
Q275
100000
160000
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7从动轴加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年产总质量
从动轴
21
Q275
100000
300000
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8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
22
40
100000
150000
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9小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
小齿轮
23
40
100000
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
半成品库
暂存
表10主动轴加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年产总质量
主动轴
24
HT200
100000
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
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、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。
（3）组装
所有零件、组件在组装车间集中组装成减速机成品。
（4）性能测试
所有组装出的减速机均需进行性能实验，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。
一次组装合格率估计值为80%，二次组装合格率为100%。
（5）所有合格减速机存放在成品库等待出厂。
（二）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，待布置设计的减速机厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为100000台，属于大批量生产，适合于按产品原则布置，宜采用流水线的组织形式。
（三）产品工艺过程分析
1计算物流量
通过对产品、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。
具体计算过程如表11所示。
表11各零件物流量计算
产品名称
毛重/kg
废料/kg
铸造废料
机加工废料
精加工废料
全年总质量
机座
5/（××）=
×=
××=
×××=
×100000=297200
机盖
4/（××）=
×=
××=
×××=
×100000=237800
主动轴
1/（××）=
×+×××=
××=
×100000=34300
齿轮轴
（××）=
×+×××=
××=
×100000=54800
从动轴
3/（××）=
×+×××=
××=
×100000=102800
大齿轮
（××）=
×=
××+×××=
×100000=89200
小齿轮
1/（××）=
×=
××+×××=
×100000=59400
端盖
（×）=
×=
××=
×100000=10800
2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3～图10所示。
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。
3绘制产品总工艺流程图
减速机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。
将减速机所有工艺过程汇总在一张图中，得到减速机的所有工艺过程图如图9所示。
该图清楚地表示出减速机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。
图3机座物流量图4机盖物流量
图5主动轴物流量图6齿轮轴物流量
图7从动轴物流量图8小齿轮物流量
图6大齿轮流程图图8端盖流程图
图9减速机总工艺过程图（单位：
kg）
注：
装配顺序为：
机座→主动轴→齿轮轴（键）→小齿轮→从动轴（键）→大齿轮→机盖→端盖→外购件（游标尺、垫片、螺塞、垫片、标牌、销、垫圈、螺栓、螺母）。
4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，这样得到减速机初始工艺过程表如表12所示。
表12初始产品工艺过程图
5绘制产品较佳工艺过程图
作业单位
机座
机盖
从动轴
齿轮轴
大齿轮
小齿轮
主动轴
端盖
序号
名称
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
1
原材料
①
②
③
④
⑤
2
1
2
2
①
②
③
④
⑤
2
1
2
2
①
④
②
⑤
③
⑥
1
1
2
-1
①
④
②
⑤
③
⑥
1
1
2
-1
①
②
④
③
⑤
⑥
2
1
1
-1
①
②
④
③
⑤
⑥
2
1
1
-1
①
④
⑤
③
⑥
1
1
2
-1
①
②
③
④
2
1
1
2
铸造
3
热处理
4
机加工
5
精加工
6
半成品库
∑DjkWjk
2802600
2561620
1625520
1568030
845300
732700
441620
46362
W
由初始产品工艺过程表12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W达到最大，可对某些作业单位的顺序进行交换。
经计算发现作业单位顺序为1→2→4→5→3时，可使顺流强度达到最大。
通过交换调整，得到调整后的较佳产品工艺过程如表13所示。
表13较佳产品工艺过程表
作业单位
机座
机盖
从动轴
齿轮轴
大齿轮
小齿轮
主动轴
端盖
序号
名称
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
1
原材料
①
②
③
④
⑤
2
2
2
1
①
②
③
④
⑤
2
2
2
1
①
②
⑤
③
④
⑥
1
2
１
2
－１
①
②
⑤
③
④
⑤
1
2
1
2
-1
①
②
③
⑤
④
⑥
2
2
1
1
-1
①
②
③
⑤
④
⑥
2
2
1
1
-1
①
②
⑤
③
④
⑥
1
2
1
2
-1
①
②
③
④
2
2
1
2
铸造
4
机加工
5
精加工
3
热处理
6
半成品库
∑DjkWjk
2802200
2561210
1926610
1773110
1101370
825700
646120
47431
W
（四）物流分析
1绘制从至表
根据减速机较佳产品工艺过程表13，绘制出减速机工艺过程物流从至表，如表14所示。
2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15之中。
表14减速机加工工艺从至表
（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
性能实验室
成品库
1
原材料库
2
铸造车间
3
热处理车间
4
机加工车间
1800
5
精密车间
6
半成品库
7
组装车间
8
性能实验室
9
成品库
合计
1800
编制（日期）
审核（日期）
表15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
6
4-6
2
1-4
7
5-6
3
2-4
8
6-7
4
3-6
9
7-8
5
4-5
10
8-9
3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。
针对减速机的工艺过程图，利用表15中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表16。
表16中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，因此物流等级为U级。
表16物流强度分析表
序号
作业单位对（路线）
400800120016002000
物流强度等级
1
7-8
A
2
6-7
A
3
8-9
E
4
1-2
E
5
2-4
I
6
3-6
I
7
4-5
I
8
1-4
O
9
5-6
O
10
4-6
O
4绘制作业单位物流相关表
根据以上分析，绘制作业单位物流相关图，如图10所示。
图10作业单位物流相关图
（五）作业单位非物流相互关系分析
针对减速机的生产特点，制定各作业单位间相互关系密切程度理由如表17所示。
表17减速机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
根据表17制定减速机“基准相互关系”，如表18所示。
表18基准相互关系
字母
作业单位对
密切程度理由
A
组装车间与性能实验室
原材料库与铸造车间
半成品库与组装车间
搬运物料的数量、次数以及类似的搬运问题
E
原材料库与制造车间
铸造车间与机加工车间
性能实验室与成品库
维修和精密车间、组装车间及性能实验室
搬运的数量和形式
不可损坏还没有包装的物品
服务的频繁和紧急程度
I
机加工与热处理、精密车间
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
搬运物流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
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、半成品库、成品库
原材料库与半成品、成品库及组装性能实验室
技术部门与成品库
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、性能实验室
灰尘、噪声、振动、异味、烟尘
在表17-18的基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图11所示。
图11作业单位非物流相关图
（六）作业单位综合相互关系分析
从图10和图11可知，减速机厂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综合相互关系密切程度，需要将两表合并后再进行分析判断。
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，对于减速机来说，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19所示。
当作业单位数目为11时，总作业单位对数为：
P=
=55
式中，p为作业单位对数。
因此，表19中将有55个作业单位对，即将有55个相互关系。
表19作业单位之间综合相互关系计算表
作业单位对
关系密度
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
3
E
6
E
1-3
0
U
1
O
1
U
1-4
1
O
4
A
5
E
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
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
0
U
0
U
0
U
2-4
2
I
3
E
5
E
2-5
0
U
-1
X
-1
X
2-
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