基于SLP的变速箱厂总平面布置设计2教学文案.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。基于SLP的变速箱厂总平面布置设计2-设施规划与物流分析课程设计设计题目：基于SLP的变速箱厂总平面布置设计专业班级：工业工程0701班设计者：彭扬【20075185】指导教师：石宇强设计日期：2010年6月30日制造科学与工程学院工业工程教研室目录设计分析计算过程一、引言.3二、课程设计目的3三、题目原始条件3四、作业单元划分5五、确定变速箱生产工艺过程5六、产品产量分析7七、产品工艺过程分析.7八、物流分析10九、作业单位非物流相互关系分析12十、作业单位综合相互关系分析14十一、工厂总平面布置16十二、方案评价.19设计小结.20参考文献.20基于SLP的变速箱厂总平面布置设计彭扬【20075185】西南科技大学制造学院工业工程系0701班摘要：设施规划与物流分析是工业工程专业一门重要的主干专业课，其目标是通过对工厂各组成部分相互关系的研究分析，进行合理的工厂布置，得到高效运行的生产系统，获得最佳的经济和和会效益；系统布置设计（SLP）方法是一种以作业单位物流与非物流的相互关系分析为主线的规划设计方法采用一套表达极强的图例符号和简明表格，通过一系列的设计程序进行工程布置设计。一、 关键词：产品产量分析；物流强度；位置相关图引言设施布置设计是物流系统设计分析的重要一环，它既受到生产物流系统其他设计环节的影响，也对生产物流系统的其他设计环节产生影响。当前设施布置设计方法可以分为以下几种：（1）摆样法：摆样法是指利用二维平面比例模拟方法，按一定比例制成的样片在同一比例的平面图上标示设施系统的组成、设施、机器或活动，通过相互关系的分析，调整样片位置可以得到较好的布置方案。但这种方法适合于较简单的布局设计。（2）数学模型法：数学模型法是指利用系统工程、运筹学中的模型优化技术研究最优布局方案，以提高系统布置的精确性和效率。此方案操作起来相对繁琐，周期长，不常利用。（3）图解法：图解法产生于20世纪50年代，有螺旋规划法、简单布置规划法及运输行程图等。优点在于将摆样法与数学模型法结合起来，但实践上应用不广。（4）系统布置设计(SLP)法作为当前工厂布局设计的主要方法，它综合考虑了工厂布局的主要目标如工艺过程要求、空间占用、搬运费用、生产柔性、组织机构、工作环境等要求，以实现布局的科学化。二、课程设计目的（1）能正确地运用工业工程基本原理及有关专业知识，给定生产系统进行详细工程布置设计。（2）通过对某工厂布置设计的事迹操作，熟悉系统布置设计方法中的各种图例符号和表格，掌握系统布置设计方法、步骤和规范化的设计程序。（3）通过应用和掌握AutoCAD等相关软件，培养学生综合运用所学专业知识分析和解决实际为问题的能力，树立系统的设计思想。（4）通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。三、题目原始条件题目中原始给定条件主要有工厂占地面积约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。同时对变速箱的有关结构参数如下：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表2-1中。表1变速箱零件明细表工厂名称：变速箱厂共1页产品名称变速箱产品代号110计划年产量100000（套）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尺寸单件重量（KG）说明39垫圈65Mn2000000.00438螺母Q2352000000.01137螺栓Q2353000000.03236销352000000.02235防松Q2151000000.01034垫片Q2351000000.05033轴端Q2352000000.02032盖圆Q2351000000.03031螺栓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08F2000000.010编制（日期）审核日期2010-6-302010-6-30四、作业单元划分以前机械设计时，就有关于变速箱的题目，所以可以根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表2所示的11个单位，分别承担原料储存、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。表2作业单元划分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20×30露天2铸造车间铸造12×243热处理车间热处理12×124机加工车间车、铣、钻12×365精密车间精镗、磨销12×366标准件、半成品库储存外购件半成品12×247组装车间组装变速箱12×368铸造车间铸造12×249成品库成品储存12×1210办公、服务楼办公楼、食堂等80×6011设备维修车间机床维修12×24五、确定变速箱的生产工艺过程变速箱结果比较简单，因此，生产工艺过程也比较简单，总的工艺过程可分为：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）零件的制作与外购变速箱上的标准件、异型件如塑料护盖、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3-2至表3-7所示。表中各工艺加工前工件重量=该工序加工后工件的重量/该工序材料利用率。表3-1变速箱零件加工工艺过程表厂品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量机盖29HT2002.500100000250000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3-2变速箱零件加工工艺过程表厂品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量机座25HT2003.000100000300000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3-3变速箱零件加工工艺过程表厂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13401.000100000100000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、镗、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3-4变速箱零件加工工艺过程表厂品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量轴11Q2750.80010000080000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3-5变速箱零件加工工艺过程表厂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6Q2751.400100000140000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3-6变速箱零件加工工艺过程表厂品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量端盖8HT2000.0501000005000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，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）产品存储所有合格变速箱存放在成品库等待出厂。六、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。七、产品工艺过程分析（1）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6-1所示。量。具体计算过程如表4所示。表4全年生产量计算全年物量产品名称毛重/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）=3.98603.9860*0.2=0.79723.9860*0.8*0.2=0.63783.9860*0.8*0.8*0.02=0.05101.486*100000=148600机座3.000/(0.8*0.8*0.98)=4.78324.7832*0.2=0.95664.7832*0.8*0.2=0.76534.7832*0.8*0.8*0.02=0.06131.783*100000=178310大齿轮1.000/(0.8*0.8*0.98)=1.59441.5944*0.2=0.31891.5944*0.8*0.2+1.5944*0.8*0.8*0.02=0.02040.595*100000=59440轴0.800/(0.8*0.95*0.98)=1.07411.074*0.2+1.074*0.8*0.95*0.02=0.27551.074*0.8*0.05=0.04300.274*100000=27410齿轮轴1.400/(0.8*0.95*0.98)=1.87971.8797*0.2+1.8797*0.8*0.95*0.02=0.231141.8797*0.8*0.05=0.07520.480*10000=47970端盖0.050/(0.6*0.8)=0.10420.10424*0.4=0.04170.10424*0.6*0.2=0.01250.0542*100000=5420（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5-1图5-6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。原材料原材料113.98604.7832223.18883.82650.79720.9566442.5510废料3.0612废料0.63780.765355废料废料0.05100.0613662.500废料3.000废料图5-1机盖物流量图5-2机座物流量原材料原材料111.59441.0741841.27550.85930.31890.214845废料废料0.25510.0430331.0204废料0.8163废料4460.020460.01631.000废料0.8000废料图5-3大齿轮物流量图5-4轴物流量原材料1原材料1.8797411.50380.10240.375952废料0.06250.07520.0417341.4286废料废料0.0500.01254废料60.0286废料1.400图5-5齿轮轴物流量图5-6端盖物流量（3）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。八、物流分析（1）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6-1所示表6-1变速箱加工工艺从至表(单位t)从至123456789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车间组装车间锻造车间成品库1原材料库887.3295.4159.51342.22铸造车间707.7707.73热处理车间326.6326.64机加工车间102.0797.5320.01219.55精密车间224.5550.0774.56半成品库1299.21299.27组装车间1299.21299.28锻造车间127.6127.69成品库合计887.3326.51457.3797.5870.01299.2159.51299.27096.5编制（日期）审核（日期）（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6-2之中。表6-2物流强度汇总表序号作业单位对物流强度关系序号作业单位对物流强度关系11-2887.3A74-5797.5E21-4295.4O84-6320.0I31-8159.5O94-8127.6O42-4707.7E105-6550.0I53-4326.6+102.0I116-71299.2A63-5224.5O127-91299.2A（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6-2中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表，表6-2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。(4)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6-3所示。作业单位名称1原材料库AUU2铸造车间UOU3热处理车间UUIUUO4机加工车间UUEOUUUI5精密车间UUUUIUUUUO6半成品库UUUUAUUUU7组装车间UUUUUUA8锻造车间UUUU9成品库UUU10办公、服务楼U11设备维修车间E九、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8-1所示。根据表7-1制定变速箱“基准相互关系”（见表7-1），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图7-2所示。表7-1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信息传递图7-2基准相互关系字母一对作业单位密切度理由A原料库与铸造（1-2）组装车间与成品库（7-9）搬运数量、次数工作流程连续性E铸造与机加工车间（2-4）维修与精密车间（11-5）搬运数量和形式服务频繁和紧急程度I原料库与锻造（1-8）半成品库和组装车间（6-7）维修与机加工车间（11-4）办公楼与成品库（10-9）办公楼与半成品库（10-6）办公楼与原材料库（10-1）搬运数量搬运数量和形式方便设备的维修服务报表清单及管理方便报表清单及管理方便报表清单及管理方便O办公楼与其他加工车间管理方便U其余部门之间接触不多、不常联系X办公楼与锻造车间（10-8）办公楼与铸造车间（10-2）热处理与精加工车间（3-5）噪声烟尘、振动振动图7-3作业单位非物流相关图作业单位名称1原材料库A/32铸造车间UU3热处理车间UUU4机加工车间UUUU5精密车间UUUUUU6半成品库UUUU7组装车间U8锻造车间U9成品库UU10办公、服务楼11设备维修车间A/1I/8UI/3I/8UUX/6UE/3UUUI/3UUUX/6O/4O/4O/4O/4X/6I/8UUE/2I/2UUU十、作业单位综合相互关系分析（1）选取加权值对于变速箱来说，单件产品质量为10.599千克，物流因素对非物流因素无明显影响，因此，取加权值m：n=1：1。(2)综合相互关系的计算根据物流与非物流关系进行量化，并加权求和，求出综合相互关系如表8-1所示：作业单位对关系密级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1-24A4A8A1-30U0U0U1-41O0U1U1-50U0U0U1-60U0U0U1-70U0U0U1-81O2I3I1-90U0U0U1-100U2I2O1-110U0U0U2-30U0U0U2-43E3E6E2-50U0U0U2-60U0U0U2-70U0U0U2-80U0U0U2-90U0U0U2-100U-1X-1X2-110U0U0U3-42I0U2O3-51O-1X0U3-60U0U0U3-70U0U0U3-80U0U0U3-90U0U0U3-100U1O1U3-110U0U0U4-53E0U3I4-62I0U2O4-70U0U0U4-81O0U1U4-90U0U0U4-100U1O1U4-110U2I2O5-62I0U2O5-70U0U0U5-80U0U0U5-90U0U0U5-100U1O1U5-110U3E3I6-74A2I6E6-80U0U0U6-90U0U0U6-100U2I2O6-110U0U0U7-80U0U0U7-94A4A8A7-100U1O1U7-110U0U0U8-90U0U0U8-100U-1X-1X8-110U0U0U9-100U2I2O9-110U0U0U10-110U0U0U表8-2综合关系分数取值范围为-18总分关系密级作业单位对数百分比（%）8A23.64%57E23.64%35I35.45%2O712.7%01U3971%-1X23.6%(3)建立作业单位综合关系图将表中的综合相互关系总分转换为关系密级等级，绘制成作业单位综合相互关系图如下所示：表8-3作业单位综合相互关系图作业单位名称1原材料库AUU2铸造车间UU3热处理车间UUOUUU4机加工车间UUIIUUUO5精密车间UUUOOUUXUU6半成品库UUUUEUUUU7组装车间UUUOOIA8锻造车间UUUX9成品库OUU10办公、服务楼U11设备维修车间UE十一、工厂总平面布置(1) 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，未绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表11-1所示。综合接近程度分数越高，说明该作业单位月靠近布置图中心;分数越低，说明该作业单位越该靠近布置的边缘。因此，布置设计应该按综合分析程度高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低来布置作业单位顺序。根据表9-1综合接近程度分数高低排序表得各作业单位布置顺序依次为机加工车间组装车间原料库车间铸造车间半成品库精密车间成品库设备维修车间热处理车间办公、服务楼11、锻造车间。作业单位代号12345678910111234567891011综合接近程度76185671513排序3491652117108（2）作业单位位置相关图依据SLP思想，由A、E、I、O、U、X、XX七种相互关系级别，分别作出单位111的位置相对关系，图中采用号码表示作业单位，用标识符号来表示作业单位的工作性质和功能，单位对之间的各关系级别的相隔距离分别为1单位、2单位、3单位、4单位，线条数如下表所示。表9-2关系密级表示法符号系数值线条数密切度等级颜色规范A44条直线绝对必要E33条直线特别重要I22条直线重要O11条直线一般U0不重要X-11虚线不希望XX-22虚线极不希望步骤:第一步,首先确定相互关系密级度为A的作业单位对。取出A级作业单位对7-9;1-2，相关作业单位为7和9以及1和2，取综合接近程度为较高的1优先进入布置图的相对中心位置。处理作业单位对7-9，距离取1单位，连线4条。第二步，处理相互关系密级度为E级的作业单位对。（1）找出与已存在的7、9关系为E级的作业单位，找到6-7为E级。所以布置6进入图中，距离取2单位，连线3条；由于6、7、9与其余单位最高关系为O级，再处理与9相关O级单位10进入，然后处理4、5与6距离取4单位，连线1条，4、5之间距离为3单位，连线为2条。（2）取2进入图中，与4关系为E级，注意与已存在的单位10关系为X，尽量远离，2与1，取距离2单位，连线3条，然后取1-8的O级关系进入与10尽量远离（单波浪线），与5不可接近（双波浪线）。（3）然后布置11进入图中，与5取距离3单位，连线2条，与4连线1条，去距离为4单位。(4)最后布置3进入图中，与4距离4单位，连线1条。521111143106879（3）面积相关图按照作业单位建筑汇总表课程设计指导书2-41，取12×12为一个面积单位，则单位111按照建筑面积分别取4单位、2单位、1单位、3单位、3单位、2单位、3单位、2单位、1单位、33单位、2单位，由此为刚才的位置相关图，加入面积，得面积相关图。5211011436879相关面积图（4）根据变速箱厂的特点，考虑相关规定以及各方面的限制条件，得到变速箱平面B布置方案如下：A、B、C三个方案。(见附页)CAD平面布局方案（1：1000）十二、方案评价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下表所示：方案评价因素ABC相对权重等级得分等级得分等级得分物流效率与方便性A4I2E310空间利用率E3I2E39辅助服务部门综合效率E3E3E38工作环境安全与舒适O1E3I25管理的方便性I2I2O18布置方案的可扩展性O1I2E35产品质量E3E3E38外观E3E3E35环境保护I2A3I25其他相关因素I2O1O14综合得分174166167综合排序AC3由综合排序可选A方案为最佳方案，因此A方案为变速箱厂的总体布置方案。设计小结：如果说平时的学习是一种“积累”，那么这次课程设计便是一种“释放”。其实上课时感觉老师讲解过后，还有些地方很抽象，很模糊，但是经过这次课程设计，自己动手结合老师讲解知识，对绘图软件如：CAD、VISIO等都较为熟悉，使自己有了新的进步、新的提高。以前做机械课程设计就感觉很有收获，现在做课程设计，应该把自己看做专业人士，从”实战“的眼光出发，为不久的工作打好良好的基础。参考文献：1设施规划与物流分析机械工业出版社董海梁迪2工业工程专业课程设计指导机械工业出版社苗瑞陈友玲3基础工业工程机械工业出版社郭伏易树平-