设施规划与物流分析
课程设计任务书
（2020）
第一节 课程设计任务书
一、变速箱厂总平面布置设计内容
1、变速箱厂物流分析。
2、变速箱厂作业单位相互分析。
3、作业单位位置相关图。
4、作业单位面积相关图。
5、提供两个以上变速箱厂总平面布置图。
6、评价择优，选出最佳总平面布置图。
7、编写课程设计报告。
二、原始给定条件
公司占地16000m2，厂区南北长为200m，东西宽为80m（尺寸见下图），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。
北
200m
80m
注：产量为基准条件，需要根据具体要求调整数据。
（一）变速箱的结构及有关参数
变速器由39个零件构成，装配图如图2-30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2-40中。
图2-30 变速箱装配图
表2-40 零件明细表
工厂名称：变速箱厂
产品名称
变速箱
产品编号
110
计划年产量
100000
序号
零件名称
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
39
垫圈
√
65Mn
200000
0.004
38
螺母
√
Q235
200000
0.011
37
螺栓
√
Q235
300000
0.032
36
销
√
35
200000
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
√
HT200
100000
3.000
24
轴承
√
200000
0.450
23
挡油圈
√
Q215
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
组合件
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，设立如表2-41所示的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2-41 作业单位建筑汇总表
序号
作业单位名称
用途
建筑面积
/（m x m）
备注
1
原材料库
储存钢材，铸锭
20 x 30
露天
2
铸造车间
铸造
12 x 24
3
热处理车间
热处理
12 x 12
4
机加工车间
车、铣、钻
12 x 36
5
精密车间
精镗、磨销
12 x 36
6
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12 x 24
7
组装车间
组装变速箱
12 x 36
8
锻造车间
锻造
12 x 24
9
成品库
成品储存
12 x 12
10
办公、服务楼
办公楼、食堂等
80 x 60
11
设备维修车间
机床维修
12 x 24
（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、成品存储等阶段。
• 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2-42至表2-47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2-42 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
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
粗铣、镗、钻
80
4
精密车间
精铣、镗
98
5
半成品库
暂存
表2-43 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
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
粗铣、镗、钻
80
4
精密车间
精铣、镗
98
5
半成品库
暂存
表2-44 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
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
表2-45 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
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2-46 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
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2-47 端盖加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量/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
• 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。
• 组装
所有零件在组装车间集中组装成变速箱成品。
• 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。
• 产品存储
所有合格变速箱存放在成品库等待出厂。
第二节 课程设计的步骤
课程设计的主要步骤：
结合系统化设施布局设计方法(SLP)参考下述步骤进行变速箱厂总平面布置设计。
一、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。具体计算过程列表表示。
（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图，包括原材料库、铸造车间、热处理车间、机加工车间、精密车间、半成品库和锻造车间等。
（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图。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基础。
（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，得到变速箱初始工艺过程表。
（五）绘制产品较佳工艺过程表
调整各作业单位的安排，得到产品较佳工艺过程表。
二、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。
（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中。
（三）划分物流强度等级
将各作业单位的物流强度按大小排序，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，利用统计的物流量，按由大到小的顺序绘制物流强度分析表。
（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。
三、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（比如表2-48）。根据表2-48制定变速箱厂非物流作业单位相互关系图。
表2-48 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
四、作业单位综合相互关系分析
为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度，需要将作业单位物流相互关系图与非物流相互关系图合并后再进行分析判断。其合并过程如下：
（1）通过产品特点分析，明确物流对生产的影响大小，确定出物流与非物流相互关系相对重要性（加权值）。
（2）利用作业单位之间综合相互关系图，量化物流与非物流相互关系等级，计算合并后的综合相互关系分数。
（3）统计各段分数作业单位对的比例，划分综合相互关系密级等级。
（4）绘制成作业单位综合相互关系图。
五、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。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。
（二）作业单位位置相关图
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2-49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。
表2-49 关系密切程度表示方法
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
黄
I
2
/ /
重要
绿
O
1
/
一般
蓝
U
0
不重要
不着色
X
-1
_ _ _ _ _ _
不希望
黑
（三）作业单位面积相关图
选取适当的绘图比例尺，在作业单位位置关系图的基础上绘制作业单位面积相关图。
（四）作业单位面积相关关系图的调整
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，得到变速箱厂平面布置方案，要求至少产生两种候选的布局方案。
六、方案的评价与选择
运用加权因素法对变速箱厂的各种候选布局方案进行评价。具体步骤如下：
（1）选择方案评价因素（可参考下表），如物料搬运效率及方便性、扩建可行性、生产管理的方便性、防止污染、安全生产、辅助服务方便性。
（2）确定各因素的相对重要性（权值）。
（3）评比各方案的优劣等级。
（4）计算各方案的得分，得分最高的为最佳方案。
表2-50 加权因素评价表
评价因素
方案
1
2
相对重要性ai
等级
得分
等级
得分
物流效率与方便性
空间利用率
辅助服务部门的综合效率
工作环境安全与舒适
管理的方便性
布置方案的可扩展性
人员联系
扩建可行性
环境保护
信息传递
综合得分 Tj
综合排序
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。
• 课程设计其他要求：
• 参考案例分析的步骤完成。
• 写出详细的过程，题目给出的所有表格、文字都要打印到课程设计报告里面。
• 图形的尺寸要严格按比例画。
• 采用统一的封面模板。
• 6月21日前每个班集中上交课程设计报告的电子版本和纸质版本（要求双面打印）。
• 注意要用正确的数据（注意：每个学生的设计参数均不同，要符合要求!!）：
• 年产变速箱的套数为：100000+300×学号后三位。
• 学号后两位能被3整除的同学：表2-42～表2-46的零件的单件质量都增加（学号后两位除以20）kg。
• 学号后两位除以3余数为1的同学：表2-42～表2-46的零件的单件质量都增加（学号后两位除以30）kg。
• 学号后两位除以3余数为2的同学：表2-42～表2-46的零件的单件质量都增加（学号后两位除以40）kg。