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1、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，中华人民共和国直辖市，中国国家中心城市，中国北方经济中心、环渤海地区经济中心、中国北方国际航运中心、中国北方国际物流中心、国际港口城市和生态城市，中国中医药研发中心。天津位于环渤海经济圈的中心，是中国北方最大的
2、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
3、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、通電、通水、排水、供热、燃气、通信、INTERNET专线、
4、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HT2001000005.0002机盖HT2001000004.0003垫片橡胶纸1000000.0064标牌铝1000000.0105销352000000.01
5、56垫圈65Mn2000000.0067销352000000.0208垫圈65Mn2000000.0109螺栓Q23510000000.10310螺母Q23510000000.01611垫圈65Mn10000000.00612螺栓Q2358000000.03213螺母Q2358000000.1114垫圈65Mn8000000.00415销353000000.02216游标尺铝1000000.10017螺塞Q2351000000.03218垫片橡胶纸1000000.00619主动轴Q2751000001.00020齿轮轴Q2751000001.60021从动轴Q2751000003.00022大
6、齿轮401000001.50023小齿轮401000001.00024端盖HT2001000000.10025键Q2752000000.08026键Q2751000000.2002 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3030露天2铸造车间铸造25303热处理车间热处理20204机加工车间车、铣、钻削30305精密车间精镗、磨削35356标准件、半成品库储存外购件、半成品25257
7、组件车间组装减速机20308性能车间减速机性能检验15209成品库成品储存121210办公、服务楼办公室、食堂、宿舍等806011设备维修车间机床维修20303 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1HT2005.00010000050000
8、0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2HT2004.500100000400000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19Q2751.000100000100000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机加工车间粗
9、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20Q2751.6100000160000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21Q2753.000100000300000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机加工车间粗车，磨，铣803精密车间精车954热
10、处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986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22401.500100000150000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，插齿，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23401.000100000100000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，插齿，钻804热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨98半
11、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24HT2000.10010000010000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
12、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
13、总质量机座5/（0.80.80.98）=7.9727.9420.2=1.5947.9720.80.2=1.2767.9720.80.80.02=0.1022.972100000=297200机盖4/（0.80.80.98）=6.3786.3780.2=1.2766.3780.80.2=1.0206.3780.80.80.02=0.0822.378100000=237800主动轴1/（0.80.950.98）=1.3431.3430.2+1.3430.80.950.02=0.2891.3430.80.05=0.0540.343100000=34300齿轮轴1.6/（0.80.950.98）=2.
14、1482.1480.2+2.1480.80.950.02=0.4622.1480.80.05=0.0860.548100000=54800从动轴3/（0.80.950.98）=4.0284.0280.2+4.0280.80.950.02=0.8674.0280.80.05=0.1611.028100000=102800大齿轮1.5/（0.80.80.98）=2.3922.3920.2=0.4782.3920.80.2+2.3920.80.80.02=0.4130.892100000=89200小齿轮1/（0.80.80.98）=1.5941.5940.2=0.3191.5940.80.2+1.
15、5940.80.80.02=0.2750.594100000=59400端盖0.1/（0.60.8）=0.2080.2080.4=0.0830.2080.60.2=0.0250.108100000=108002 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
16、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30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
17、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Djk1原材料21222122 112-1 112-1211-1211-1112-12112铸造3热处理4机加工5精加工6半成品库DjkWjk280260025616201625520156803084530073270044162046362W10623752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
18、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12453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Djk1原材料 22212221 1221212-12211-12211-11212-12212铸造4机加工5精加工3热处理6半成品库DjkWjk2802200256121019266101773110110137082570064612047431W11683751（四）物流分析1
19、 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库组装车间性能实验室成品库1原材料库1466.6745.22211.82铸造车间1054.81054.83热处理车间982.5982.54机加工车间425.4 926.7447.918005精密车间472.8 663.41136.26半成品库1822.61822.
20、67组装车间2132.82132.88性能实验室426.31706.52132.89成品库合计1466.6898.21800926.72093.82248.92132.81706.513273.5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/t11-21466.664-6447.921-4745.275-6663.432-41054.886-71822.643-6982.597-82132.854-5926.7108-91706.53 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
21、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） 400 800 1200 1600 2000物流强度等级17-8A26-7A38-9E41-2E52-4I63-6I74-5I81-4O95-6O104-6O4 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
22、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
23、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
24、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
25、权值：1非物流关系 加权值：1分数等级分数等级分数等级1-23E3E6E1-30U1O1U1-41O4A5E1-50U0U0U1-60U0U0U1-70U0U0U1-80U0U0U1-90U0U0U1-100U2I2O1-110U0U0U2-30U0U0U2-42I3E5E2-50U-1X-1X2-60U0U0U2-70U0U0U2-80U-1X-1X2-90U0U0U2-100U-1X-1X2-110U2I2O3-40U2I2O3-50U-1X-1X3-62I0U2O3-70U0U0U3-80U-1X-1X3-90U0U0U3-100U-1X-1X3-110U2I2O4-52I2I4I4-6
26、1O1O2O4-70U0U0U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4-80U0U0U4-90U0U0U4-100U1O1U4-110U2I2O5-61O2I3I5-70U0U0U5-80U0U0U5-90U0U0U5-100U1O1U5-110U3E3I6-74A4A8A6-80U0U0U6-90U0U0U6-100U2I2O6-110U0U0U7-84A4A8A7-90U0U0U7-100U1O1U7-110U3E3I8-93E3E6E8-100U1O1U8-110U3E3I9-100U1O1U9-110U0U0U10-110U1O1U
27、3 划分关系密级 在表19中，综合关系分数取值范围为-18,按分数排列得出各分数段所占比例如表20所示。在此基础上与表21中推荐的综合相互关系密级程度划分比例进行对比，发现各等级相差不大，因此不需要对表20中作业单位对之间的关系密切程度作调整。表20 综合相互关系密级等级划分总分关系密级作业单位对数百分比（%）8A23.656E47.334I59.092O814.5501U3054.55-1X610.9表21 综合相互关系密级与划分比例关系密级符号作业单位对数比例（%）绝对必要靠近A13特别重要靠近E25重要I38一般O515不重要U2085不希望靠近X0104建立作业单位综合相互关系表将表1
28、9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表，如图12所示。图12 作业单位综合相互关系图（七）工厂总平面布置1 综合接近程度由于减速机厂作业单位之间相互关系数目较多，为了绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表22所示。表22 综合接近程度排序图作业单位序号12345678910111E/3U/E/3U/U/U/U/U/O/1U/2E/3U/E/3X/-1U/U/X/-1U/X/-1O/13U/U/O/1X/-1O/1U/X/-1U/X/-1O/14E/3E/3O/1I/2O/1U/U/U/U/O/15U/X/-1X/-1I/2I/2U/U/U/U/I/26U
29、/U/O/1O/1I/2A/4U/U/O/1U/7U/U/U/U/U/A/4A/4U/U/I/28U/X/-1X/-1U/U/U/A/4E/3U/I/29U/U/U/U/U/U/U/E/3U/U/10O/1X/-1X/-1U/U/O/1U/U/U/U/11U/O/1O/1O/1I/2U/I/2I/2U/U/综合接近程度7401149107309排序5710183269114综合接近程度越高。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，即按综合接近程度高低顺序来布置作业单位顺序。根据表
30、22综合接近程度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半成品库设备维修车间原材料库性能实验室铸造车间精密车间成品库热处理车间办公、服务楼。2 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23所示的连线类型来表示。为了绘图简便，用“”内标注号码来表示作业单位，而不严格地区分作业单位的性质。表23 关系密级表示法符号系数值线条数密切程度等级颜色规范A4绝对必要红E3特别重要桔红I2重要绿O1一般蓝U0不重要不着色X-1不希望棕XX-2极不希望黑减速机厂作业单位位置相关图如图13所示。图13 减速机厂作业单位位置相关图3 作业单位面积相关图选取绘图比例为1:1000，绘制单位为mm，减速机厂作业单位面积相关图如图14所示。图14 减速机厂作业单位面积相关图4 作业单位面积相关图的调整 根据减速机的特点，考虑相关规定以及各方面的限制条件，得到减速机平面布置方案如图15、图16和图17所示。图15 减速机厂平面布置图之一图16 减速机厂平面布置图之二图17 减速机厂平面布置图之三9、方案的评价与选择 运用加权因素评价法对减速机厂进行评价，其评价过程和评价结果如表24所示。 方案评价因素ABC相对重要性i等级得分等级得分等级得分物流效率与方便性A4E3E310空间利用率I2I2E38辅助服务部门
