1、物流系统规划及其分析设计课程设计指导书学生用物流系统规划及其分析设计GQ公司变速箱厂设施布局与物流分析课程设计指导书一、设计背景材料GQ公司变速箱厂占地16000m2，厂区东西为200m，南北宽80m，计划建成年产100000套变速箱，厂区土地面积尺寸见下图1-1：图1-1 变速箱厂厂区土地面积尺寸图（一） 变速箱的产品结构与物料清单变速箱由39个零件构成， 每个零件、组件的名称、材质、单件重量、年需求量自制与外购清单列于表1-1中，装配图见图1-2，3，4所示。表1-1 变速箱零件、组件的物料清单产品名称变速箱计划年产量100000编号零件名称自制外购材料总计划需求量零件图号单件重量(kg)
2、1调整垫片08F2000000.012可穿透端盖HT2001000000.043密封盖Q2351000000.024螺栓Q23512000000.0145键Q2751000000.046齿轮轴Q2751000001.47毡封油圈羊毛毡1000000.0048端盖HT2001000000.059螺栓Q23524000000.02510轴承200000 0.4511轴 Q275100000 0.812键Q275100000 0.0813大齿轮40100000 114游标尺100000 0.0515垫片橡胶纸1000000.00416螺塞Q2351000000.03217调整垫片 2000000.0
3、0418可穿透端盖HT1501000000.0419密封盖Q2351000000.0520定距环Q2351000000.0921键 Q2751000000.0822毡封油圈羊毛毡1000000.00423挡油圈Q2152000000.00424轴承2000000.4525机座 HT200100000326螺栓Q2356000000.10327螺母Q2356000000.01628垫圈65Mn6000000.00629机盖 HT2001000002.530垫片橡胶纸1000000.00431视孔盖Q2151000000.0532通气器Q2351000000.0333螺栓Q2352000000.0
4、234轴端盖圆Q2351000000.0535防松垫片Q2151000000.0136销352000000.02237螺栓Q2353000000.03238螺母Q2352000000.01139垫圈65Mn2000000.004图1-2减速器装配图（1）图1-3减速器装配图（2）图1-4减速器装配图（3）（二）作业单位划分根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表1-2所示的11个单位，分别承担原材料储存、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1-2 作业单位编号、功能及建筑面积汇总表编号作业单位名称用途建筑面积(mm)备注1原材料库储存钢材、铸锭20302铸造车间铸造1
5、2243热处理车间热处理12124机加工车间车、铣、钻12365精密车间精镗、磨削12366标准件、半成品库储存外购件、半成品12247组装车间组装变速器12368锻造车间锻造12249成品库成品储存121210办公、服务楼办公室、食堂等506011设备维修车间机床维修122412废料库加工废料2012（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、成品储存等阶段。1、零、组件的自制厂家自制零件、组件为6个，清单如表1-3； 表1-3 变速箱厂自制零件、组件清单产品名称变速箱计划年产量100000编
6、号零件名称自制外购材料总计划需求量零件图号单件重量(kg)6齿轮轴Q2751000001.48端盖HT2001000000.0511轴 Q275100000 0.813大齿轮40100000 125机座 HT200100000329机盖HT2001000002.5变速箱厂6个自制零件、组件加工工艺卡如表1-4、5、6、7、8、9所示，表中的材料利用率为各工序加工后与加工前的材料利用比率。表1-4 齿轮轴加工工艺卡产品名称零件编号材料单件重量(kg)计划年产量齿轮轴6Q2751.4100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)11.原材料库备料10024.机加工车间粗车、磨、铣8035
7、.精密车间精车9543.热处理车间渗碳淬火10055.精密车间磨9866.半成品库暂存100表1-5 端盖加工工艺卡产品名称零件编号材料单件重量(kg)计划年产量端盖8HT2000.05100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)11.原材料库备料10022.铸造车间铸造6035.精密车间精车8046.半成品库暂存100表1-6 轴加工工艺卡产品名称零件编号材料单件重量(kg)计划年产量轴11Q2750.8100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)11.原材料库备料10024.机加工车间粗车、磨、铣8035.精密车间精车9043.热处理车间渗碳淬火10055.精密车间
8、磨9866.半成品库暂存100表1-7 大齿轮加工工艺卡产品名称零件编号材料单件重量(kg)计划年产量大齿轮13401100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)11.原材料库备料10028.锻造车间锻造8034.机加工车间粗铣、插齿、钻8043.热处理车间渗碳淬火10055.精密车间磨9866.半成品库暂存100表1-8 机座加工工艺卡产品名称零件编号材料单件重量(kg)计划年产量机座25HT2003100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)11.原材料库备料10022.铸造车间铸造8034.机加工车间粗铣、镗、钻8045.精密车间精铣、镗9856.半成品库暂存10
9、0表1-9 机盖加工工艺卡产品名称零件编号材料单件重量(kg)计划年产量机盖29HT2002.5100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率(%)11.原材料库备料10022.铸造车间铸造8034.机加工车间粗铣、镗、钻8045.精密车间精铣、镗9856.半成品库暂存1002、标准件、外购件与半成品暂存生产的零件加工完毕，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。外购零件、组件33个，如表1-10：表1-10 变速箱外购零件、组件的清单产品名称变速箱计划年产量100000编号零件名称自制外购材料总计划需求量零件图号单件重量(kg)1调整垫片08F2000000
10、.012可穿透端盖HT2001000000.043密封盖Q2351000000.024螺栓Q23512000000.0145键Q2751000000.047毡封油圈羊毛毡1000000.0049螺栓Q23524000000.02510轴承200000 0.4512键Q275100000 0.0814游标尺100000 0.0515垫片橡胶纸1000000.00416螺塞Q2351000000.03217调整垫片 2000000.00418可穿透端盖HT1501000000.0419密封盖Q2351000000.0520定距环Q2351000000.0921键 Q2751000000.0822毡
11、封油圈羊毛毡1000000.00423挡油圈Q2152000000.00424轴承2000000.4526螺栓Q2356000000.10327螺母Q2356000000.01628垫圈65Mn6000000.00630垫片橡胶纸1000000.00431视孔盖Q2151000000.0532通气器Q2351000000.0333螺栓Q2352000000.0234轴端盖圆Q2351000000.0535防松垫片Q2151000000.0136销352000000.02237螺栓Q2353000000.03238螺母Q2352000000.01139垫圈65Mn2000000.0043、组装所
12、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，合格后送入成品库，即不考虑成品组装不了的情况。5、成品储存所有合格变速箱均存放在成品库等待出厂。（四）生产组织形式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，即宜采用流水线的组织形式。二、设计步骤与方法依照缪瑟提出的系统布置设计（SLP）思想，系统布置设计程序一般经过下列步骤，如图21所示：图21 SL
13、P设计程序模式图（一）准备原始资料在系统布置设计开始时，首先必须明确给出原始资料基本要素，同时也需要对作业单位的划分情况进行分析，通过分解与合并，得到最佳的作业单位划分状况。所有这些均作为系统布置设计的原始资料。（二）物流分析与作业单位相互关系分析针对物流中心、配送中心，物流分析是布置设计中最重要的方面。另针对某些以生产流程为主的工厂，物料移动是工艺过程的主要部分时，如一般的机械制造厂，物流分析是布置设计中最重要的方面；对某些辅助服务部门或某些物流量小的工厂来说，各作业单位之间的相互关系(非物流联系)对布置设计就显得更重要了；介于上述两者之间的情况，则需要综合考虑作业单位之间物流与非物流相互关
14、系。作业单位间的物流分析的结果，可以用物流强度等级及物流相关表来表示；作业单位非物流的相互关系可以用量化的关系密级及相互关系来表示。在需要综合考虑作业单位间物流与非物流的相互关系时，可以采用简单加权的方法将物流相关表及作业单位间相互关系表综合成综合相互关系表。（三）绘制作业单位位置相关图根据物流相关表与作业单位相互关系表，考虑每对作业单位间相互关系等级的高或低，决定两作业单位相对位置的远或近，得出各作业单位之间的相对位置关系，有些资料上也称之为拓朴关系。这时并未考虑各作业单位具体的占地面积从而得到的仅是作业单位相对位置，称为位置相关图。（四）作业单位占地面积计算各作业单位所需占地面积与设备、人
15、员、通道及辅助装置等有关，计算出的面积应与可用面积相适应。（五）绘制作业单位面积相关图把各作业单位占地面积附加到作业单位位置相关图上，就形成了作业单位面积相关图。（六）修 正作业单位面积相关图只是一个原始布置图，还需要根据其他因素进行调整与修正。此时需要考虑的修正因素包括物品搬运方式、操作方式、储存周期等，同时还需要考虑实际限制条件如成本、安全和职工倾向等方面是否允许。考虑了各种修正因素与实际限制条件以后，对面积图进行调整，得出数个有价值的可行设施布置方案。（七）方案评价与择优针对前面得到的数个方案，需要进行技术、费用及其他因素评价，通过对各方案比较评价，选出或修正设计方案，得到布置方案图。依
16、照上述说明可以看出，系统布置设计(SLP)是一种采用严密的系统分析手段及规范的系统设计步骤的布置设计方法，具有很强的实践性。在总体规划阶段的设施总体区位布置和详细规划设计阶段的各作业区域的设备布置均可采用系统布置设计SLP程序。三、设计任务（一）绘制变速箱零件的加工工艺过程图1、制作各作业单位符号表根据作业单位划分表可知各作业单位编号，制作各作业单位符号表。2、制总的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。已知变速箱在组装车间集中组装的顺序：机座轴大齿轮齿轮轴端盖机盖，根据各零件的加工工艺过程卡资料，用Microsoft Visi
17、o或SmartDraw绘制总的工艺过程图。（二）计算产品生产工艺过程各阶段的发生的物流量根据各自制零件的加工工艺过程卡、材料利用率等数据资料，对产品的储存、加工、组装、检验等各种各工艺流程进行分析：1、利用EXCEL电子表分别计算各工序产生的物流量：（1）单位零件初始材料需求量-即单位零件毛坯重量（kg/台）；（2）各零件初始材料全年的需求量；（3）各加工工序（作业阶段或车间）物料损耗量，单位零件废料产生量（kg/件），各零件全年产生的总废料量；列出具体计算过程表。2、绘制变速箱厂的总生产工艺过程物流量图利用材料利用率计算的各零件工艺过程阶段各工序加工前与加工后单位工件重量（kg/件）、单位工
18、件产生的废料量，并将各零件工艺过程阶段产生的物流量标注在各零件的工艺过程图上。3、计算变速箱外购零件、组件的物流量依变速箱外购零件、组件的清单，计算变速箱外购件物料需求总量。（三）物流分析1、制作物流从至表当产品品种很少但产量很大时，应采用工艺过程图进行物流分析；随着产品品种的增加，可以利用借助从至表来统计具体物流量大小。根据变速箱自制零件的工艺流程物流量图计算的各作业单位的物流量以及变速箱外购件物料需求总量，制作变速箱零件物流从至表。2、作业单位对流物流量表首先在物流从至表的基础上将顺行的物流量与逆行的物流量相加，得对流物流量。（四）绘制作业单位对流物流强度表图利用统计出的各单位之间的每条路
19、径的物流强度。利用EXCEL排序按由大到小的顺序排序，得出物流强度作业单位对流汇总统计表，同时利用EXCEL绘制对流物流强度分析图。（五）划分物流强度等级在采用SLP法进行工厂布置时，不必关心各作业单位对之间具体的物流强度，而是通过划分等级的方法，来研究物流状况，在此基础上，再引入物流相关表，以简洁明了的形式表示工厂总体物流状况。 由于直接分析大量物流数据比较困难且没有必要，SLP中将物流强度转化成五个等级，分别用符号A、E、I、0、U来表示，其物流强度逐渐减小，对应着超高物流强度、特高物流强度、较大物流强度、一般物流强度和可忽略搬运五种物流强度。作业单位对或称为物流路线的物流强度等级应按物流
20、路线比例或承担的物流量比例来确定，等级划分标准如表。表 物流强度等级比例划分表物流强度等级符号物流路线比例（%）承担的物流量比例（%）超高物流强度A1040特高物流强度E2030较大物流强度I3020一般物流强度O4010可忽略搬运U利用物流强度作业单位对流汇总统计表的物流强度数据，再参考物流强度分析图的物流量对比情况 、物流强度等级比例划分表确定作业单位物流关系等级，得物流强度分析表（利用EXCEL计算，SmartDraw绘制图表）。表中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，因此，没有物流关系的路径其搬运可忽视，物流强度等级为U级。（六）绘制物流相关图根据以上物流强度分析得出的物流强度等级，
21、绘制各作业单位对物流相关图。（七）作业单位非物流相互关系分析在设施布置中，各设施间除了通过物流联系外，还有人际、工作事务、行政事务等的活动，尤其是在行政、服务、事业等各种单位中，都存在人和工作的联系。这些联系都可以表示为各种单位之间的关系，也可以称为非物流关系。通过单位之间活动的频繁程度可以说明单位之间关系是密切或者疏远。这种对单位之间密切程度的分析称为作业单位相互关系分析。根据单位之间关系密切程度来布置设施或设备，这是除去用物流外决定设施布置的另一重要原则。缪瑟(Muther)首先提出了这一方法及其工具。用这一方法不论是制造业还是服务业，都可表示各部门间关系的密切程度。采用一种“密切程度”代
22、码来反映不同单位之间的不同关系。“密切程度”代码如下表。此外还要用一种理由代码来说明达到此种密切程度的理由，针对变速箱生产特点与管理要求，制定各作业单位间相互关系密切程度理由如表所示。表 作业单位关系“密切程度”代码符号含义比例（%）变速箱作业单位对A绝对重要2566对E特别重要3101-3I重要5152-7 O一般密切程度10257-17U不重要458030-53X负的密切程度不希望接近视情而定表 作业单位关系“密切程度”理由代码编号理由编号理由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用同一场地或站台绘制出非物流作业单位相互关系图。单位非物流
23、相关图右方的每个菱形框表示和左方相对应的两个作业单位之间的关系，菱形框上半部为密切程度代码，下半部为理由代码。（八）作业单位综合相互关系分析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，需要将两表综合后再进行分析判断。综合过程如下：1、确定物流和非物流相互关系的相对重要性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=1:12、量化物流强度等级和非物流的密切程度等级通常这些量化的数值取为： A4，E3，I2，O1，U0，Xl3、计算量化后的作业单位相
24、互关系设任意两个作业单位分别为Ai和Aj其物流强度相互关系等级为MRij，非物流的相互关系密切程度等级为NRij，则作业单位Ai和Aj之间的综合相互关系密切程度CRij为： CRijmMRijnNRij 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，求出作业单位综合相互关系值。4、综合相互关系等级划分CRij是一个量化值，必须划分成一定的等级才能建立起符号化的作业单位综合相互关系表。综合相互关系的等级划分也同样为A、E、I、O、U、X，各级间CRij值逐步递减，同时，各作业单位的配对数也要符合常规的比例。下表给出综合相互关系的等级划分及常规比例。表 综合相互关系的等级及划分比例标准关系密切程度等级符号作业单位对数比例（%）绝对必要靠近A1-3特别重要靠近E3-7重要I5-10一般O20-40不重要U40-60不希望靠近X0-10应该说明的是将物流和非物流关系进行综合时，应该注意X级关系的处理，任何一级物流强度与X级非物流关系密切级综合时，不应超过O级。对于某些绝不能靠在一起的作业单位间的相互关系
