物流系统工程实训指导书.docx
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物流系统工程实训指导书
物流系统工程课程设计指导书
物流系统工程是工业工程专业一门重要的主干专业课程。
主要包括物流系统分析、仿真、评价和决策等内容,要求掌握应用系统的观点解决物流管理和决策中的问题。
工厂作为一个生产系统是由人员、设备、技术等多种因素所构成,整个系统的效益即总投入与总产出之比应尽可能达到最高水平。
因此,工厂布置设计就是一项多因素,多目标的系统优化设计课题。
由于社会需要的多样性,生产不同产品工厂的模式必然存在着差异,这就给工厂布置设计带来了难题。
系统布置设计(SLP)方法提供了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,采用一套表达力极强的图例符号和简明表格,通过一套条理清晰的设计程序进行工厂布置设计。
这种方法为设施设计人员与生产管理人员广泛采用,实践效果良好。
系统布置设计不是一种严密的设计理论,而是一套实践性非常强的设计模式和规范的设计程序。
学习和掌握系统布置设计方法最有效的手段就是直接参与设计工作。
一、课程设计的目的
物流系统工程课程设计是重要实践性教学环节,是综合运用所学专业知识,完成工厂布置设计工作而进行的一次基本训练。
其目的是:
(1)能正确运用工业工程基本原理及有关专业知识,学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。
(2)通过对某工厂布置设计的实际操作,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的规范设计程序。
(3)通过课程设计,培养学生学会如何编写有关技术文件。
(4)通过课程设计,初步树立正确的设计思想,培养学生运用所学专业知识分析和解实际技术问题的能力。
二、课程设计组织形式
课程设计过程按分组的方式进行,由指导教师向学生发放有关的课程设计背景资料,并向学生讲述课程设计的方法、步骤和要求,设计过程采取课堂集中辅导,分散设计的方式进行。
课程设计按3~4个人为一组,要求在小组内分工协作、充分讨论、相互启发的基础上形成设计方案,课程设计结束要求提交一份课程设计报告书,必要时可要求各小组选出一个代表,进行课程设计方案演示和答辩,评出若干优秀设计成果。
三、课程设计的内容
物流系统工程课程设计的主要目标是培养学生如何分析、发现现有生产厂布置方面存在的问题,并加以改善的工作能力,以及掌握完整的系统布置设计方法。
为此,本课程设计包括两个阶段:
一是现场调研阶段;二是给定工厂布置设计阶段。
具体内容与工作量要求如下:
1、现场调研
适当选择一个小型工厂作为研究对象,该工厂的生产类型最好属于多品种,中小批量生产,其产品品种在5~10种,生产部门与主要辅助部门10个左右。
根据以上研究对象,完成下列工作:
(1)产品调查,分析产品构成,详细列出工厂主要产品零部件明细表。
(2)生产工艺过程调查,针对3~5种主要产品加工工艺过程绘制详细工艺过程图,并注明各工序间的物料搬运量。
(3)绘制各生产车间、仓储部门之间的物料流程图。
(4)作业单位调查,针对各种不同的部门编制相应内容的调查表。
对于生产车间,主要调查产品,产量,设备类型与台数、物料流动模式、建筑物结构型式与占地面积等;对于职能管理部门主要调查职责、人员构成、设备配备、办公室面积等;对于仓储部门,应调查储存物品,储存方式、占地面积大小等;对于辅助服务部门,主要调查工作性质、功能、占地面积大小等。
当上述数据调查有困难时,可以简单地从工厂平面布置图中直接取得各部门的占地面积的大小。
(5)绘制工厂现有平面布置图。
(6)对现有平面布置进行分析,找出不合理处,并提出改善建议。
2、工厂布置设计
针对给定的工厂实例,完成下列工作:
(1)产品分析,产品—产量分析,确定生产类型。
(2)生产工艺过程分析,绘制工艺过程图。
(3)进行物流分析,得到物流相关表。
(4)进行作业单位相互关系分析,得到作业单位相互关系表。
(5)将作业单位物流相关表与非物流相互关系表加权合并,求出作业单位综合相互关系表。
(6)绘制作业单位位置相关图。
(?
)绘制作业单位面积相关图。
(8)参考现场调研的情况,列出影响布置的修正因素与实际限制条件。
(9)产生三套布置方案。
(10)布置方案的自我评价,从物流效率、工艺流程要求及生产变化的适应性等方面对各方案进行评价比较,得出最佳方案。
3、编写课程设计说明书
课程设计说明书是整个设计工作的总结,应包括现场调研报告以及工厂布置设计中各个阶段的工作内容。
(1)现场调研报告应包括必要的图表与文字说明,不少于3000字。
(2)工厂布置设计说明书应包括各阶段工作数据表格、各布置方案简图及文字说明,工作量不少于12000字。
4、图样工作量
图样是工厂布置设计的阶段成果与最终成果,包括:
(1)作业单位位置相关图
(2)作业单位面积相关图
(3)布置方案图
四、课程设计的主要要求
设计过程以小组为单位,各组设一个组长,负责组织和协调本小组的讨论、任务分工等;设计过程必须在本组内独立完成,不得跨组参考或抄袭,避免方案出现雷同;设计书一律采用A4纸打印,用统一封面装订;课程设计原则上在1周内做完;进行优秀设计方案评选,在各组推选代表进行方案介绍的基础上,推选出2-3个优秀设计方案。
一、设计题目
变速箱厂总平面布置设计
二、原始给定条件
公司有地16000(mXm),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。
(一)变速箱的结构及有关参数
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下表:
工厂名称:
变速箱厂
产品名称
变速箱
产品代号
110
计划年产量
10000
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
39
垫圈
√
65Mn
200000
0.004
38
螺母
√
Q235
200000
0.011
37
螺栓
√
Q235
300000
0.032
36
销
√
35
100000
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
√
HT201
100000
3.000
24
轴承
√
200000
0.450
23
挡油圈
√
Q315
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
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,设立如下表所示11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、生产管理等各项任务。
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
20x30
露天
2
铸造车间
铸造
12x24
3
热处理车间
热处理
12x12
4
机加工车间
车、铣、钻
12x36
5
精密车间
精镗、磨削
12x36
6
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12x24
7
组装车间
组装变速器
12x36
8
锻造车间
锻造
12x24
9
成品库
成品储存
12x12
10
办公、服务楼
办公室、食堂等
80x60
11
设备维修车间
机床维修
12x24
(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、零件的制作与外购
变速箱上的机盖、机座、大齿轮、轴、齿轮轴和端盖都是采用自制的方法获得。
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购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,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。
一次组装合格率值为80%,二次组装合格率为100%。
5、产品存储
所有合格的变速箱存放在成品库等待出厂。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
三、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10000套,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。
四、产品工艺过程分析
(一)计算物流量
通过对产品加工、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。
具体过程如下表:
产品名称
毛重/kg
机盖
2.5/(0.80x0.80x0.98)=3.98
机座
3.0/(0.80x0.80x0.98)=4.78
大齿轮
1.0/(0.80x0.80x0.98)=1.59
端盖
0.05/(0.6x0.8)=0.10
轴
0.8/(0.8x0.95x0.98)=1.07
齿轮轴
1.4/(0.8x0.95x0.98)=1.87
废料/kg
铸造废料
机加工废料
3.98x0.2=0.796
3.98x0.8x0.2=0.636
4.78x0.2=0.956
4.78x0.8x0.2=0.764
1.59x0.2=0.318
1.59x0.8x0.2+1.59x0.8x0.8x0.02=0.274
0.1x0.4=0.04
0.1x0.6x0.2=0.012
1.07x0.2+1.07x0.8x0.95x0.02=0.23
1.87x0.2+1.87x0.8x0.95x0.02=0.402
废料/kg
精加工废料
全年总质量
3.98x0.8x0.8x0.02=0.05
1.482x100000=148200
4.78x0.8x0.8x0.02=0.06
1.78x100000=178000
0.592x100000=59200
0.052x100000=5200
1.07x0.8x0.05=0.042
0.272x100000=27200
1.87x0.8x0.05=0.074
0.476x100000=47600
(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。
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、8锻造车间。
原材料原材料
1
1
3.984.78
2
2
4
3.1840.7963.8220.956
4
废料废料
5
5
2.5480.6363.0580.764
废料废料
6
6
0.050.06
废料废料
2.4982.988
机盖物流量机座物流量
原材料原材料
1
1
2
8
1.590.1
4
4
1.2720.3180.060.04
废料废料
1.018
6
1.0180.0200.012
3
0.254废料废料
6
废料
0.048
0.998端盖物流量
大齿轮物流量
原材料
1
1.07
4
0.814
0.856
6
5
0.2140.016
废料废料
0.814
3
0.0420.798
废料
轴物流量
原材料
1
1.87
4
1.422
1.4960.028
6
5
0.374废料废料
1.422
3
0.0741.394
废料
齿轮轴物流量
(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。
将变速箱的所有工艺过程如下图所示。
该图清楚地表示出变速箱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。
变速箱装配顺序:
25→14、15、16→6→5、23、24→11→13→10、12、20、21→29→36→8(9)→1、2、3、4、5、7→17、18、19、20、22→26、27、28→37、38、39→30、31、32→33、34、35
(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,这样得到变速箱初始工艺过程表如下图。
作业
单位
机盖
机座
大齿轮
端盖
轴
齿轮轴
序号
名称
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
1
原材料
2
3
4
5
1
2
2
3
4
5
1
2
2
3
4
6
5
1
1
1
2
3
4
2
1
32
2
5
6
4
1
32
2
5
6
4
1
1
2
铸造
1
1
1
7
锻造
2
4
机加工
1
1
2
1
1
1
1
3
热处理
-1
1
1
6
半成品库
-1
-1
5
精加工
-1
-1
-1
-1
n-1
∑DjkWjk
K=1
1119400
1345200
615000
30800
109600
191600
W
3220000
较佳产品工艺过程图
作业
单位
机盖
机座
大齿轮
端盖
轴
齿轮轴
序号
名称
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
流程
D
jk
1
原材料
2
3
4
5
1
2
2
3
4
5
1
2
1
2
3
4
6
5
1
1
2
3
4
2
32
2
5
62
42
1
1
32
2
5
62
42
1
1
2
铸造
1
1
1
7
锻造
2
4
机加工
2
2
1
1
1
1
3
热处理
1
1
1
1
-1
1
-1
5
精工加
-1
-1
-1
6
半成品库
n-1
∑DjkWjk
k=1
1873800
2248600
513200
30800
109600
191600
W
4776000
五、物流分析
(一)绘制从至表
根据变速箱较佳工艺过程图,绘制出变速箱工艺过程物流从至表,如下表所示。
(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之中。
变速箱从至表
至
从
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
7
组装车间
8
锻造车间
9
成品库
合计
1原材料库
886
294
159
1339
2铸造车间
706.6
706.6
3热处理车间
325.4
325.4
4机加工车间
795.8
330.2
1126
5精密车间
223.6
548.6
772.2
6半成品库
1261.5
1261.5
7组装车间
1261.5
1261.5
8锻造车间
127.2
127.2
9成品库
合计
886
223.6
1455.2
795.8
878.8
1261.5
159
1261.5
6921.4
物流强度汇总表
序号
作业单位对(路线)
物流强度/t
1
1—2
886
2
1—4
294
3
1—8
159
4
2—4
706.6
5
3—4
325.4
6
4—5
795.8
7
4—6
330.2
8
5—6
548.6
9
7—9
1261.