CATIA的三維工廠設(shè)計報告

1、 .1 緒論三維工廠設(shè)計的原理就是通過輔助設(shè)計系統(tǒng)，在計算機上建立一套完整的工廠模型，并對該模型進行循環(huán)滾動的設(shè)計和檢查，以發(fā)現(xiàn)并修改設(shè)計過程中的不合理成分，最終建立一個完美的工廠模型，并從中生成平面圖、詳圖、剖面圖、立面圖、料表等各種設(shè)計產(chǎn)品文檔。這一理論是非常誘人的，但是要實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須要有功能強大的專業(yè)軟件作為開發(fā)平臺，此外，還要有具備扎實專業(yè)知識的人員來使用。它如同一個龐大而復(fù)雜的機器，各個部件的運轉(zhuǎn)以及部件之間的協(xié)調(diào)，都需要精心呵護才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。一個企業(yè)要想保持長期發(fā)展，就必須不斷進行產(chǎn)品創(chuàng)新和業(yè)務(wù)流程再造。CAD/CAM是技術(shù)創(chuàng)新的重要手段之一，也是工廠設(shè)計等工業(yè)工程領(lǐng)域的

2、有力輔助工具。作為一個完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA以其精確可靠的解決方案為工廠設(shè)計提供了完整的2D/3D參數(shù)化建模，為用戶提供了嚴(yán)密的無紙化工作環(huán)境，從而幫助用戶達(dá)到了縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的目的。1.1 設(shè)施物流當(dāng)前，隨著全球制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移，制造企業(yè)間的競爭更加激烈。對現(xiàn)代制造業(yè)而言，降低產(chǎn)品成本是企業(yè)在競爭中取勝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。合理規(guī)劃企業(yè)設(shè)施的總體布局，實現(xiàn)工廠運輸及物流系統(tǒng)的合理化，可以大大減少物流費用，對降低成本具有直接影響，工廠物流系統(tǒng)的優(yōu)化與改造已成為眾多制造企業(yè)管理者關(guān)注的焦點。設(shè)施規(guī)劃特別是其中的工廠設(shè)計著重研究工廠總平面布置、車間布置及物料搬運等內(nèi)容，

3、其目標(biāo)是通過對工廠各組成部分相互關(guān)系的分析，進行合理布置，得到高效運行的生產(chǎn)系統(tǒng)，獲得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益。工廠作為一個生產(chǎn)系統(tǒng)是由人員、設(shè)備、技術(shù)等多種因素所構(gòu)成，整個系統(tǒng)的效益即總投入與總產(chǎn)出之比應(yīng)盡可能達(dá)到最高水平。因此，工廠布置設(shè)計就是一項多因素、多目標(biāo)的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計課題。由于社會需要的多樣性，生產(chǎn)不同產(chǎn)品工廠的模式必然存在著差異，這就，給工廠布置設(shè)計帶來了難題。系統(tǒng)布置設(shè)計(SLP)方法提供了一種以作業(yè)單位物流與非物流的相互關(guān)系分析為主線的規(guī)劃設(shè)計方法，采用一套表達(dá)力極強的圖例符號和簡明表格，通過一套條理清晰的設(shè)計程序進行工廠布置設(shè)計。這種方法為設(shè)施設(shè)計人員與生產(chǎn)管理人員廣泛采用

4、，實踐效果良好。系統(tǒng)布置設(shè)計不是一種嚴(yán)密的設(shè)計理論，而是一套實踐性非常強的設(shè)計模式和規(guī)范的設(shè)計程序。在新建工廠或老廠改擴建時，采用一定的技術(shù)手段和方法對工廠總體布局及設(shè)施規(guī)劃過程中的物流系統(tǒng)進行全面分析是非常必要的。在已確定的工廠空間產(chǎn)所中，通過將廠房、倉庫、工廠大門、廠內(nèi)道路、機器設(shè)備及各種輔助設(shè)施等生產(chǎn)要素進行合理安排和布置，使物流路線短捷，可以提高物料在場內(nèi)運輸、流轉(zhuǎn)的效率，降低物流費用，從而降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。1.2 設(shè)施規(guī)劃的性質(zhì)與意義1.2.1 研究性質(zhì)新建企業(yè)需要進行工廠布置。老企業(yè)隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，品種產(chǎn)量的變化，新技術(shù)新工藝的應(yīng)用，都需要對原有生產(chǎn)系統(tǒng)進行調(diào)整，改進原有的平

5、面布置。1)、新建與擴建企業(yè)一旦選定了廠址，就需要進行全面的工廠布置。2)、產(chǎn)品需求的變化當(dāng)產(chǎn)品需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)能力時，就需要新建或擴建廠房。而產(chǎn)品需求量發(fā)生較小變化時，會使得原有生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，因此需要對生產(chǎn)系統(tǒng)進行調(diào)整。3)、產(chǎn)品的更新與新產(chǎn)品開發(fā)新產(chǎn)品投入生產(chǎn)后，原有生產(chǎn)系統(tǒng)的平衡被打破，而且新產(chǎn)品往往要求新的設(shè)備或新的生產(chǎn)線，因此需要對原有布置重新作出調(diào)整。4)、新技術(shù)新工藝的引入新技術(shù)新工藝的引入往往改變原有的生產(chǎn)工藝過程，進而影響物流系統(tǒng)工作狀態(tài)，此時需要對生產(chǎn)系統(tǒng)進行改進乃至重新布置。5)、生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)物流系統(tǒng)顯著不合理，也有必要進行局部的平面布置

6、。此外，還有許多諸如安全因素、環(huán)境因素等都可能要求對生產(chǎn)系統(tǒng)進行重新布置。1.2.2 研究意義合理的平面布置，能夠充分發(fā)揮生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。若一個不合理的平面布局投入使用就需要經(jīng)常改建和調(diào)整，會給生產(chǎn)造成混亂，阻礙生產(chǎn)效率的提高，因而增加生產(chǎn)成本。最佳的生產(chǎn)系統(tǒng)布局可以取得以下效果：第一，縮短流程時間：由于各臺生產(chǎn)設(shè)備保持有機聯(lián)系的布置，可以減少浪費與不合理，便于提高生產(chǎn)率。第二，減少在制品：由于物流均衡，減少了生產(chǎn)線上的在制品停留時間，減少了生產(chǎn)中間的庫存。第三，提高生產(chǎn)設(shè)備的利用率：由于生產(chǎn)設(shè)備能力和負(fù)荷均衡，便于提高設(shè)備利用率。第四，減少搬運作業(yè)量：減少生產(chǎn)線上在制品數(shù)量、停留時間及搬

7、運交叉現(xiàn)象，可以減少搬運作業(yè)量，并能確保安全。第五，提高生產(chǎn)柔性：對于多品種小批量生產(chǎn)，采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備布置形式，生產(chǎn)線易于擴大與補充，具有一定的柔性。2 設(shè)施規(guī)劃與布置設(shè)計2.1 設(shè)施規(guī)劃設(shè)計設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計從“工廠設(shè)計"發(fā)展而來，重點探討各類工業(yè)設(shè)施、服務(wù)設(shè)施的規(guī)劃與設(shè)計概念、理論及方法，是工業(yè)工程學(xué)科的一個重要領(lǐng)域。在現(xiàn)代社會，社會需求朝著多樣化方向發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期迅速縮短，市場競爭日趨激烈，每個企業(yè)都面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。加快新產(chǎn)品投放市場速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，是關(guān)系到企業(yè)興衰存亡的大問題。如何提高企業(yè)的競爭力，是現(xiàn)代管理科學(xué)的中心課題。設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計以企業(yè)生

8、產(chǎn)系統(tǒng)的空間靜態(tài)結(jié)構(gòu)(布局)為研究對象，從企業(yè)動態(tài)結(jié)構(gòu)物流狀況分析出發(fā)，探討企業(yè)平面布置設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計原則，著重研究設(shè)計方法與設(shè)計程序(步驟)，使企業(yè)人力、財力、物力和物流、人流、信息流得到最合理、最經(jīng)濟、最有效的配置和安排，從根本上提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，達(dá)到以最少的投入獲得最大效益的目的。由于各種工廠之間存在很大的差別，“工廠設(shè)計"一直沒有形成系統(tǒng)的理論及知識體系，因而從事工廠設(shè)計的技術(shù)人員往往從經(jīng)驗出發(fā)，用簡單的生產(chǎn)流程的觀點實現(xiàn)工廠布置，使得設(shè)計結(jié)果難以滿足生產(chǎn)要求，更難取得最佳的設(shè)計方案。隨著研究的深入及系統(tǒng)工程、運籌學(xué)、計算機技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，近年來形成了一些先進的設(shè)計方法，其

9、中最具代表性的是繆瑟(R·Muther)的“系統(tǒng)布置設(shè)計”(即SLPsystematic Layout Planning)法，使工廠布置設(shè)計由定性階段發(fā)展到定量階段，相關(guān)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)系統(tǒng)與服務(wù)系統(tǒng)，從而使設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計從工業(yè)工程中分支出來，形成了一個完整的學(xué)科體系。設(shè)施規(guī)劃總的目標(biāo)是：使人力、物力、財力和人流、物流、信息流得到最合理、最經(jīng)濟、最有效的配置和安排，即要確保規(guī)劃的企業(yè)能以最小的投入獲得最大的效益。無論是新設(shè)施的規(guī)劃還是舊設(shè)施的再規(guī)劃，典型的目標(biāo)是：簡化加工過程，有效的利用設(shè)備、空間、能源和人力資源，最大限度地減少物料搬運，縮短生產(chǎn)周期，力求投資最低，為職工提供

10、方便、舒適、安全和職業(yè)衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)條件。上述目標(biāo)之間往往存在相互沖突，必須要用恰當(dāng)?shù)闹笜?biāo)對每一個方案進行綜合評價，達(dá)到總體目標(biāo)的最優(yōu)化。2.2 設(shè)施布置設(shè)計 設(shè)施布置設(shè)計是指根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營表和生產(chǎn)綱領(lǐng)，在已確定的空間場所內(nèi)，按照從原材料的接受、零件和產(chǎn)品的制造、成品的包裝、發(fā)運等全過程，力爭將人員、設(shè)備和物料所需要的空間做最設(shè)當(dāng)?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，以獲得最大的經(jīng)濟效益。設(shè)施布置包括工廠總體布置和車間布置。作為物流工程的重要領(lǐng)域，設(shè)施布置設(shè)計是決定企業(yè)長期運營效率的重要決策，它是將系統(tǒng)各部門按照系統(tǒng)中工作（物料或顧客）移動的情況來布置的。設(shè)施布置設(shè)計對生產(chǎn)系統(tǒng)極為重要，據(jù)測算，工廠生產(chǎn)總運營成本

11、的20%50%是與物料搬運和布置有關(guān)的成本。采用有效的布置方法，可以使這些承包降低30%，甚至更多。2.2.1 布置設(shè)計原則設(shè)施布置的原則有：² 整體綜合原則；² 移動距離最小原則；² 流動性原則；² 空間利用原則；² 柔性原則；² 安全原則。2.2.2 布置設(shè)計方式典型的布置方式有：² 工藝原則布置;² 產(chǎn)品原則布置；² 固定工位布置。2.3 系統(tǒng)布置設(shè)計（SLP）工廠布置的方法和及時醫(yī)治是工業(yè)工程領(lǐng)域不斷探索的問題。自工業(yè)革命以來研究出了許多手工設(shè)計、數(shù)學(xué)分析和圖解技術(shù)。20世紀(jì)60年代以來，又發(fā)展了

12、計算機輔助工廠布置。在眾多的布置方法中，物流處于重要地位，把尋求最佳物流為解決布置問題的主要目標(biāo)。工廠布置的程序和方法，以1961年里查得謬瑟提出的系統(tǒng)布置設(shè)計(即SLPsystematic Layout Planning)最為著名，應(yīng)用十分普遍。這是一種條理性很強、物流分析與作業(yè)單位相互關(guān)系密切程度分析相結(jié)合、求得合理布置的技術(shù)。采用SLP法進行工廠總平面布置的首要工作是對各作業(yè)單位之間的相互關(guān)系作出分析，包括物流與非物流的相互關(guān)系，綜合得到作業(yè)單位相互關(guān)系表,然后，根據(jù)相關(guān)圖中作業(yè)單位相互關(guān)系的密切程度，決定各作業(yè)單位之間距離的遠(yuǎn)近，安排各作業(yè)單位的位置，繪制作業(yè)大為位置相關(guān)圖，將各作業(yè)單

13、位實際占地面積與作業(yè)單位相關(guān)圖結(jié)合起來，形成作業(yè)單位面積相關(guān)圖；通過作業(yè)單位面積相關(guān)圖的修正和調(diào)整，得到若干可行的布置方案；最終采用加權(quán)因素對各方案進行評價擇優(yōu)，并對每個因素進行量化，得分最多的布置方案就是最佳方案。2.3.1 系統(tǒng)布置設(shè)計要素及階段在SLP方法中，Richard·繆瑟將研究工廠布置問題的依據(jù)和切入點歸納為五個基本要素，抓住這些就是解決布置問題的“鑰匙”。五個基本要素是：P產(chǎn)品(材料)Q數(shù)量(產(chǎn)量)R生產(chǎn)路線(工藝過程順序)S輔助部門(包括服務(wù)部門)T時間(時間安排)。P_Projects指系統(tǒng)物料的種類。在生產(chǎn)系統(tǒng)中P是指待布置工廠將生產(chǎn)的商品、原材料或者加工的零件

14、和成品等。這些資料由生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品設(shè)計提供，包括項目、品種類型、材料、產(chǎn)品特征等。產(chǎn)品這一要素影響著生產(chǎn)系統(tǒng)的組成及其各作業(yè)單位間相互關(guān)系、生產(chǎn)設(shè)備的類型、物料搬運方式等方面。Q_Quantity指數(shù)量。在生產(chǎn)系統(tǒng)中指所生產(chǎn)的產(chǎn)品的數(shù)量，也由生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品設(shè)計方案決定，可以用件數(shù)、重量、體積等來表示。產(chǎn)品這一要素影響著生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模、設(shè)備的數(shù)量、運輸量、建筑物面積大小等方面。R_Routing指路線。它包括工藝路線、生產(chǎn)流程各工件的加工路線以及形成的物流路線。為了完成產(chǎn)品的加工，必須制定加工工藝流程，形成生產(chǎn)路線，可以用工藝過程表(卡)、工藝過程圖、設(shè)備表等表示。它影響著各作業(yè)單位之間的聯(lián)系、

15、物料搬運路線、倉庫及對方地的位置等方面。S_Service指輔助生產(chǎn)與服務(wù)過程的部門。在實施系統(tǒng)布置工作以前，必須就生產(chǎn)系統(tǒng)的組成情況做一個總體的規(guī)劃，大體上分為生產(chǎn)車間、職能管理部門、輔助生產(chǎn)部門、生活服務(wù)部門以及倉儲部門規(guī)劃等。我們可以把除生產(chǎn)車間以外的所有作業(yè)單位統(tǒng)稱為輔助服務(wù)部門，其所占面積接近甚至大于生產(chǎn)車間所占面積，所以布置設(shè)計時應(yīng)給予足夠的重視。T_Time指物料流動的時間。時間要素是指在什么時候、用多少時間生產(chǎn)出產(chǎn)品、包括各工序的操作時間、更換批量的次數(shù)。在工藝過程設(shè)計中，根據(jù)時間因素，確定生產(chǎn)所需各類設(shè)備的數(shù)量、占地面積的大小和操作人員數(shù)量來平衡。只有在上述各要素充分調(diào)查研究

16、并取得全面、準(zhǔn)確的各項原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過繪制各種表格、數(shù)學(xué)和圖形模型，有條理的細(xì)致分析和計算，才能最終求得工程布置的最佳方案。整個系統(tǒng)布置設(shè)計分為四個階段：確定位置；總體規(guī)劃；詳細(xì)布置；施工安裝。其中第1階段和第4階段不屬于布置設(shè)計工作，第2和第3階段是布置設(shè)計的主要工作。2.3.2 系統(tǒng)布置設(shè)計模式系統(tǒng)布置設(shè)計模式如圖2.1 輸入數(shù)據(jù)（P,Q,P-Q,R,S,T）1.物流分析2作業(yè)單位相互關(guān)系3物流-作業(yè)單位的相互關(guān)系圖4.必要的面積5.可利用的面積6面積相互關(guān)系圖7.修正條件8.實際制約9擬定幾種可行的布置方案10評價圖2.1 系統(tǒng)布置設(shè)計模式有了上述P，Q，R，S，T基本要素，還要進

17、行P_Q分析。P_Q分析是要回答采用什么樣的生產(chǎn)方式，從而采取什么樣的基本布置形式。P_Q圖是分析的基本手段。圖中的橫軸表示產(chǎn)品P(品種或種類)，縱軸表示數(shù)量Q。將各類產(chǎn)品按數(shù)量遞減的順序排列，繪制出P_Q曲線。曲線的左端表示數(shù)量很多而種類較少的產(chǎn)品，右端表示數(shù)量少而種類很多的產(chǎn)品。P_Q圖的距離圖見圖2.2從圖上可以看出，M區(qū)的產(chǎn)品數(shù)量大，品種少，適宜于采用大量生產(chǎn)方式，加工機床按產(chǎn)品原則布置。J區(qū)的產(chǎn)品數(shù)量少，品種多，屬于單件小批生產(chǎn)方式，應(yīng)該按工藝原則布置。在M區(qū)和J區(qū)之間的部分，則適宜采用上述兩種相結(jié)合的成組原則布置。MJ產(chǎn)品A產(chǎn)品B產(chǎn)品CQP 圖2.2 P-Q分析P_Q分析的結(jié)果不僅

18、是確定生產(chǎn)方式和布置形式的基礎(chǔ)，也是劃分作業(yè)單位的基礎(chǔ)。即把不同生產(chǎn)方式和布置形式的機器設(shè)備，分開配置在不同的面積內(nèi)。例如，可以把產(chǎn)品原則布置和工藝原則布置的機器設(shè)備分別設(shè)置在不同的車間內(nèi)，或者分別設(shè)置在一個車間的不同工部內(nèi)。在生產(chǎn)作業(yè)單位確定的基礎(chǔ)上，要相應(yīng)確定輔助服務(wù)部門的作業(yè)單位。這就為下一步分析創(chuàng)造了條件。2.3.3 相關(guān)圖技術(shù)1）、工藝過程R分析物流分析包括確定物料在生產(chǎn)過程中每個必要的工序之間移動的最有效順序機器移動的強度和數(shù)量。一個有效的工藝流程是指物料在工藝過程內(nèi)按順序一直不斷地向前移動直至完成，中間沒有過多的迂回或倒流。各條路線上的物料移動量就是反映工序或作業(yè)單位之間相互關(guān)系

19、密切程度的基本衡量標(biāo)準(zhǔn)，一定時間周期內(nèi)的物料移動量稱為物流強度，對于相似的物料，可以用重量、體積、托盤或貨箱作為計量單位。當(dāng)比較不同性質(zhì)的物料搬運狀況時，各種物料的物流強度大小應(yīng)酌情考慮物料搬運的困難程度。當(dāng)物料流動是工藝過程的主要部分時，物流分析就成為布置設(shè)計的核心工作。針對不同的生產(chǎn)類型，應(yīng)采用不同的物流分析方法。(1)工藝過程圖在大批量生產(chǎn)中，產(chǎn)品品種很少，用標(biāo)準(zhǔn)符號繪制的工藝過程圖直觀地反映出工廠生產(chǎn)的詳細(xì)情況，此時，進行物流分析只需在工藝過程圖上注明各道工序之間的物流量，就可以清楚地表現(xiàn)出工廠生產(chǎn)過程中的物料搬運情況。另外，對于某些規(guī)模較小的工廠，不論產(chǎn)量如何，只要產(chǎn)品比較單一，都可

20、以用工藝過程圖進行物流分析。(2)多種產(chǎn)品工藝過程表在多品種且批量較大的情況下(如產(chǎn)品品種為10種左右)，將各產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程匯總在一張表上，就形成了多種產(chǎn)品工藝過程表，在這張表上各產(chǎn)品工藝路線并列繪出，可以反映出各個產(chǎn)品的物流路徑。為了在布置上達(dá)到物料順序移動，盡可能減少倒流，通過調(diào)整圖表上的工序，使彼此自己有最大物流量的工序盡量靠近，直到獲得最佳的順序。(3)成組方法當(dāng)產(chǎn)品品種達(dá)到數(shù)十種時，若生產(chǎn)類型為中、小批量生產(chǎn)，進行物流分析時，就有必要采用成組方法，按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工藝過程的相似性進行歸類分組，然后對于每一類產(chǎn)品采用工藝過程圖進行物流分析；或者采用多種產(chǎn)品工藝過程表表示各組產(chǎn)品的生產(chǎn)工

21、藝過程，再做進一步的物流分析。(4)從一至表當(dāng)產(chǎn)品品種很多，產(chǎn)量很小且零件、物料數(shù)量又很大時，可以用一張方陣圖表來表示個作業(yè)單位之間的物料移動方向和物流量，表中方陣的行表示物料移動的源，稱為從；列表示物料移動的目的地，稱為至，行列交叉點標(biāo)明由源到目的地的物流量。這樣一張表就是從一至表，從中可以看出各作業(yè)單位之間的物流狀況。2）、物流分析與物流相關(guān)表(1)物流分析由上所述，P_Q關(guān)系決定了所采用的初步物流分析的方式：當(dāng)產(chǎn)品品種很少但產(chǎn)量很大時，應(yīng)采用工藝過程圖進行物流分析；隨著產(chǎn)品品種的增加，可以利用多種產(chǎn)品工藝過程表或從一至表來統(tǒng)計具體物流量大小。在采用SLP法進行工廠布置時，不必關(guān)心各作業(yè)單

22、位對之間具體的物流強度，而是通過劃分等級的方法來研究物流狀況，在此基礎(chǔ)上，引入物流相關(guān)表，以簡潔明了的形式表示工廠總體物流狀況。制成作業(yè)單位距離從一至表、產(chǎn)品數(shù)從一至表、搬運量從一至表，然后將其匯總到物流強度匯總表中。當(dāng)存在物流倒流現(xiàn)象時，倒流物流量出現(xiàn)在從一至表中的下三角方陣中，此時從一至表中任何兩個作業(yè)單位之間的總物流量(物流強度)等于正向物流量與逆向(倒流)物流量之和。并將其按物流強度大小排列，制成表。(2)物流強度等級由于直接分析大量物流數(shù)據(jù)比較困難且沒有必要，SLP中將物流強度轉(zhuǎn)化成五個等級，分別用符號A、E、I、0、U來表示，其物流強度逐漸減小，對應(yīng)著高物流強度、特高物流強度、較大

23、物流強度、一般物流強度和可忽略搬運五種物流強度。作業(yè)單位對或稱為物流路線的物流強度等級應(yīng)按物流路線比例或承擔(dān)的物流量比例來確定。(3)物流相關(guān)表為了能夠簡單明了地表示所有作業(yè)單位之間的物流相互關(guān)系，仿照從一至表結(jié)構(gòu)，構(gòu)造一種作業(yè)單位之間物流相互關(guān)系表，稱之為原始物流相關(guān)表。除掉多余的左下三角矩陣表格，將右上三角矩陣變形，就得到了SLP中著名的物流相關(guān)表。進行工廠布置時，從物流系統(tǒng)優(yōu)化的角度講，物流相關(guān)表中物流強度等級高的作業(yè)單位之間的距離應(yīng)盡量縮小，即彼此相互接近，而物流強度等級低的作業(yè)單位之間的距離可以適當(dāng)加大。3）、作業(yè)單位相互關(guān)系分析對于布置設(shè)計，當(dāng)物流狀況對企業(yè)的生產(chǎn)有重大影響時，物流

24、分析就是工廠布置的重大依據(jù)，但是物流分析并不是唯一的依據(jù)，當(dāng)物流對生產(chǎn)影響不大或沒有固定的物流時，工廠布置就不能依賴于物流分析，需要進行作業(yè)單位間非物流關(guān)系分析。(1)作業(yè)單位相互關(guān)系的決定因素及相互關(guān)系等級的劃分在SLP中，產(chǎn)品P、產(chǎn)量Q、工藝過程R、輔助服務(wù)部門S及時間安排T是影響工廠布置的基本要素，P、Q和R是物流分析的基礎(chǔ)，P、Q和S則是作業(yè)單位相互關(guān)系分析的基礎(chǔ)，同時T對物流分析與作業(yè)單位相互關(guān)系分析都有影響。(2)服務(wù)的頻繁和緊急程度據(jù)理查德·繆瑟在SLP中建議，每個項目中重點考慮的因素不應(yīng)超過8-,10個，確定了作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度的影響因素以后，就可以給出各作業(yè)

25、單位間的關(guān)系密切程度等級，在SLP中劃分為A、E、I、0、U、X六個等級。(3)作業(yè)單位間相互關(guān)系表確定了各作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度以后，利用與物流相關(guān)表相同的表格形式建立作業(yè)單位間相互關(guān)系表。4）、作業(yè)單位間綜合相互關(guān)系表在大多數(shù)工廠中，各作業(yè)單位之間既有物流聯(lián)系也有非物流的聯(lián)系，兩作業(yè)單位之間的相互關(guān)系應(yīng)包括物流關(guān)系與非物流關(guān)系，因此在SLP中，要將作業(yè)單位見物流的相互關(guān)系與非物流的相互關(guān)系進行合并，求出合成的相互關(guān)系綜合相互關(guān)系，然后由各作業(yè)單位間綜合相互關(guān)系出發(fā)，實現(xiàn)各作業(yè)單位的合理布置。5）、作業(yè)單位位置相關(guān)圖在SLP中，工廠總平面布置并不直接去考慮各作業(yè)單位的建筑物占地面積及其外

26、形幾何形狀，而是從各作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度出發(fā)，安排各作業(yè)單位之間的相對位置，關(guān)系密切程度高的作業(yè)單位之間距離近，關(guān)系密切程度低的作業(yè)單位之間距離遠(yuǎn)，由此形成作業(yè)單位位置相關(guān)圖。6）、評價和選擇(1)加權(quán)因素法每個布置方案都有一些非經(jīng)濟因素，可能用費用精確的衡量，因此最通用有效的評價方法就是加權(quán)因素法。(2)費用對比法費用對比法一般是在各個方案都已證明是合理的情況下從經(jīng)濟上進行對比。對一個全新的項目布置方案，一般需要進行總費用對比，對于原有布置調(diào)整的方案，常可以只對有差別的部分進行對比。在分析比較中，要正確劃分和計算基建費用和生產(chǎn)費用。至于比較哪些指標(biāo)最好，現(xiàn)在還沒有統(tǒng)一意見。對新項目，可

27、以利用的有投資收益率、投資回收期等指標(biāo)。最好采用技術(shù)經(jīng)紀(jì)人員推薦和接受的方法。經(jīng)過比較后，可以選擇一個推薦方案，繪制布置圖，同時準(zhǔn)備文字說明，簡要而有說服力地說明方案的特點、與其他方案優(yōu)缺點的比較及推薦該方案的理由，提請主管部門審查和批準(zhǔn)。對于較小而簡單的項目，系統(tǒng)布置設(shè)計的步驟可以根據(jù)項目的具體特點適當(dāng)簡化。3 減速機工廠物流分析與設(shè)施規(guī)劃3.1 原始給定條件公司有地16000m2，廠區(qū)南北為200m，東西寬80m，計劃建成年產(chǎn)100000套減速機的生產(chǎn)廠。3.2 減速機結(jié)構(gòu)與零件明細(xì)減速器的機體由機座和機蓋組成。為安裝方便，機座和機蓋的分界面通常與各軸中心線所在的平面重合，這樣可將軸承、齒

28、輪等軸上零件在體外安裝在軸上，再放入機座軸承孔內(nèi)，然后合上機蓋。機座上設(shè)有標(biāo)尺，用于檢查油面高度。為放出機體內(nèi)油污，在機座底部有防油螺塞。為了便于搬運，在機體上裝有環(huán)首螺釘或耳鉤。機體上的軸承蓋用于固定軸、調(diào)整軸承游隙并承受軸向力；機體內(nèi)常用機油潤滑，機蓋上有觀察窗，其上設(shè)有通氣孔，能使機體內(nèi)膨脹氣體自由逸出；機座上設(shè)有標(biāo)尺，用于檢查油面高度。為放出機體內(nèi)油污，在機座底部有防油螺塞。為了便于搬運，在機體上裝有環(huán)首螺釘或耳鉤。機體上的軸承蓋用于固定軸、調(diào)整軸承游隙并承受軸向力。在輸入、輸出端的軸承蓋孔內(nèi)放有密封裝置，防止雜物滲入及潤滑油外漏。若軸承利用稀油飛濺潤滑時，還常在基座的剖分面上作出輸油

29、溝，使由齒輪運轉(zhuǎn)時飛濺到機蓋上的油沿機蓋內(nèi)壁流入此油溝導(dǎo)入軸承。 減速器機體是用以支持和固定軸系零件，是保證傳動零件的嚙合精度、良好潤滑及密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的50。因此，機體結(jié)構(gòu)對減速器的工作性能、加工藝、材料消耗、重量及成本等有很大影響，設(shè)計時必須考慮。圖3.1 一級圓柱齒輪減速機示意圖通過CATIA軟件設(shè)計出三維模型并計算體積后求得所有零件質(zhì)量，鑄鐵密度計為7.2g/cm3，鋼材密度計為7.8g/cm3。表3.1 減速機零件明細(xì)表序號名稱材料用量單件重量/kg自制外購1箱蓋HT200113.436Y2視孔蓋HT20010.262Y3手柄Q235A10.112Y4螺栓M6

30、5.9120.004Y5螺栓M125.960.093Y6螺母M125.960.004Y7墊圈965MN60.002Y8箱座HT200123.469Y9螺栓M105.920.01Y10螺母M105.920.002Y11墊圈65MN20.001Y12軸承外環(huán)固定套Q235 A20.094Y13套筒1Q235 A10.074Y14套筒2Q235 A10.238Y15六角螺塞Q235A10.051Y16油封墊圈工業(yè)用革10.001Y17軸4512.538Y18鍵14*454510.05Y19齒輪45114.166Y20 軸承36308GB/t297-942 0.699Y21銷7*30 5.92 0.0

31、17Y22大封蓋HT20011.24Y23大通蓋HT20011.256Y24密封蓋板Q235A10.254Y續(xù)表3.1 減速機零件明細(xì)表序號名稱材料用量單件重量/kg自制外購25齒輪軸4513.477Y26軸承36307GB/t297-9420.328Y27J型油封50*72*12耐油橡膠10.01Y28小封蓋HT20010.87Y29小通蓋Ht 20010.809Y30密封蓋板Q235A10.191Y31鍵10*454510.027Y32調(diào)整墊片08F40.01Y33螺栓M8Q235A10.011Y34檔油環(huán)Q235A20.02Y35防松墊片65MN60.002Y36油標(biāo)Q235A10.06

32、8Y37墊片橡膠紙10.003Y38軸承外環(huán)固定套Q235A20.236Y39J型油封35*60*12耐油橡膠10.009Y40鍵10*384510.022Y3.3 作業(yè)單位的劃分根據(jù)變速箱的結(jié)構(gòu)及工藝特點，設(shè)立如表3.2所示的11個單位，分別承擔(dān)原料儲存、備料、熱處理、加工與裝配、產(chǎn)品性能試驗、生產(chǎn)管理等各項生產(chǎn)任務(wù)。表3.2 作業(yè)單位建筑匯總表序號作業(yè)單位名稱用途建筑面積/（m x m）備注1原材料庫儲存鋼材，鑄錠25 x 502鑄造車間鑄造35 x203熱處理車間熱處理40 x154機加工車間車、銑、鉆30 x20續(xù)表3.2 作業(yè)單位建筑匯總表序號作業(yè)單位名稱用途建筑面積/（m x m）

33、備注5精密車間精鏜、磨銷40 x206標(biāo)準(zhǔn)件、半成品庫外購件、半成品30 x207組裝車間組裝變速箱15 x358性能試驗室質(zhì)量、性能檢驗25 x129成品庫成品儲存40 x2010辦公、服務(wù)樓辦公樓、食堂等30 x8011設(shè)備維修車間設(shè)備維修15 x153.4 減速機生產(chǎn)工藝過程分析變速箱結(jié)構(gòu)比較簡單，因此，生產(chǎn)工藝過程也比較簡單，總的工藝過程可分為：零、組件的制作與外購；半成品暫存、組裝；性能試驗與成品存儲等階段。3.4.1 自制零件加工工藝過程表變速箱上的標(biāo)準(zhǔn)件、異型件如軸承、螺栓等都是采用外購、外協(xié)的方法獲得，入廠后由半成品庫保存，其他零件由本廠自制，其工藝過程分別見表3.3至表3.2

34、0所示。表中各工藝加工前工件重量=該工序加工后工件的重量/該工序材料利用率。箱蓋示意圖及工藝過程表如下：圖3.2 箱蓋示意圖 表3.3 箱蓋加工工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量1箱蓋13.4361000001343.6t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料2鑄造車間 鑄造毛坯60% 4機加工車間粗加工80% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存視孔蓋與手柄示意圖及工藝過程表如下：圖3.3 視孔蓋示意圖 圖3.4 手柄示意圖表3.4 視孔蓋工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量2視孔蓋0.262kg 10000026.2t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序

35、材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工70% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存表3.5 手柄工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量3手柄0.112kg10000011.2t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工50% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存箱座示意圖及工藝過程表如下：圖3.5 箱座示意圖表3.6 箱座工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量8箱座23.469kg1000002346.9t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料2鑄造車間 鑄造毛坯60% 4機加工車間粗加工80% 5精加工車間精加工95%6半成

36、品庫暫存軸承外環(huán)固定套與軸套1示意圖及工藝過程表如下： 圖3.6 軸承外環(huán)固定套示意圖 圖3.7 軸套1示意圖表3.7 軸承外環(huán)固定套工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量12軸承外環(huán)固定套0.094kg20000018.8t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工30% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存表3.8 軸套1工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量13軸套10.074kg1000007.4t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工50% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存軸套2與軸示意圖及工藝過

37、程表如下： 圖3.8 軸套2示意圖 圖3.9 軸示意圖表3.9 軸套2工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量14軸套20.238kg10000023.8t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工50% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存 表3.10 軸工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量17軸2.538kg10000026.38t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工70% 3熱處理車間熱處理5精加工車間精加工90%3熱處理車間熱處理6半成品庫暫存齒輪與大封蓋示意圖及工藝過程表如下：圖3.10 齒輪示意圖

38、圖3.11 大封蓋示意圖 表3-11 齒輪工藝過程表19齒輪14.166kg1000001416.6t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工60% 3熱處理車間熱處理5精加工車間精加工85%3熱處理車間熱處理6半成品庫暫存 表3. 12 大封蓋工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量22大封蓋1.24kg100000124t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料2鑄造車間 鑄造毛胚60% 4機加工車間粗加工80% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存大通蓋與密封蓋板示意圖及工藝過程圖如下：圖3.12 大通蓋示意圖 圖3.13密封蓋板示意

39、圖 表3.13 大通蓋工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量23大通蓋1.256kg100000125.6t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料2鑄造車間 鑄造毛胚60% 4機加工車間粗加工80% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存 表3.14 密封蓋板工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量24密封蓋板0.254kg10000025.4t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工70% 5精加工車間精加工90%6半成品庫暫存齒輪軸與小封蓋示意圖及工藝過程表如下：圖3.14 齒輪軸示意圖 圖3.15 小封蓋示意圖 表3.15 齒

40、輪軸工藝過過程表25齒輪軸3.477kg100000347.7t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工60% 3熱處理車間熱處理5精加工車間精加工85%3熱處理車間熱處理6半成品庫暫存 表3.16 小封蓋工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量28小封蓋0.87kg10000087t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料2鑄造車間 鑄造毛胚60% 4機加工車間粗加工80% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存小通蓋與密封蓋板示意圖及工藝過程表如下：圖3.16 小通蓋示意圖 圖3.17 密封蓋板示意圖表3.17 小通蓋工藝過程圖零件編號零

41、件名稱單件重量年用量總重量29小通蓋0.809kg10000080.9t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料2鑄造車間 鑄造毛胚60% 4機加工車間粗加工80% 5精加工車間精加工95%6半成品庫暫存表3.18 密封蓋板工藝過程圖零件編號零件名稱單件重量年用量總重量30密封蓋板0.191kg10000019.1t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工70% 5精加工車間精加工90%6半成品庫暫存油標(biāo)與軸承外環(huán)固定套示意圖及工藝過程表如下：圖3.18 油標(biāo)尺示意圖 圖3.19 軸承外環(huán)固定套示意圖表3.19 油標(biāo)尺工藝過程表零件編號零件名稱單件

42、重量年用量總重量36油標(biāo)尺0.068kg1000006.8t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工30% 5精加工車間精加工90%6半成品庫暫存表3.20 軸承外環(huán)固定套工藝過程表零件編號零件名稱單件重量年用量總重量38軸承外環(huán)固定套0.236kg20000047.2t工藝流程作業(yè)單位名稱工序內(nèi)容工序材料利用率1原料庫備料4機加工車間粗加工70% 5精加工車間精加工90%6半成品庫暫存其他部分零件示意圖：圖3.20 軸承36308示意圖 圖3.21 六角螺塞示意圖3.4.2 計算物流量通過對產(chǎn)品加工、組裝、檢驗等各種加工階段以及各工藝過程路線的分析，計算每個工

43、藝過程各工序加工前工作工件單位重量及產(chǎn)生的廢料重量，并根據(jù)全年生產(chǎn)量計算全年物流量。具體計算如表3.21所示表3.21 物流量計算（單件）產(chǎn)品名稱毛重/kg廢料/kg鑄造機加工精加工總質(zhì)量箱蓋13.436/(0.6*0.8*0.95)=29.46529.465*0.4=11.78629.465*0.6*0.2=3.53629.465*0.6.*0.6*0.8*0.05=0.70716.029視孔蓋0.262/(0.7*0.95)=0.3940.394*0.3=0.1180.394*0.7*0.05=0.0140.132手柄0.112/(0.5*0.95)=0.2360.236*0.5=0.11

44、80.236*0.5*0.05=0.0060.124箱座23.469/(0.6*0.8*0.95)=51.46751.467*0.4=20.58751.467*0.6*0.2=6.17651.467*0.6.0.8*0.05=1.23527.998軸承外環(huán)固定套0.094/(0.3*0.95)=0.3300.330*0.7=0.2310.330*0.3*0.05=0.0050.236軸套10.074/(0.5*0.95)=0.1560.156*0.5=0.0780.156*0.5*0.05=0.0040.082軸套20.238/(0.5*0.95)=0.5010.501*0.5=0.2510.

45、501*0.5*0.05=0.0120.263軸2.538/(0.7*0.9)=4.0294.029*0.3=1.2094.029*0.7*0.1=0.2821.491齒輪14.166/(0.6*0.85)=27.77727.777*0.4=11.11127.777*0.6*0.15=2.513.611續(xù)表3.21 物流量計算（單件）產(chǎn)品名稱毛重/kg廢料/kg鑄造機加工精加工總質(zhì)量大封蓋1.24/(0.6*0.8*0.95)=2.7192.719*0.4=1.0882.719*0.6*0.2=0.3262.719*1.6*0.8*0.05=0.0651.479大通蓋1.256/(0.6*0.

46、8*0.95)= 2.7542.754*0.4=1.1022.754*0.6*0.2=0.3302.754*0.6*0.8*0.05=0.0661.498密封蓋板0.254/(0.7*0.9)=0.4030.403*0.3=0.1210.403*0.7*0.1=0.0280.149齒輪軸3.477/(0.6*0.85)=6.8186.818*0.4=2.7276.818*0.6*0.15=0.6143.341小封蓋0.87/(0.6*0.8*0.95)=1.9081.908*0.4=0.7631.908*0.6*0.2=0.2291.908*0.6*0.8*0.05=0.0461.038小通蓋

47、0.809/(0.6*0.8*0.95)= 1.7741.774*0.4=0.7101.774*0.6*0.2=0.2131.774*0.6*0.8*0.05=0.0420.965密封蓋板0.191/(0.7*0.9)=0.3030.191*0.3=0.0910.191*0.7*0.05=0.0210.112油標(biāo)尺0.068/(0.3*0.9)=0.2520.252*0.7=0.1760.252*0.3*0.1=0.0080.184軸承外環(huán)固定套0.236/(0.3*0.9)=0.8740.874*0.7=0.6120.874*0.3*0.1=0.0260.6383.4.3 繪制各零件的工藝過程圖根據(jù)各零件的加工工藝過程與物流量，繪制各零件的工藝過程圖如下所示。圖中序號分別是：1原材料庫，2鑄造車間，3熱處理車間。4機加工車間。5精加工車間，6半成品車間。單