工业工程工程基础实验指导书

工业工程基础实验指导书河南科技大学机电工程学院2008年元月前言工业工程基础是工业工程专业的一门主干专业必修课。

它包括工业工程的基本内容及特点、基本方法及应用等，是后续专业课程学习与实践的基础。

通过实验，使学生对工业工程的原理、方法与应用有一个全面、深入的认识，并培养学生的实际动手能力和设计能力。

实验项目包括动作分析、时间研究、工艺流程设计等。

要求学生熟悉实验设备的基本原理和操作方法，认真记录和分析实验数据，完成实验报告。

本实验指导书由贾现召、凌菱老师编写，杨晓英老师审核。

目录实验一动作分析 (2)实验一报告格式 (3)实验二时间研究 (4)实验二报告格式 (6)实验三工艺流程设计 (9)实验三报告格式 (10)1实验一动作分析 2学时一、实验目的利用影像分析技术对S195喷油泵装配过程的操作单元进行细微动作分析，寻求最佳作业动作。

1．掌握影像分析方法。

2．掌握细微动作研究的原理与方法。

3．学会用动作经济原则改善动作。

二、实验设备、仪器、工具及资料1．动作影像资料2．计算机3．视频播放软件4．纸、笔、尺子三、实验原理1．动作分析的意义与目的动作分析在方法研究中属于第三层次,它是在程序分析、操作分析的基础上，研究人体的各种操作的细微动作，发现作业者无效和不经济的动作，寻求省力、省时、安全和最经济的动作，使操作更加简便有效，减轻工作疲劳，降低劳动强度，提高工作效率。

2．影像分析方法就是研究者用摄影机以较高的速度将研究内容拍摄下来，再以正常的速度来放映，从慢动作图像中对各种操作的细微动作机械研究的方法。

这种分析方法适用于作业动作重复程度高以及操作速度快的场合。

因为在上述场合一般用目视分析的方法很难看清动作完成的详细过程，更难发现其中的优秀动作或者多余和笨拙的动作。

而用影像分析方法就能很好地解决问题。

目前由于技术的发展，多采用数码摄像机进行拍摄，输入电脑以后，再用专门的软件进行播放，可以根据需要用任意速度慢放，甚至能够做到一帧一帧放映，满足动作分析的要求。

3．18种基本动素人的动作虽有千变万化，但构成这些动作的基本动作是很有限的，这些基本动作称之为动素，共有18种。

动素根据其作用的不同将其划分为三大类：有效动素、辅助动素和无效动素。

四、实验内容本实验使学生通过对模拟生产现场进行录像、观测,了解工艺现状，找出存在的问题，运用所学知识，设计出改进方案。

具体内容为：学生自己动手装配油泵并用数码摄像机实录动作，通过录像慢放，运用动作研究原理和方法，对装配油泵的操作过程进行详细记录，画出动素程序图。

运用影像分析技术对该工序中的每一个操作进行细微动作研究，根据动作经济原则，结合“5W1H”提问技术和“ECRS”四大分析原则，提出改进方案。

五、实验步骤1．一人一组，观看动作影像资料在计算机上仔细观看装配喷油泵的录像,重点选取从拿泵体至装好推杆体的装配过程。

为了能够看清每一个动作细节，选取适当的慢放速度，反复观看。

2．记录每一个动作，绘制动素图在慢放录像的过程中，用动素符号将操作过程详细记录下来。

观测记录时须集中精力，准确记录每一个动作。

为避免双手动作混淆，可先记录一只手，然后再记录另一只手。

对每一个动素的文字说明应尽量简明扼要，不要漏调每一个微小的动作。

反复播放录像资料至记录完毕为止。

3．绘制现行方法的工作地布置图为了进行分析改进，需要将现行方法的工作地布置情况了解清楚。

用简图的形式把目前的工作地布置情况描述出来。

4．分析改进根据动作经济原则对目前的工作地布置和“动素图”进行分析研究，找出操作问题的动素，采取措施取消无效动素，尽量减少辅助动素，消除“独臂”式动作，尽量式两只手的动作同时开始、同时结束，从而将装配过程进行优化。

在分析改进动作的同时，调整工作场地布置，使其更加合理，更能满足动作改进的需要。

5．绘制改进后的动素图和工作地布置图在分析改进的基础上，将改进的方案确定下来，绘出改进后的动素图和工作地布置图。

六、实验报告格式实验报告一动作分析一、实验目的二、实验设备和仪器（名称、型号）三、实验的详细步骤四、画出动素图1．改进前的动素图2. 改进后的动素图五、画出工作地布置图1. 改进前的工作地布置图2. 改进后的工作地布置图六、评价改进效果七、思考题1．划分动素的重大意义何在？2．现代企业，在趋于机械化、自动化的今天，进行动作研究还有何现实意义？实验二时间研究 2学时一、实验任务利用秒表测定S195喷油泵装配作业的标准时间。

二、实验目的1．掌握秒表测时技术。

2．掌握标准时间的制定原理、方法和程序步骤。

3．学会正确划分各测时单元及其计时点。

4．学会正确查阅“宽放率表”，确定正确的宽放率。

三、实验设备、仪器、工具及资料1．秒表2．尺子3．观测记录板、纸、笔4．记录表格5．S195型喷油泵6．平口罗丝刀尖头镊子料盘尖嘴钳7．计算器8．正常稳定系数表9．宽放率表四、实验原理1．什么是秒表测时秒表测时是运用秒表对作业过程进行时间测定，是时间研究主要方法之一。

这一方法几乎涵盖了时间研究过程的任何细节，因此，对于初学者而言是极其重要和基础的过程。

2．秒表测时的用途①决定工作时间标准，用以控制人工成本。

②制定标准时间，为其他工作提供依据。

③决定标准成本，作为标准预算的依据。

④决定机器的使用率，平衡生产线。

3．测时单元的划分正确划分测时单元，可以使每一单元的动作数量较少，而且性质相同，以操作单元为单位进行评比，不但容易而且准确。

每个操作单元的时间加在一起，同样等于整个操作的总时数。

这是划分操作单元的主要原因。

划分测时单元的原则是：①每一单元在不影响精确观测记录的前提下，越短越好。

②使人工操作时间(Manual time)与机器操作时间(Machine time)分开。

③单元与单元之间划分一定清晰，尤其每个单元的起点和终点应易于识别，最好在单元终点有明显的声音，确保每个单元可以准确测定。

④将固定单元与可变单元明确分开，区分不同性质单元测时的独立性。

⑤ 规则单元与间歇单元、外来单元须划分清楚。

⑥ 物料搬运(Handling time)时间应与其他单元分开。

⑦ 尽可能是每一人工单元内的操作动素为基本动作（如伸手、握取等），从而易于辨认。

⑧ 测时单元一般不应大于操作单元。

五、实验内容本实验对象仍是S195型喷油泵。

通过反复观测喷油泵装配过程，将测时数据记录在表格中，进行评比，计算出平均正常作业时间，加上宽放，最后确定出喷油泵装配的标准作业时间。

六、实验步骤 1．实验分组两人一组，一人负责装配产品，一人负责观测记录。

2．实验准备布置工作地，将喷油泵和工具放在合适的位置，便于操作。

按照“动作研究实验”确定的S195型喷油泵标准装配方法，反复练习，直到能够熟练装配。

3．划分测时单元，确定计时点将喷油泵的装配过程划分成若干测时单元，每一个测时单元起一个名称。

关于测时单元划分的目的及原则参见实验原理部分。

关于计时点，相邻的两个测时单元，前一个单元的结束点就是下一个单元的起始点。

4．确定观测次数由于工件、材料、零件等放置位置每一次并不完全相同，以及读取秒表的误差、物件规格品质的变化及操作者就是熟练程度方面的原因，需要对某一操作观测足够的次数，以保证准确性。

1）任选一操作单元，预先观测10次，记下所有的观测数值X1，X2，X3，…X10。

平均值： X==++++1010321X X X X Λ标准偏差： σ＝10)()()(2102221X X X X X X -++-+-Λ=2) 用三倍标准差法，确定管制上下限 【X-3σ,X+3σ】不在此范围内的数据视为异常值，应剔除。

3）计算应观测次数N用误差界限法，在误差未±5％、可靠度为95％的前提下，利用剩余的观测数值进行计算。

N={2}(40}11122∑∑∑===-ni ini ni ii i X X X n= 5．开始实际观测和记录作业者按预先规定的操作方法和程序进行作业。

观测者按预先确定的计时点测定每个操作单元的时间，采用连续测时并记录，直到达到应观测的次数。

观测数据记录在表2－1中。

注意：观测者应站在一个可以清楚地看到作业者各种操作动作的位置，左手记录板及秒表，右手持笔。

在观测记录的同时，还要注意作业者的工作情况，如作业态度、动作的协调性等，以便进行工时评分。

每一张表记录一个操作周程，通过上一步骤计算出的需要观测的次数，填写相应数量的表。

外来单元记录在表格的最下面。

6．工时评价工时评价是指对作业者的工作情况进行打分。

本实验主要以作业速度为依据，运用“工时评价实验”所训练的方法，如果认为作业者按正常速度作业，应打100分；若认为快于正常速度，则大于100分(如105，110，115等)；若认为比正常速度慢，则小于100分（如95，90，85等）。

工时评价应在观测记录结束时当场进行，并将评分记入表2－1所示的相应处。

7．数据处理1）计算各测时单元的延续时间测时单元的延续时间（T）＝测时时间终了读数（Rn+1）－测时时间开始读数（Rn）2）计算各测时单元的正常时间各测时单元的正常时间＝各测时单元的延续时间×评分÷1003）计算稳定系数。

稳定系数是指每个测时单元的正常时间值中最大值和最小值之比稳定系数越小（越接近于1），说明某测时单元各次测得的数据波动不大，求出的平均数是可靠的。

若稳定系数超过允许数值，说明测时不可靠，应重测。

正常稳定系数表见附表。

4）计算各测时单元的平均正常时间。

将各张表中相应的测时单元的正常时间取算术平均数，即可得到各测时单元的平均正常时间。

5）计算作业的正常时间正常作业时间＝各测时单元平均正常时间之和8．决定宽放率宽放率是指由于工人个人需要、休息、布置工作地和其他不能控制的延误所造成的附加时间与作业时间的比值。

宽放率因工种不同而不同。

根据作业性质特点，查阅附表中提供的宽放率标准，将私事宽放率、疲劳宽放率、程序宽放率等加在一起决定总宽放率。

9．计算喷油泵装配工作的标准时间标准时间＝正常作业时间×（1＋总宽放率）七、实验报告格式实验报告二时间研究一、实验目的二、实验设备和仪器（名称、型号）三、实验的详细步骤四、实验数据的记录和处理五、实验数据的计算1．计算作业的正常时间正常作业时间＝各测时单元平均正常时间之和 T正常＝2．计算喷油泵装配工作的标准时间标准时间＝正常作业时间×（1＋总宽放率） T标准＝六、评价将计算出的正常作业时间和标准时间与录像资料中的实际时间相比较，看看有多大差距？七、思考题1. 你是如何进行工时评价的？2. 你是如何决定宽放率的？表2－1 测时数据记录表2实验三工艺流程设计 4学时一、实验任务绘制柴油机S195型喷油泵的工艺程序分析图。

二、实验目的1．掌握工艺程序图的绘制方法。