工业工程人机作业分析

目录一、工业工程1、前言 (2)2、工业工程概述 (2)3、课程设计目的 (2)二、取题背景1、台钻厂介绍 (3)三、应用的基本原理和步骤1、人机操作的基本原理 (4)2、人机操作的步骤 (4)四、人机操作分析的现行方案和改进方案 (4)五、效果评价 (19)六、设计总结与心得体会 (22)一、工业工程1、前言2011-1-11，在这个阴雨的天气我们来到了福州台钻厂。

在这个地方，我们的IE精神得到了充分的发挥，很感谢学校为我们提供了这个机会。

这次的实践活动对于我们的意义是很特别的，尤其是作为一名工业工程的学生，这次实践不仅仅让我们对台钻厂的装配工艺和人机操作环节有了初步的认识，在更深层次的说，这对于提升我们的专业水平具有很大的推动力。

此次时间虽短，但受益良多。

2、工业工程概述工业工程（Industrial Engineering，简称IE）起源于20世纪初的美国，它以现代工业化生产为背景，在发达国家得到了广泛应用。

现代工业工程是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，在制造工程学。

管理科学和系统工程学等学科基础上逐步形成和发展起来的一门交叉的工程学科。

工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统进行设计、改善和实施的工程技术，它综合运用数学、物理学和社会科学的专门知识和技术，结合工程分析和设计的原理与方法，对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。

因此在课程的学习过程中应当结合实际加强实践。

本次课程设计给我们提供了加强课程实践的机会，通过课程设计，可以使我们掌握工业工程的方法研究，作业测定，现场管理的知识、技术及技能，学会综合应用这些技能解决生产实际问题的方法和程序，以实际生产系统及其运行的不断优化，达到提高效率和经济效益的目的。

3、课程设计目的“基础工业工程”是工业工程专业的一门主要专业课。

它是培养工业工程专业人才的重要基础。

通过实验的训练，使学生掌握工业工程的方法研究，作业测定，现场管理的知识、技术及技能，学会综合应用这些技能解决生产实际问题的方法和程序，以实际生产系统及其运行的不断优化，达到提高效率和经济效益的目的。

二、取题背景1、台钻厂简介通过一天的参观和询问，对于福州台钻厂的基本情况有了大体的了解。

（1）公司介绍福州工大台钻有限公司原名（福州台钻厂）创建于1958年，是福州工程学院的校办工厂，是原国家机械电子工业部台式钻床定点生产企业，国家渔业机械仪器行业定点企业，曾被评为一级信用企业、福州工业利税“百强企业”、福建省小型工业企业“百佳明星”企业和出口创汇先进单位等。

企业主导产品有：“武夷山”牌台式钻床系列和水产养殖设备。

产品销往全国各地，并远销美国、西欧、东南亚和港澳等国家或地区。

福州工大台钻有限公司原名（福州台钻厂）以福建工程学院为依托，具有雄厚的生产、技术和科研力量，产品以品质稳定获得机床工具出口产品许可证。

生产的“武夷山”牌Z4112台式钻床于1980年、1986年和1991年被连续评为部优产品；“武夷山”牌增氧机获农业部“农业机械推广许可证书”。

（2）台钻厂生产产品介绍企业主导产品有：“武夷山”牌台式钻床系列和水产养殖设备。

1、“武夷山”牌台式钻床，主要包括Z4112、4012、Z4116、Z4016、ZM406、Z4416、Z4416A、Z4020、Z4025 、Z4032、S406、S4112等产品。

其中Z4112台式钻床于1980年、1986年和1991年被国家机械部评为部优产品。

2、“武夷山”牌水产养殖机械，包括YCO.37、YCO.75、YC1.5、YC4。

5等水车式增氧机和YL1.5叶轮式增氧机。

企业建有专用的增氧机试验场所，定期开展整机测试工作，增氧能力和动力效率等指标均高于国家行业标准。

（3）产品零件来源1、自制件该企业主要从事五大零件的自制，包括台钻的主轴、主轴套筒、主轴箱、底座、立柱（Z4112、Z4116系列还包括中间工作台的制造）。

2、外购件该企业外购零件主要有电机和轴承等标准件。

3、外协件该企业选择固定的三家认证厂家购买外协件。

（4）产品生产流程我们参观了台钻厂的金工车间、装配车间和综合车间，并由带队老师对各车间进行介绍。

金工车间是对各种零件的金属加工，按加工分为四条生产线，严格划分生产区域，要求工人每周三反馈一次零件作业数和进出量，随时核对控制，是主要的加工车间。

这里钻床，洗床，磨床等等设备大多都是有人工操作，因此需要工人要有较高的技术水准，也只有这样才能让生产出来的台钻达到高水准。

装配车间安装有两条流水线，分别永来装配零件和检测产品质量。

流水线的引入大大的提高了生产的效率。

台钻厂在质量检测上事非常的严格，对台钻的底座工作面的平面度，工作台面的平面度，主轴外锥的径向跳动，主轴旋转轴线对底座工作面的垂直度、对工作台面的垂直度，主轴套筒移动对底座工作面的垂直度、对工作台面垂直的垂直度。

主轴在向心力作用下，主轴轴线对底座工作面垂直度的变化，空转试验，开关、主轴升降、主轴箱升降、噪声、温升接地电阻绝缘、耐压、空载功率，负载试验，可靠性及安全卫生，装配检查，立柱与底座结合面、立柱与主轴箱结合面、立柱与工作台支架结合面、清洁度，外观，包装等等一系列的检测。

装配车间还有一项工艺就是美化外观的静电喷塑。

经过喷塑的器件显的更加的美观，易于顾客的接受，这也是台钻厂自身的一特色。

综合车间是对产品进行一些复杂处理，包括热处理，冷灼，冲压等等，通过这些工序提高产品自身的性能。

各道工序都要求工人有相当的技术。

外加台钻厂还有一个专门用来开发新产品的车间，这里面所有的工序几乎都是有人工完成，有高级的技工负责。

三、应用的基本原理和步骤本次课程设计运用的是作业分析的人机操作分析。

1、人机操作分析的基本原理人机操作分析是研究在一个工人操作一台或者多台设备的情况下，在一个操作周期内，机器动作与工人操作的相互关系，以充分提高机器与工人工时的利用效率。

现代化生产中，机器设备大多是全自动或者半自动的，操作机器的工人变成了“监督”机器的工人，有大部分时间是空闲的。

这些空闲时间如能加以利用，不但可以提高生产率和工作效率，而且还能够降低生产成本，增加工人的收入。

2、人机操作分析的步骤（1）在生产现场选择一加工（装配）工序为对象；（2）绘制人机操作程序图；（3）人与机器的操作时间均记录在案之后，将工人与机器的操作时间、空闲时间，每周程人工时数加以统计，以供分析时用。

四、人机操作分析的现行方案和改进方案1、钻中心孔现行方案人机作业图如果从上述人机图中进行分析，我们可以得到以下数据：一个人可以在操作的台数 = 人的空余时间/人的工作时间即：117/50=2.34所以一个人可以操作两台机器。

但是如果我们采取固定装夹工具将水喷头进行固定，就可以节省足足14s 的时间，但是清理垃圾时我们认为还是需要在机器暂停时处理比较安全，所以周程就节省12s。

经过以上修整后机器1 的周程时间缩短为155s，但这必须是建立在熟练工人的基础上。

如果一个人只操作一台机器，人的工作时间为27s，机器的工作时间为128s，128/27+1=5一个人可以操作五台像机器一类型的机器。

不仅从改善人的劳动或提高人和机器的利用率来说，都有很大的提高。

改善方案如下表所示:通过改进之后，人的时间利用率从29.944%上升到87．1%，通过添加一个固定夹具固定水喷头从而将机器的时间利用率从76.64%提高至82．6%。

2、粗磨2#莫氏锥孔留余量0.10-0.15现行方案人机作业图：由以上的人机操作分析图可得，轴必须装夹之后才能加工，加工完卸下工件时必须在机床停止时才能进行，因为人的工作利用率仍有40%的宽放率，仍有空余的时间14S，将工人的宽放时间去操作另外一台机器，并同时利用机器的空闲时间进行手工操作，从而提高人机利用率，根据N=（T+M）/T，N=（21+23）/21=2.09由此我们可以算出一个人可以同时操作2台机器，所以我做出了以下的改进方案。

改进方案人机作业图：通过改进之后，工人的利用率达到了百分之百，达到最好的利用率。

3、钻键槽孔现行方案人机作业图：由以上的现行人机作业图，我们可知：工人将工件装夹在机床上和加工完卸下工件时必须在机床停止时才能进行的，并且在机床加工的时候不断调整机床，但是检验工件这道工序时可以在机床开动中同时进行的，要缩短周程时间，应尽量利用机器工作的时间进行手工操作，以提高人机利用率。

因此，对于现行方法作出了改进方案，将检验工件这道工序调整到工人的空闲时间完成，以缩短周程时间。

经改进后，周程时间缩短了4s，人的利用率提高了2%，机床的利用率提高了3%。

改进方案人机作业图：4、精铣现行方案人机作业图：（时间单位：s）改进方案人机作业图：机器：y631k ，精铣Ф16主轴由以上的现行人机作业图和改进人机作业图，我们发现工人由原先的操作一台机器到操作两台机器，产能由原先283s*2生产两个工件，提高到到352s生产两个工件，时间节约了214s。

同时工人时间的利用率由原先的60.78%提高到现在的96.59%。

通过现场观察，我们发现工人在工作时，闲余时间很长，他们通常在等待着机器，或是去干自己的事情，比如去取水喝。

通过人机作业的改善，不但使得时间利用率提高，产能增加，而且还有适当的空余时间，使得工人不容易疲劳。

5、精磨现行方案人机作业图：由上面的现行方法分析可知：人的利用率比较低，空闲时间长，但是装夹工件和卸下工件必须在机床停止时才能进行的，想要进一步缩短周程是比较难的。

这时的改善方法有两种：一是增加其他工作；二是利用空闲操作一台机床。

在该方案中，工人有141s的空闲时间，足够操作另外一台机床（138s）。

这样既能充分利用工人的空闲时间，提高了工作效率，也节省了劳动力。

因此对现行方法作出了改进方案，在以下的改进方法中，周程时间增加了19S，但是人的利用率提高了40%，充分利用了工人的空闲时间，大大提高了工件的生产效率。

改进方案人机作业图：五、效果评价1、改善后效果综述如下：（1）在钻中心孔这道工序中，通过改进，对人操作一台的工作时间从50s下降到27s，进行改善之后一个人可以操作五台机器，人的空余时间从117s降低至20s。

人的时间利用率从29。

94%上升到87．1%，提高了57.14%，通过添加一个固定夹具固定水喷头从而将机器的时间利用率从76.64%提高至82．6%，提高了6%。

产能从原先的167s生产一台上升到155s生产5台，周程时间缩短了12s。

a．通过增加一个装夹工装夹具节省了25s。

b．通过固定水喷头改善了操作环境。

（2）在粗磨这道工序中，改进后周程时间虽然从原先的35s上升到42s，但是从产能的角度来看，从35s生产一台上升到42s生产两台，我们可以发现改进方法的可行性很大，塑造性强，进行改善之后一个人可以操作两台机器，人的空余时间从原先的14s变为0s，人的时间利用率从60%提高至100%。