重庆大学IE实验报告

重庆大学研究生专业实验教学
实验报告书
重庆大学研究生院制
实验课程名称： IE 实践 实验指导教师： 石崇辉 学 院： 机械工程学院
专业及类别： 全日制专业硕士 学 号： 20120713255 姓 名： 何彦东 实验日期： 2012年12月26日
成 绩：
IE实验报告
摩托车变速器装配实验时间2012年12月26日
实验名称
一、实验目的
1、熟悉摩托车变速器的功过原理及其装配流程；
2、熟练掌握工业工程基础相关理论知识并在实践中加深理解；
3、熟练运用5W1H、“ECRS”四大原则等方法对装配流程进行改善；
4、善于利用MOD排时法制定作业标准时间；
5、善于利用工业工程原理和设施规划先进技术进行生产车间进行合理布局；
二、实验原理
1、遵循运动作经济原则。

在运用“ECRS”四大原则时，首先考虑取消该工序，取消
是改善活动的最高境界，对不能取消的工序，再考虑进行合并、重排和简化。

2、模特法是一种典型的预定动作时间的标准方法。

模特法主要用于制定作业标准时间，
是在人体工程学实验的基础上，根据人的动作级次，选择以一个正常人的级次最低、速度最快、能量消耗最少的一次手指动作2.5cm的时间消耗0.129S定为基本时间单位MOD，再把人体主要的有形动作划分归并为21种模式，事先确定出所需的模特值。

3、车间布局是设施规划设计中的重要环节，既要符合工艺要求，又要经济实用、合理
布局。

车间布局直接影响到项目建设的投资，建设后的生产运行正常，应以工业工程原理和设施规划先进技术为指导，以计算机辅助设计等先进技术为支撑进行科学合理的车间布局规划与设计。

三、实验内容与步骤
1、绘制出变速器装配流程的工艺路线；
2、绘制出流程程序图并进行流程程序分析和改善；
3、利用MOD法进行动作因素分析并计算作业标准时间（以1年工作250天，每天工
作8小时计算）；
4、利用设施规划技术对摩托车变速器装配生产车间进行布局设计；
四、实验要求
1、掌握模特法的基本理论和方法，能够利用模特法进行动作分析
2.、设计一条装配50轻便摩托车变速器的流水线，确定流水线的长度并确定每个操作
者的工作地。

3.、根据产品零件的工位时间图，设计该产品装配的生产流水线，确定生产线年生产
能力，确定生产线所需人员、设备以及最少工人数。

实验指导教师评语：
教师签名：年月日考查成绩(5级计分) 学分 1
1.工业工程简介
工业工程（Industrial Engineering简称IE），是一门技术与管理相结合的科学以科学的方法，其以科学的方法，有效地利用人、财、物、信息、时间等经营资源，优质、廉价并及时地提供市场所需要的商品和服务，同时探求各种方法给从事这些工作的人们带来满足和幸福。

至今为止，工业工程在企业生产经营活动中已得到广泛的应用，工业工程理念已普遍应用于生产计划控制、质量控制、工厂布置、物料搬运等实际生产生活中。

本次实验就是通过分析减速器的装配工艺流程，找出工艺流程所存在的问题，优化减速器装配流程，设计出科学、合理的减速器装配流程，以解决在生产过程中的车间布局，工位工时等方面不尽合理的问题，从而使流水线节拍保持平衡、现场布局合理，以优化现场物流线路、提高生产效率、降低现场管理复杂度。

2.模特法简介
模特法是一种预订动作时间标准方法之一，是“工作研究”中衡量劳动测定的一种技术。

模特法的原理是根据操作时人体的动作部位、动作距离、工作物的重量，然后通过分析计算，确定标准的操作方法，并预测完成标准动作所用的时间。

其具有以下几个特点：（1）所有人力操作均包含一些基本动作，同时不同的人做同一动作的时间基本相等，对少数人而言特别快或特别慢。

（2）对于同一工作岗位，男性操作和女性操作工时定额基本相同。

（3）运用模特法研究动作时，应结合人机工程学的有关原理，得出更加准确的工时标准。

3.减速器工作原理
减速器是在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。

减速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成。

其基本结构有三大部分：齿轮、轴及轴承组合、箱体和减速器附件。

4.实验过程
4.1零件描述
左箱盖一侧右箱盖一侧其他
1.左箱盖
2.小轴承8.右箱盖
9.大轴承
17.螺栓（5个）
3.输出转动齿轮轴
4.拨叉螺帽
5.拨叉手柄
6.拨叉弹簧
7.拨叉10.输入转动齿轮轴
11.弹簧座
12.弹簧
13.齿轮
14.垫圈
15.中间转动齿轮
16.密封圈
4.2装配前零件摆放位置
右箱盖部分零件摆放位置
左右
右箱盖垫圈
轴承
输入转动齿轮轴
弹簧座
弹簧
齿轮
中间传动齿轮
密封圈
左箱盖部分零件摆放位置
左右
左箱盖
拨叉
拨叉弹簧
拨叉手柄
小轴承
转动齿轮轴螺栓摆放位置
左右
螺栓梅花起子4.3装配流程以及工艺程序分析
4.3.1装配工艺程序图：
名称：摩托车变速器装配工艺程序图 编号： 01 方法：现行方法 统计
内容 符号 次数 时间 加工 ○ 14
检查 □ 5
合计
19
拔叉
左箱盖1
2拔叉弹簧
插入拔叉
插入拔叉弹簧
3拔叉手柄
插入拔叉手柄
41检测尺寸
拔叉螺帽
拧拔叉螺帽
5
接小轴承
小轴承
6插入齿轮轴
齿轮轴
齿轮轴
右箱盖7
8
弹簧座
插入齿轮轴
插入弹簧座
9
弹簧
放入弹簧
10
3定位、检测尺寸
齿轮
安装齿轮
11
放入垫圈
垫圈
12
放入中间齿轮
中间齿轮
2
检测尺寸
14
13
45啮合两箱盖、压紧
检测尺寸
螺栓
拧紧螺丝
最终检测
4.3.2. 流程程序分析：
改善前装配流程程序图
工作名称：50轻便摩托车变速器装配方法：现行方法
日期：2012.12
统计
项别次数距离(m) 时间(s) 作业14 134
移动 3 9
检查 2 8
等待 1 15
工作说明时间
（s）距离
（m）
人
数工序系列
作业移动检查等待
1.将输出轴与输出
轴承连接
5 1
2.然后将其插入左
盖
6
3.再将中间齿轮插
入左盖
9
4.将拔叉插入左盖 5
5.置于托盘上运往
下一道工序
3.0
6.将输入轴与滚动
轴承组装
5 1
7.将其插入右盖 4
8.将弹簧座放入右
盖
7
9.装弹簧 5
10.将大齿轮压入弹
簧并啮合
9
11.置于托盘运往下
一道工序
3 1
12.等待装配15.0
13.检查左右盖 5
14.将左右盖装配9
15.上弹簧 5
16.装拔叉手柄 3.0
17.安装小垫圈7
18.上螺母10
19.运往下一工序 5
20.上4个螺母35 1
21.最终检查 3
运用5W1H提问技术以及ECRS原则进行改善：
问：为什么在装配工序之前需要等待？
答：因为装配工序的工人在进行装配之前必须先要对左右盖进行必要的检查，以便正确安装。

问：为什么一定要装配工人检查呢？可以让前面的工人代替吗？
答：可以，在第一和第二道工序的工人装配好自己的工件后进行必要的检查。

节约瓶颈工序的时间！
依次类推，进行提问，可以进行如下的改善：
1.各个工位所需时间不同。

有时差异比较大，造成不必要的等待，应该平衡流水线，取消等待。

2.装配左右盖工序之前的检查工序可以取消，由前面两个工序的工人在装配的同时进行检查
3.让第三个工位的装配工人先稍微预紧螺丝，减轻下一个工位工人的工作量，平衡流水线
改善后装配流程程序图
工作名称：50轻便摩托车变速器装配方法：现行方法
日期：2012.12
统计
项别次数距离(m) 时间(s) 作业14 124
移动 3 9
检查 1 8
等待0
工作说明时间
（s）距离
（m）
人
数工序系列
作业移动检查等待
1.将输出轴与输出
轴承连接
5 1
2.然后将其插入左
盖
6
3.再将中间齿轮插
入左盖
9
4.将拔叉插入左盖 5
5.置于托盘上运往下一道工序 3.0
6.将输入轴与滚动轴承组装 5 1
7.将其插入右盖
4 8.将弹簧座放入右盖 7
9.装弹簧
5 10.将大齿轮压入弹簧并啮合 9 11.置于托盘运往下一道工序 3 1 12.将左右盖装配
9 13.上弹簧
5 14..装拔叉手柄
3 15..安装小垫圈
7 16.上螺母
10 17.运往下一工序 5 18..上4个螺母 35 1 19.最终检查
3
4.3.2. 装配线路图
1
2
3
4
上述是50轻便摩托车变速器装配线路图，采用U型线路图，可以节约占地面积，图中的长方形表示每一个工位，椭圆表示在此工位的工人。

4.3.3 装配线人机作业图：
作业名称：轻便摩托车变速器装配人机作业图
研究者：何彦东日期：2012.12
人机器
加工20.7 空闲
空闲运输 3.5
加工22.5 空闲
空闲运输 3.5
加工30 空闲
空闲运输 3.5
加工53 空闲
空闲运输 3.5
加工54 空闲
统计周程工作时间空闲时间利用率人194.2 180.2 14 92.79%
机器194,2 14 180.2 7.21%
4.3.4 装配双手作业图
1、左箱盖装配双手作业分析
2、右箱盖装配（包含左右箱盖合并装配）双手作业分析
如下两图所示：
工作：右箱盖装配开始：双手空闲
结束：右箱盖装配完毕
搬运操作储存等待
右箱盖的装配
右手左手
1213434
5
6
1
2
123
4
3456
至轴承抓起轴承移至作业位置将轴承装入右箱盖中至输入转动齿轮轴抓起输入转动齿轮轴
移至作业位置将输入转动齿轮轴插入轴承孔
至弹簧座抓起弹簧座移至作业位置至弹簧抓起弹簧移至作业位置
将弹簧放在弹簧座上
至齿轮抓起齿轮移至作业位置选择正确齿面7
165
56至垫圈抓起垫圈移至作业位置
将垫圈放在适当位置
7
4持住密封圈
89
78至中间传动齿轮抓起中间传动齿轮移至作业位置
放在右箱盖上适当位置8
978至密封圈抓起密封圈移至作业位置装上密封圈
调整位置，将弹簧座装入调整位置，压下齿轮托住齿轮和右箱盖转动齿轮轴使其错开31持住输入转动齿轮轴
2持住弹簧
3持住垫圈
1等待2等待3
等待
10
同右
工作：左箱盖装配开始：双手空闲
结束：左箱盖装配完毕
搬运操作储存等待
左箱盖的装配
右手
左手
1122454
5
6
678
9
10
11
8
9
10
111
12
1
13
4
12567
8
34至拨叉抓起拨叉等待
移至作业位置持住拨叉
调整拨叉a 部位位置调整拨叉b 部位位置
双手协助将拨叉装入左箱盖将左箱盖翻过来至拨叉弹簧
抓起拨叉弹簧移至作业位置
装上拨叉弹簧
至拨叉手柄抓起拨叉手柄移至作业位置双手协助压下弹簧，对准c 位置持住拨叉手柄
同右
至拨叉螺帽抓起拨叉螺帽移至作业位置拧上拨叉螺帽至小轴承
抓起小轴承移至作业位置
装入小轴承同右
至转动齿轮轴抓起转动齿轮轴移至作业位置插入小轴承孔
尝试转动松夹具
32
持住拨叉手柄
同右3
同右
7
将左箱盖翻过来3持住转动齿轮持住左箱盖
2
12
取左箱盖放到传送带上
工作：左右箱盖合并装配开始：双手空闲
结束：变速器装配完毕
搬运操作储存等待
左右箱盖合并装配
右手
左手
12
3456
12
3456
至左箱盖抓起左箱盖移至作业位置双手协助合上左右箱盖同右
至螺栓抓起螺栓移至作业位置至电动螺丝刀抓起电动螺丝刀移至作业位置对准螺栓开启电动螺丝刀完成螺栓紧固7
2松夹具2
持住夹具开关
8
拧上螺栓松开电动螺丝刀
取装配好的箱盖放到传送带上
11
持住两箱盖
1
等待
1、左箱盖装配双手作业分析统计表
统计
左手 右手 8 13 2
12 4 1 2 1 16
27
2、右箱盖装配（包含左右箱盖合并装配）双手作业分析统计表
统计
左手右手
6 18
5 17
3 1
0 1
14 37
3、左右箱盖合并双手作业分析统计表
统计（左右箱盖合并）
左手右手
2 8
0 6
2 0
1 0
5 14
4.3.5 工位—时间图
方案一：
No 工位时间（MOD）
55
1 将输出轴与输出轴承装配，并插入左盖，将中间齿轮扎入左
盖，再将拔叉插入左盖
2 输入轴与输入轴承装配并插入右盖，弹簧和弹簧座装入右盖
65
并安装打齿轮
3 检查左右盖并装配41
4 拧紧螺丝260
5 安装外弹簧，拔叉手柄以及小垫圈，拧紧螺母，并检查103
方案二：
No 工位时间（MOD）
95
1 将输出轴与输出轴承装配，并插入左盖，将中间齿轮扎入
左盖，再将拔叉插入左盖，安装外弹簧，拔叉手柄以及小
垫圈，拧紧螺母
99
2 输入轴与输入轴承装配并插入右盖，弹簧和弹簧座装入右
盖并安装大齿轮，同时检查左右盖并装配
3 检查变速器并拧紧一个螺丝94
4 拧紧两个螺丝102
5 拧紧两个螺丝102
方案三：
No 工位时间
106
1 将输出轴与输出轴承装配，并插入左盖，再将拔叉插入左盖，
安装外弹簧，拔叉手柄以及小垫圈，拧紧螺母。

2 将中间齿轮扎入左盖并检查拨叉。

51
58
3 输入轴与输入轴承装配并插入右盖，弹簧和弹簧座装入右盖
并安装大齿轮。

4 左右盖装配并预紧一个螺丝71
5 拧紧螺丝208
通过对以上三个方案的比较，显然方案二个方案最优，不仅流水线平衡，而且时间短，效率高！
从方案二中得出各个工位的标准时间如下：（假设评比系数为110%）
工位一标准时间=95*0.129*110%*1.1=14.8s
工位二标准时间=99*0.129*110%*1.1=15.5s
工位三标准时间=94*0.129*110%*1.1=14.7s
工位四标准时间=102*0.129*110%*1.1=15.9s
工位五标准时间=102*0.129*110%*1.1=15.9s
4.3.6 50轻便摩托车变速器的模特分析
MOD法一种典型的预定动作时间的标准方法，主要用于制定作业标准时间。

其原理为：①所有人的操作时的动作，均包括一些基本动作。

通过大量的实验分析，模特法在实际生产的操作动作，可归纳为21种。

②不同的人做同一种动作（在条件相同时）所需要的时间值基本相等。

这里所说的“不同的人”指大多数人而言，少数特别快、特别慢的人不包括在内。

③使身体不同部位做动作时，其动作所用的时间值互成比例。

利用MOD法原理对变速器左箱盖装配流程进行详细工位动作因素分析，得到如图所示变速器左箱盖装配工位动作因素分析图。

左箱盖装配动作因素分析
作业内容：变速器左箱盖装配工作序号：工位布置图
左手动作时间右手动作
动作叙述分析式次数MOD值次数分析式动作叙述
取左箱盖M3G1 4 BD 等待
移到身前M3P0 3 BD 等待等待BD 4 M3G1 伸手取拔叉等待BD 3 M3P0 移到身前
持住左箱盖H 5 M3P2 插入拔叉等待BD 4 M3G1 伸手取拔叉弹簧等待BD 3 M3P0 移到身前
持住左箱盖H 5 M3P2 插入拔叉弹簧等待BD 4 M3G1 伸手取拔叉手柄等待BD 3 M3P0 移到身前
持住左箱盖H 5 M3P2 插入拔叉手柄等待BD 4 M3G1 伸手取螺帽等待BD 3 M3P0 移到身前
持住左箱盖H 20 5 M2G0
M2P0
拧拔叉螺帽
伸手取小轴承M3G1 4 BD 等待移到身前M3P0 3 BD 等待
将小轴承递给右
手M2P1 3 M2P1 接小轴承
持住左箱盖H 5 M3P2 插入小轴承等待BD 4 M3G1 伸手取齿轮轴等待BD 3 M3P0 移到身前持住左箱盖H 5 M3P2 插入齿轮轴
持住左箱盖H 20 5 M2G0
M2P0
转动齿轮轴
合计117
右箱盖装配动素分析图
作业内容：变速器右箱盖装配工作序号：工位布置图
左手动作时间右手动作
动作叙述分析式次数MOD值次数分析式动作叙述等待BD 4 M3G1 伸手取右箱盖等待BD 3 M3P0 移到身前等待BD 4 M3G1 伸手取大轴承等待BD 3 M3P0 移到身前
扶住右箱盖H 5 M3P2 插入大轴承等待BD 4 M3G1 伸手取转动齿轮轴持住右箱盖H 5 M3P2 输入转动齿轮轴
等待BD 4 M3G1 伸手取弹簧座等待BD 3 M3P0 移到身前
持住右箱盖H 5 M3P2 放入弹簧座等待BD 4 M3G1 伸手取弹簧等待BD 3 M3P0 移到身前
持住右箱盖H 5 M3P2 放入弹簧等待BD 4 M3G1 伸手取齿轮等待BD 3 M3P0 移到身前
持住右箱盖H 5 M3P2 放入齿轮等待BD 4 M3G1 伸手取垫圈等待BD 3 M3P0 移到身前
持住右箱盖H 5 M3P2 对准放入垫圈等待BD 4 M3G1 伸手取中间齿轮等待BD 3 M3P0 移到身前
持住右箱盖H 5 M3P2 将中间齿轮放入左
箱盖
取装配好的右箱盖M2G1 4 M3G1 伸手取装配好的左
箱盖
与左箱盖啮合、压
紧
E2D3A4 9 E2D3A4 与右箱盖啮合、压紧等待BD 4 M3G1 伸手取螺丝
等待BD 3 M3P0 移到身前持住装配件H 5 M3P2 对准螺孔放入
持住装配件H 20 5 M2G0
M2P0
拧紧螺丝
合计133
由上两图所示变速器左箱盖和右箱盖的装配工位动作因素分析可得到整个装配过程MOD值为117+133=250MOD。

因此，装配的正常工时间为250×0.129=32.25s。

根据10% 的宽放率吗吗，可以计算出标准时间为32.25*1.1=35.75.
假设每年工作250天，每天工作8小时，两班工作制，则一年的生产量为S=250*16*3600/35.75=402797.5件.
4.3.7 确定生产线的生产能力，所需人员以及设计
设计出的产品生产线装配的生产流水线如上题所示，由第四题可以得出，整
个产品装配的标准时间=14.8+15.5+14.7+15.9+15.9=76.8s. 假设每年工作250天，每天工作8个小时，两班制工作，每一班休息一个小时，工作时间的工人的工作率为80%，假设一共一条生产线，由上题所示每条生产线可同时加工两个产品，所以得生产线的年生产能力为：
年生产产品件数=(7h*2*2*250d*80%*3600)/76.8s=262500件
设每班10人，则两班一共20人，即最少工人数20人
流水线情况为：生产线长为5.2米，宽为5.4米，零件放置在盒子里，盒子放在工作台上，方便拿取。

5. 实验总结
本实验以摩托车变速器装配为案例依据阐述了IE技术在制造系统中的应用。

本实验绘制变速器装配流程的工艺程序图、流程程序图并对其进行分析和改善，在改善的基础上利用MOD法进行动作因素分析并计算出了变速器装配作业的标准时间，再利用设施规划技术对摩托车变速器装配生产车间进行布局设计，最后利用em-plant仿真软件对变速器装配流程进行建模与仿真、分析和改善。

实验不仅加深了我对工业工程基础知识理论的掌握，同时通过将理论知识应用于实践，使我获益匪浅。