工业工程人机作业分析Word格式文档下载.docx
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“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
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。
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
(时间单位:
S)
作业名称:
钻中心孔编号:
研究者:
日期:
人
机
卸下主轴(10s)
空闲
(25s)
装上主轴
(15s)
调整水喷头(2s)
钻
内
孔
(128s)
空闲
(117s)
清扫垃圾(2s)
调整水喷头(21s)
空闲(14s)
周程
工作时间
空闲时间
时间利用率
统
计
人
167s
50s
117s
29.94%
机器
128s
39s
76.64%
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:
机器1
机器2
机器3
机器4
机器5
清理垃圾(2s)
27s
54s
81s
108s
卸下主轴
(10s)
空
闲
孔
101s
74s
47s
(20s)
20s
周程时间
155s
20s
135s
87.1%
27s
82.6%
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:
粗磨编号:
机
从机床上卸下工件15
空闲12
将工件2装机床7
空闲14
粗磨工件223
从装夹头上取下工件12
将装夹头套入工件37
利用率
35
21
14
60%
23
12
65.7%
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:
日期:
机1#
机2#
从1#机床卸下工件15
粗磨工件412
将工件3装上1#机床7
从2#机床卸下工件25
粗磨工件3
空闲19
将装夹头套入工件47
将工件4装上2#机床7
从装夹头上取下工件12
粗磨工件411
从装夹头上取下工件22
将装夹头套入工件37
空闲7
42
100%
19
54.8%
54.8%
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
钻键槽孔编号:
2010年1月12日
机床
装夹工件8
空闲8
调整机床9
钻孔140
空闲20
空闲6
清洁机床14
调整机床16
清洁机床9
空闲18
调整机床6
卸下工件5
空间9
检验工件4
157
98
59
98/157=62%
140
17
140/157=89%
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%。
检验上个工件4
空闲16
空间5
153
55
98/153=64%
13
140/153=92%
4、精铣
(时间单位:
s)
工作内容:
精铣Ф16轴编号:
装夹Ф16轴40
空闲40
空闲23
工作177
清扫铁屑13
调整机器,转动轴9
空闲42
卸下轴22
空闲66
检验轴42
统计
283
172
111
60.78%
177
106
62.54%
工作内容:
机1
机2
装夹机1的轴
40
空闲40
工作40
卸下机2的轴
22
工作177
空闲175
空闲1
清扫机1铁屑13
调整机19
检验机2生产的轴
23
19
空闲4
装夹机2的轴
空闲2
工作46
卸下机1的轴22
空闲44
清扫机2铁屑13
调整机29
检验机1生产的轴23
空闲91
工作91
检验机1生产的轴
352
340
96.59%
175
50.28%
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
精磨编号:
装夹工件21
空闲21
调整机床36
磨削259
空闲22
调整机床60
空闲141
卸下工件21
301
138
163
46%
259
86%
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。
机床1
机床2
装夹工件21
磨削120
调整机136
调整机160
空闲61
卸下工件221
装夹工件2
调整机床2
36
磨削139
调整机2
60
空闲40
卸下工件121
320
276
44
61
81%
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。
现行的人
29.94%
改善后的人
155s
87.1%
现行的一台机器机器
改善后的五台机器
82.6%
(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%。
鉴于操作机器工作量并不是太大,而且工厂的宽放时间比较多,所以提高了劳动生产率,虽然机器的时间利用率有所下降,但是从全局考虑,我们以产能的提高为准。
35s
21s
19s
42s
0s
23s
改善后的两台机器
(3)在钻键槽孔这道工序中,我们提出一个问题:
检验工件可不可以在机器工作的时候来完成呢?
答案显然是可以的,既可以缩短周程时间又可以减少人的空闲时间。
因此我们在一个人操作一台机器的基础上,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。
我们将周程时间从157s减少至153s,缩短了4s,人的利用率从62%提高至64%,提高了2%,机床的利用率从89%提高至92%,提高了3%。
157s
98s
59s
62%
153s
17s
89%
140s
55s
64%
改善后的一台机器
13s
92%
(4)在精铣这道工序中,改进后周程时间虽然从283s上升到352s,但是从产能的角度出发,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,我们不难发现,这种改进方法是可取的。
进行改善之后,一个人操作两台机器,同时工人时间的利用率由原先的60.78%提高到现在的96.59%,提高了将近30%。
人的空余时间也从111s下降到12s,大大减少了空闲时间,充分提高了人的时间利用率。
283s
172s
111s
352s
340s
12s
177s
106ss
(5)在精磨这道工序中,进行改善之后,一个人操作两台机器,周程时间虽然从301s上升至320s,时间增加了19s,但是人的利用率从46%提高至86%,提高了40%,人的空闲时间从原先的163s下降至44s,充分利用了工人的空闲时间,大大提高了工件的生产效率,而且产能也从
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