工业工程毕业设计（论文）-驱动装置装配的双手作业分析.doc

目 录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1.1 课题来源及意义.1 1.2 国内外研究发展状况.2 1.2.1 工业工程的发展历程.2 1.2.2 我国工业工程的现状与未来发展.4 1.3 问题提出及研究意义.4 1.4 本课题的研究重点和思路.5 第二章第二章 评价工作方法和组织绩效的确定评价工作方法和组织绩效的确定 7 7 2.1 评价工作方法和组织绩效的目的.7 2.1.1 工作测定的用途7 2.2 评价工作方法和组织绩效的方法.8 2.2.1 方法改进.8 2.2.2 工作测定.8 2.2.3 作业标准时间.9 第三章第三章 现行方法分析现行方法分析 1111 3.1 驱动装置装配过程 .11 3.2 驱动装置装配分析 .11 3.3 驱动装置装配中出现的问题17 3.4 问题的解决18 3.5 改进的要点21 3.6 改进措施21 第四章第四章 齿轮箱装配改善效果分析齿轮箱装配改善效果分析2929 4.1 新方案与旧方案对比29 4.2 改进方案应用效果29 第五章第五章 结论结论3131 谢谢 辞辞3333 参考文献参考文献 3434 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 1 第一章 绪论 1.1 课题来源及意义 铁路的发展水平如何，会直接影响到国家的工业化进程。铁路作为一种经济的、 大运量的交通工具，在许多国家的经济生活中占有非常重要的地位，并为本国经济和 社会的发展做出了重大的贡献。但近年来，随着航空、海运和公路等运输方式在我国 迅速崛起和发展，铁路运输受到了严峻的挑战，这种发展趋势就促使铁路必须进行内 部体制改革以及运输手段的技术创新，进一步加速铁路的高速化，重载化和多式运输 的立体化，进而实现铁路路网的现代化 我们习惯于把铁路比喻成国民经济的大动脉，但多年来中国铁路运输一直处于超 负荷、低水平状态下运行，这对于经济持续快速增长的中国来说，这样的运行速度和 规模显然已经不能适应我国的生产力发展要求。因此，我国必须建设高效，快速的铁 路网。 现代化的铁路发展自然离不开机车的发展，我国经济的快速发展使得机车的性能要 有明显的提高，无论是在速度，还是在运量上都需要做出必要的改革。那么对于机车 生产的质量等方方面面都需要做得更好，才能对机车性能等挺高的同时保证机车的寿 命以及安全性。1 本课题是对hx_d3型交流传动货运电力机车驱动装置的装配作业进行双手作业分析。 作业分析是通过以人为主的工序的详细研究，使作业者、作业对象、作业工具三者合 理地布置和安排，达到工序机构合理。减轻劳动强度、减少作业工时消耗，缩短整个 作业的时间以提高产品的质量和产量为目的而作的分析。所以通过对装配作业的分析， 来发现作业人员时间上的关系，来达到排除作业人员作业过程中存在的不经济、不均 衡、不合理和浪费等现象。从而使得生产能够更加有效率，同时减轻作业人员的不必 要劳动。21.1.1研究背景 一个企业要将人力资源转变为人力资本的关键是提高人力资本存量和人力资本利 用率，从而提高劳动生产率。人的劳动生产率，从人力资源开发与管理的角度，主要 取决以下几个方面： 一是增加资源的投入，比如增加投资，更新设备，引进技术，提高劳动强度等： 二是从改进方法入手，提高劳动者的积极性，技术水平和操作熟练程度，充分挖掘企 业的内部潜力，最大限度的降低成本，促使企业走内涵发展的路子（1） 。在影响生产 率提高的因素分析中，人力资源状况是影响生产率提高的首要因素。所以，采用第一 种方法提高生产率效果已经不具有竞争力，提高生产率的第二种方法现在是所有企业 一直追求的方法，而这种方法正是工业工程的基础技术，工作研究的原理和方法的具 体实施，提高生产率是一项系统的工作，其中要素和方法涉及工业工程的所有内容。 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 2 在此，主要展示双手作业分析方法改进驱动装置装配过程。 双手操作分析属于工业工程范畴它是以人的双手操作为对象, 通过双手操作程序 图记录双手动作, 运用碗提间技术发掘单手及笨拙、无效动作, 发现设备、工具、物 料等不合理的放置, 根据动作经济原则对原操作方法进行取消、合并、重排、简化四 个方面的改善, 最后建立新的操作方法, 使双手动作平衡、规范, 达到提高效率、减 轻疲劳的目的。某企业,近几年已经逐步发展成为能够独立设计制造具有世界先进水 平机车车辆的现代化企业。 但在基础管理上却存在着大多数企业普遍存在的间题作 业标准不完善, 操作方法不科学, 操作的随意性大, 无效动作多, 不仅影响了工效, 也加重了工人的疲劳程度。目前, 大连机车车辆有限公司任务过重, 许多车间的工作 效率始终不能进一步提高。在这种形势下, 提高劳动生产率已成为企业当务之急。而 双手操作分析正是在不需投资或较少投资的条件下, 完善作业标准, 提高工作效率的 有效方法。本文作者在大连机车车辆有限公司调研期间, 以装配车间为试点, 进行了 双手操作分析方法的应用研究 1.2国内外研究发展状况 1.2.1 工业工程的发展历程 关于工业工程( industrial engineering - ie ) 的起源存在许多不同看法, 实 际上早在十八世纪在马尔萨斯、李嘉图及斯密斯的著作中谈到与ie 有关的若干概念, 特别是亚当斯密斯(a d am smith ) 在 1776 年出版的国富论中提出的劳动分工 概念, 是推动当时工业化生产的一个重要里程碑。ie 的发展历程大致分为以下四个阶 段: (1)摇篮期 第一阶段从产业革命到十九世纪末称为摇篮期。产业革命后, 生产力有很大发展, 1799 年美国的惠特尼(ewhitney ) 提出了“互换性”概念, 规定各零件的公差, 促使 零件具有互换性。这种方式奠定了合理化、专业化、机械化、简单化和标准化的基础, 因而能向大量生产发展。1832 年英国的巴比奇在发表的论机器和制造业的经济一 书中论述了专业分工、工作方法、机器与工具的使用、制造的经济原则等, 对ie 先驱 者产生了重要影响, 人们开始用新的思考方法来研究提高效率, 这就孕育了ie 的 思想, 为ie 的诞生和发展打下基础。 (2)奠基期 第二阶段从十九世纪末到第一次世界大战期间称为奠基期, 在这个时期里, 泰勒 (f. w . taglor) 和吉尔布雷斯及其志同道合者开创了时间研究和动作研究的技术,成 为 ie 的创始人。有人称泰勒为“ie 之父”, 这是因为他在机械制造工程的基础上开 始了 ie 的实践活动。当时工厂没有明确的工作定额; 没有应用激励来提高工人的成绩; 工人的操作方法完全凭个人的经验和技艺, 与当时的机器设计能力相比工人的劳动生 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 3 产率很低。泰勒受汤恩(henryr.towne) 的“作为经济学家的工程师”的思想影响, 在 机械制造领域发展了这样一个概念: 方法设计、时间测定、生产计划安排与控制等都 是工程师的职责, 他努力实践这个概念, 进行了一系列试验, 如金属切削试验、铲煤 铲砂试验、搬运生铁试验等。泰勒认为提高工人劳动生产率的潜力是很大的, 他主张 在科学试验的基础上制定出标准的操作方法, 并对全体工人进行训练据以制定较高的 定额, 这就是所谓的工作定额原理。为了使工厂完成较高的工作定额, 除了使工人掌 握标准的操作方法外,还必须使所用的工具、机械、材料、工艺及作业环境标准化, 这 就是所谓的标准化原理, 从而使生产率提高了几倍。 吉尔布雷斯夫妇共同致力于动作研究, 设定了十七种基本动作要素以及工作流程 分析, 他为工作与操作的改进和后来的预定时间标准创造了科学的依据, 提供了至今 人们仍在使用的思维方法。美国的汽车大王享利福特(h ford ) 首创了符合标准 化、专业化的生产线同步化系统(流水线) , 使制造领域的生产率大幅度提高。这一时 期, 享利甘特(h gantt) 创造了“计划控制图”或叫“甘特图”, 艾马逊提出了 “奖金计划”和“提高个人效率的十二原则”, 为生产管理和生产率的提高作出了很 大贡献。1917 年成立了 ie 协会和泰勒协会。 (3)成熟期 第三阶段从二十世纪二十年代到第二次大战期间称为成熟期。这一时期是广泛地 将当时的数学、经济学、社会学和心理学的成果引入 ie 活动中, 从多种学科的角度来 考察、分析和改进所研究的系统。1924 年至 1932 年美国的梅奥(g. f. m ay o) 在西 方电气公司霍桑工厂所进行的著名“霍桑”试验, 使人们认识到生产过程中人的行为 和作用对生产效率提高更为重要, 提高工人的士气是提高生产率的有效方式; 1924 年 休哈特(w . a . s hew hart) 首创质量控制图, 有效地将数学分析和统计方法应用到 质量控制中, 从此统计学成为 ie 研究中的一项有力武器,广泛地应用于质量控制、库 存控制、财务与成本控制以及市场预测等方面。 第二次大战期间普遍采用了 m tm 法。工作研究(包括时间研究和方法研究)、质量 控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划与控制等已成为 ie 的内容。随着机械化 的迅速发展, 费希(j. f ish) 首创“工程经济”, 解决设备的“经济性”问题。当时 由于战争的需要, 运筹学(op era2tion r esearch- or ) 的产生为决策者提供在多种 方案中进行决策的方法, 工业工程师将其应用到工厂管理中, 例如, 决定产品开发方 向、销售分配方案、资源最优配置等都存在如何在各种复杂的条件下求“优化”问题, 这些问题都可以利用运筹学中的线性规划、非线性规划、动态规划、网络技术、排队 论、对策论等方法来解决, 使得 ie 的技术内容得到大大的丰富与发展。 （4）革新期 第四阶段为第二次大战以后称为革新期。1945 年希亚公布了“因数分析法”(w f 法)。1947 年米鲁兹(l. d.m ills) 在通用电气公司创立“价值工程”(v alue e ng 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 4 ineer2 ing - v e ) 技术, 总结了一套保证产品或作业必要功能, 又能最大限度地降低成本 的方法。 二次世界大战以后, 随着自动化、电子化的进一步发展, ie 关于人的因素的研究有 了新的发展。ie 工程师们逐渐认识到必须把人和系统结合起来加以分析和研究,出现 了“人机工程”(human engineering ) 或人因工程(h um an factor) , 又称工效学 (erg onomics)。1949 年成立了人机工程学会, 工作研究开始从“人机工程”的角度, 更多地考虑机器的设计、工作台的设计与工作地布置, 研究作业环境如何更有利于发 挥操作者的效能, 1957 年美国兰德公司和杜邦公司联合提出关键路线法 (criticalpath method - cpm ) 用于计划控制所属化工厂的维修工程。1958 年美国海军武器局特别 规划室研究了计划评审技术(program e valuation and review technique - p er t ) ,并 用于制造北极星导弹, 1966 年又提出了随机网络模拟技术(ger t ) , 从而解决阿波 罗登月空间系统计算和安排问题。p er t 和 cpm 都采用网络图进行计划与控制, 都有 确定每道工序所需时间, 都考虑时间均衡和费用的减少问题, 因而得到了广泛的应用。 20 世纪 50 年代是 ie 从战前经验主义发展为战后更讲求定量方法的最活跃的年代。 ie 的研究方法随着应用数学所取得的成就以及电子计算机的诞生与发展而产生了巨大 的变化。定量化技术成为 ie 研究的主导和趋势,通过数学模型的建立来分析、设计、 描述复杂的工业生产系统, 特别是计算机科学、系统科学与工程的产生, 使得 ie 工程 师们能够吸收现代科学技术的最新成果, 对大规模的经济与社会系统进行分析、实验、 多方案对比与决策, 以及运行过程的控制与创新。3 1.2.2 我国工业工程的现状与未来发展 1990年6月5-7日，在天津大学召开了“中国机械工程学会第一次工业工程学术会 议” ，并成立了工业工程研究会，中国第一个全国性工业工程学术团体就此诞生。工业 工程研究会的成立为我国工业工程的研究和学术交流奠定了组织基础。经过此后近15 年的发展，取得了较大的成就。目前，大陆对工业工程的应用涉及到汽车、钢铁、机 械制造、家电、建材、信息等十几个行业，包括第一汽车集团、一汽一大众有限公司、 广东科龙集团、广东美的集团、深圳华为公司，以及东南沿海的众多企业都已经应用 工业工程作为提高企业管理水平的重要手段，并取得了显著效果。其特点是工业工程 在商品经济发达地区应用的范围较广泛，效果也较显著。不过由于企业管理水平不同， 应用工业工程的动机不同，对工业工程的理解与掌握也有所不同，因此大陆企业应用 工业工程提高企业管理水平的过程一直是十分复杂和曲折的。4随着 信 息 技术与知 识经济的发展，以及加人wto所带来的挑战，使我国企业面临着参与全球竞争的压力。 企业的经济形态也呈现二元化的态势:一方面企业要不断提高管理水平，实现工业化; 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 5 另一方面必须应用现代信息技术的最新成果，完成信息化。这种二元经济的现实决定 了基于信息技术(it)的工业工程理论和方法是重要的研究和应用领域。5 1.3 问题提出及研究意义 生产的机械化，并不能完全解除工人的手工劳动。在以手工加工为主的行业中， 工人工作效率仍然是影响企业生产率提高的关键因素。工人每天从事大量的手工劳动， 计件工资主要靠加工产品的数量来测评。纵使有着多年工龄的熟练操作工，在工作中 依然存在着双手不能协同利用的问题。操作者们或是一只手工作，另一只手空闲，或 是一只手进行主要工作，另一只手加以辅助完成，双手的利用率没有达到应有的水平。 由于双手的对称性，倘若稍加训练，其效率就会达到右手的80，刻苦训练就会达到l 00。 吉尔布雷斯的动作经济原则指出，用手操作时应该遵循“双手同始并做” 、 “两手不应 同闲”的原则。对单手作业可以改变为双手作业，即两只手同时开始一起操作；双手 作业的劳动也要让两只手的工作负荷尽量相同，协调、配合地完成工作。这样一方面 可以锻炼非优势手的能力，另一方面可以大大提高双手的利用率，提高工作效率。同 时，由于双手协调地完成操作，有规律地作业，也会大大减少工作疲劳。因此，通过 强化非优势手的锻炼，提高其利用率，改进工作绩效显得颇具意义。 （2）产品装配是 将已经制造合格的与采购到的零件、成品件、标准零件按照图纸及技术要求安装或者 装配在一起，组成组合件，部件、成品，并达到规定的质量标准，经检验合格转入下 一个装配工序或包装出厂。对于制造厂来说，产品装配在整个生产流程中是一个相当 重要的生产管理环节，产品装配中，设计合理的工艺流程，流程时间，防止装配工序 停顿，平衡站立周期，提高效率，降低成本是工业工程的一项重要的工作，科学的组 织产品装配使其沿着一条循序进行的装配线平稳的进行，不但能确保产品质量，更重 要的是缩短装配周期，减少装配工时，降低产品成本，从而提高产品在市场上的竞争 力。 在产品装配过程中，我们的任务就是设计合理的工艺流程，并使其不断完善和改 进，根据产品产量，品种的变化调整装配线的流程，站位，站位周期。采用双手作业 分析方法改善大连机车厂的驱动装置装配的效率问题是生产系统投入的要素得到有效 的利用，不但降低了成本，而且保证了安全，使企业获得更高的效益 1.4 本课题的研究重点和思路 论文首先采用文献收集的方法，研读了大量的国内外文献，收集并整理相关文献 资 料，介绍了双手作业分析的起源、发展以及双手分析的相关问题；同时采撷研究领域 内专家学者的前沿理论，以此作为论文后续研究的理论基础。进而分析双手作业对于 企业效益呈现特殊优势的原因，探究双手协同操作的原理和积极意义。最后，通过发 现人和设备两者有关动作的缺陷，以提高过程中的每一动作的效果，改善与设计过程 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 6 中的方法，以降低人的体力和生产工时，提高产品质量和获得最佳的经济效益，提高 作业人员的技能水平。 提出问题 大连机车厂装配车间的装配现状，为什么 对其操作者尽心双手操作分析 分析问题 采用双手操作分析图分析装配过程 分析改进后的操作过程 证实改 进的方法有效 ecrs分析方法分析 双手协同操作 解决问题 改善后对企业的效益有什么样的 帮助 论文的技术路线图 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 7 第二章 评价工作方法和组织绩效的确定 2.1 评价工作方法和组织绩效的目的 双手作业分析方法作为工业工程作业分析的其中一个分析方法，在此，我们将比 较深入了讨论为什么双手分析方法会给企业带来效益上的提高。一个有效的评价指标 体系的建立、完善和发展是采用何种评价方法的基础，也有利于操作过程进行规范， 提高效益的整体水平。产品全生命周期质量指标是一个综合性的技术经济指标，它涉 及到企业管理、安全生产、人机工程、人员素质等许多方面， “各种组织的各层次管理 者正在努力通过人来取得成果”7为了做到这一点，各种控制系统被设计出来，仪测 定和提高组织绩效，令人遗憾的是，许多普遍使用的控制系统智能监控整个系统绩效 的一小部分，但是，最近在设计效率高和效果好的控制系统反馈已经有了较大的进步， 工业工程研究院在该领域走在了前列。8 无论是什么规模的企业最关心的始终是自己企业的生产效率，组织的生产效率是对 一个组织吧投入转化为产出的能力的度量，如等式2-1所示 产出 生产率 = 投入 产出和投入的测定可以使部分的，也可以是复合的。假定要舍得道的阐述有较高 的质量而且可以满足用户的需求，我们将发现生产率会受到效率，效果以及质量的影 响。如图2-1所示，生产率与创新以及服务质量一起，决定整个组织的绩效，而这通常 是由自由企业系统的收益效率衡量的 效率 创新 效果 生产率 收益率 质量 服务质量 图2-1 整个组织的绩效关系图 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 8 那么，参照图2-1我们了解到目前来讲工作测定是衡量工作效率的标准。相似的， 工作方法也决定了工作效率的高低。工作测定和工作方法在整个组织的绩效在侧重点 和范围方面有所不同。 整体组织的系统绩效有更多的侧重点，他所强调的是绩效衡量标准更多（比如质量， 服务质量，效果，创新，收益率，生产率）而不仅仅是效率，工作场所的工作测定/工 作方法侧重点比较窄，主要是注重效率。就范围闻言，整体组织的系统绩效关注于如 何团结组织中的个体去实现目标。而工作测定/工作方法关注的是个体以及个体与周围 环境的相互作用。 2.1.1工作测定的用途 （1）确定设备的需要量 （2）确定劳动力的需要量 （3）设计培训方案 （4）设计工序安排 （5）设计工资奖励制度 （6）测定工作绩效 （7）估算成本 以上的诸多用途足以表明工作简化和工作测定对当代企业的重要性。 我们已经说明了工作方法的正确设计以及其时间的准确测定，对于一个组织来说是 多么的重要，但是应该如何去做呢？很明显，某项工作的简化应当在次工作的时间测 定范围之前进行，所以应当首先了解一下工作简化的一系列方法。 2.2 评价工作方法和组织绩效的方法 2.2.1 方法改进 方法改进的定义是：能找到完成某项工作的更容易和更好途径的系统方法。 工作方法改进的基本目标是避免任何形式的浪费（比如时间，人力，物料，资金 等） ，或者换句话说就是“要巧干不要苦干”9。 一生当中，我们都在试图改进工作方法，不论是讯修更好的洗车方法还是寻找更 方便的前往工作地点的方法。但是我们更应该尝试将系统方法运用于工作改进的系统 中来。要正确的进行工作方法改进，系统方法是必不可缺的。工作改进应该采取如下 的 5 个步骤： （1）选择有待改进的工作首先应该选择一项需要改进的工作。 （2）收集事实并记录在案应当记录现行的工作方法以及其他相关资料，比如该项 工作发生的频率等。 （3）考察每一个细节必须考察现行的方法，其中的有些要素可以提出，大部分可 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 9 以改进。 （4）开发并誓言更好的工作方法。 （5）采纳新方法并不断加以改进。 2.2.2 工作测定 任何工作测定系统都是要确定一个普通的受过训练的人在 8 小时的工作之下，在 正常的工作条件和环境中以正常速度进行工作的时候，完成某一任务所需要的时间， 该时间叫做标准时间。 作业测定的基本程序如下：（1）选择研究对象，即所研究的工作或者作业； （2）记录与该作业有关的工作环境，作业方法与工作要素等资料；（3）分析这些记 录资料，将各种非诚产的或者不适当的工作要素从生产要素中剔除，得到最有效的工 作方法和动作；（4）选用恰当的作业测定技术，测定各项作业所需要的时间；（5） 制定各项作业的标准时间，在标准时间中除了包括生产所必需的时间外，还应该包括 该作业的要素，操作方法和标准时间（6）拟定相应文件，包括改作业的要素，操作方 法和标准时间，并正式公布执行（7）当作业环境与条件发生较大的变更而原定标准时 间不在反映当前的生产过程的时候，重新进行作业测定，修改作业的要素，操作方法 和标准时间。 作业测定取得成功的关键，在于发现作业中的无效时间，分析产生的原因，并采 取措施加以消除。在实际工作中，企业管理部门组织不当造成的无效时间远比工人自 己造成的无效时间多得多，并常常影响到正常的工作节奏和工人的情绪，诱发由于工 人责任产生的无效时间。所以要特别注意消除因管理部门组织不当产生的无效时间。 2.2.3 作业标准时间 标准时间是指在一定生产环境下，一个合格工人按照规定作业标准完成某项作业 所需的必要时间，标准时间是作业测定的结果。 在生产过程中，一项作业消耗的时间由以下部分组成：（1）作业的基本工作量时 间，即在理论上完成某项作业所必需的，不能再少的最短时间。但是在实际生产中不 会出现这样的理想情况，所以实际需要的时间是要超出基本的工作量时间， （2）附加 工作量时间，指由于产品设计或者规格的缺陷所增加的工作量，消耗的时间，以及由 于制造或者作业方法效率低而增加消耗的时间， （3）无效时间，通常由两部分组成： 由于管理不善而产生的无效时间与工人造成的无效时间，见表 2-2 表 2-2 作业消耗时间的构成 作业的基本工作 由于产品设计缺 陷而附加的工作 时间 由于作业方法效 率不高增加的工 作时间 由于管理不善而 产生的无效时间 工人本人原因造 成的无效时间 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 10 量时间 标准时间是在一定环境下为制造满足设计规定的产品的各种作业所必需的必要时 间，因此原则上只包括总工作时间，即作业基本的工作量所需要的时间及改进后仍然 存在的，由于产品设计缺陷或者作业方法效率不搞而附加的工作时间，不包括无效时 间，但是应该加上用于调剂正常的人体功能，不可避免的延迟和恢复疲劳所必要的宽 放时间。美国蒙代尔以下式表示作业标准时间的基本构成： wt st = m + a wc 算式中 st标准时间； wt工作时间； wc与工作时间相应的工作量； m根据实际条件调整工作时间的修正系数； a把标准时间调整到具体的人所使用的附加数； 制定出标准时间，可以用于确定工人和设备的需要量，比较各种作业方法和开发更有 效的作业方法，用于指定作业进度、劳动标准，作为生产控制的目标，计算工资与奖 金，并作为评价作业绩效的工具。 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 11 第三章 现行方法分析 3.1 驱动装置装配过程 驱动装置是由输送机的电动机、耦合器或联轴器、减速器的总成。针对将齿芯， 齿轮，齿轮箱体，薄板联轴器的装配操作进行双手作业分析。操作者站在工作台前， 记录原始方法下左右手的动作，形成如下双手作业分析程序图。双手作业分析的主要 对象是作业者的双手, 借助于双手动作分析图进行分析, 随时随地都可记录分析, 清 楚地反映出动作是否符合动作经济原则。通过双手作业分析, 研究双手的动作及其平 衡, 左、右手分工是否恰到好处, 发掘“独臂”式的作业, 发现伸手、找寻以及笨拙 而无效的动作以及工具物料、设备等不合适的放置位置, 使动作规范化, 提高作业效 率。整条包装线由五个具体工序组成，分别是主动齿轮轴承装配、主动齿轮装配，从 动齿轮轴承装配、从动齿轮装配，运输维护。通过现场的观察和记录发现齿轮箱装配 是整个装配流水线的瓶颈之一。齿轮箱装配的完成一件产品工作的平均用时为30min， 所以需要运用双手操作分析和动作分析对这个工位的双手动作不平衡以及动作浪费等 现象进行改善。 3.2 驱动装置装配分析 作者通过观察操作者的工作情况得出结论，经过分析发现，操作者的的左手很长 时间处于持住状态，而主要的操作由右手完成。仍然有几个步骤需要改进完善。从改 进前的双手操作图可以发现如下几个问题：现场实地观察时发现齿轮箱的装配操作 中,工作台上的轴承等零件摆放比较乱，拿取时需要寻找具体的轴承摆放位置，而且大 连机车厂的齿轮装配工作台比较小，有些零件并没有完全摆放在工作台上，而是摆放 在了工作台的下面或者装配操作者的身后，没有按照装配顺序结合双手操作对称摆放, 当操作者需要获取装配所必需的零件的时候，就需要转身或者弯腰才能拿到零件 , 操 作过程中没有充分利用双手, 零件没有进行专门优化设计, 增加了装配的难度。齿轮 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 12 箱装配原布置如图3-1所示。大连机车厂的装配工作台是三张并行摆放如下图3-2， 工作台这样摆放，当齿轮箱装配工人或许零件的时候需要转身，而且当安装下一个齿 轮箱的时候，工作台之间狭小的空间也阻碍了工人的行走，浪费了不必要的时间双 手存在很多没有必要的的动作浪费。 人 薄板联 轴器 图3-1 齿轮箱装配物料摆放图(原布置图) 图3-2 大连机车厂齿轮装配工作台放 轴承 轴承轴nu承轴承 工作台 齿轮箱 轴承 工作台 齿轮箱 工作台 齿轮箱 工作台 齿轮箱 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 13 作者根据现场观察, 将当前的装配程序进行记录, 然后绘制双手作业分析图, 具 体如图3-3所示。 名称符号表示意义 操作 对工具，材料或者零件的抓握，放置，使用，放松，或者装配及工作 中的检验等 运输手或者脚工作中来往于工具，材料间发生的运动 延迟手或者脚等待另一只手或者脚时的空闲 握持当手握着物体固定在一个位置上 图3-3 双手作业分析图符号的意义 工作：齿轮箱装配 开始：双手空闲，待装品在台上 结束：齿轮箱装配完毕 左手动作符号符号右手动作 1 去冰柜取轴承 1 去 冰 柜 取 轴 承 工作台 齿轮箱 轴承轴承 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 14 un22220un2220 2 取出轴承 v2 取出轴承 3 将轴承放入齿轮 箱非电机测控内 3 将轴承放入齿轮箱非电机 测控内 4 扶住齿轮箱 4 安装轴承 5 等待 5 拿起配脂 6 拿着配脂 6 将配脂涂在法兰表面 7 拿着配脂 7 将配脂涂在内壁 8 放下装配脂 8 等待 9 等待 9 去取导向杆子 10 将导向杆子装入 齿轮箱法兰表面 10 将轴承放入齿轮箱非电机 测控内 11 去拿机油 11 等待 12 拿着机油 12 将机油涂在un2220外环 续表 13 拿着机油 13 将机油涂在导向套上 14 放下机油 14 等待 15 等待 15 拿起吊车 16 扶住齿轮箱 16 用吊车拿起齿轮轴 17 扶住齿轮箱 17 将齿轮轴装入箱体内 18 等待 18 去取3个m10*130螺杆 19 拿着m10*130螺杆 19 去取力矩扳手 20 将螺杆拧入 20 手持力矩扳手 21 等待 21 用力矩扳手将螺杆拧入 22 等待 22 用力矩扳手逐个均匀拧螺 杆上的螺母 23 等待 23 放下力矩扳手 24 将轴承箱装入齿 轮箱 24 将轴承箱装入齿轮箱 25 取下导向套 25 取下导向套 26 取4个m10*45螺栓 26 等待 27 拿着m10*45螺栓 27 去取螺纹紧固胶 28 拿着m10*45螺栓 28 将螺纹紧固胶涂在4个 m10*45螺栓螺纹处， 29 去拿4个m10*45螺 栓 29 放下螺纹紧固胶 30 拧入4个螺栓 30 柠入4个螺栓 31 等待 31 拿起画笔 32 扶住齿轮箱 32 画放松线 33 等待 33 拿起密封圈110*6 34 将密封圈安装在 轴锯齿端面 34 将密封圈安装在轴锯齿端 面 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 15 35 去拿配脂 35 等待 36 拿着配脂 36 在锯齿面和密封圈处涂上 配脂 37 等待 37 拿起翘棒 38 插入翘棒于非电 机侧齿轮端面m12 孔内 38 插入翘棒于非电机侧齿轮 端面m12孔内 39 用力抬起齿轮轴 39 用力抬起齿轮轴 40 等待 40 拿起百分表 41 测量非电机侧轴 承的径向间隙 41 测量非电机侧轴承的径向 间隙 42 放下百分表 42 放下百分表 43 等待 43 拿起翘棒 续表 44 插入翘棒于电机 侧齿轮端面m16孔 内 44 插入翘棒于电机侧齿轮端 面m16孔内 45 用力向上抬起齿 轮轴 45 用力向上抬起齿轮轴 46 等待 46 拿起百分表 47 测量电机侧轴承 径向间隙 47 测量电机侧轴承径向间隙 48 放下百分表 48 放下百分表 49 等待 49 去拿内隔环 50 等待 50 将内隔环加热到120摄氏 度 51 去拿外隔环 51 等待 52 插入外隔环 52 插入外隔环 53 等待 53 去取内隔环 54 装入内隔环 54 装入内隔环 55 等待 55 取qj220第一个内环 56 等待 56 拿去加热到120摄氏度 57 等待 57 将加热好的第一个环取下 来 58 安装左右旋转一 直到内环固定不 动 58 安装左右旋转一直到内环 固定不动 59 去拿机油 59 等待 60 将机油涂在第一 个内环上 60 将机油涂在第一个内环上 61 等待 61 去取qj220轴承第二个内 环 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 16 62 将内环装入直至 固定不动 62 将内环装入直至固定不动 63 等待 63 去取qj220轴承第二个内 环 64 等待 64 将第二个内环加热到120 摄氏度 65 等待 65 将加热好的内环取下来 66 将内环装入直至 固定不动 66 将内环装入直至固定不动 67 等待 67 去拿螺纹紧固胶 68 拿着螺纹紧固胶 68 在5个m12*30螺栓螺纹处 涂上螺纹紧固胶 69 等待 69 去拿止推板 续表 70 迅速安装在非电 机测 70 迅速安装在非电机测 71 等待 71 拿画笔 72 扶住齿轮箱 72 画放松线 73 去取装配脂 73 等待 74 手持装配脂 74 去取弹簧式直销 75 手持装配脂 75 将弹簧式直销装入轴承盖 两侧 76 拿着装配脂 76 将装配脂涂在轴承盖表面 77 等待 77 去密封圈190*55 78 插入密封圈 78 插入密封圈 79 等待 79 去取固定板 80 在电机侧安装固 定板 80 在电机侧安装固定板 81 等待 81 去拿力矩扳手 82 用力矩扳手拧紧 固定板上螺栓 82 用力矩扳手拧紧固定板上 螺栓 83 拿起轴承盖 83 拿起轴承盖 84 利用轴承盖内两 个定位稍准确讲 轴承盖撞到齿轮 箱上，确保定位 稍对准qj220轴承 外环凹槽处 64 利用轴承盖内两个定位稍 准确讲轴承盖撞到齿轮箱 上，确保定位稍对准 qj220轴承外环凹槽处 85 等待 85 去拿螺纹紧固胶 86 拿着螺纹紧固胶 86 将螺纹紧固胶涂在螺纹处 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 17 87 放下螺纹紧固胶 87 等待 88 拿起10个m10*25 88 等待 89 拿10个m10*25 89 将螺栓拧到轴承盖处 90 稍微拧下螺栓 90 稍微拧下螺栓 91 等待 91 去拿力矩扳手 92 使用力矩扳手将 螺栓拧紧 92 使用力矩扳手将螺栓拧紧 93 等待 93 拿起画笔 94 等待 94 使用画笔画放松线 95 卸掉固定板 95 卸掉固定板 96 拿起4个m10*45螺 栓 96 等待 97 拿着4个m10*45螺 栓 97 将螺栓装在迷宫盖6413上 续表 98 轻轻将螺栓拧紧 98 轻轻将螺栓拧紧 99 等待 99 拿起力矩扳手 100 使用力矩扳手将 m10*45螺栓拧紧 100 使用力矩扳手将m10*45螺 栓拧紧 101 等待 101 放下力矩扳手 102 等待 102 拿起导向螺杆 103 在齿轮轴电机侧 m16孔中拧入导向 螺杆 103 在齿轮轴电机侧m16孔中 拧入导向螺杆 104 等待 104 拿起薄板联轴器 105 装上薄板联轴器 105 装上薄板联轴器 106 等待 106 去取螺纹紧固胶 107 拿着螺纹紧固胶 107 将螺纹紧固胶涂在膨胀螺 栓螺纹处 108 放下螺纹紧固胶 108 等待 109 去取膨胀螺栓 109 等待 110 装入螺栓 110 等待 111 等待 111 去取力矩扳手 112 使用力矩扳手拧 紧膨胀螺栓 112 使用力矩扳手拧紧膨胀螺 栓 113 等待 113 放下扳手 114 等待 114 去取画笔 115 等待 115 使用画笔画放松线 116 手持画笔 116 去取百分表 使用百分表测量 轴承轴向间隙和 使用百分表测量轴承轴向 间隙和薄板联轴器径向跳 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 18 117 薄板联轴器径向 跳动 117 动 118 放下百分表 118 放下百分表 图3-4 现行方法双手作业分析图 3.3 驱动装置装配中出现的问题 作者通过在某机车厂装配车间调研时观察装配工人的双手装配步骤的时候发现了 诸多问题，问题如下： (1)步骤19装配工人手里一直拿着螺杆，而右手就去拿力矩扳手 (2)步骤20的时候，装配工人仅仅使用左手微柠入螺杆，右手始终手持力矩扳手。 (3)步骤21等待螺杆全部安装完毕之后装配工人使用惯用手右手将螺杆拧入，装配工人 在以上三个步骤实际上是仅仅使用单手工作，这样不但违背了动作经济原则，时间久 了也会产生工作疲劳，严重影响了工作的效率。 (4)步骤26左手去取4个m1045螺栓，右手保持等待状态。 (5)步骤27左手拿着螺栓保持此状态，右手拿起螺纹紧固胶 (6)步骤28左手拿着螺栓保持此状态，右手将螺纹紧固胶涂在4个m1045螺栓螺纹处。 (7)步骤29左手等待，右手放下螺纹紧固胶，以上四个步骤同上述问题一样，装配工人 仅仅使用单手工作，经常使用惯用手右手进行有效的操作，而使用非惯用手左手手持 操作工具或者所需零件，或者拿取物品，工作不熟练，对于双手协同工作带来的好处 也没有足够的认识。 (8)步骤73左手去取装配脂，右手保持等待状态。 (9)步骤74左手手持装配脂并保持此状态，右手去取弹簧式直销 (10)步骤75左手手持装配脂并保持此状态，右手将弹簧式直销安装进去，以上三个步 骤中装配工人进行了没有必要的多余的动作，完全可以将其合并并改善。 (11)步骤96左手拿起4个m10*45螺栓，右手保持等待状态。 (12)步骤97左手始终拿着4个m10*45螺栓，右手将螺栓装在迷宫盖6413上. (13)步骤98左手轻轻将螺栓拧紧，右手轻轻将螺栓拧紧。以上三个步骤的动作违反了 动作经济原则，可以合并改善。 (14)步骤116左手始终拿着画笔，装配工人在接下来的操作中，一直使用惯用手右手进 行装配作业，这样违反了动作经济原则，可以将这个动作取消。 3.4 问题的解决 ie 分析工具的运用 什么是 5w1h 分析法？ 5w1h 分析法也称六何分析法，是一种思考方法，也可以说是一种创造技法。是对 选定的项目、工序或操作，都要从原因（why）、对象（what）、地点（where）、时 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 19 间（when）、人员（who）、方法（how）等六个方面提出问题进行思考。这种看似很 可笑、很天真的问话和思考办法，可使思考的内容深化、科学化。具体见下表： 表： 5w1h 分析法 对象 公司生产什么产品？车间生产什么零配件？为什么要生产这个产品？能不能生产 别的？我到底应该生产什么？例如如果现在这个产品不挣钱，换个利润高 场所 生产是在哪里干的？为什么偏偏要在这个地方干？换个地方行不行？到底应该在 什么地方干？这是选择工作场所应该考虑的。 时间和程序 例如现在这个工序或者零部件是在什么时候干的？为什么要在这个时候干？能不 能在其他时候干？把后工序提到前面行不行？到底应该在什么时间干？ 人员 现在这个事情是谁在干？为什么要让他干？如果他既不负责任，脾气又很大，是 不是可以换个人？有时候换一个人，整个生产就有起色了。 手段 手段也就是工艺方法，例如，现在我们是怎样干的？为什么用这种方法来干？有没有 别的方法可以干？到底应该怎么干？有时候方法一改，全局就会改变 什么是 ecrs 分析法？ ecrs 分析法，即取消（eliminate） 、合并（combine） 、调整顺序（rearrange） 、 简化（simplify） 。 取消(eliminate):“完成了什么?是否必要?为什么?” 合并 (combine): 如果工作或动作不能取消，则考虑能否可与其他工作合并。 重排 (rearrange): 对工作的顺序进行重新排列。 简化(simplify); 指工作内容和步骤的 简化，亦指动作的简化，能量的节省。在进行 5w1h 分析的基础上，可以寻找工序流程 的改善方向，构思新的工作方法，以取代现行的工作方法。运用 ecrs 四原则，即取消、 合并、重组和简化的原则，可以帮助人们找到更好的效能和更佳的工序方法。 1.取消（eliminate） 首先考虑该项工作有无取消的可能性。如果所研究的工作、工序、操作可以取消 而又不影响半成品的质量和组装进度，这便是最有效果的改善。例如，不必要的工序、 搬运、检验等，都应予以取消，特别要注意那些工作量大的装配作业；如果不能全部 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 21 取消，可考虑部分地取消。例如，由本厂自行制造变为外购，这实际上也是一种取消 和改善。 具体操作 取消所有多余的步骤或动作（包括身体、四肢、手和眼 的动作） ； 减少工作中的不规则性，比如将工具存放地点固定，形成习惯性机械动作 等； 尽量取消或减少手的使用，如抓握、搬运等； 取消笨拙的或不自然、不流畅的 动作； 尽量减少一切肌肉力量的使用； 减少对惯性、动量的克服； 杜绝一观危险动 作和隐患； 除必要的休息外，取消工作中的一切人员和设备的闲置时间。 2.合并（combine） 合并就是将两个或两个以上的对象变成一个。如工序或工作的合并、工具的合并 等。合并后可以有效地消除重复现象，能取得较大的效果。当工序之间的生产能力不 平衡，出现人浮于事和忙闲不均时，就需要对这些工序进行调整和合并。有些相同的 工作完全可以分散在不同的部门去进行，也可以考虑能否都合并在一道工序内。 具体操作 合并多个方向突变的动作，形成单一方向的连续动作； 固定机器运行 周期，并使工作能在一个周期内完成； 实现工具的合并，控制的合并，以及动作的合 并。 3. 重排（rearrange） 重组也称为替换。就是通过改变工作程序，使工作的先后顺序重新组合，以达到 改善工作的目的。例如，前后工序的对换、手的动作改换为脚的动作、生产现场机器 设备位置的调整等。 具体操作 使两只手的工作负荷均衡，而且同时进行， 相互对称； 使工作由手向眼转移。 4.简化（simplify） 经过取消、合并、重组之后，再对该项工作作进一步更深入的分析研究，使现行 方法尽量地简化，以最大限度地缩短作业时间，提高工作效率。简化就是一种工序的 改善，也是局部范围的省略，整个范围的省略也就是取消。 具体操作 在能 够完成工作的基础上使用最小的肌肉群，且注意有间歇有节奏地使用； 减少目光搜索 的范围与变焦次数； 使工作能在正常区域内完成而不必移动身体； 使动作幅度减小； 使手柄、杠杆、踏板、按钮等控制器适合于人的尺寸与肌体性能； 在需要高强度肌 肉力量处，借助惯性来获得能量帮助； 使用尽可能简单的动作组合； 减少每一个动 作的复杂程度，尤其是在一个位置上的多个动作。 ecrs原则针对每一道工序流程都引出四项提问。任何作业或工序流程，都可以运 用ecrs改善四原则来进行分析和改善。通过分析，简化工序流程，从而找出更好的效 能、更佳的作业方法和作业流程。11 无论对何种工作、工序、动作、布局、时间、地点等，都可以运用取消、合并、 改变和简化四种技巧进行分析，形成一个新的人、物、场所结合的新概念和新方法。 什么是动作经济原则？ 大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 22 每项工作都是通过操作来完成的，而完成每项操作有都是通过认得双手，脚或身 体的动作，动作的经济意义就在于作业效率的提高。通过程序分析和动作研究需找改 善方法，即用力少，又不容易疲劳，确保安全，又能达到较高的效率，就是在流程， 操作要求，机器设备等不改变的情况下，提高效率，缩短公认得出哦啊做时间，减少 疲劳，是动作经济原则的基本要求，下面是一些动作经济原则： (1)人手动作的低等级原则 (2)工作舒适原则 (3)双手，双臂对称动作 (4)操作过程双手不同时空闲 (5)实行工具，物料定制管理 (6)拆装，送料应用重力或者送料容器送料装置 (7)手脚动作 (8)固定物体尽量使用虎钳，夹具之类的器械 (9)动作轨迹，尽量适应人体和收缴的自然运动路线 (10)操作手柄，手轮或者开关位置高度适宜 在大连机车车辆有限公司驱动装置装配流程中运用“5w1h”和“ecrs”这两个工 业工程的基本工具就是对将车轴与齿轮箱的压桩装配好的这一过程进行全面地分析, 找出装配过程中多余、重复、不合理的作业操作。如, 搬运是否过多, 延迟等待是否 太长等。通过对整个作业过程的逐步分析, 得到改进现行作业方法及空间布置的依据。 3.5 改进的要点 1）尽量避免手持动作；