工业工程毕业设计（论文）-衡水市通用铁路器材有限公司具有代表性的铁路扣件生产车间进行深入调查和方法研究.doc

本 科 毕 业 论 文 第 31 页 共 29 页目 录1 引言11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 研究内容和思路21.4 小结32 相关理论概述42.1 方法研究概述42.2 程序分析52.3 作业分析72.4 动作分析82.5 人因工程分析93 企业简介和问题分析103.1 企业简介103.2 企业现状、问题及分析104 应用方法研究对企业问题改善144.1 程序分析及改善144.2 作业分析及改善204.3 动作分析及改善224.4 结合人因分析进行工夹具改善254.5 效果分析26结 论27致 谢28参考文献291 引言1.1 研究背景及意义中国机械工程学报指出，在能源成本、环境成本不断制约各国经济发展的情况下，低能耗低排放的铁路运输重新展示出朝阳行业的发展活力。随着各国纷纷掀起了修建高速铁路的热潮，铁路产业链市场将越来越广阔，铁路运输行业正变成一个朝阳行业。在这样的大环境下，铁路器材制造业的繁荣就不言而喻，但是某些企业仍存在一些严重问题，尤其一些制造业还存在生产流程与作业方法等方面的问题，本文针对某铁路器材公司中不合理的生产过程进行方法研究，分析改善，减少物料浪费，降低生产成本，提高生产效率与质量，对企业不断扩大其生产规模提高经济效益有十分重要的意义。基础工业工程正是针对企业生产运作与管理中存在的问题发展起来的，工业工程的核心是降低成本、提高质量和生产率，而工作研究（Work Study）是工业工程体系中最重要的基础技术，工作研究包括方法研究（Method Study）和作业测定（Work Measurement）两个方面，本文主要从方法研究入手，可以重点解决或改善上述问题中的如下一些问题：1）最佳流程优化问题；2）最佳作业方法的标准化问题；3）最佳作业人员分配问题；4）最佳作业方法相关的生产场所布置、物流线路设计、工具设计等问题；5） 现场管理问题。1.2 国内外研究现状美国是工业工程的发源地，基础工业工程为美国的经济发展起到了重要作用。60 年代后期开始逐渐形成以MRP、闭环MRP、MRPII 为代表的美国IE 模式。90 年代又刮起BPR 旋风。在德国，工业工程(IE)有时称为生产工程，大学里所有工程类专业的学生，都被要求在运筹学、物流或后勤学、系统工程等方面进行学习。与英国、法国等其它欧洲国家一样，工业工程(IE)师是十分受企业欢迎的，企业中的工业工程(IE)师在系统分析、系统优化、系统集成方面发挥着重要的作用。日本的IE 也是从基础工业工程开始的，日本在6070 年代创立了TQP 模式，在80 年代后又推出了以JIT/LP/TPS 为代表的日本IE 模式。现阶段工业工程在国内的应用主要有三种表现形式，一种是企业有自己专门IE 部门，一般都是公司的核心部门，它们包括欧美企业，日台企业，和一些大型中资企业，如联想、华为、一汽等。这类公司有自己的专业IE 部门，并且有的在研究IE 的使用和价值，比如深圳富士康建有自己的IE 学院；第二类是使用一些IE 手法在进行改善，这类公司的IE 一般挂靠在一个职能部门，主要是做一些基础IE 的工作，如作业标准的制定、标准工时的制定等，这类公司一般管理水平不高或建立时间不久。它们的主要精力都投入到公司系统的建立和提高管理水平上了，对于能够给企业带来巨大收益的IE 工程，并没有投入太多；第三类是企业本身没有设置IE 部门或IE 职位，但是企业内部有一些学习或参加过IE 培训的工程、生产或品质管理人员在使用IE 手法或技术进行改善或运行，这类企业一般没有立足于长远规划，主要精力用在基础部门建设和业务拓展上，对IE 技术还很生疏。1.3 研究思路和内容1.3.1研究思路本文经过选题，到企业实地调查研究，搜集数据，选定铁路扣件车间为研究对象，然后记录现行工作方法，分析现状，发现问题，应用方法研究的理论进行改善，制定新的工作方法，并进行效果分析，得出结论。本文的研究思路框架如图1.1所示。1.3.2研究内容本文是以基础工业工程的原理和方法为指导，对衡水市通用铁路器材有限公司具有代表性的铁路扣件生产车间进行深入调查和方法研究。本章节主要介绍论文的背景、意义及研究内容；第二章节介绍了方法研究的基本理论，着重介绍了方法研究中的程序分析、作业分析和动作分析，以及结合人因工程的分析方法的原理；第三章节就是对企业的简介，分析铁路扣件车间现状，针对铁路扣件车间现状提出问题，并分析原因及改善措施；第四章节应用方法研究理论针对车间存在的问题进行改善，并进行效果对比。最终达到优化生产，制定标准动作，降低企业成本的目的。图1.1 论文思路框架选 题调查研究选定对象记录现行工作方法结合人因工程分析程序、作业与动作分析进行方法改善制定新的工作方法比较分析，应用效果得出结论 本论文研究思路如下：1.4 小结 衡水通用铁路器材有限公司存在一些生产流程与作业方法不合理的地方，还存在作业人员分配不合理的情况，以及车间操作动作不经济的情况，本文应用方法研究的理论，即应用程序分析、作业分析和动作分析，以该公司铁路扣件车间为研究对象，从而发现问题，找出优化措施，以达到提高企业的生产效率，降低劳动强度，降低企业成本的目的。2 相关理论概述2.1 方法研究概述2.1.1方法研究的定义方法研究就是运用各种分析技术对现行的工作方法进行详细地记录、严格地考察、系统地分析与改进，设计出最经济、最合理、最有效的工作方法；从而减少人员、机器的无效动作和资源的消耗，并使方法标准化的一系列活动。2.1.2方法研究的目的方法研究的目的包括：1）改进工艺和流程，减少或消除不必要的或者不合理的环节；2）改进工厂、车间和工作场所的平面布置；3）经济、有效地使用人力、物力和财力，减少不必要的浪费；4）改进物料、机器和人力资源的有效利用，提高生产率；5）改善工作环境，实现文明生产；6）降低劳动强度，改进操作、动作，减轻操作疲劳。 2.1.3方法研究的特点和层次方法研究的特点：1）求新意识；2）挖潜意识；3）整体优化意识。方法研究有3个层次：一般是首先进行程序分析，使工作流程化、优化、标准化，然后进行作业分析，最后再进行动作分析。程序分析是对整个过程的分析，研究的最小单位是工序；作业分析是对某项具体工序进行的分析，研究的最小单位是操作；动作分析是对作业者操作过程动作的进一步分析，研究的最小单位是动素。方法研究的分析过程是从粗到细，从宏观到微观，从整体到局部的过程。2.1.4方法研究的应用工具方法研究在进行分析和改进时经常应用所谓 5W1H方法，定量分析法和记号、图表法。从目的、原因、时间、地点、人员、方法上提问。找到答案，弄清问题所在，进一步探讨改进的可能性。5W1H分别是：What - 要完成的任务是什么？ Why-工作的目标和动机；原因，为什么做？ When-完成日期及作业流程时间；Where - 组织的地理位置及工作地点在何处？Who- 谁来做这个工作最合适；How-工作方法及激励方式。怎么样做？用什么工具等。定量分析就是各个问题尽量用定量来表示，例如生产量：吨/时，个/分等等。记号、图表法就是将问题记号化、图表化，这样通过图表显示改进前后的效果就一目了然了。人因工程学是研究人-机-环境三者之间相互关系的学科，它融合了生理学、心理学、人体测量学、劳动科学、系统工程、社会学和管理学等学科的知识和成果，研究和应用范围广泛并具有综合性。进行人因工程分析，并结合动作分析，能够更加方便有效地找到最佳的操作方法，更加规范的动作，还可以结合人体测量尺寸，设计合理的作业空间，从而为员工减少一些不必要的动作或者不科学的动作，降低疲劳程度。2.2 程序分析程序分析就是通过调查分析现行工作流程，改进流程中不经济、不均衡、不合理的现象，提高工作效率的一种研究方法。程序分析具有以下特点：1）它是对生产过程的宏观分析，是以整个生产系统为分析对象。程序分析的目的是改善生产过程中不经济、不合理、不科学的作业方法、作业内容以及现场改善布置，提高生产效率。程序分析可以从流程、工序及作业三个方面入手。2.2.1 程序分析的常用符号程序分析的工作流程一般有五种基本活动够成，即加工、检查、搬运、等待和储存，如表2.1所示：表2.1 程序分析的常用符号符号名称表示的意义举例加工指原材料、零件或半成品按照生产目的承受物理、化学、形态、颜色等的变化车削、磨削、炼钢、搅拌、打字等检查对原材料、零件、半成品、成品的特性和数量进行测量。或者说将某目的物与标准物进行对比，并判断是否合格的过程对照图样检验产品的加工尺寸，查看仪器表、检验设备的正常运转情况搬运表示工人、物料或设备从一处向另一处在物理位置上的移动过程物料的运输，操作工人的移动D等待或暂存指在生产过程中出现的不必要的时间耽误等待被加工，被运输，被检验都属于等待储存为了控制目的而保存货物的活动物料在某种授权下存入仓库2.2.2 程序分析的种类及分析方法产品、材料的工艺程序分析作业人员的工艺程序分析程序分析产品、材料的流程程序分析作业人员的流程程序分析工艺程序分析流程程序分析布置和经路分析管理事务分析程序分析按照研究对象的不同，可以分为：工艺程序分析、流程程序分析、布置与经路分析及管理事务分析四种。具体如图2.1所示： 图 2.1 程序分析的种类1）工艺程序分析工艺程序分析是指以生产系统或工作系统为研究对象，在着手对某一工作系统进行详细调查研究和改进之前，对生产系统全过程所进行的概略分析，以便对生产系统进行简略、全面和一般性的了解，从宏观上发现问题，为后面的流程程序分析、布置和经路分析做准备。工艺分析只分析“加工”和“检查”工序。工艺程序图由表头、图形和统计三大部分组成。其结构形式主要有：合成型、直列型、分解型、复合型。2）流程程序分析流程程序分析是以产品或零件的制造全过程为研究对象，把加工工艺划分为加工、检查、搬运、等待和储存等五种状态加以记录，对产品和零件整个制造过程的详细分析。它是对产品或零件加工制造全过程中加工、检查、储存、等待和搬运所进行的全面分析；产品或零件加工制造全过程中加工、检查、储存、等待和搬运所进行的全面分析。程序流程分析主要工具是流程程序图，它由表头、图形和统计3大部分组成。3）布置与经路分析布置与经路分析是以作业现场为分析对象，对产品、零件的现场布置或作业者的移动路线进行分析。重点对“搬运”与“移动”路线进行分析，常与流程程序图配合使用，以达到缩短搬运距离和改变不合理流向的目的。布置和经路分析的目的在于对产品、零件或人与物的移动路线进行分析，通过优化设施布置，改变不合理流向，减少移动距离，达到降低运输成本的目的。2.3 作业分析2.3.1 作业分析的定义通过对以人为主的工序的详细研究，使作业者、作业对象、作业工具三者科学合理地布置和安排，达到工序结构合理，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，称为作业分析。2.3.2 作业分析的分类根据不同的调查目的，操作分析可分为：人机作业分析（一人一机，一人多机）、联合作业分析（多人一机，多人多机）和双手作业分析（单人手工操作）。a)人机作业分析人机作业分析是以人机共同完成的作业为对象，调查、分析、了解在操作周期内人机配合关系,以充分利用机器与工人的能量及平衡工作。人机作业分析的过程：1）观察和记录操作者与机器设备在一个作业周期内各自的操作步骤和操作内容；2）用作业测定法确定这些操作活动的时间；3）运用工作简化和合并交叉的原则，研究改进操作的各种可能性，提出切实可行的改进方案；4）绘出新的操作分析图表。新的操作方法经过现场验证以后，即应用于生产，并对改进的效果进行评价。b）联合作业分析联合作业分析是指当几个作业人员共同作业于一项工作时对作业人员时间上的关系的分析以及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的一种分析方法。c)双手操作分析生产现场的某些作业以工序的操作过程为研究对象，详细观察和记录其过程，重点是了解双手如何进行实际的操作，称为“双手作业分析”。双手作业分析主要使用双手作业分析图。双手作业分析图以双手操作为对象，采用标准流程图符号来记录其动作，表示其关系，并可指导作业者如何有效地运用双手，从事生产性的工作，提供一种新的动作观念，找出一种新的改善途径。2.4 动作分析2.4.1 动作分析的定义动作分析是按操作者实施的顺序观察动作，用特定的记号记录以手、眼为中心的人体各部位的动作内容，并将记录图表化，以此为基础，判断动作的好坏，找出改善点的一套分析方法。在此应用中应注意培养动作意识，即在日常工作中对任何作业 都抱有问题意识，仔细观察事物，判断动作的好坏，构思设计更好的动作顺序和方法。动作分析常用的方法有：动素分析、慢速摄影分析和VTR分析。2.4.2 动素分析的定义动素分析：通过观察手、足动作和眼、头活动，把动作的顺序和方法与两手、眼的活动联系起来详尽地进行分析，用动素记号记录和分类，找出动作顺序和方法存在的问题 ，单手等待以及不合理动作、浪费的动作等问题并加以改进的一种分析方法。吉尔布雷斯将以手、眼活动为中心的基本动作总结为18种，并取名为动素。动素是组成所有动作的基本单位。2.4.3 动素分析的方法动素分析常用方法：统计表分析和动素分析表。此外，还可用“5W1H法”、“动作改善检查表”和“动作经济原则”等来探讨动作的合理性。动素改善的要点：1）最舒适化；2）取消；3）夹具化。2.4.4 动作经济原则动作经济原则：为了以最低限度的疲劳获取最高的效率，寻求最合理的动作作业时应遵循的原则。根据这些原则，任何人都能检查作业动作是否合理。其四项基本原则：1）减少动作的数量按推进工作的必要性，可以将动作分为三类，由于第二、三类动作不是推进工作的动作，必须考虑减少和取消的改善措施，对第一类动作，也应探讨是否可以通过使用夹具，改变动作顺序等改善措施来缩短动作时间、轻松动作。2）双手同时进行动作一般是用右手进行动作，但是，对于简单的动作可以同时使用双手和足，这样既可以提高工作效率，同时又能保持身体平衡，减少疲劳。3)缩短动作的距离；关于取放物品的距离经常被忽视。即使是往返距离较短的作业，哪怕有一点距离浪费也会造成很大的效率损失。另外，手的过度移动会使人疲劳。4）轻松动作改善动作不仅只是提高动作效率，还必须考虑动作的舒适性。减少处理重物件的疲劳，设计不需要熟练技能的简单作业方法。再则，还要考虑便于作业、没有误操作、不出次品和不进行修复的作业动作。2.5 人因工程分析2.5.1 作业空间在员工操作中，考虑到人的因素能够更好地发挥人们的工作积极性。尤其，对作业空间改善，可以给员工带来方便。根据作业空间的大小以及各自的特点，可以分为近身作业空间、个体作业场所和总体作业空间。近身作业空间设计应考虑的因素：1）作业特点；2）人体尺寸；3）作业姿势；4）个体因素；作业场所布置原则：1）重要性原则；2）使用频原则；3）功能原则；4）使用顺序原则。2.5.2 动作分析与工夹具改善进行动作分析时，常常要结合作业空间设计，例如在减少动作数量时，对作业现场改善，把工具、物料放置成便于作业的状态，可以减少作业过程发生的换手等动作；进行双手同时进行动作时，常把作业现场布置成对称形式；通过改变物料放置与操作台位置缩短动作距离。3 企业简介和问题分析3.1 企业简介衡水通用铁路器材有限公司是由原衡水市通用机械厂、衡水铁路器材厂、河北高强度螺栓厂于2006年8月整合改制后创建的。其中衡水市通用机械厂和衡水铁路器材厂是衡水市的重点机械加工制造企业；河北高强度螺栓厂是北方最大的高强度螺栓生产厂。公司主导产品有铁路器材产品和高强度螺栓及轴瓦衬套，经过多年努力，其产品以过硬的质量与良好的信誉已成为北京、太原、济南、哈尔滨、呼和浩特、武汉、乌鲁木齐等全国十多个铁路局物资准入供应商。目前铁路器材产品和高强度螺栓、轴瓦衬套都已发展到十几个系列200余个品种。公司配备了完善的检测设备和优秀的检验队伍，分别于1997年通过了ISO9001质量体系认证，2002年获得弹条产品生产许可证。公司占地面积112300平方米。现有职工近400人，工程技术人员60名，其中工程师20名，高级工程师5名，拥有各种设备280台，具有完善的铸造、锻压、金属切削、热处理、镀涂等设计、制造能力，并且金相、物理、化学实验等检验手段齐全。公司产品品种多，主要生产线有螺纹道钉生产线、弹条型扣件生产线、K型分开式扣件生产线、地铁V-2型扣件生产线、轨距拉杆生产线和高强度螺栓生产线等。公司采用职能部门化形式，决策由总经理负责，日常管理工作由公司的副总经理指挥和管理。其优点为符合活动专业化的分工要求，能够充分发挥员工的才能，调动员工学习的积极性，该公司的组织结构图如下图3.1所示。在目前激烈的市场竞争环境下，企业应该从缩短产品生产周期，提高产品质量和效率，节省人力，降低成本等方面做出努力，强化科学管理，充分利用现有有限资源，发挥各方面的主动与创造力，以争取在市场中占主动位置。3.2 企业现状、问题及分析3.2.1 企业现状衡水通用铁路器材有限公司现在主要承接以衡水市为中心的各大城市铁路局的铁路器材的生产，特别是近些年来，随着铁路发展迅猛，铁路器材的需求量总经理生产副总助理人事副总经营副总质检部生产部人力资源部销售部财务总监财务处扣件一车间扣件二车间拉杆车间高强度螺栓车间图3.1 企业组织结构图猛增，给公司带来发展契机，但有各种不同类型铁路扣件需求量的增加，因此要保证在现有的条件下提高生产效率。为了优化生产线，进行方法研究是必要的。铁路器材有限公司的大部分产品用于铁路轨道，其订单也来源于铁路局，由于铁路扣件需求量的提升，对于公司的生产效率及质量要求也在不断提高。如何利用现有的资源不断挖掘企业内部潜力，激发生产组织的热情与创造性，使作业流程更加合理，解决制约生产的瓶颈因素，提高生产线的生产能力，这是企业的重要任务。铁路扣件生产车间是该企业最为重要的车间，其生产量比较大，生产线比较先进，选取该车间为研究对象，具有重要意义。3.2.2 扣件车间现状现在扣件车间的生产线主要由多台锻床、铣床、车床等构成，该车间主要有螺纹道钉生产线和弹条生产线两条生产线。由于扣件车间的生产线具有代表性，所以本文确定了以扣件生产车间作为本文的改善对象。同时解决此问题对解决其他类似问题也具有重要的指导意义，具有举一反三的作用。螺纹道钉生产线的生产工序为企业中较为先进的生产线，选取该生产线进行分析，其生产工序为铣头、冷拔、检查、剪料、检查、加热、打扁、检查、加热、镦帽、车飞边、滚制螺纹、检验、涂油包装（分类、蘸油、装袋、贴标签、入库），分别由普通车床、拔丝机、双柱可倾压力机、空气锤、摩擦压力机、三轴滚丝机加工完成之后，再由检验人员将成品检验后，由包装人员运到涂油池附近进行包装；螺纹道钉生产线物料传送主要靠手推车传送，影响生产效率的因素很大程度在于手推车传送物料的速度。3.2.3 扣件车间的问题及分析通过分析可以发现，空间车间存在如下问题：1）流程问题。在螺纹道钉加工工序中，一些工序的工艺流程不合理，改进后可以明显地提高工序效率，可以通过合并或简化进行改善，如工序中的检查可以与前或后一工序合并；2）现场布置问题。该生产线的现场布置不合理，导致物料搬运距离过长，搬运成本增加，导致一些员工作业时无效劳动增多；3）操作方法问题。还有员工操作过程中，存在操作动作不经济不合理的地方，如操作过于利用单手操作，动作效率低，有些无效动作等；4）人员配备问题。在人员分配方面也存在问题，如车飞边工序用到的车床并不需要单独用一人员，但占用一人员，造成人员的浪费；5）工夹具问题。在工夹具方面有不合理的地方，需要改善，如手推车没有考虑到人的因素，不利于员工进行物料搬运等等。要想解决以上问题，尽量减少在制品存放量，使闲置时间最少，最大限度利用现有人员和设备，合理地安排组织与分配工作。但这项工作的前提是需要对各个工序的作业内容、作业要求、工作条件、作业时间等进行充分研究，然后找出改善的措施与方法， 制定相应的标准，最后达到生产效率的提高。3.2.4 采取的措施1）程序分析。根据程序分析可以改善螺纹道钉生产线中存在的不合理的工艺流程，经过分析，可以设计合理的工艺流程，简化生产工序；2）布置与经路分析。通过布置与经路分析，可以优化设施布局，减少物料搬运距离，降低搬运成本；3）作业分析。根据作业分析，尤其是人机作业分析，提高生产效率，减少作业时间的消耗，提高人员与机器的利用率；4）动作分析。通过动作分析，找出员工在生产中一些不必要的动作，予以消除；通过动作经济原则与人因工程学分析，对工夹具改善，可以使操作人员轻松作业，提高作业效率。螺纹道钉生产线为企业中重要的的生产线之一，也是企业中较为先进的生产线，所以解决其瓶颈环节，优化生产线，提高生产效率，对整个企业也具有重要意义。4 应用方法研究对企业问题改善4.1 程序分析及改头冷拔检查剪料检查一端加热至800900打扁检查另一端加热至9801050镦帽车飞边图4.1 螺纹道钉工艺流程图14.1.1 工艺程序分析螺纹道钉生产线的工艺流程图如图4.1所示：104加热至9001000外观检验及测量外观尺寸9滚制螺纹11分类12蘸油1314装袋贴标签入库包装袋标签图4.1 螺纹道钉工艺流程图统计内容符号次数加工14检查4合计18 （上续图4.1）4.1.1.1 对现行工艺程序分析根据螺纹道钉的生产工艺流程图，发现共有14次加工，4次检查，运用“5W1H、ECRS”进行分析，以便发现问题，其分析过程如下：问：铣头和冷拔可以合并吗？答：不可以，由于两个工序不能在同一机器加工，必须分开做。问：冷拔和检查可以合并吗？答：可以，这里加工是主要，检查是辅助的。问：剪料和检查可以合并吗?答：可以，检查只是目视检查外观。问：打扁和检查可以合并吗？答：可以，检查只是目视检查外观。问：滚制螺纹和检验可以合并吗？答：不可以，因为这是最终检验需要确切尺寸及外观检验。问：装袋和贴标签可以合并吗？答：可以，不过要定制印刷有各类型产品说明的包装袋，即可省去标签。4.1.1.2 改善后的工艺流程图111212123465图4.2 改善后工艺流程图铣头冷拔检查剪料检查一端加热至800900打扁检查加热至9001000另一端加热至9801050镦帽车飞边通过合并加工工序与检验工序，取消不必要工序，使总的工序次数由原来的18次减少为现在的14次，缩短了加工时间。如图4.2所示：17滚制螺纹8109外观检验及测量外观尺寸分类蘸油装袋图4.2 改善后工艺流程图统计内容符号次数加工10加工检查3检查1合计14包装袋 （上续图4.2）对比分析：通过改善前后对比，可以看出加工总次数减少，由18次变为14次，减少了4次，使得工序变得简单，同时简化了一些工序。4.1.2 流程程序分析 对螺纹道钉生产线进行流程程序分析，先对其现有流程分析，可以发现移动次数有七次，并且移动距离较长，同时还有暂时存储现象，检查次数也有四次之多。可见，需要改进的地方很多，下面进行具体分析。据记录现状，运用“5W1H”提问技术，分别从加工、检查、等待、储存及搬运五个方面逐步进行分析，发现生产线存在以下问题：1）由于在车床上进行铣头工序时，其生产效率较其他工序高，常会造成该工序有在制品滞留，因而需暂储一下，这样造成生产线上在制品增多，增加移动距离，可以适当将低车床的开动率，降低或消除滞留在制品。2）从搬运方面，前两个工序搬运距离较长，由于暂储，因此考虑缩短搬运距离。工作部别：扣件车间 工作名称：螺纹道钉加工开始：铣头结束：贴标签统计表项别现行方法改良方法节省加工次数：14131搬运次数：752检查次数：413等待次数：D000存储次数：101搬运距离/m392217共需时间/行方法改良后方法步骤情况工作说明距离/m需时/s步骤情况工作说明距离/m需时/s加工搬运检查等待存储加工搬运检查等待存储1D铣头301D铣头302D移动252D移动6203D暂储603D冷拔1104D移动5154D剪料1205D冷拔1205D移动5156D检查206D加热607D移动457D打扁1508D剪料1208D移动7209D检查209D加热6010D移动62010D镦帽20011D加热6011D移动21512D打扁15012D车飞边12013D检查2013D移动21014D移动125014D加热6015D加热6015D滚制螺纹21016D镦帽20016D检验12017D移动62017D分类2018D车飞边12018D蘸油20 （上续图4.3）19D移动41019D装袋1020D加热6021D滚制螺纹21022D检验12023D分类3024D蘸油2025D装袋1026D贴标签10图4.3 螺纹道钉流程程序图对比分析：通过图4.3我们可以看出，经过流程改进，加工次数从14次减少到13次，搬运次数从7次减少到5次，检查次数从4次减少到1次，而搬运距离从39m减少到22m，总花费时间从1565 S减少到1365 S，可以看出改善效果比较明显，缩短了生产时间，提高了生产效率，减少生产线的在制品滞留量。4.1.3 布置与经路分析对螺纹道钉车间进行布置与经路分析，可以直观地分析物料搬运与移动路线，进而方便找出物料移动优化的路线，节约搬运成本，节省人力。在现行布置下，物料移动距离为39m，下面图4.4是该生产线的现行布置图：入料 3台车床拔丝机压力机剪切机加热炉暂储处通 道空气锤摩擦压力机反射炉三轴滚丝机检验台 涂油池 仓储区4m6.3m2m5m2m3.5m2.5m2m2m2m4.2m2m2m4m36m6m17m2m8m6m4m2m1.8m2m3.4m2m4.8m2m3m6m2m2m3m4m8m4.5m 图 4.4 螺纹道钉生产线布置图 从上图可以清晰地看出物料的移动方向，从车床到拔丝机之间多了一个暂存处，这样一来，物料移动量增大，而且在制品滞留，是考虑优化的节点；其次，可以看出摩擦压力机、加热炉与空气锤之间物料有往复移动，这也是优化的另一方面，可考虑调整位置；摩擦压力机、车床、反射炉三者也可调整位置。入料 车床拔丝机压力机剪切机加热炉通 道空气锤摩擦压力机反射炉三轴滚丝机检验台 涂油池 仓储区3m2m3.5m1m2m2m4.2m36m17m2m2m4.8m2m3m6m2m2m3m4m8m 2台车床2m2m4m5m3m2m2.5m4.2m4.5m2m2m2m2m通过改善设施布局，改善后物料移动为22m，改善后的设施布局如图4.5： 图4.5 改善后布置图对比分析：改善后物料平均搬运距离由原来的39m缩减至22m，减少搬运成本。4.2 作业分析及改善螺纹道钉生产线一共有三台车床，其中一台用于铣头工序，其余两台用于车飞边。下面对车飞边工序进行人机作业分析，现在是一人操作一台车床，该工序动作有装夹工件、车削工件和卸下工件，针对一台正在加工的车床进行分析，其人机作业图如图4.6： （时间单位:min）作业名称：车飞边 编号： 图号： 日期：开始动作：装夹工件 结束动作:卸下零件 研究者：人车床装夹工件 0.40.4 空闲空闲 1.21.2 车削卸下工件 0.40.4 空闲 统计周程工作时间 空闲时间 利用率人2.00.81.20.8/2.0=40%车床2.01.20.81.2/2.0=60%图4.6 车飞边的人机作业图（原方法）由图4.6可以看出机器的利用率为60%，而人的利用率才为40%，需要提升的空间很大，这时可以改善方法有两种：一是增加其他工作；二是利用空闲再操作一台机床。分析：该工人有1.2min的空闲，足够操纵另一台机床（0.8min），这样既充分利用工人的空闲时间，也节省了劳动力，改进方法如图4.7。 作业名称： 车飞边 编号： 研究者 日期： （时间单位：min）人车床1车床2装夹工件（车床1） 0.4空闲 0.4车削 0.4卸下工件（车床2） 0.4车削 1.2空闲 0.8装夹工件（车床2） 0.4空闲 0.4车削 0.8卸下工件（车床1） 0.4空闲 0.4周程 工作时间 空闲时间 利用率统计 人2.01.60.41.6/2.0=80%车床12.01.20.81.2/2.0=60%车床22.01.20.81.2/2.0=60% 图4.7 车飞边的人机作业分析（改进方法）对比分析：通过图4.6与图4.7对比，可以看出虽然工作周程相等，两种均为2.0分钟，但改进方法人均产量比改进前增加一倍，相当于一件加工时间仅为1.0分钟，从另一角度考虑，原先操作两台机床需用2名人员，而现在只需1名人员，节省了人力，降低了生产成本。本次改进是从人员的闲余能力方面考虑的，所谓闲余能力分析是指对人员及设备能力进行准确调查分析后将作业内容合理地再分配的工作，目的是使各工序的人员及设备负荷合理，最大限度地减少人员及设备的闲余时间，从而提高工效。上述改进，使人员的闲余时间由原来的1.2min缩短至0.4min。4.3 动作分析及改善螺纹道钉生产线中大部分工序是半自动化加工，下面主要对手工加工的工序进行动作分析，半自动加工仅选一工序分析，由于手工加工的工序没有标准的作业标准，工人仅仅是依靠经验来进行操作，工人进行生产并没有制定科学的方法，因此工作中易出现大量没有创造价值和效益的无效动作，这些动作完全可以通过取消、合并、重排、简化四个方面进行优化，以达到减少作业时间、提高工作效率的目的。以螺纹道钉生产过程中涂油包装工序为代表，根据动作分析要求，对要进行改善的工序操作按照以下的过程实施：1）在生产线上针对要改善工序的操作进行观察、记录，并对记录进行动素分析；2）在多个记录中，剔除不熟练和过快的操作，要选择正常操作，尤其要选择记录中熟练度在中上等的一段操作进行分析。半自动加工选择典型的剪料工序，进行动素分析，原动素分析表如表4.1。 表4.1 剪料工序动素分析表左手动作动素符号右手动作左手序号右手等待1取工件等待2移向棒料剪切机等待3将工件放到夹具上拿住工件4抓取游标卡尺等待5按规格测量长度调整长度6等待等待7放下游标卡尺取下工件8等待由表4.1可以得出，操作中存在过多的等待动作，这一动作没有带来任何价值，分析其原因为，一个手在工作的时候，另外一个手一直处于闲置状态，没有得到充分利用，而且左手动作较少，右手动作较多，这样动作很不协调，不便于双手作业，可以考虑左右手同时有动作，以方便双手作业，提高动作的有效性。利用取消、合并、重排、简化四技术和动作经济原则进行优化，重新制定新的操作方案。表4.2为改善后动素分析表：表4.2 改善后剪料工序的动素分析表左手动作动素符号右手动作左手序号右手取工件1等待移向棒料剪切机2抓取游标卡尺将工件放到夹具3按规格测量长度调整长度4等待等待5放下游标卡尺对比分析：通过表4.1与表4.2进行对比，改善后减少了等待次数，由原来的7次减少到3次，减少了总的动作次数，同时尽量进行双手同时动作，提高了动作的经济性，提高了效率。手工加工工序以涂油包装部分为代表，进行动素分析，改善前的动素分析表如表4.3。 表4.3 分类、蘸油工序的动素分析表左手动作动素符号右手动作左手序号右手伸手到工件处1伸手到工件处按型号分类2按型号分类等待3伸手到浸油夹具等待4拿住夹具握住工件5等待移向右手夹具6夹取工件伸向塑料纸处7移动到蘸油池浸油拿住塑料纸8等待等待9将工件取出平铺在地上10放在塑料袋上 分析:由表4.3可知，该系列动作中有一些握取动作，并没有什么动作价值，原因是一只手在动作，另一只手在等候动作，没有得到充分利用。应尽量减少握取动作，同时要协调两只手的动作，尽量能同时进行动作，用取消、合并、重排、简化四技术和动作经济原则进行优化，重新制定新的操作方案，改善后的动素分析表如表4.4。 表4.4 改善后的工序动素分析表左手动作动素符号右手动作左手序号右手伸手到工件处1伸手到工件处按型号分类2按型号分类拿住工件3伸手到浸油夹具等待4握取夹具移向右手夹具5夹取工件伸向塑料纸处6移动到蘸油池浸油握取塑料纸7等待平铺在地上8将工件取出等待9放在塑料袋上对比分析：改善后的表4.4比表4.3减少了等待次数，由原来的5次变为3次，并且尽量做到双手同时动作，减少拿住动作，即减少了加工时间，提高了加工效率。双手交叉动作，使双手的利用率提高。通过对典型的工序进行动素分析，制定标准的动作，由于工人在操作中已经形成习惯，执行标准动作需要一个过程，可以采取以下措施：1）制定标准动作手册，由部分一线工人操作适用，有其他工人进行效果对比，让工人们看到效果；2）由车间主任监督实施，同时及时与工人们进行沟通；3）制定奖励措施，针对表现优秀的工人进行一定的物质奖励，提高工人执行标准动作的积极性；4）不断地练习标准动作，形成习惯。4.4 结合人因分析进行工夹具改善在螺纹道钉生产线上常用的物料搬运工具就是手推车，手推车的设计直接关系到物料移动效率，以及工人劳动的工作量的大小，下面看一下现在在生产线中的手推车，它的外形图形如下图4.8。固定式推杆 图 4.8 手推车示意图可拉伸式推杆该手推车是固定手推杆，并且是单层的，平常平均搬运重量为30kg左右，其市场价格为400元左右，缺点是不同身高的人应用该手推车时，有人使用正好，但大多数人则需弯很大角度的腰才合适，因此需要设计一款可以拉伸的手推杆的在手推车；第二点是螺纹道钉生产线生产两种不同规格的产品，用该手推车时，只能将产品混放在一起，这样就给后来分类造成麻烦，因此考虑设计双层手推车，分别将不同规格的产品分为上下两层放置，这样分类一目了然。改善后的示意图如图4.9。 图4.9 可拉伸式双层手推车经过改进之后，双层手推车设计上层载重25kg，我们平时可以让其载重20kg，而下层设计载重为40kg，平常让其载重30kg，其成本价为600元左右，可调式拉杆最大调整量为40cm，这样工人们根据自身调整拉杆，节省了工人们的劳动疲劳强度，同时为后续的加工与分类都大大地降低了难度，提高了生产效率，增加了搬运量，由原来的30kg增加到50kg，该设计同时根据人因工程学的原理，考虑人的因素，通过改善外部工作条件，有助于提高人们的工作热情，这次改进方便使用，可行性极佳。4.5 效果分析通过对衡水通用铁路器材有限公司螺纹道钉生产线进行方法研究分析，提高了生产效率，降低了企业成本，降低了工人的疲劳强度。改善的效果如下:1)通过程序分析，简化了工艺流程中的工序，经过流程改进，加工次数从14次减少到13次，搬运次数从7次减少到5次，检查次数从4次减少到1次，而搬运距离从39m减少到22m，总花费时间从1565 S减少到1365 S；2)通过布置与经路分析，缩短了搬运距离，改善后物料平均搬运距离由原来的39m缩减至22m，减少了搬运成本；通过作业分析，提高了员工的利用率，车飞边用的车床的工人利用率由40%提高到80%，提高了工作效率；3)通过动作分析，优化了员工在生产中的动作，如剪料工序，改善后减少了等待次数，由原来的7次减少到3次，减少了总的动作次数，同时尽量进行双手同时动作，提高了动作的经济性，提高了效率；4)通过人因工程学分析，改善工夹具，增加了搬运量，由原来的30kg增加到50kg，该设计