四通模具主生产线人机系统分析及改善

目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 1 研究背景和意义 1 1 2 研究目的和方法 1 第第 2 章章 关于人机工程的基本概述关于人机工程的基本概述 3 2 1 人机工程的起源与发展历程 3 2 2 人机工程的研究内容与应用领域 3 2 3 人机工程学的改善原则 4 第第 3 章章 JackJack 仿真软件的基本概述仿真软件的基本概述 6 6 3 1 Jack 软件的简介 6 3 2 Jack 软件的建模与仿真过程 6 第第 4 章章 四通模具主生产线人四通模具主生产线人 机机 环境系统的分析环境系统的分析 8 4 1 河南四通精密模具有限公司基本概况 8 4 2 四通模具主生产线现状分析 8 4 3 以人因软件 JACK 进行的工效学分析及受力分析 11 4 4 四通模具主生产线人机系统存在的问题 13 第第 5 章章 基于人机工程的生产线改善策略基于人机工程的生产线改善策略 15 5 1 人机关系的改善 15 5 2 人机匹配的改善 15 5 3 人机环境的改善 17 结论结论 19 致致 谢谢 20 参考文献参考文献 21 I 四通模具主生产线人机系统分析及改善 摘摘 要要 本文以河南四通精密模具有限公司的主生产线人 机 环境系统为研究对象 并 按照发现问题 分析问题 针对问题提出改善方案的研究思路 运用实地观测法 调查询问法对公司的基本概况 生产组织特点 主生产线各工位的现状 人机工程 方面的问题进行分析 以人因软件 JACK 为支承工具 对主生产线上明显存在人机 工程问题的工位进行工效学分析 识别工序中的人因缺陷 按照人因工程学的改善 原则 从人机关系 人机匹配 人机环境三个方面提出改善措施 并将改进后的情 况与改进前进行对比 从而建立一个最优化的人 机 环境综合体 在人机关系方面 提出要培训到位 强调到位 分工到位 监督到位 在组织 文化方面要营造良好的员工关系和环境氛围五个方面的内容 在人机匹配方面 我 们提出为操作者提供统一的座椅 改善操作者作业姿势 并对改善后的作业姿势运 用 Jack 仿真软件进行力和力矩分析 与改善前进行对比 分析结果显示改善后身体 各部位受力更加均衡 操作者的疲劳程度也有所降低 在人机环境方面 对车间的 微气候环境 噪声环境 空气环境 物品的陈列摆放等问题提出了相应的改善措施 通过安装空调和电风扇调节室内温度 为员工提供饮料补充营养 并适当地调整作 业负荷 增加休息次数 通过在通风口增加加湿器的方式改善空气湿度 通过放置 吸声屏 减少机器摩擦及给工人发放防声耳塞 耳罩的方式来改善噪声 通过在角 落放置活性吸附炭 绿色植物并辅以防尘口罩的方式来减少粉尘和异味 严格执行 5S 管理的方法 每个人负责好自己区域的整理 整顿 清扫 清洁工作 进而创造 一个干净 明亮 舒适的工作环境 关键字 关键字 四通模具 主生产线 人机工程 Jack 软件 工效分析 II The Analysis and Improvement of the Main Product Line of Sitong Mold Based on Ergonomics ABSTRACT In this essay we take the Main Product Line of Sitong Mold as the research object according to the research ideas of discover problems analyze problems and provide solutions this essay analyses the company s basic situation production organization characteristics the present situation of the main production line the man machine engineering problems using the method of field observation and the survey We analyze the main production line and identify the defects in process via software JACK as a supporting tool We put forward the improvement measures on the man machine relationship man machine matching man machine environment from the perspective of ergonomics to improve the production environment and the working efficiency and earnings of the factory In man machine relationship we put forward to training in place emphasize in place division of labor in place supervision in place to create a good employee relations in the aspect of organizational culture To improve man machine matching we provide unified seats to improve the working position of operator and compare with the situation before improvement using the software Jack analysis of force and moment The analysis results show that each part of the body force are more balanced and the fatigue of operators is reduced We provide many solutions to solve the problems of micro climate noise environment air environment and items display install air conditioning and electric fan to adjust indoor temperature provide drinks to compensate nutrition and adjust work load appropriately increase the rest times improve air humidity by means of humidifier in the vent by placing sucking sound screen reduce friction and distributing acoustic earplugs to workers to improve the noise by putting active carbon adsorption green plants in the corner and give out dust proof clothes to reduce dust and peculiar smell to imply 5s management method Strictly improve the quality of the training workers each person is responsible for your area of sorting reorganization cleaning cleaning and then create a clean bright and comfortable working environment KEY WORDS Sitong Mold the Main Product Line Ergonomics Software Jack Power Analysis 1 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 研究背景和意义研究背景和意义 改革开放以来 我国一直是制造产业大国 但是长久以来我国的制造产业投入 大量人力 物力 消耗大量的能源和资源 却只能赚取很小份额的加工费 并且制 造产业的资源消耗大 环境污染严重 同时制造产业的工作通常都是单一的 容易 让工人产生烦躁的情绪 我国的大部分制造企业都存在生产条件较差 5S 管理意识 不强 机器设备的布置不合理 成品和半成品随意堆放的问题 特别是一些小型企 业没有问题和改善意识 生产环境也相当恶劣 工作效率也随之降低 人机工程以人 机 环境作为基本的研究对象 其中 人 指的是作为主体工 作的人 机 表示人所控制的一切对象的总称 环境 则是人 机器共处的环 境条件 这一环境条件既包括物理 化学因素的效应 同时也涵盖了社会因素等方 面 随着经济的发展 企业成本与效率意识的增强 人的因素得到越来越多的重视 企业的问题与改革意识也逐渐在增强 人机工程的应用也随之越来越广泛 人机工 程在充分认识人的特性的基础上 对人机系统进行分析和研究 进而提出合理可行 的改善方案 从而提高工人的工作效率 促进企业的长足发展 将人机工程理论和生产管理的知识引入到制造产业当中中去 运用动作经济学 原则优化布置作业现场 根据近身作业空间设计的人因工程学原则改善操作者的作 业姿势 这不仅可以给工人的身心健康减负 降低患职业病的概率 并在一定地程 度上提高工作效率 促进生产车间的工作环境的改善 有效地提高我国制造企业生 产现场的管理水平 为劳动者提供健康 安全的工作环境 以最合理的成本付出获 得最高性价比的产出 1 2 研究目的和方法研究目的和方法 本文一方面对河南四通精密模具有限公司生产车间人 机 环境各要素本身情 况进行分析 另一方面又以 Jack 仿真软件对主生产线的人 机 环境系统进行仿真建 模和人因工效学分析 发现四通模具主生产线人机系统存在的问题 并提出解决和 改善方案 使人 机 环境系统满足人机工程学舒适 宜人 安全 高效 经济等 指标 总体性能达到最佳状态 2 人机工程作为一门交叉的边缘性学科 有多种研究方法 本文主要运用了下列 研究方法 实地观测法 我们到车间进行了实地的观察 对各工位的工作台高度等操作者 近身作业空间的各项数据进行测定并记录 为利用软件进行仿真和分析提供了条件 调查询问法 在进入车间实地观察的基础上 我们该针对该工位常见的问题向 一线员工进行调查询问 同时也向质检员 技术部工作人员询问请教了我们实地观 察中遇到的疑惑 计算机模拟仿真法 本文利用人因软件 Jack 为支承工具对四通模具主生产线的 平面磨床和抛光工位进行力和力矩分析 工作姿势分析 就主生产线人机系统中的 人 机 环境三者之间的协调性进行分析 3 第第 2 章章 关于人机工程的基本概述关于人机工程的基本概述 2 1 人机工程的起源与发展人机工程的起源与发展历程历程 人机工程的研究工作起源于 19 世纪末 20 世纪初的英国 但是这一学科的奠基 性工作是在美国完成的 故有人机工程学 起源于欧洲 形成于美国 之说 1 人 机工程学发展至今已有 60 多年的历史 这段发展历程基本上可分为经验人机工程学 科学人机工程学和现代人机工程学三个阶段 1 经验人机工程学 20 世纪初 美国一个叫泰勒 Frederick W Taylor 的科学家在传统管理方法的 基础上 把人使用机器 工具进行的操作以及作业环境的标准化问题等进行分析 进行创新并提出了一套科学的操作方法 即为科学管理方法 在这之后 吉尔布雷 斯夫妇 F B Gilbreth 提出了动作研究 通过分析动素来对操作者的动作进行改善 从泰勒的科学管理的提出到第二次世界大战 这一阶段被称为经验人机工程学阶段 2 2 科学人机工程学 科学人机工程学是在第二次世界大战期间的军事领域不断发展并逐渐系统的 这一期间 许多西方国家拥有高性能的武器 但都以机器为中心 强调人要适应机 器 没有考虑人的局限性 导致人操作中出现失误 命中率较低的现象 这就让人 们认识到重视认得因素 促进人机关系的协调的重要性 从此人机工程学也进入一 个全新的发展阶段 3 现代人机工程学 上世纪 60 年代以后 随着科技的进步 人机工程学得到了进一步的发展 其所 研究的领域不断扩大 应用范围也越来越广泛 现代人机工程学主要有以下三个特 点 以人为中心 在对机械设备的设计中对人的因素考虑的更多 在进行具体 产品的设计时和实际应用结合地密切 会综合多学科的知识而求得最优的设计 3 2 2 人机工程的研究内容与应用领域人机工程的研究内容与应用领域 人机工程学的应用领域十分广泛 总体来说 其研究内容主要分为以下三个方 面 1 关于人的特性的研究 4 人是人机系统的关键 人机系统研究工作过程中人体的形态特征参数 人的生 理和心理反应等 使作业场所的设计 机械设备的布置与设计都与人的特性相适应 为操作者创造更加健康 安全 舒适的工作条件 4 2 工作场所和近身作业空间的设计 人机系统的总体设计对其工作效率的高低有很大的作用 也就是要求人机能够 互相适应 互相配合 在分析认得特性的基础上 使操作台或工作台设计 操作者 座位的设计 工作空间设计和作业场所的总体布置等更为合理 更与人的特性相适 应 能够让人以一种对自身健康无害的姿势进行作业 从而高效地完成工作任务 6 3 环境系统和安全保护设计 对于车间自然环境方面 主要包括车间的微气候环境 噪声环境 空气环境 机 械设备及制成品的布置等 分析工作环境对工人工作效率的影响 使员工能够有效 地完成自己的工作 并避免造成安全隐患 同时在人文环境方面 公司良好的企业 文化和宽松的工作氛围能够在很大程度上影响员工的工作态度 工作劲头 工作成 效 7 2 3 人机工程学的改善原则人机工程学的改善原则 1 动作经济原则 动作经济原则 7 又可称为 省工原则 是指使操作者能以最少的动作投入获 得最有效果的劳动产出 达成最佳作业目的 熟练掌握并运用动作经济原则对于有 效安排操作者的作业动作 提高员工作业效率很大的帮助 动作经济原则主要包括 肢体使用的原则 作业配置的原则 工装夹具的设计原则三部分内容 肢体使用的原则 8 要求双手进行作业 双手的动作尽量对称反向进行 维持 双手的平衡和动作姿势的稳定 操作者的动作应尽量以最低等级的动作来完成 动 作的幅度越小越好 可参考的动作等级按下列次序递减 腿部的动作 腰部的动作 肩部的动作 肘部的动作 手腕部的动作 手指部位的动作 由于动作方向的突 然变话会打乱作业节奏 消耗更多的体力 固作业应以连续圆滑的曲线动作为主 并尽可能地利用惯性力来节省力气提高效率 作业动作应尽可能的节奏化 这样有 助于提高操作者的熟练程度 作业配置的原则 9 物品摆放应遵循 3 定原则 即定点 定容 定量的原则 5 生产用的材料 工具装备应放置在小臂的工作范围之内 物品的移动应尽量以水平 方向移动为主 避免垂直向上的移动引起疲劳强度的增加 必要时可以利用斜导槽 圆筒及导轨平面等辅助工具下帮助传递 工作台的高度应便于操作 同时作业场所 应有满足作业要求的微气候环境 照明环境 空气环境 工装夹具设计原则 10 用夹具固定其它作业工具的方式将人手解放出来 并且 保证工具手柄方便抓握且与人体动作相协调 促进工作便利减少疲劳 将员工的操 作流程化规范化 让操作者操作业位置相对集中 尽量减少人对机器的监控 尽量 使工件可以自动脱落 2 作业空间设计的人因工程学原则 总体来说 近身的作业空间设计与总体作业空间的设计 都应遵循下列设计原 则 作业空间的设计应根据人的生理 心理特性 考虑人的作业局限性 从人的要 求出发 处理好总体作业空间与每一个局部作业空间之间的关系 要保证劳动者的 作业安全 尽量减少作业疲劳 各个控制器 显示器装置要按照重要程度和使用频 率按次序安排在操作者作业范围的最佳区 易达区和可达区 11 3 5S 的管理原则 12 5S 包括整理 SEIR 整顿 SEITON 清扫 SEISO 清洁 SEIKETSU 素养 SHITSUKE 五项内容 整理 把不要的清除掉 把空间腾 出来 整顿 把工具 物品按规定摆放整齐 按规定放在合理的位置 清扫 对工 作环境进行清扫 将杂物进行清理 清洁 保持干净卫生 素养 即每个人你都养 成规范的工作习惯 共同为创造一个良好的工作环境而努力 6 第第 3 章章 Jack 仿真软件的基本概述仿真软件的基本概述 3 1 Jack 软件的简介软件的简介 人因软件 Jack 是由宾夕法尼亚大学的人类模型和模拟中心 The centre of human modeling and simulation at the University of Pennsylvania 研发的一款公认的优秀人机 功效分析软件 Jack 仿真软件通过计算人体受力和扭矩 提供图形化的分析结果 虚拟人体建模以及工效分析是 Jack 软件的两大主体部分 也是 Jack 软件的灵魂所在 Jack 数字人能够告诉工程师他们可以和完成的是否舒适 何时及为何受到损害 何 时变得疲惫及其他重要的人体工程学信息 13 该软件起初由 UGS 公司进行商业化运作 2001 年 UGS 被 EDS Electronic data systems 收购 2004 年又被 EDS 卖出 更名为 UGS UGS 在 2005 年收购了当时在 数字化制造领域最领先的公司 Tecnomatix 而 UGS 公司在 2007 年的时候被西门子 收购 几经辗转 最后西门子成为了 JACK 软件的主人 14 它将人机工程学标准符 合性引入产品工程和制造设计流程 从而直观地捕获最佳实践以改进产品设计 改 进制造流程和资源利用效率 避免返工成本 能够帮助不居同行业的企业降低产品 成本和产品工程成本 提高人机工程问题的沟通效率 增强的制造安全性 3 2 Jack 软件的建模与仿真过程软件的建模与仿真过程 1 建立一个虚拟的环境 按照在四通模具主生产线车间观察的结果和测量的数据 利用 Jack 图形中的工 具进行概念设计 创建集合图形并进行拼接组合 进而建立模型 2 创建虚拟的人体 并定义其尺寸大小 7 在 Jack 软件的 ANSUR 88 数据库中 我们选择了第 50 百分位的男性和女性 通过给出一个指定的宽度来构造虚拟人体 如立姿肩宽 坐姿臀宽等 然后由 Jack 软件中特定的算法自动生成其余的尺寸如给身高和体重 3 把人体放置于环境中 给人体指派任务 Jack 可以对人体的动作类型进行预定义 比如说指定了抓握类型 Jack 就会计 算出在实际围绕一个特定工具的时候操作者的手是如何闭合的 从 Jack 软件姿态库 中选择虚拟人体的姿态 通过移动 jack 人体的头部 眼睛 肩膀 躯干 质心 骨 盆 四肢 脚或其整个身体 也会根据虚拟人定义的参数自动移动 另外 Jack 也 允许在环境中调整各种人体 设备的大小和位置 并重新进行仿真分析 4 分析虚拟人体如何执行任务 Jack 在放置一个虚拟人体到作业空间之后 可以通过让虚拟人执行任务来仿真 分析其操作姿势合不合理 也可以变换操作姿势和改变工作地点进行对比分析 Jack 软件可以计算出在一个特定姿势下一个人的关节和体节的受力情况 计算人体 的受力和力矩 对生产线的人 机 环境系统进行可视性分析 可达性分析 舒适性 分析 从而完成整个生产线人机系统的人机工效评估 15 8 第第 4 章章 四通模具主生产线人四通模具主生产线人 机机 环境系统的分析环境系统的分析 4 1 河南四通精密模具有限公司基本概况河南四通精密模具有限公司基本概况 河南四通精密模具有限公司的厂区坐落于河南省安阳市滑县道口镇 是一家专 业性的以科研 设计 生产 销售为一体的玻璃钢格栅设备 玻璃钢拉挤模具和玻 璃钢制品 玻璃钢格栅 玻璃钢盖板 的制造商和销售商 公司每天都会有大量的订 单 其产品质量的要求也较为严格 连续化 多工序的大量生产的生产特点决定了 公司在生产过程中必须重视前后工序的连续性以及生产的平衡性 保证产品交货期 从而能够按时交货 公司的模具产品销往国内 20 多个省市 除此以外还与新加坡 印度 美国 法国 英国 5 个国家 18 家客户保持有良好的业务往来关系 4 2 四通模具主生产线现状分析四通模具主生产线现状分析 主生产线的生产过程根据模具的规格与特性的不同 具体的制造工艺流程和复 杂程度也不相同 总体上其流程分为下料 铣床 磨床 数控 打孔 抛光 电镀 几个步骤 下面以生产批量较大的 100 100 10 角钢模具为例 介绍其主要生产流程 如表 1 所示 表表 1 100 100 10 角钢模具角钢模具生产流程生产流程 模具规格 100 100 10 角钢模具 图纸编号 STLJ16 0007 工序件数工时 制作人 日期质检镀铬前合模质检记录 月 日 下料21光洁度 无麻点 无砂轮纹 无 划痕 铣床2 磨床2 9 CNC 合模1型腔尺寸 达到镀铬前要求 留磨口 量 均匀度 钻孔3 平头1 攻丝1 打进出口2合模线 实际偏差 镀后状况 组装检测1 镀前抛光8 磨镀口1合模后出厂质检 月 日 电镀1 铬层质量 厚度 5 丝 无铬溜 无起皮 无蜂窝 镀后抛光2 清理胶带0 5合模线 0 01 0 03 为合格 超出返修 磨铬口2 精准合模2光洁度 镜面效果 无伤痕 无砂轮纹为合格 打定位销2 精修外形1 型腔精尺寸 按图纸要求 公差 0 05 以下为合格 拆模清理0 5 发蓝处理 打预成型3 合模质检1 核算 审核 审计 2016 年 1 月 7 日 河南四通精密模具有限公司模具车间生产任务单 产品名称 拉挤模具图纸编号 STLJ16 0007 模具规格 100 100 10 角钢型腔表面处理 抛光 模具外行 见图纸预成型要求 有 模具材质 45C模具交货日期 1 月 20 日 技术要求 按图纸的要求执行 无合模线 壁厚均匀 镜面 10 通过一段时间的生产实习及平日里与生产一线工人的交流 我对公司主生产线 的人 机 环境系统存在的问题有了相应的了解 对目前各主要工序的生产现状也有 了更深的认识 下面以生产量最大的拉挤模具为例做简要说明 下料和铣床方面 相比之前下料尺寸预留量 铣床下来尺寸预留量都在规定范 围内 如有特殊情况 下料工和铣床工会及时的汇报 干活前能认真阅读图纸 哪 有不清楚的地方能够及时去问 这较以前有很大的提高 但是新员工在这些方面做 的还不够好 还需要多多提醒 多多的引导 数控方面 一些异形模具 测量不好测量 只能依靠数控 数控工位员工的互 检工作 即上一道工序对下一道工序的检验 做的比较好 上数控前能够仔细看图 纸要求 数控上下来再检查一遍 遇到不明白的地方能及时的与技术部沟通 总体 来说现在数控下来的模具的尺寸基本稳定 但数控预留尺寸依然需要根据后期工序 做调整 例如 77 圆管 图纸要求 77 4 数控留量单边 10 丝 这一次根据后期抛 光操作 预留单边 5 丝就行了 之前定的单边 10 丝有点大 磨床方面 互检工作在这几个工序中一直做的很好 结合着数控 铣床 抛光 等 发现异常及时的汇报 在工作前看清楚图纸要求 做好后自己在检查一遍 但 磨床工的不稳定性对工作效果也有很大影响 最近磨床工作有几处尺寸偏差较大 河北枣强的三角管模具下模板尺寸小 10 丝多 而且 R 角也不照 焦作的 58 矩管模 芯大 10 丝 河北的一出三扁条尺寸大 10 丝 还有检测到的出口 19 12 狗骨 下模 板尺寸实测值是 19 2 19 2 19 21 19 3 最后一个尺寸大 10 丝 图纸要求 19 19 作 为出口模具 我认为 10 丝是不能接受的 最起码在 5 丝以内 所以磨床工的稳定性 不足 电镀方面 镀铬随着室外温度的升高 现在也逐渐平稳 但是有些不常见的模 具我们镀铬的技术达不到 像出口的四套勾股 有一套是 25 10 的 这个尺寸还是 比较大的 那么它沟内镀铬还是能镀进去的 像 19 12 的几乎镀铬镀不上 现在我 们的镀铬技术比较差 遇见一些异形的模具 有的镀铬都镀不上 或者镀的铬层薄 镀铬技术 镀铬人员 还都有待提高 后期方面较差 工人的生产积极性不高 长时间连续作业容易产生疲劳 甚至 会发生安全事故 另外工人的动作不熟练 作业方法不合理 不经济的情况也很普 遍 特别是个别老员工 干活前没有仔细阅读图纸 导致模具异常 希望下期组长 起到作用看清楚后再工作 11 以目前情况来看 我认为我们的模具如果做一些常见的 例如圆管 方管 矩 形管 狗骨等我们可以达到 5 丝以内 如果做一些大的或者异形的 我们能保证在 10 丝以内 以后拉挤模具质量方向 1 抓紧磨床尺寸 2 抓好数控预留抛光量 3 加强后期人员打口 打孔 抛光质量 以上是整个四通模具主生产线生产流程以及各工序的职责 任何一道工序均不 能出现差错 不然生产就会失去连贯性 造成生产失控 4 3 以人因软件以人因软件 JACK 进行的工效学分析及受力分析进行的工效学分析及受力分析 随着自动化程度的进一步提高 为了提高劳动效率 劳动的分工也越来越细 工人的工作环境和工作内容都十分单调 同样的工作每天要重复几百次甚至上千次 很容易产生枯燥 根据疲劳的产生机制 生产线上长时间中等强度的作业会使身体 的使用部位产生局部疲劳或全身疲劳 随着疲劳积累程度的逐步加深 工人的工作 效率自然受到影响 四通模具主生产线的人机系统总体上还是协调的 但通过实地 的观察发现少数工位依然存在导致操作者工作负荷大 易疲劳的问题 这里选择在 车间数量最多的磨床和抛光工位以及明显存在人机问题的打孔工位 利用 Jack 软件 进行仿真并对生产线员工的作业进行工效学分析及受力分析 从而分析操作者的工 作负荷 疲劳症状及其原因 车间内的几台磨床与抛光工位的高度是基本一致的 本文按照基于 ANSUR 88 的第 50 百分位的男性和女性人体大小与形状标准 对工作姿势基本相同的平面磨床 工位 如图 1 和抛光工位 如图 2 进行了力和力矩的分析 Force and Torque Analysis 见图 3 图图 1 磨床工位磨床工位 图图 2 抛光工位抛光工位 图图 3 改善前磨床与抛光工位人体各部位力和力矩图改善前磨床与抛光工位人体各部位力和力矩图 通过对平面磨床工位和抛光工位人体各部位的力和力矩的分析 可以看出操作 者身体各个部位是受力是很不均衡的 受力基本上都集中在脊椎部位 其中 spine1514 号脊椎部位所受的力矩最大 为 214 62Nm spine1413 号脊椎部位 spine1211 号脊椎部位次之 spine1413 号脊椎部位承受的力矩也是超过 200Nm 的 12 根据疲劳积累过程理论 长时间保持此作业姿势必然导致脊椎部位特别是颈椎 胸 椎和腰椎部位的疲劳乃至全身疲劳 影响操作者的工作效率 操作者患颈椎病 腰 椎肩盘突出等职业病 的概率也大幅增加 另外 本文选择了明显存在人机问题的打孔工位 如图 4 进行了工作姿势的 分析 Jack 仿真软件中的 OWAS 工具能够基于虚拟人体背部 手臂 腿部的位置 评估一个操作者的工作姿势是否舒适 并对其产生的不舒适感进行不同等级的评定 这里我们运用 Jack 软件里的 OWAS 工具 对打孔操作者的作业姿势进行检查 改 善前 Jack 给出了严重的警告 并提示这个姿势会增加操作者的膝盖部位 脚踝部 位的受力 对操作者的肌肉骨骼系统会产生损伤 损伤的严重等级为 3 级 其中 1 级表示正常姿势 2 级表示轻度损伤 3 级表示中等损伤 4 级表示严重损伤 长 时间的蹲姿作业易引起小腿和脚部的肌肉疲劳 血液循环受到影响导致作业者出现 头晕 腿麻 眼部发黑的症状 脑部血管压力突变易使血管破裂或供血不足 建议 立即改善 16 图图 4 打孔工位打孔工位 4 4 四通模具主生产线人机系统存在的问题四通模具主生产线人机系统存在的问题 公司的生产特点以及主生产线上各工位的现状及问题我们在前面已经提到 这 里我们通过对四通模具的主生产线进行观察 调查和询问一线操作员工 主要分析 和总结车间的微气候环境 噪声环境 空气环境 物品的陈列摆放等方面的问题 微气候环境是指工作场所所处的局部气候条件 四通模具主生产线的面积较大 且公司车间里有很多大型机械设备 这些机械设备都有很重的维修任务和更新任务 特别在夏季时 外界温度本来就高 再加上机器运作而散发的热量产生的热辐射 车间内的温度则更高 同时车间内又缺少制冷设备 很容易使工人产生疲劳 头晕 乏力甚至热衰竭的现象 导致工人工作效率和质量降低 在冬季时 天气寒冷干燥 在长时间的低温作业环境下 首先影响人体四肢的灵活性 特别是影响手的惊喜作 业灵巧度和双手的协调动作 影响工作质量 噪声环境方面 在车间机器作业的过程中 两个人站在同一工位可以听见对方 13 说话 而站在不同的工位就很难听清楚了 车间的噪声维持在 80dB 到 90dB 之间 长期的机器噪声对人心理的影响主要是使人产生烦躁 焦急等不愉快的情绪 使人 的注意力难以集中 直接或间接地影响工作效率 同时工人的听力也容易出现问题 这对员工的身心健康也存在危害 就工作空间的空气环境而言 车间里的空气污染物主要是电镀时化学物铬的气 味和铣床 磨床下来的金属粉尘 如图 5 缺少绿色植物 影响空气质量 在镀 铬时 有时液体会溅到衣服和鞋子上 工人需要穿上胶鞋进行操作 这也会影响工 人的工作情绪和工作质量 此外 生产车间在物品的陈列和摆放方面比较乱 如图 6 没有严格地执行 5S 的管理工作 也没有 5S 管理的意识 图图 5 铣床工位的粉尘铣床工位的粉尘 图图 6 车间一角车间一角 第第 5 章章 基于人机工程的生产线改善策略基于人机工程的生产线改善策略 14 5 1 人机关系的改善人机关系的改善 人机关系要实现的目标即在设计中 把人和机作为一个整体来考虑 合理或最 优地分配人和机的功能 以促进二者的协调 提高人的工作效率 对于四通模具来 说 企业的使命就是生产高质量的模具产品 这里我们要求培训到位 强调到位 分工到位 监督到位 在组织文化方面要营造良好的员工关系和环境氛围五个方面 的内容 首先 对于培训到位 我们要提前培训员工 向他们讲解机器的运作原理 如 何操作更方便 并向员工明确图纸要求以及各个工位下料和加工的尺寸预留量 这 样工人在工作时就能很快适应机器的特性 不断提高生产效率 比如 有的机器使 用时间过长就不大好用 要多擦润滑油 注重对机器的保养工作以及机器设备重要 部位的清洁工作 以免摩擦太严重 产生不良品 其次 对于强调到位 需要进一步强调阅读图纸的重要性以及明确各个工位下 料和加工的尺寸预留量的重要性 关于质量的重要性 对新员工要讲到位 引导到 位 加强质量的意识 让员工深刻体会到 质量就是自己的饭碗 对于异常问题 要及时汇报 再次 对于分工到位 主要是新老员工工作分配和管理方面的问题 新员工尽 量做一些要求不严的 或者可以用自用的模具练手 增加工人的熟练程度 像一些 少见的模具和异性模具 一个新员工去打口 危险系数大 此扁条质量要求较高 尽量让老员工或者打口比较好的来打口 把好刀用在合适的位置上去 对于监督到位 要求加强质量监督 车间的班组长和技术人员都要及时的进行 相应的监督工作 要完善互检制度 即下一道工序对上一道工序的检验 同时 公 司的 我们每一个领导 无论什么岗位都有责任去监督好模具质量 在组织文化方面要营造良好的员工关系和环境氛围 公司的技术部人员及生产 管理岗位的班组长 车间主任等一定要认识到与员工沟通的重要性 在对新老员工 的培训以及与车间工人的接触和交流中要坚持用引导而不是批评的思维 坚持用引 导而不是批评的语气 我坚信一个工人带着好情绪上班干出的模具 绝对比带着坏 情绪干出的模具质量好 5 2 人机匹配的改善人机匹配的改善 15 人机匹配即要从人的角度出发 让机器更好地适应人的生理 心理特性 同时 也根据机器的不同选择不同的工人来操作 对于用 Jack 软件做出的对平面磨床工位 和抛光工位人体各部位的力和力矩的分析 我们发现长时间保持此作业姿势必然导 致脊椎部位特别是颈椎 胸椎和腰椎部位的疲劳乃至全身疲劳 影响操作者的工作 效率 操作者患颈椎病 腰椎肩盘突出等职业病的概率也大幅增加的问题 以及打 孔工位长时间的蹲姿作业会增加操作者的膝盖 脚踝受力 易引起小腿和脚部的肌 肉疲劳和损伤的问题 我们按照作业空间设计的人因工程学原则 提出相应的改善 方案 其中对于磨床和抛光工位 我们可以在图片中看到操作者工位前有一个很矮的 座椅 虽然磨床的自动化程度很高 可以允许操作者有一定的机动时间用来休息 但大部分的操作都是要弯腰进行的 所以我们提出为操作者提供统一的座椅 座椅 的椅座高度设计为操作者的坐膝高 操作者的身高依然取第 50 百分位的亚洲男性 女性身高 经过实地测量 此时操作的台面正好位于坐姿肘高 5 厘米左右的位置 方便操作者进行操作 改善后 操作者基本上可以采用坐姿操作 可以减轻长期站 立的疲劳 也可以采用坐立姿交替的方式进行作业 同时 我们还利用 Jack 软件 对改善后操作者的坐姿操作进行了力和力矩的分析 如图 7 所示 从改善后磨床与 抛光工位人体各部位力和力矩图可以看出 即使力矩最大的 spine1211 号脊椎部位的 力矩也不超过 50Nm 且左右肩 左右肘都分担了脊椎的受力 操作者的受力较为 均匀和平衡 疲劳程度也有所降低 图图 7 改善后磨床与抛光工位人体各部位力和力矩图改善后磨床与抛光工位人体各部位力和力矩图 而对于打孔工位 考虑到其操作的工作台面较低 且长期蹲姿容易造成疲劳积 累 我们提出给操作者提供小凳子 操作者可以坐在小凳子上进行操作 为了保证 操作的舒适性 凳子的高度基本上与改善前蹲姿所处的工作台面的高度一致 对操 作者改善后的作业进行工作姿势分析 Jack 软件显示操作姿势舒适性程度为 1 级 此时操作者的操作姿势是正常的 这不会对人体产生伤害和疲劳 5 3 人机环境的改善人机环境的改善 我们对四通模具主生产线车间的工作环境方面的问题提出相应的改善方案 包 括车间的微气候环境 噪声环境 空气环境 物品的陈列摆放等问题 16 对于车间的微气候环境 在夏季时 可以在车间内安装空调和电风扇 以降低 车间内的温度 为工人营造一个舒适的工作环境 另外在干燥的冬季 可以在通风 口安装加湿器来增加空气的湿度 提高工人的舒适度和工作效率 在夏天天气过热 和冬天天气过冷时 可以采取保健措施为员工提供饮料和补充营养 并适当地调整 作业负荷 增加休息次数 17 对于车间噪声的控制我们主要从声源的控制 传播渠道的控制和操作者听力的 保护三方面来做 22 提醒员工及时给机器设备添加润滑油来减轻机器摩擦产生的噪 声 在车间墙壁上装饰吸声的材料 在空间悬挂吸声体 设置吸声屏等 吸声屏的 面积取天花板面积的 50 主要布置在机器上方及四个角落 并尽量靠近机器 将 一部分噪声吸收掉 另外 公司统一给工人发放防声耳塞 耳罩 工人可以自由选 择佩戴 这可以降低噪声 20 30dB 左右 18 就工作空间的空气环境而言 当通风排气中粉尘含量超过排放标准时 必须进 行除尘处理 我们提出在车间角落放置活性吸附炭及绿色植物 在基本上消除粉尘 和化学物铬的气味危害的前提下 再辅以个人防护用具 包括防尘口罩 防尘面具 防尘衣 因为车间本间本身有一定的自然通风条件 我们还可以借助通风设备进行 机械通风 在车间窗口安装排风扇 19 此外 关于生产车间在物品的陈列和摆放方面比较乱 没有严格地执行 5S 的管 理工作 也没有 5S 管理的意识的现象 要在生产车间严格执行 5S 管理的方法 就 要引导和监督每一位员工并对自己负责的区域进行整理 整顿 清扫 清洁的工作 不断提高自身职业素养和对 5S 的执行力 20 改善后的分布图如图 8 所示 17 图图 8 改善后的分布图改善后的分布图 绿色植物 和活性炭 吸声屏 绿色植物和 活性炭 吸声屏 排风扇 排风扇 18 结结 论论 通过对四通模具的主生产线车间的实地观测法 对操作者的调查询问 我们对 公司的基本概况 生产组织特点 主生产线的下料 铣床 磨床 数控 打孔 抛 光 电镀各工位的现状 人机系统方面存在的问题有了一定的了解 找出了其中存 在的不合理之处 分析了引起这些问题的因素 并且提出了改善方案 改善后的主 生产线的生产现场更加接近人机工程最优化的要求 同时也提高了工人的工作效率 本文所做的主要工作如下 1 阅读了关于人机工程和基于 Jack 仿真软件的大量文献 在有一定阅读量 和知识储备量的情况下 对论文的写作也有了方向 对四通模具主生产线的现场环 境进行调查 客观地分析了四通模具主生产线的生产环境中存在的一些问题 对于 人机工程学的改善原则如动作经济原则 作业空间设计的人因工程学原则有了一定 的了解 同时也掌握了人机环境中的温度 湿度 噪声 车间内的空气污染 化学 物气味的等相关问题的人因工程学改善方法 2 下载并学习了西门子 PLM 软件公司提供的可免费试用 30 天的 Tecnomatix Jack 软件的操作 为利用 Jack 仿真软件为支承工具分析生产线上磨床工位和抛光工 位改善前