基础工业工程-实验指导书.doc

基础工业工程综合实验指导书

鄂明成 洪建平

2006年8月

一、实验目的
1．学会用使用工作研究中常用的技术，并灵活运用相关图表对现场问题进行分析和改善。2．学会用“5W1H”提问技术发掘问题，用“ECRS ” 原则来改进程序。3．掌握现场管理方法在实际中的应用。
二、实验仪器和器材
1．玩具车（或者使用其他产品）、十字改锥、一字改锥、六角扳手、秒表、铅笔及橡皮、白纸若干张、其它可用备料
2．自备数码相机或者摄像机
三、实验原理
采用工作研究中常用技术－程序分析、操作分析、动作分析、时间研究、MOD法等进行玩具车装配线的优化设计，以及现场管理方法等制定工作站具体操作和生产节拍，提高效率。
四、实验要求
1．实验前了解玩具车基本组成，进行装配过程初步分析；（实验预习）
2．实验中进行玩具车的拆装，采用工作研究常用技术设计并改善装配线，运用现场管理方法进行装配作业现场设计；
3．实验结束整理好现场；
4．提交实验报告。
五、实验特点
现场进行玩具车的拆装和装配线的设计，学生自己动手，体现现场工作环境，便于掌握工作研究方法。
六、实验内容
1．通过拆装熟悉玩具车结构和主要功能与性能；
2．根据工作现场初步设计玩具车的装配线；
3．采用方法研究分析装配流程和各工位操作，并进行改进；
4．采用作业测定方法确定标准作业时间；
5．分析改进前后的效率和节拍。
七、实验步骤
1．产品的功能与性能分析
根据选定的产品，进行如下分析：
（1）产品主要功能和辅助功能功能分析；
（2）产品性能指标描述，并确定如何对产品性能进行检验；
（3）分析装配过程对产品功能、性能的影响，指出装配注意事项，确保产品装配后能实现其功能，达到一定性能指标。
2．拆分产品，描述功能结构与装配关系
（1）对产品进行拆卸分解，直至最底层零件与部件（对电机、线路板等功能部件一般不再拆分）；
（2）从实现功能的角度描述产品结构，建立产品功能结构树，示例如下图。

（3）从装配关系的角度描述产品结构，建立产品的装配结构树，生成BOM（Bill of Materials）表，见表1-1。
表1-l产品BOM表
气阀的BOM表
公司：
T.W.Inc
设计者：
xxx
产品名称：
气阀
设计日期：
2001-5-20
层次
零件编号
零件名称
数量/产品
自制或外购
0
21
气阀
1
自制
1
1050
管子插销
1
外购
1
6023
主装配
1
自制
2
4250
锁定螺钉
1
外购
2
6022
阀体装配
1
自制
3
2200
阀体
1
自制
3
6021
活塞装配
1
自制
4
3250
座环
1
自制
4
3251
O型密封环
1
外购
4
3252
活塞
1
自制
4
3253
弹簧
1
外购
4
3254
活塞体
1
自制
4
3255
O型密封环
1
外购
4
4150
活塞固定器
1
自制

3．分解装配作业任务，确定紧前关系
通过对产品反复拆装，描述装配过程中的各个装配作业任务，以及作业任务之间的紧前关系。这里应包括完成装配后的功能检查与性能检验(也可以将这两项检验分解到装配过程之中)，以及对单件产品的包装。对每一个装配任务确定合理的作业时间（秒表计时并留出合理余量）。绘制作业表l-2和紧前关系图1-1，多人多次测量取平均值以确保数据准确。
表1-2 作业表（紧前关系表）
基本作业
完成时间（秒）
作业说明
紧前作业
A
45
安装后轴支架，将4个螺母紧固
—
B
11
插入后轴
A
C
9
拧紧后轴支架，将其紧固在丝杆上
B
D
50
安装前轴支架，将4个螺母紧固
—
E
15
拧紧前轴装配螺钉
D
F
12
安装1#后车轮，紧固轮壳轴承盖
C
G
12
安装2#后车轮，紧固轮壳轴承盖
C
H
12
安装1#前车轮，紧固轮壳轴承盖
E
I
12
安装1#前车轮，紧固轮壳轴承盖
E
J
8
装配手推车手把
FGHI
K
9
紧固螺栓与螺母
J
合计
195

此部分可借助数码相机、摄像机、秒表等设备进行记录分析。
（1）进行工艺程序分析和流程程序分析后，可通过进行双手操作分析的动作研究确定标准作业方法。
动作研究目的是分析每一个基本动作的合理性。把“不必要”的“去除”，把“有必要”的动作变为既“有效率”，又“不易疲劳”的最“经济性动作”。
首先用作业、检查、移动以及等待的要素进行作业者工序分析。确定工序后，确定作业者的基本动作，基本动作分为三大类(共十七种动作要素)，见表l-3。尽量做到保留第一类动作，简化第二类动作，除去第三类动作。
A
C
B
F
K
J
D
E
I
45
9
12
8
9
15
12
11
G
12
50
H
12

图1-1 紧前关系图
表l-3 基本动作要素
有用度
名称(英文)
例：使用装配式的螺丝刀
第一类
(必需的基本元素)
伸手(Transport Empty)
把手伸向螺丝刀
握住(Grasp)
握住螺丝刀
搬运(Transport Loaded)
把螺丝刀拿到作业台
确定位置(Position)
在搬运的途中换手
组装(Assemble)
在螺丝刀的前端装上螺丝
使用(Use)
用螺丝刀拧紧螺丝
拆卸(Disassemble)
取下螺丝刀的前端
放手(Release load)
把螺丝刀放到工具箱里
检查(Inspect)
查看螺丝刀前端是否有螺丝
第二类
(辅助性的基本元素)
寻找(Search)
寻找工具箱中的组合式螺丝刀
选择(Select)
选择规格合适的组合式螺丝刀
考虑(Plan)
根据螺丝的规格考虑确定螺丝刀的规格
准备(Pre-position)
把使用完的螺丝刀立在架子上
第三类
(无意的基本元素)
保持(Hold)
把材判握在一只手中
休息(Rest)
在拧螺丝的过程中休息
不能避免的迟误(Unavoidable Delay
由于材料缺陷而停工
能避免的迟误(Avoidable Delay)
跟别人闲谈而后进行工作
详细分析现行工作方法中的每一个步骤和每一动作是否必要，顺序是否合理，哪些可以去掉，哪些需要改变。这里，可以运用表1-4所示的“5W1H”分析方法利表1-5所示的工作研究的ECRS(或四巧)技术反复提出问题。
表1-4 5W1H分析法
WHY
为什么这项工作是必不可少的?
WHAT
这项工作的目的何在?
为什么这项工作要以这种方式这种顺序进行?
HOW
这项工作任何能更好完成?
为什么为这项工作指定这些标准?
WHO
何人为这项工作的恰当人选?
为什么完成这项工作需要这些投入?
WHERE
何处开展这项工作更为恰当?
为什么这项工作需要这种人员素质?
WHEN
何时开展这项工作更为恰当?
表1-5 ECRS(四种技巧)技术的内容
1
取消
(Elimination)
对任何工作首先要问：为什么要干?能够不干?包括：
l 取消所有可能的工作、步骤或动作（其中包括身体、四肢、手和眼的动作）；
l 减少工作中的不规则性，比如确定工件、工具的固定存放地，形成习惯性机械动作；
l 除需要的休息外，取消工作中一切怠工和闲置时间。
2
结合、合并
(Combination)
如果工作不能取消，则考虑是否应与其它工作合并：
l 对于多个方向突变的动作合并，形成一个方向的连续动作；
l 实现工具的合并、控制的合并、动作的合并。
3
重排
(Rearrangement)
对工作的顺序进行重新排列。
4
简化
(Simplification)
指工作内容、步骤方面的简化，亦指动作方面的简化，能量的节省。
（2）通过秒表法进行时间研究，确定标准时间。
为了确定装配线的时间平衡，作业者之间的相互关系和承担时间的平衡，我们采用秒表连续时间观测法，借助摄像辅助分析，确定标准时间。时间数据记录见书183页表7－4。
将连续时间记录到表中的R栏，然后做减法，求出作业时间，再记入T栏。去掉异常值，然后对每个作业要素算出平均值。由于实验时间有限，观测次数一般不少于三次，作为标准用的最好测3～5次。
标准时间＝正常时间＋宽放时间
正常时间＝观测时间×评比系数
标准时间＝正常时间×(1+宽放率)，宽放率：一般取10％～20％。
宽放率(％) ＝宽放时间／正常时间
宽放时间要考虑作业、人的心理和生理需求、疲劳等因素。
4．装配线设计
（1）在装配作业任务列表与紧前关系图的基础上，将装配作业任务分配到装配生产线的5或6个工作站。计算装配线的节拍时间与效率。节拍时间T等于所有工作站中操作最长的时间。效率为（总装配时间/（节拍*工作站数））。
（2）找出影响装配线效率的关键作业任务，研究将其进一步分解的方法，并重新进行改善设计，得到优化的节拍时间与装配线效率。
5．运用现场管理的方法和模特法进一步分析改进现场环境并优化装配线。计算装配线的效率。
八、思考问题
1. 在实验中每一个装配任务的作业时间是如何确定时间的？都考虑到了什么影响因素？经过实验检验，所确定的时间是否“合理”？是否对实验结果造成了影响？
2．如果提供的工作站数目不局限于5或6个，即5或6个工作站可以不都使用，也可以适当的增加工作站数目来延长装配线，甚至可以在主装配线旁边增加一条分支的装配线，那么是否有更好的装配线平衡结果？
3．试讨论在实验中已经改善过的生产线是否还有其它影响装配效率的工序，是否有继续优化的可能？
4．如果进行混流生产，你将如何设计新的装配线？
九、实验报告要求
1．以小组形式提交实验报告；
2．大组成员分工情况说明；
3．产品的功能与性能描述，以及装配作业注意事项；
4．产品功能结构树与装配结构树、BOM表；
5．产品组装的工艺程序分析和流程分析；
6．操作分析、动作分析等各种分析图表，以及如何确定标准作业；
7．装配作业任务及操作时间、紧前关系表、紧前关系图；
8．装配线平衡分析，包括装配线节拍与效率计算等；
9．使用MOD法进一步分析、改进与优化，建立效率更高的生产线；
9．此次实验的收获、不足以及改进建议等。
十、实验考核要求
实验考核总体分为三部分：
l 实验预习：20%
根据熟悉玩具车主要结构、功能和性能的程度给出成绩。
l 实验操作：50%
在正常实验时间内，应正确运用方法研究和作业测定方法进行装配线的设计和改善，根据小组装配线的效率的高低给出实验操作成绩。
l 实验报告质量：30%
根据内容的完整性和正确性给出成绩。
十一、实验参考资料
[1] 易树平，郭伏主编.基础工业工程. 北京：机械工业出版社，2005
[2] 范中志主编. 工业工程基础.广州：华南理工大学出版社，1996.9
[3] 白东哲主编. 生产系统现场工作研究. 北京：机械工业出版社，2004. 4
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