生产系统工程 教学课件 ppt 作者 郑永前第3章 工艺设计与工作研究

生产系统工程第3章工艺设计与工作研究本章内容工艺过程分析装配过程分析操作分析动作分析时间研究1.工艺过程分析——基本概念工艺过程：在生产过程中，通过各种方法直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。机械加工工艺过程：机械加工工艺过程是利用切削加工、磨削加工、电加工、超声波加工、电子束及离子束加工等机械、电的加工方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性能等，使其转变为合格零件的过程。工艺过程分析——工艺路线工艺路线拟定的一般原则先加工基准面划分加工阶段先孔后面主要表面的光整加工工位某车床主轴加工过程的工艺路线工序工序名称工序内容设备及主要工艺装备1模锻锻造毛坯2热处理正火3铣端面，钻中心孔铣端面，钻中心孔，控制总长872mm专用机床4粗车粗车外圆、各部留量2.5mm~3mm仿形车床5热处理调质6半精车车大头各台阶面卧式车床7半精车车小头各部外圆，留余量1.2mm~1.5mm仿形车床8钻钻φ48通孔深孔钻床9车车小头1：20锥孔及端面卧式车床10车车大头莫式6号孔、外短锥及端面卧式车床11钻钻大端端面各孔钻床12热处理短锥及莫式6号锥孔、φ75h5、φ90g6、φ100h6进行高频淬火13精车仿形精车各外圆，留余量0.4mm~0.5mm，并切槽数控车床14粗磨粗磨φ75h5、φ90g6、φ100h6外圆万能外圆磨床15粗磨粗磨小头工艺内锥孔内圆磨床16粗磨粗磨大头莫式6号内锥孔内圆磨床17铣粗精铣花键花键铣床18铣铣12f9键槽铣床19车车三处螺纹M115×1.5、M100×1.5、M74×1.5卧式车床20精磨精磨外圆至尺寸万能外圆磨床21精磨精圆锥面及端面D专用组合磨床22精磨精磨莫式6号锥孔主轴锥孔磨床23检查按图样要求检验工艺过程分析——工艺规程常用的工艺规程机械加工工艺过程卡片机械加工工艺机械加工工序卡片工艺规程的分类：生产批量不同时，采用的工艺过程也有所不同。一般对单件小批量生产，只要制定一个简单的工艺路线；对大批量生产，则应制定一个详细的工艺规程，对每个工序、工步和工作过程都要进行设计和优化，并在生产中严格遵照执行。各种生产类型的工艺特征项目单件生产批量生产大量生产加工对象经常变换周期性变换固定不变工艺规程简单的工艺路线卡比较详细的工艺规程详细的工艺规程毛坯及加工余量木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大金属模造型，毛坯精度与余量中等模锻或机器造型，毛坯精度高，余量少机床设备用通用机床或数控机床，“机群式”排列通用机床及高生产率机床，分工段排列专用机床、自动机床，流水线排列夹具多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求广泛采用夹具和组合夹具，部分靠加工中心一次安装采用高效率专用夹具，靠夹具及调整法达到精度要求刀具与量具通用刀具和万能量具专用刀具及专用量具高生产率刀具和量具，自动测量对工人的要求技术熟练地工人一定熟练程度的工人对工人技术要求较高零件的互换性一般是配对生产，无互换性，主要靠钳工修配多数互换，少数用钳工修配全部具互换性，对装配要求较高的配件，采用分组选择装配成本高中低生产率低中高工艺过程分析——工艺设计过程准备条件产品各零件的生产工艺顺序；需要的机器、设备、工具、夹具等；装配和包装的工艺顺序；每项工作的工时标准；确定每个单元、装配和包装线以及喷涂或其他最后工序中的传输速度；装配和包装线工作负荷的平衡；工作单元负荷；遵循运动经济学和人因工程学的原理开发的工位图，以规范每个工艺过程。确定机器需求量加工过程设计工艺路线卡确定机器需求量2.装配过程分析——基本概念装配装配就是根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和联接，将零件按规定的技术要求组装起来，并经过调试、检验使之成为合格产品的过程装配的内容常见的装配工作包括清洗、联接、校正调整与配作、平衡、验收试验以及涂装、包装等内容。装配过程分析——工艺规程装配工艺规程的定义制定装配工艺规程的原则保证产品质量，延长产品的使用寿命合理安排装配顺序和工序尽量减少装配占地面积尽量降低装配成本制定装配工艺规程的步骤研究产品的装配图及验收技术条件确定装配方法与组织形式划分装配单元，确定装配顺序选择装配基准确定装配顺序划分装配工序编制装配工艺文件装配工艺过程卡样卡产品工号装配工艺过程卡片产品代号部、组件代号部、组件名称文件编号单套产品中装配件数量本批装配件生产总数交往何处车间工序号工序内容辅助材料专用仪器仪表工时定额准备单件总计011按装配图齐套各零件2将两个隔盘支架装配和焊接到箱体端盖3将两个箱体端盖焊接到箱体4将两个底盖焊接到箱体盖5将铰链焊接到箱体，将盖焊接到铰链，挂在高架传送带上6清洗、喷涂、烘烤7将手柄和两个架子铆接到箱体盖8将两个挂钩铆接到箱盖，将两个钩挡铆接到箱体9将两个铰链铆接到箱体和箱体盖10把地盘焊接到盘上，并加上手柄。把盘挂在传送带上11清洗、喷漆、烘烤12将小零件放进小塑料袋编制审核阶段标记校对标检更改标记更改单号签名日期批准共1页第1页装配过程实例分析装配线平衡平衡装配工人的工作载荷；识别操作瓶颈；确定装配线速度；确定工位数量；确定装配和包装的劳动力成本；确定每个操作人员工作载荷的百分比；辅助对车间的布置；降低生产成本。3.操作分析——双手操作分析双手操作分析的定义与作用双手操作分析采用双手操作程序图，以双手为研究对象，记录操作者双手的全部动作以及动作间的时间、空间关系，指导操作者有效地使用双手，提供新的动作观念，找出新的改善途径。双手操作分析可以研究双手的动作及平衡，发掘“独臂”式的操作，发现如伸手、寻找、迟钝等无效或耗时的动作，发现工具物料、设备等不合理的摆放，使操作者动作规范、高效。双手操作程序图双手操作程序图是以双手操作为对象，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工作，提供一种新的动作观念，找出一种新的改善途径。双手操作程序图实例分析（改善前）产品型号NJ310工作地布置简图工序号05作业内容螺栓组件装配操作者左手说明时间○→D▽▽D→○时间右手说明伸向螺栓箱●●等待握住螺栓●●等待拿到装配处●●等待握持●●伸向锁紧垫圈握持●●握持锁紧垫圈握持●●拿到装配处握持●●套在螺栓上握持●●伸向钢垫圈握持●●握持钢垫圈握持●●拿到装配处握持●●套在螺栓上握持●●伸向橡皮垫圈握持●●握持橡皮垫圈握持●●拿到装配处握持●●套在螺栓上将已装组件送至成品箱●●等待放下●●等待123451.成品箱2.螺栓箱3.锁紧垫圈箱4.钢垫圈箱5.橡皮垫圈箱工人双手操作程序图实例分析（改善后）产品型号NJ310工作地布置简图工序号05作业内容螺栓组件装配操作者左手说明时间○→D▽▽D→○时间右手说明伸向橡皮垫圈●●伸向橡皮垫圈握持橡皮垫圈●●握持橡皮垫圈拿到装配处●●拿到装配处装入模具空中●●装入模具空中伸向钢垫圈●●伸向钢垫圈握持钢垫圈●●握持钢垫圈拿到装配处●●拿到装配处装入模具空中●●装入模具空中伸向锁紧垫圈●●伸向锁紧垫圈握持锁紧垫圈●●握持锁紧垫圈拿到装配处●●拿到装配处装入模具空中●●装入模具空中伸向垫圈箱●●伸向垫圈箱握住螺栓●●握住螺栓拿到装配处●●拿到装配处插入模具空中●●插入模具空中将已装组件送至成品箱●●将已装组件送至成品箱放下●●放下512343211.橡皮垫圈箱2.钢垫圈箱3.锁紧垫圈箱4.螺栓箱5.模具6.成品箱工人663.操作分析——人机操作分析人机操作分析的定义与作用现代生产中，机器几乎都是自动或半自动的，工人的主要工作就是监督机器的正常运转，可能一个工人操作一台机器或一个工人同时操作几台机器。因此在人机的共同工作中，人或机器可能存在闲余时间，这些闲余时间如能加以利用，不但可以提高生产力，而且还能降低成本及提高公认的收入。

双手操作程序图人机操作程序图时记录和表示人与机器在一个操作周期内在时间上的协商与配合关系的图表，它可以把机器操作周期与工人操作周期在时间上的相互配合关系清楚地表示在图上。人机操作程序图实例分析（改善前）作业名称；铆灯座研究者：方法：现行方法日期：人机操作者时间（min）时间（min）机器取下灯座0.10.6空闲取导线穿导线0.2取铁帽0.1安铁帽0.1把座壳放上工作台0.1空闲0.40.4把铁帽压入座壳统计工人机器空闲时间0.40.6工作时间0.60.4周程1.01.0利用率60%40%人机操作程序图实例分析（改善后）作业名称；铆灯座研究者：方法：改进方法日期：人机操作者时间（min）时间（min）机器取下灯座0.10.3空闲安铁帽0.1把座壳放上工作台0.1取导线穿导线0.2取铁帽0.1空闲0.10.4把铁帽压入座壳统计工人机器空闲时间0.10.3工作时间0.60.4周程0.70.7利用率86%57%操作分析——联合操作分析联合操作分析的定义与作用在生产中，由两个或两个以上操作人员同时操作一台设备或同时从事一项工作，称为联合操作。利用联合作业分析图，可以将那些不明显的空闲和等待时间分析出来；使共同工作中的每位工人的工作趋于平衡，花费更少的人工成本；利用联合作业分析还可以减少作业周期时间，提高工作效率和效益，有效利用机器设备，尤其是价格昂贵的设备。双手操作程序图联合操作程序图是记录一个以上的工作者、工作物及机器设备的动作，以显示其相互关系的图表。它的过程与画法和人机操作程序图基本相同。联合操作程序图实例分析（改善前）联合操作程序图实例分析（改善后）方法改进前后对比现行方法时间/s改善方法工人甲工人乙工人甲工人乙50100150200现行方法统计改善方法统计项目周程工作时间空闲时间利用率项目周程工作时间空闲时间利用率工人甲164.942.6122.325.8%工人甲92.461.730.766.8%工人乙164.9164.90100%工人乙92.492.40100%4.动作分析动作分析的必要性动作分析的实质是研究分析人进行各种操作时的细微动作，删除无效动作和浪费现象，简化操作方法，减少工作疲劳，降低劳动强度，并在此基础上制定出标准的操作方法，为制定动作时间标准做技术准备。

动作分析的概念动作分析是以操作或动作为研究对象，通过对动作内容进行详细的观察和记录，并将动作进一步分解为动素，研究动作的最佳组合，确定最合理有效地动作和操作，降低劳动强度，提高工作效率的技术或方法。动作分析的目的动作分析的目的是发现操作人员的无效动作或浪费现象，简化操作方法，减轻工作疲劳，降低劳动强度，在此基础上制定出标准的操作犯法，为制定动作时间标准做技术准备。动作分析的方法动作分析按其精度不同，一般采取以下三种方法：目视动作分析动素分析影像分析动素分析符号第1类为有效动素，即进行作业时必要的动作。主要有：伸手、握取、移物、定位、装配、拆卸、使用、放手、检查等9种。对操作者的动作进行分析时，这类动素应该取消的不会很多，分析、改善的重点是如何缩短其持续时间。第2类为辅助动素。主要有：寻找、发现、选择、思考、预置等5种。虽然此类动作有时是必要的，但有了此类动作后，将延缓第一类动作的实施，使作业时间消耗过多，降低作业效率。因此，除了非用不可者外，应尽量取消此类动素。第3类为无效动素。主要有：拿住、不可避免的延迟、休息和可以避免的耽搁等4种。由于此类动素不进行任何工作，这是一定要设法取消的动素。类别序号动素名称代号动素描述举例第一类1伸手（Reach）RE空手接近或离开目的物的动作手伸向零件2握取（Grasp）G用手或身体某一部位控制目的物的动作手抓住零件3搬移（Move）M目的物由某位置移至另一位置的动作手把零件拿到身前4装配（Assemble）A组合两个以上目的物的动作将螺栓与螺母组合5使用（Use）U利用器具或装置改变目的物状态的动作剔除毛刺的时候6拆卸（Disassemble）DA将目的物分解为两个以上目的物的动作大修时分解自行车7放开（Release）RL放下目的物的动作放下零件8检查（Inspect）I将目的物与规定标准相比较的动作检查成品是否有瑕疵9定位（Position）P将目的物对准位置的动作将螺母对准螺栓第二类10寻找（Search）SH为确定目的物位置的动作用眼寻找螺母11发现（Find）F见到目的物的动作看见螺母12选择（Select）ST为选定要抓取目的物的动作从刀具箱内选择某一规格的刀头13计划（Plan）PN为决定下一步骤所作的细微活动打算加工几个零件14预置（Preposition）PP将目的物在定位之前预先放在规定方位的动作把螺栓握成易于装配的姿势第三类15保持（Hold）H将目的物持住的状态握住螺栓不懂16休息（Rest）R为消除疲劳而停止工作的状态手因劳累而停止工作17延迟（UnavoidableDelay）UD因操作者无法控制的原因使工作中断的状态机器自动送进时手的停顿18故延（AvoidableDelay）AD因操作者本身原因使工作中断的状态工作中的闲谈打闹动素分析的目的把动作分类归纳成18种基本的最小动作单位，了解每个动作的过程和状态，明确动作的顺序、方法与双手、眼、足、头等人体各部位动作之间的关系。把握人体各部位是否同时动作。确认各动作目的的合理性，找出各动作存在的浪费、不合理性和不稳定性。区别必要动作、辅助动作和不必要动作，找出产生辅助动作和不必要动作的原因。动素分析的用途取消不必要动作，通过使人体各部位的动作同时化以及改变动作方法等，有效地使用人体各部位，探讨高效易行的作业方法。探讨最适当的动作顺序。在周密地讨论最适当的作业安排时作为参考资料。在周密地讨论手工操作的夹具化与改善夹具时也可作为参考资料。分析改善前后的效果、比较两个以上作业的动作顺序和方法。针对作业的实施方法，用动素记号正确详细地说明双手和眼的动作。通过对作业动作细微和彻底的分析，制定最正确的易于操作的标准作业方法。培养出操作者的动作意识，也就是说，通过细微地观察动作，能判断动作的好坏，根据每个动作的目的和必要性能设计出更好的动作方法。动素分析应用实例——螺栓组件装配左手动作说明符号右手动作说明左手右手伸向螺栓箱TETE伸向锁紧垫圈箱从螺栓箱选取一个螺栓St+GSt+G从锁紧垫圈箱选取一个锁紧垫圈带螺栓到装配处TLTL带锁紧垫圈到装配处握持住螺栓HP+A+RL定好锁紧垫圈装桑螺栓的位置并装配在螺栓上TE伸向钢垫圈箱St+G从钢垫圈箱中选取一个钢垫圈P+A+TL定好钢垫圈装上螺栓的位置并装配在螺栓上TE伸向橡皮垫圈箱St+G从橡皮垫圈箱中选取一个橡皮垫圈TL带橡皮垫圈到装配处P+A定好橡皮垫圈装上螺栓的位置并装配在螺栓上将已装组件送至成品箱TLTL放开已完成的组件放下组件RLAD等待左手改进后螺栓组件装配的动素分析表左手动作说明符号右手动作说明左手右手伸向橡皮垫圈箱TETE伸向橡皮垫圈箱从橡皮垫圈箱中握取一个橡皮垫圈并将其推向装配槽St+G+TLSt+G+TL从橡皮垫圈箱中握取一个橡皮垫圈并将其推向装配槽在装配槽中定好橡皮垫圈的位置并离开P+RLP+RL在装配槽中定好橡皮垫圈的位置并离开伸向钢垫圈箱TETE伸向钢垫圈箱从钢垫圈箱握取一个钢垫圈并将其推向装配槽St+G+TLSt+G+TL从钢垫圈箱握取一个钢垫圈并将其推向装配槽在装配槽中定好钢垫圈的位置并离开P+RLP+RL在装配槽中定好钢垫圈的位置并离开伸向锁紧垫圈箱TETE伸向锁紧垫圈箱从锁紧垫圈箱中握取一个锁紧垫圈并将其推向装配槽St+G+TLSt+G+TL从锁紧垫圈箱中握取一个锁紧垫圈并将其推向装配槽在装配槽中定好锁紧垫圈位置并离开P+RLP+RL在装配槽中定好锁紧垫圈位置并离开伸向螺栓箱TETE伸向螺栓箱从螺栓箱中挑选和握取螺栓St+GSt+G从螺栓箱中挑选和握取螺栓带螺栓到装配槽TLTL带螺栓到装配槽定好螺栓的位置并插入放于装配槽处的垫圈内PP定好螺栓的位置并插入放于装配槽处的垫圈内用螺栓插穿3个垫圈AA用螺栓插穿3个垫圈握取螺栓与垫圈的组件并带到左边DA+TLDA+TL握取螺栓与垫圈的组件并带到右边放入滑运槽开口洞RLRL放入滑运槽开口洞动作经济原则减少动作数量追求动作平衡缩短动作移动距离使动作保持轻松自然的节奏动作经济原则实际应用在电子工厂里，插件是一个常见动作，以前很多工作都是工作人员主要用单手来操作，但如果能两手同时进行，经测定可发现双手的效率比单手插件可以提高60%，因此元件插接作业的双手应该同时化。以电灯开关为例，使用接触式开关就比使用闸刀式开关动作等级低，因此很多地方都开始使用了接触式开关。而各种家用电器遥控器的使用，都是根据这一原理，也都使动作等级大大降低。5.时间研究时间研究的含义时间研究，亦称秒表时间研究、直接时间研究或密集抽样时间，一般采用抽样技术。时间研究本质上是一种作业测定技术，旨在决定一个合格适当训练有素的操作者，在标准状态下对一特定的工作以正常速度操作的所谓时间。时间研究的意义决定工作时间标准，并用以控制人工成本；制定标准时间作为资金制度的依据；决定工作日程及工作计划；决定标准成本，并作为标准预算的依据；决定机器的使用效率，并用以帮助解决生产线的平衡。时间研究的工具秒表记录板时间研究表