工业工程毕业设计开题报告

湖北汽车工业学院

Hubei University of Automotive Technology

毕业设计开题报告

课题名称汽车模具机加车间工效改善研究

课题来源东风模具冲压技术有限公司生产实际

班号T713-6 专业工业工程学号20070130635学生姓名朱艳丽指导教师阮景奎王锋

一、课题的来源、目的、意义

课题的来源

本课题来自东风模具冲压技术有限公司。东风模具冲压技术有限公司作为国家“863'’计划 CIMS高新技术应用先导企业，拥有冲压调试设备23台，数控加工及检测设备38台；建有45个CAD和 20个CAM图形工作站。主导产品有：汽车冷冲模、检验夹具、汽车主模型、汽车零部件、模具标准件等。【见https://www.360docs.net/doc/6617636196.html,/index.asp】现主要是调查该厂在实际生产中为有效减少机加车间工人劳动负荷而采用各种人机工程的方法，并对这些方法加以学习和应用。

课题研究的目的

针对机加车间多品种批量生产装配的现状，目前制造业的多半采用多工序流水化连续的作业生产线，细分作业、简化生产难度来提高生产率，可是细分后的理论与实际有出入，而且细分还导致了工人工作负荷不平衡，出现“瓶颈”现象、工时损失外还有大量的工序堆积，还会导致工人过分疲劳影响作业。本文对东风模具冲压技术有限公司机加车间里存在的工人劳动负荷和劳动姿势等功效运用人机工程学里的各种研究手法予以调查研究，以明确汽车模具制造业中常用的人机工程评价手法，在何种情况下应用以及该如何改善才能达到预期效果为目的。

课题研究的意义

随着社会越来越快的发展劲头，这就要求竞争者们有提高自身绩效，超越其他同行的技术或者管理，于是许多外商独资公司,中外合资公司相继引入中国大陆,新的生产方式、管理模式以及以人为本等都成为了企业关注的课题。汽车模具行业作为最具代表的制造行业,人们也给予了更多关注。以东风汽车模具有限公司为例，该公司技术部门应用人机工程学相关手法对机加车间的功效进行了改善，这对提高机加车间功效具有重要意义。就此公司而言，通过现场的调研存在如下问题：工人的劳动强度大、物料搬运距离较远、

标准的作业规范执行差、无效的劳动过多、有一定的浪费等等。

针对上述问题，对东风模具冲压技术有限公司机加车间功效改善的研究就显的十分必要了。通过这些改善方法的应用不但可以能够缩短各种产品的生产周期，降低制造成本，减轻工人的劳动强度。而且依据QCD“改善永无止境”的思想，可以形成公司中从上至下的改善意识，从而更大程度上提高企业的管理水平，获取更大的经济效益。

二.国内外概况、预测和文献综述

1.课题的国内外研究概况

生产率是工业工程及国民经济中的一个重要概念。工业工程从一产生就是为了追求更高的效率和生产率，提高生产率是工业工程的出发点和奋斗目标，因此早期的工业工程是也被成为“效率工程师”。但是现代生活中人们越来越关注人的舒适感，在汽车行业也不例外。“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。汽车设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全、维护健康。

人机工程学在人—机环境系统的研究中，经历了人适应机、机适应人、人机相互适应几个阶段，现在又已深入到人、机、环境三者协调的人—机—环境系统。在系统内，从单纯研究个人生理和心理特点，发展到研究怎样改善人的社会性因素，再到从适合人的角度和着眼点例重于研究人机结合面。随着市场竞争的加剧和生产水平的提高，人机工程学在机械产品的设计和制造中的应用也更加广泛和深入。

目前现代人机工程虽在许多行业得到广泛认识，特别是在国外一些工业中已取得了显著效益，全球大部分企业仍将基础人机工程视为应用的重点。在我国沿海，大部分外资、合资企业对基础人机工程也是十分重视。根据我国企业的技术条件，管理水平，信息化程度和所处的经济市场环境，企业从基础工业工程做起，应用作业研究，人机工程，生产计划与控制对对整个生产系统做出规划、设计与研究，生产和作业计划，生产线的平衡，库存控制等，通过对人、财、物、信息的合理组织调度，加快物流，信息流和资金周转率，使得高效率和高效益得到统一的成效也快且显著，同时可为将来实行现代人机工程打下坚

实的基础。可以毫不夸张地说，现代社会中，凡成功的机器产品，不能缺少人机工程学的理念。也正因为如此，越来越多的汽车公司在设计产品的时候都将人机工程作为设计考虑一大要素。参考[5]

2.课题的研究趋势预测

企业实现均衡生产不仅有利于保证设备、人力负荷、物料的平衡，从而能够提高设备和工时的利用率，同时还有利于建立正常的生产秩序和管理秩序，从而保证产品的质量和安全生产；均衡生产还有利于节约能源消耗，加速资金周转，从而降低生产成本，也提高了企业的应变能力，能够更好的适应市场的变化，实现柔性生产系统，相信还可以利用平衡生产线可以提高工人的综合素质。总之，现代生产企业不能忽视工业工程在生产中的运用，生产线平衡在企业中起着很重要的作用，相信在生产线平衡将会被更多的企业，不管是大型企业还是中、小企业，甚至是各行各业所应用。生产线平衡已被公认为生产流程设计及作业标准化中重要方法之一。另外以人为本也已经成为现代设计的核心思想之一。在功用、性能、质量、经济等针对产品本身的评价因素之外，人们对产品的要求更多的集中在安全、健康、方便、舒适，乃至审美、情感、价值等针对人而言的因素上。这就要求工厂里的工作不仅只是工作，而是必须要考虑到人的因素，使工厂里的工作能保障工人的安全和健康，提高工人的工作效率和质量，实现工人的舒适和愉悦，而这一思想又必须通过工程手段才能得以落实，因此人机工程学可以说是现代的基础科学。参考文献[1]

3.文献综述

人机工程学（Ergonomics）

人机工程学是一门新兴的边缘科学。它起源于欧洲，形成和发展于美国。人机工程学在欧洲称为Ergonomics，这名称最早是由波兰学者雅斯特莱鲍夫斯基提出来的，它是由两个希腊词根组成的。“ergo”的意思是“出力、工作”，“nomics”表示“规律、法则”的意思，因此，Ergonomics的含义也就是“人出力的规律”或“人工作的规律”，也就是说，这门学科是研究人在生产或操作过程中合理地、适度地劳动和用力的规律问题。人机工程学在美国称为“Human Engineering”（人类工程学）或

“Human Factor Engineering”（人类因素工程学）。日本称为“人间工学”，或采用欧洲的名称，音译为“Ergonomics”，俄文音译名“Эргнотика”在我国，所用名称也各不相，，有“人类工程学”、“人体工程学”、“工效学”、“机器设备利用学”和“人机工程学”等。为便于学科发展，统一名称很有必要，现在大部分人称其为“人机工程学”，简称“人机学”。“人机工程学”的确切定义是，把人—机—环境系统作为研究的基本对象，运用生理学、心理学和其它有关学科知识，根据人和机器的条件和特点，合理分配人和机器承担的操作职能，并使之相互适应，从而为人创造出舒适和安全的工作环境，使工效达到最优的一门综合性学科。见文献[4]

人—机系统（Man-Machine systems）

“人—机系统”，就是人和一些机器、装置、工具、用具等为完成某项工作或生产任务所组成的系统。更确切地说，这种系统还应包括环境条件在内。所以，人—机系统实际上是指人—机—环境组成的一个不可分割的整体。人—机系统的范围是很广阔的，有简单的，也有复杂的，如人用铅笔书写，就是一个简单的人—机系统；又如船员驾驶轮船，飞行员驾驶飞机，司机开动汽车，就是一些较复杂的人—机系统。在人—机系统中，包括人、机器和环境三个组成部分，而每个组成部分可称为一个分系统或子系统。机器分系统具有控制器和显示器（显示器的种类很多，有视觉的、听觉的，触觉的等）。人，这一分系统在看到（或听到，触到）显示器的显示时，就要决定如何去控制，如何去操作。如果有必要调节时，即可通过人体的动作去进行操纵。整个人—机系统是在各种不同的环境里工作。而环境条件又不同程度地影响着各个分系统的工作。可见，在人—机系统中，人同机器、环境的关系总是相互作用，相互配合和相互制约的，但人始终起着主导作用。因此，为了能充分地发挥人和机器的作用，使整个人—机系统可靠、安全、高效，以及操作方便和舒适，设计人—机系统时就得充分考虑人和机器的特征与功能，使之相互协调配合，构成有机整体，达到生产和工作的最佳效果。见文献[4]

人机系统标准

人机系统标准是指系统作业标准和人的效果标准。系统作业标准依不同的人机系统有不同的项目和内容，如工业生产系统中，有产品质量、生产率、设备利用率、

产品合格率等标准。人的效果标准，主要指人的生理、心理反应（如心律、血压、脑波）、工作效率和适应程度等。随着人机工程学在人类生产和生活中越来越重要，国际上对制定人机学中的标准问题也越来越重视，1973年在英国标准协会（BSI）支持下，国际人机工程学会在英国召开了有13个国家参加的人机学国际讨论会，会上提出了很多有关人机学方面的标准。目前，越来越多的产品和生产系统的质量评定，都把人机学标准列为重要的内容。见文献[4]

作业环境因素

作业环境因素是指人们在不同场合，不同工种，不同环境下工作时，所面临的种种不同的环境条件。如冶炼作业的高温，纺织车间的高温，原子能工业的辐射，深水作业的高压，高空的缺氧等。这些不利的环境因素都直接或间接地影响着人们的作业，轻则降低工作效率，重则影响整个系统的运行和危害人体安全。一般情况下，影响人们作业的环境因素，主要有：物化性质的环境因素，包括化学性气体，蒸气粉尘，熏烟，雾滴等。物理性质的环境因素，一般有光、辐射、振动、湿度、噪声、水气压等。见文献[4]

不安全条件（Unsafe condition）

操作人员在进行作业时，一切外界条件所具有的潜在危险性，称为不安全条件。例如，不适宜的环境条件（高温、潮湿、有害气体、粉尘及明显的噪声）；或是设备、装置、机械有缺陷；或是操作用具、辅助工具、防护设备有缺陷等。这些大都有引起事故的可能。见文献[4]

分析法

分析法是在实测法和实验法的基础上进行的。如要对人在操作机械时的动作进行分析时，首先需进行实测，即将人在操作过程中所完成的每个连续动作用仪器或摄影逐一纪录下来，然后进行分析研究，以便排除其中的无效动作，纠正不良姿势，从而有效地减轻人的劳动强度，提高工作效率。特别是对一种动作在一个作业班次内要重复成千上万次的时候，利用这种方法，即使只去掉或改进一个动作，都会对提高生产效率起着重要作用。在分析法中，通常要研究自变量和因变量两种变量。自变量就是

实测的资料（因素），如照度值，环境状况和重力等因素。因变量是随自变量而变化的因素，研究这两种变量的关系，以便找出其中的规律，为机器和装置的设计提供了可靠的依据。见文献[4]

铁锹作业试验

1898年，美国学者F·W泰罗根据自己几十年来的工作经验，对工人的操作动作进行了细致的观察和分析，以确定合理的工作方法选取合适的工具，规定标准的工时定额，以提高劳动效率。他用形状相同而铲量不同的四种铁锹（每次可铲重量分别为5kg，10kg，17kg和30kg的四种铁锹），去铲同样的一堆煤。虽然17kg和30kg的铁锹每次铲量大，但试验结果表明，用10kg的铁锹铲煤效率最高。他做了许多试验，终于找出了铁锹的最佳设计方案，并找出搬运煤屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一铲的最适当重量。从而使劳动生产率大大提高，这就是人机学建立过程中的著名的铁锹作业试验。见文献[4]

砌砖作业试验

1911年，美国学者F·B基尔斯对美国建筑公司工人砌砖作业进行了试验。他用快速摄影机将工人砌砖动作拍摄下来，然后对动作过程进行分析研究，哪些动作必需，哪些动作多余，去掉多余的无效动作，提高有效动作的效率，这就是著名的时间和动作研究。结果使工人的砌砖速度由当时的每小时120块提高到350块。随着机械化生产的发展，从当时研究动作及时间的分配，进而研究人和机器设备的利用率，从而提高了生产效率，这就是现代人机学的基础。见文献[4]

三.系统设计方案以及可行性分析

1.系统设计方案

人机工程评价方法有很多，比如：工序分析、动作研究、肌肉疲劳试验、作业行动事故的研究、砌砖作业试验、铁锹作业试验、分析法等。本课题主要是结合工序分析、

动作研究以及分析法来对模具机加车间的工效进行研究和改善，这种综合的评价方法具有以下其他评价方法不能达到的优点，譬如：这种综合的评价方法花费的成本不会很高，这种方法在实测时将人在操作过程中所完成的每个连续动作用仪器或摄影逐一纪录下来，然后进行分析研究，以便排除其中的无效动作，纠正不良姿势，而且在保证采集数据的真实性的同时所用时间也较短。肌肉疲劳试验要使用微电流对工人进行测试，花费的成本比较高；作业行动事故研究法是针对已发事故，不能对现有状况进行研究具有后效性；砌砖作业试验和铁锹作业试验都是针对大量而且是重复作业的动作进行研究的，这不适合来研究机加车间那种单件小批量生产模式。

2.可行性分析

工序分析：在工厂里，原材料按照一定的顺序进行各种加工，最终形成产品上市，这种产品生产过程称之谓“工序”，对一系列的工序进行调查、分析的手法称之为“工序分析法”。工序分析法是按照规定的顺序进行调查、分析，掌握工序中存在的不经济、不均衡、不合理现象，以及中途出现的待工等现象，找到改善的重点，是服务于制定改善方案的一种分析手段。另外，工序分析的目的是通过整体把握工序流程，寻找改善重点。工序分析的目标一般有下列几点：（1）整理工序流程；（2）工序流程中是否存在不经济、停滞现象；（3）工序顺序是否合理；（4）工序流程是否流畅，设备配置、搬运方法是否合理；（5）工序中的作业是否必要，是否可以取消，是否有更好的作业方法。

动作研究：一般来说，生产活动由人、机、料三大要素构成，在这些要素中，只要作业自动化程度不是很高，那么在工厂里，人的动作便是最重要的要素。动作分析的目标有以下几点：（1）如实把握作业人员身体各部位进行动作的顺序、方法；（2）明确动作中是否存在不经济、不均衡和不合理现象；（3）观察身体的整体动作是否平衡。

肌肉疲劳试验：为了研究人体对各种体力劳动和其它负荷的反应，德国学者A·莫索对人体劳动疲劳进行了肌肉疲劳试验。试验的方法是：当人进行作业时，用微电流通过人体，结果发现随着人体疲劳程度的不同，电流强度也随之变化。这样就可以用电信号将人体的疲劳程度测量出来。这种试验为后来形成的劳动生理学的研究打下了基础。见文献[4]

作业行动事故的研究（Working motion study）生产事故的原因，可分为物的原因和人的原因。物的原因是指设备或工具设计制造的失效引起的事故，而人的原因是指在作业过程中不安全行为引起的事故。作业行动事故主要是指在作业场所因工人

的不安全行为所引的意外事故，这些不安全行为包括操作者本身的不安全行为和协作者（配合者）的不安全行为。而且不安全行为常常在操作机械或工具的过程中发生事故。属于这类事故有下列几种：（1）人力搬运过程的不安全行为发生的事故；（2）操纵工具和手动机械过程违反操作规程发生的事故；（3）操纵起重搬运机械过程中的不安全行为发生的事故；（4）在作业过程由于防护用品不齐全或佩带不符合要求，由飞来物或坠落物引起的事故；（5）在操作过程中滑倒、绊倒所引起的事故。见文献[4]

四.预计达到的要求和关键技术

1.预计达到的要求

本课题通过对机加车间现状的研究预计达到提高单项作业的效率、提高生产效率，保持设备有效率的运转和降低其作业成本，减轻工人的劳动强度，增加工人工作时的舒适感，更好地在人机之间合理地分配功能、使人和机有机结合，有效地发挥人的作用、最大限度地为人提供安全卫生和舒适的环境，达到保障人的健康、舒适、愉快地活动的日的，同时提高活动效率。

2.预计的关键技术

本课题中运用到的关键技术是通过对生产现场的实地调查和基础数据的采集。还包括人机工程学中各种评价方法的熟练应用。

五.课题难点和重点

在采集数据的时候，由于装备产品不是流水线的重复作业，在实施人机工程评价时的工作量比较大，而且如果要获得精确度比较高的数据就应该要在一定作业充实度的基础上。在采集数据时如何确定采集该数据的状态即为工人的最真实状态。

六.课题研究进展计划

七.参考文献

[1] 吕杰锋、陈建新、徐进波编，《人机工程学》清华大学出版社，2009

[2] 汪应洛、袁治平编，《工业工程导论》中国科技出版社，2001

[3] 易树平、郭伏主编《基础工业工程》机械工业出版社， 2006

[4] 赵江洪、谭浩编《人机工程学》高等教育出版社，2007

[5] 严扬编《人机工程学设计应用》中国轻工业出版社

[6] 张广鹏编《工效学原理与应用》北京:机械工业出版社，2008

[7]齐二石编《现代工业工程与管理》天津：天津大学出版社，2007

[8] 陈荣秋、马士华编《生产与运作管理》北京：高等教育出版社，2004

[9] 石渡淳一等编《最新现场IE管理》(严新平等译) 深圳:海天出版社，2004