1、工业工程课程设计报告目 录摘要21引言32任务与分析43工业工程的技术和方法在国内外应用的现状及发展趋势53.1分析目前工业工程的技术和方法在国内外的应用情况53.2工业工程学科研究的前沿情况63.3例举最近的1-2个工业工程方法应用的成功案例63.4工业工程的方法和技术发展趋势84工作研究在减速器装配中的应用94.1减速器的装配工艺程序分析94.2减速器装配的双手作业分析94.3减速器秒表时间测定115达宝易工业工程软件的应用145.1达宝易工业工程软件简介145.2减速器装配作业动作时间分析145.3减速器装配作业的动作分析156结论20参考文献21摘要工业工程是为满足国家经济发展和加入W
2、TO对人才的迫切需要而建立的。该学科主要是以生产过程为研究对象，以提高劳动生产率、保证质量和降低成本为目标，特别注重研究人的因素，充分发挥投入资源的作用。近年来，物流工程、虚拟制造、企业资源计划(ERP)、人力资源管理等成为该领域的热点。工业工程专业培养的学生具有经济、管理和系统工程的理论与方法，同时具备扎实的专业工程技术，是从事工业工程和管理的高级专业技术和管理人才。 工业工程（Industrial Engineering，简称IE）起源于20世纪初的美国，它以现代工业化生产为背景，在发达国家得到了广泛应用。现代工业工程是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，在制造工程学、管理科学和系统
3、工程学等学科基础上逐步形成和发展起来的一门交叉的工程学科。它是将人、设备、物料、信息和环境等生产系统要素进行优化配置，对工业等生产过程进行系统规划与设计、评价与创新，从而提高工业生产率和社会经济效益专门化的综合技术，且内容日益广泛。在人类从事小农经济和手工业生产的时代里，人们是凭着自己的经验去管理生产。国内应用工业工程技术比较典型的企业有：北京机床电器厂、一汽集团、鞍山钢铁公司等，都取得了明显的经济效益。工业工程在国外与国内发展及应用的实践表明，这门工程与管理有机结合的综合技术对提高企业的生产率和生产系统综合效率及效益，提高系统综合素质，对增强企业在开放经济条件下的国际市场竞争能力和知识经济环
4、境中的综合创新能力，对赢得各类生产系统、管理系统及社会经济系统的高质量、可持续发展等，具有不可替代的重要作用。 中国以企业为基础和主体的工业及产业经济系统面临着资源利用率低、质量和效益不高、产品等综合结构不合理、环境适应性较差、国际竞争力及创新能力亟待增强，以及战略管理和内部管理弱化、技术与管理脱节、特色化缺乏、产品、市场、技术等方面的发展不平衡、企业与市场和政府及其他企业间关系欠规范、不稳定等诸多问题和困境。现代工业工程是企业和整个产业经济摆脱困境、赢得竞争优势的有效武器。1引言 美国工业工程学会（AIIE）对工业工程的定义：“工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息等所组成的集成系统，进行
5、设计、改善和实施的一门学科，它综合运用数学、物理学和社会科学的专门知识和技术，结合工程分析和设计的原理与方法，对该系统所取得的成果进行确认、预测和评价。IE是进行作业标准时间设定的工具，如果没有这种作业标准时间设定，那么不仅工厂的生产计划无法制定，甚至是否有剩余产能或是产能不足都不得而知。所以标准作业时间设定是近代企业经营不可缺少的东西；其次，IE是工程分析的改善工具，以往的IE是将工厂细分化，然后逐步的改善，但现在这种方法只能适合局部的改善，由于不能和企业利益直接挂钩，所以渐渐采取先进行整体分析，然后改善的方法。 此次课程设计，主要是对减速器部件的装配过程进行分析，熟悉减速器部件的结构，通过
6、工艺流程图、双手作业分析图等改善装配的过程，以求达到最合理的操作方法，实现工作的简便快捷。首先分析装配的工艺流程，然后进行装配减速器上盖的双手作业分析，最后进行装配过程的秒表时间分析。在每个分析的过程中，详细记录操作的步骤，通过“5W1H”提问技术和“ECRS”改善问题方法对操作中的不合理步骤进行改进，寻求合理的操作方法，树立发现问题和改善问题的思想，为以后工作中积累经验。2任务与分析本课程设计的任务与分析：在工业工程、工作研究和人因工程等专业基础课和专业课程的理论指导下，开展对生产过程动作有效性的分析与研究，锻炼同学们对企业实际生产活动的分析与研究能力。课程设计运用北京创时能科技发展有限公司
7、研发的达宝易工业工程软件，利用工业工程技术中的动作分析来改善和压缩操作人员的动作和时间，目的是提高效率降低成本。本课程设计的目的：（1）了解工业工程的技术和方法在国内外应用的现状及发展趋势；（2）能正确运用工业工程的基本原理及有关专业知识，学会从产品入手对生产系统进行工作研究分析的方法；（3）针对典型机械产品减速器，学会用程序分析符号，画出减速器部件的装配工艺过程图，学会用“5W1H”提问技术发掘问题，用“ECRS”原则来改进程序；（4）学会绘制双手作业图，学会对双手作业图所记录的现状进行分析；（5）学会秒表测时的方法，学会用秒表测时来制定标准时间；（6）学会应用达宝易工业工程软件对作业进行动
8、作时间分析；（7）学会编写有关技术文件；（8）树立正确的设计思想，学会运用所学专业知识分析和解决实际技术问题的能力。3工业工程的技术和方法在国内外应用的现状及发展趋势3.1分析目前工业工程的技术和方法在国内外的应用情况3.1.1工业工程在国外的发展（1）美国是工业工程的发源地，工业工程为美国的经济发展起到了重要作用60年代后期开始形成以MRP、闭环MRP、MRPII为代表的美国IE模式90年代刮起了BPR旋风3.1.2工业工程在国外的发展（2）日本的IE最初也是从基础工业工程开始的在6070年代创立了TQC模式70年代以来，推出了以JIT/LP/TPS为代表的日本IE模式3.1.3工业工程在国
9、外的发展（3）韩国的工业工程 高等教育与学术组织（汉阳大学、KAIST、POSTECH、东义大学、庆星大学等，KIIE/KSIEKSCMS）企业应用情况（三星、现代、LG等）3.1.4美日IE的比较美国IE注重以技术驱动，通过设计达到目的 日本IE注重以人驱动，通过改善达到目的 3.1.5工业工程在我国的发展我国工业工程产生的社会背景与美日等国家有相当大的历史落差80年代初，引进、学习、模仿国外的工业工程经验1989年，中国机械工程学会工业工程分会成立并举办第一次全国工业工程学术会议；至今已举办八次全国会议。联络了1000多名工业工程学者和专家，3000多个企业企业应用工业工程成绩斐然。200
10、0年左右，对于竞争日益激烈的市场，很多大中型制造企业或加工厂开始重视如何提高生产力和降低成本这些方面的问题，逐步开设了这个岗位，在科龙、海尔、TCL、华为、中兴、美的、一汽等大型国营或民营企业中，IE都得到了普遍的应用，帮助企业获得了巨大的利润。在我国越来越多的国营和民营企业已经认识到“IE”的作用，都在积极引进“IE”人才以提高本企业的竞争力。3.2工业工程学科研究的前沿情况3.2.1现代工业工程的重要研究课题研究与开发未来的制造研究、开发和利用信息技术、信息系统和知识管理系统研究、开发和建立管理系统工程积极参与服务领域企业的创新与改进企业员工教育与培训的革新流程（过程）技术的研究与开发 3
11、.2.2工业工程的应用前景应用范围从制造业扩大到服务业和非营利组织（非制造业工业工程应用大有可为）应用重点从提升现场生产效率到提高系统的集成化综合效益（新型工业化）特别依赖于信息科学与技术（计算机软硬件、网络与通信技术、数据库支撑环境等）3.3部分工业工程方法应用的成功案例案例一：长春集团石工业工程的应用实例化工业的开路先锋 1947年，长春集团的三位创始人合工业工程 例子伙设立了长春人造树脂厂，生产第一项产品电木粉，开启了台湾塑胶工业工程的应用工业的发展序幕。案例二：2011年2月21日，上海全球3D技术和产品全生命周期管理减肥成功的例子(PLM)解决方案的领导者达索系统日前宣布，宝马（BM
12、W）公工业工程理应用司已选用其V6 PLM解决方案对BMW汽车的未来电气、电子工业工程应用实例以及嵌入式软件（E/E）架构进行开发。BMW之所以为成千上万的工程师们选择达索系工业工程的应用实例统V6解决方案是因为其高度灵活的PLM主干， 以及应用的快速性和针对工业工程 例子系统工程的专业功能性。3.4工业工程的方法和技术发展趋势（1）管理创新是发展的必然趋势 在知识经济时代，创新是灵魂，通过持续不断地技术创新、组织创新和管理创新，将进一步激发工业工程的创造活力，使工业工程学科更加充实，更加完善，更加普及。随着制造业的曙光在中国大地的展现，工业工程在中国的研究和应用也必将出现重大突破和飞跃发展。
13、（2）最近IE的发展倾向是源流管理。以前的IE所要解决的问题是对已经设计好的产品在生产过程中如何改善的问题。最多是生产部门将生产效率差的设计反馈给设计部门再由其进行改良。但是、在现在的超竞争时代中、更重要的是在产品开发时如何按照IE的原则设计出效率更好的产品。4工作研究在减速器装配中的应用4.1减速器的装配工艺程序分析工艺程序分析是对现场的宏观分析，把整个生产系统作为分析对象，分析的目的是改善整个生产过程中不合理的工艺内容、工艺方法、工艺程序和作业现场的空间配置，通过严格的考查与分析，设计出最经济合理、最优化的工艺方法、工艺程序、空间配置。在本次课程设计的实验中，我们组以卧式蜗杆蜗轮减速器作为
14、分析对象，借助于老师拟定减速器的装配工艺过程进行了装配实验，通过采用“ECRS”四大原则对装配工艺过程进行分析，绘制出减速器装配工艺过程图如下：4.2减速器装配的双手作业分析1) 选择装配减速器上盖螺钉的重复性装配工作为研究分析对象。2) 绘制工作地布置简图，标明各种零件、工具、设备的相互位置。3) 考查、分析记录，用“5W1H”提问技术分析，并根据“ECRS”原则进行改进。用“5W1H”提问技术考察原方法的细节立即就可以发现一些问题。1） 为什么只用右手取螺钉而完成紧固工作？2） 为什么一定要用左手稳住减速器才能紧固？3） 紧固工具和螺钉的摆放位置合理吗？因为工作台布置不合理造成了只能单手作
15、业。ECRS分析法，即取消（Eliminate）、合并（Combine）、调整顺序（Rearrange）、简化（Simplify）。通过逐项对照原则进行分析，发现：当右手在伸手取螺钉时，左手处于太多的等待之中，不符合动作经济原则，于是可以在改善时考虑双手同时伸手取螺钉，之后同时扭螺钉，充分利用时间；左手握持机体和等待的动作太多，于是可以在改进中考虑使用专用地工装夹具将机体固定，而释放左手与右手共同完成工作；一只扳手需要顺次扭紧四颗螺钉太费时了，于是可以考虑多配置一把扳手（或手动扳手，或电动扭螺钉的工具）置于工作台面上，让双手同时使用工具扭螺钉。4) 绘制改进前、后的双手操作程序图。图示如下：5
16、) 统计其成果。通过上面两个图，我可以得出如下信息：改善前，左手动作17个，右手动作26个，改善后左右手动作都是14个，改善后不仅单只手的动作减少了，总动作数也由原来的43个减少到28个；改善前，左手等待动作达8个之多，而右手处于不停的运动动作当中，右手劳动负荷大，左右手动作不均，易于疲劳；改善后左右手是同时进行相同的动作，劳动负荷均匀，不易疲劳。4.3减速器秒表时间测定秒表时间研究的对象是工作过程中时间消耗数量方面及其与影响的相互关系，其目的是反映时间消耗的变化趋势和规律性。1)划分操作单元操作单元按前面的装配工艺程序图中的情况划分，该种划分方法也符合划分操作单元的每一单元应有明显易辨的起点
17、和终点；规则单元、间歇性单元和外来单元分开；每一单元应有完整而详细的说明等原则。2)测时采用连续法记录时间研究，在现场记录时用铅笔填写秒表读数“W.R”， 计算基本时间“B.T”。见附件：时间研究表（一）。研究日期2012.12.03操作人蒲恩亚作业减速器零部件装配研究人胡芳使用工具扳手，锤子，秒表，卧式减速器标准时间224.158小组成员蒲恩亚、胡芳、冷红玉、杨丹、曾祥英、向波、苏军建、熊贵强序号动作单元说明W.RB.T动作单元说明W.RB.T1装蜗杆轴部件19.119.12装蜗杆轴端盖29.1103装蜗杆轴端盖螺钉100.1714装涡轮轴部件107.27.15装机盖110.236装涡轮轴端
18、盖121.711.57装机盖螺钉146.624.98装涡轮轴端盖螺钉194.848.29装加油塞201.66.810113)填写时间研究表（二），剔除异常值，用三倍标准法决定正常值范围（正常值范围在x3内），绘出所测时间值的管制界限图。计算示例：动作单元1的均值x=21.4, =4.63管制上限UCL=x+3=35.29；下限LCL= x+3=7.51；CL=21.44)决定宽放时间取宽放率为：15%。宽放时间=正常时间宽放率5)计算标准时间标准时间=平均操作时间评比系数+宽放时间5达宝易工业工程软件的应用5.1达宝易工业工程软件简介达宝易工业工程软件是将作业现场拍摄的录像转换成计算机可操作的
19、MPEG4文件格式，用鼠标点击画面即可进行动作和时间研究的工具。主要用途： 用于偏差分析和仿真分析； 用于设定标准时间； 用于动作分析，删除多余、改善工程； 用于IE分析人员的训练； 用于工人教育培训； 高技术的记录和继承； 产量定标，能力和技术水平的评价； 次品的原因分析。5.2减速器装配作业动作时间分析作业动作时间分析是指将作业分成若干个动作，标记每个动作的开始和结束位置，并记录每动作时间。IE人员只需付出少许时间和精力，在办公室操作鼠标和键盘就可完成动作分析、标准工时制定、作业改善、产能分析、人员配置及编制新员工培教程等一系列工作，大大节省时间和人力。达宝易软件有以下主要功能。(1)将录
20、像进行细微播放，只需使用鼠标点击即可进行非常精确的动作分析。(2)图像和分析表一体化，你想要看到的任何动作图像都有分析数据。(3)动作研究记录的作业时间可按动素种类进行统计计算。(4)可删除多余动素和对每个标记动作可以以不同的速度反复进行编辑播放，动作研究非常方便，方便制定标准作业时间。(5)以文本和Excel形式输出分析结果，以HTML形式输出带图像的作业指导书。(6)利用双屏比较播放功能，既可进行改善前后的比较，也可进行不同作业者之间的比较。达宝易软件可以把一个动作过程分解为多个基本动作，从而找出其中的不合理动作，针对不合理动作进行改善优化，从而提高生产线的平衡性。动作时间分析的流程如下图
21、：5.3减速器装配作业的动作分析 （1）运用达宝易软件分析结果动素分析结果（2）动作时间对比见下表动作分析表见下表动作名称见下表动作名称数据个数平均值中间值最小值最大值方差改善前总时间改善后总时间 装涡杆轴部件11.881.88 1.881.88 01.881.88 伸手72.030.56 0.1211.23 16.5614.1814.18 握取71.350.00 0.047.21 6.99.449.44 使用10.170.17 0.170.17 00.170.17 放手10.360.36 0.360.36 00.360.36握取10.520.52 0.520.52 00.520.52对准12
22、.922.92 2.922.92 02.922.92装涡轮轴盖端14.364.36 4.364.36 04.364.36握取10.40.40 0.40.40 00.40.4 对准21.561.76 1.361.76 0.083.123.12 装涡沦杆螺钉152.8952.89 52.8952.89 052.8952.89移动31.420.56 0.563.14 2.224.264.26装涡轮轴部件10.920.92 0.920.92 00.920.92装机盖11.881.88 1.881.88 01.881.88 装涡轮轴端盖17.767.76 7.767.76 07.767.76伸手11.1
23、61.16 1.161.16 01.161.16 对准12.842.84 2.842.84 02.842.84 装机盖螺钉122.2322.23 22.2322.23 022.2322.23 对准119.4619.46 19.4619.46 019.4619.46寻找134.6134.61 34.6134.61 034.6134.61使用13.963.96 3.963.96 03.963.96放手12.232.23 2.232.23 02.232.23对准10.550.55 0.550.55 00.550.55 检查10.640.64 0.640.64 00.640.64 装加油塞111.00
24、 11.00 011动素分类表如下:动素分类类别名称改善前时间改善后时间数据个数第一类动素有效动素164.04164.04 32第二类动素辅助动素29.729.70 8第三类动素无效动素00.00 0动作类型统计表如下：动作类型数据个数平均值中间值最小值最大值方差改善前总时间改善后总时间装配811.614.00 0.9252.00 328.6192.9292.92伸手81.920.00 0.1211.23 14.2915.3415.34握取91.150.04 0.047.21 5.3310.3610.36使用22.063.96 0.173.96 7.194.134.13放手21.32.23 0
25、.362.23 1.752.592.59对准64.812.00 0.5519.00 52.2628.8828.88移动31.420.56 0.563.14 2.224.264.26寻找134.6134.61 34.6134.61 034.6134.61检验10.640.64 0.640.64 00.640.64在分析的一个周期内时间统计如下表：周期改善前总时间改善后总时间平均改善前总时间平均改善后总时间1193.73193.73193.73193.736结论（1） 总结本次设计是运用工业工程技术中的动作分析、时间研究和达宝易工业工程软件来改善和压缩操作人员的动作和时间，目的是提高效率降低成本。
26、动作分析的用途在于探讨最适当的动作顺序、方法以及人体各部位动作的同时实施，探讨最适合于工作的工、夹具和作业范围内工件、材料、工夹具的位置布置。还可以用来比较顺序、方法改善前后的情况，预测和确认改善的效果。动素分析中将动作分类归纳成18种基本的最小动作单位，了解每个动作的过程和状态，区分有效动素和无效动素。在对影像的分析中，使用的另一种分析方法是双手作业分析。通过研究双手的动作及其平衡，左、右手分工是否恰到好处来发现伸手、找寻以及笨拙而无效的动作，发现工具物料、设备等不合适的放置位置，使动作规范化。在对装配减速器的影像分析中，分析的总时长193.73秒，共分析了40个动作。其中8个伸手动作，3个
27、移动动作，9个握取动作，6个对准动作，8个装配动作，2个使用动作，2个放手动作，1个检验动作。在所有的40个动作中，有效动作有32个，辅助动作8个，改善后区分出了第三类动素，即无效动素8个。改善前的总时间为193.73秒，改善后的总时间为193.73秒，共节省0秒，效率提高了0利用动作经济原则从动作方法、作业现场布置、使用的工具、夹具等方面进行作业改善。动作经济原则的基本原则一就是减少工作数。在影像的后半段中有多次取螺钉的动作，伸手、握取、移动的动作因此增多，在改善动作时，可以考虑按作业顺序放置工具物料到手边，采取双手作业，可以在操作台固定机体，减少装配螺钉是的伸手、握取动作。无效动素中还有很多由于没有进行双手操作而造成的左右手重复取件的动作，以及虽然进行了双手操作，但由于右手是优势手，在动作的后半程中右手帮助左手或检验左手完成工作的质量，这样就造成了某一只手处于空闲等待或拿住状态。在双手同时操作比较容易的情况下，如一边用右手伸手取物、一边用左手移动的双手动作组合，应尽可能让双手进行作业动作。能够用双手进
