工业工程人机作业分析.docx
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工业工程人机作业分析
一、应用的基本原理和步骤
本次课程设计运用的是作业分析的人机操作分析。
1、人机操作分析的基本原理
人机操作分析是研究在一个工人操作一台或者多台设备的情况下，在一个操作周期内，机器动作与工人操作的相互关系，以充分提高机器与工人工时的利用效率。
现代化生产中，机器设备大多是全自动或者半自动的，操作机器的工人变成了“监督”机器的工人，有大部分时间是空闲的。
这些空闲时间如能加以利用，不但可以提高生产率和工作效率，而且还能够降低生产成本，增加工人的收入。
2、人机操作分析的步骤
（1）在生产现场选择一加工（装配）工序为对象；
（2）绘制人机操作程序图；
（3）人与机器的操作时间均记录在案之后，将工人与机器的操作时间、空闲时间，每周程人工时数加以统计，以供分析时用。
四、人机操作分析的现行方案和改进方案
1、钻中心孔
现行方案人机作业图
（时间单位：
S）
作业名称：
钻中心孔编号：
研究者：
日期：
人
机
卸下主轴（10s）
空闲
（25s）
装上主轴
（15s）
调整水喷头（2s）
钻
内
孔
（128s）
空闲
（117s）
清扫垃圾（2s）
调整水喷头（21s）
空闲（14s）
周程
工作时间
空闲时间
时间利用率
统
计
人
167s
50s
117s
29．94%
机器
167s
128s
39s
76.64%
如果从上述人机图中进行分析，我们可以得到以下数据：
一个人可以在操作的台数=人的空余时间/人的工作时间即：
117/50=2.34所以一个人可以操作两台机器。
但是如果我们采取固定装夹工具将水喷头进行固定，就可以节省足足14s的时间，但是清理垃圾时我们认为还是需要在机器暂停时处理比较安全，所以周程就节省12s。
经过以上修整后机器1的周程时间缩短为155s，但这必须是建立在熟练工人的基础上。
如果一个人只操作一台机器，人的工作时间为27s，机器的工作时间为128s，128/27+1=5一个人可以操作五台像机器一类型的机器。
不仅从改善人的劳动或提高人和机器的利用率来说，都有很大的提高。
改善方案如下表所示:
作业名称：
钻中心孔编号：
研究者：
日期：
人
机器1
机器2
机器3
机器4
机器5
清理垃圾（2s）
空闲
27s
钻
内
孔
27s
钻
内
孔
54s
钻
内
孔
81s
钻
内
孔
108s
卸下主轴
（10s）
装上主轴
（15s）
清理垃圾（2s）
钻
内
孔
128s
空
闲
27s
卸下主轴
（10s）
装上主轴
（15s）
清理垃圾（2s）
钻
内
孔
101s
空
闲
27s
卸下主轴
（10s）
装上主轴
（15s）
清理垃圾（2s）
钻
内
孔
74s
空
闲
27s
卸下主轴（10s）
装上主轴
（15s）
清理垃圾（2s）
钻
内
孔
47s
空
闲
27s
卸下主轴
（10s）
装上主轴
（15s）
空闲
（20s）
钻
内
孔
20s
周程时间
空闲时间
工作时间
时间利用率
统
计
人
155s
20s
135s
87．1%
机器1
155s
27s
128s
82．6%
机器2
155s
27s
128s
82．6%
机器3
155s
27s
128s
82．6%
机器4
155s
27s
128s
82．6%
机器5
155s
27s
128s
82．6%
通过改进之后，人的时间利用率从29.944%上升到87．1%，通过添加一个固定夹具固定水喷头从而将机器的时间利用率从76.64%提高至82．6%。
2、粗磨2#莫氏锥孔留余量0.10-0.15
现行方案人机作业图：
（时间单位：
S）
作业名称：
粗磨编号：
研究者：
日期：
人
机
从机床上卸下工件15
空闲12
将工件2装机床7
空闲14
粗磨工件223
从装夹头上取下工件12
将装夹头套入工件37
周程
工作时间
空闲时间
利用率
统
计
人
35
21
14
60%
机
35
23
12
65.7%
由以上的人机操作分析图可得，轴必须装夹之后才能加工，加工完卸下工件时必须在机床停止时才能进行，因为人的工作利用率仍有40%的宽放率，仍有空余的时间14S，将工人的宽放时间去操作另外一台机器，并同时利用机器的空闲时间进行手工操作，从而提高人机利用率，根据N=（T+M）/T，N=（21+23）/21=2.09由此我们可以算出一个人可以同时操作2台机器，所以我做出了以下的改进方案。
改进方案人机作业图：
（时间单位：
S）
作业名称：
粗磨编号：
研究者：
日期：
人
机1#
机2#
从1#机床卸下工件15
空闲12
粗磨工件412
将工件3装上1#机床7
从2#机床卸下工件25
粗磨工件3
23
空闲19
将装夹头套入工件47
将工件4装上2#机床7
从装夹头上取下工件12
粗磨工件411
从装夹头上取下工件22
将装夹头套入工件37
空闲7
周程
工作时间
空闲时间
利用率
统
计
人
42
42
0
100%
机1#
42
23
19
54.8%
机2#
42
23
19
54.8%
通过改进之后，工人的利用率达到了百分之百，达到最好的利用率。
3、钻键槽孔
现行方案人机作业图：
（时间单位：
S）
作业名称：
钻键槽孔编号：
研究者：
日期：
2010年1月12日
人
机床
装夹工件8
空闲8
调整机床9
钻孔140
空闲20
调整机床9
空闲6
清洁机床14
调整机床16
空闲8
清洁机床9
空闲7
调整机床9
空闲18
调整机床6
卸下工件5
空间9
检验工件4
统
计
周程
工作时间
空闲时间
利用率
人
157
98
59
98/157=62%
机床
/157=89%
由以上的现行人机作业图，我们可知：
工人将工件装夹在机床上和加工完卸下工件时必须在机床停止时才能进行的，并且在机床加工的时候不断调整机床，但是检验工件这道工序时可以在机床开动中同时进行的，要缩短周程时间，应尽量利用机器工作的时间进行手工操作，以提高人机利用率。
因此，对于现行方法作出了改进方案，将检验工件这道工序调整到工人的空闲时间完成，以缩短周程时间。
经改进后，周程时间缩短了4s，人的利用率提高了2%，机床的利用率提高了3%。
改进方案人机作业图：
（时间单位：
S）
作业名称：
钻键槽孔编号：
研究者：
日期：
2010年1月12日
人
机床
装夹工件8
空闲8
调整机床9
钻孔140
检验上个工件4
空闲16
调整机床9
空闲6
清洁机床14
调整机床16
空闲8
清洁机床9
空闲7
调整机床9
空闲18
调整机床6
卸下工件5
空间5
统
计
周程
工作时间
空闲时间
利用率
人
153
98
55
98/153=64%
机床
/153=92%
4、精铣
现行方案人机作业图：
（时间单位：
s）
工作内容：
精铣Ф16轴编号：
研究者：
日期：
人
机
装夹Ф16轴40
空闲40
空闲23
工作177
清扫铁屑13
调整机器，转动轴9
空闲23
清扫铁屑13
调整机器，转动轴9
空闲23
清扫铁屑13
调整机器，转动轴9
空闲42
卸下轴22
空闲66
检验轴42
周程
工作时间
空闲时间
利用率
统计
人
283
172
111
60.78%
机
283
177
106
62.54%
改进方案人机作业图：
（时间单位：
s）
工作内容:
精铣Ф16轴编号：
研究者：
日期：
人
机1
机2
装夹机1的轴
40
空闲40
工作40
卸下机2的轴
22
工作177
空闲175
空闲1
清扫机1铁屑13
调整机19
检验机2生产的轴
23
清扫机1铁屑13
调整机19
检验机2生产的轴
19
空闲4
清扫机1铁屑13
调整机19
装夹机2的轴
40
空闲2
工作46
卸下机1的轴22
空闲44
清扫机2铁屑13
调整机29
检验机1生产的轴23
空闲91
工作91
清扫机2铁屑13
调整机29
检验机1生产的轴
19
空闲4
清扫机2铁屑13
调整机29
空闲1
周程
工作时间
空闲时间
利用率
统计
人
352
340
12
96.59%
机
0.28%
机2
352
177
175
50.28%
机器：
y631k，精铣Ф16主轴
由以上的现行人机作业图和改进人机作业图，我们发现工人由原先的操作一台机器到操作两台机器，产能由原先283s*2生产两个工件，提高到到352s生产两个工件，时间节约了214s。
同时工人时间的利用率由原先的60.78%提高到现在的96.59%。
通过现场观察，我们发现工人在工作时，闲余时间很长，他们通常在等待着机器，或是去干自己的事情，比如去取水喝。
通过人机作业的改善，不但使得时间利用率提高，产能增加，而且还有适当的空余时间，使得工人不容易疲劳。
5、精磨
现行方案人机作业图：
（时间单位：
S）
作业名称：
精磨编号：
研究者：
日期：
人
机床
装夹工件21
空闲21
调整机床36
磨削259
空闲22
调整机床60
空闲141
卸下工件21
空闲21
统计
周
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