运用IE对活动钳口加工过程分析及优化.docx
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运用IE对活动钳口加工过程分析及优化
运用IE对活动钳口加工过程分析及优化
1绪论2
1.1课题背景2
1.2研究的目的和意义3
1.2.1研究的目的3
1.2.2研究的意义3
1.3研究的内容4
2工业工程基本理论方法5
2.1工作研究概述5
2.2工作研究的分析技术5
2.2.15W1H提问技术5
2.2.2ECRS四项原则6
2.2.3检查分析表7
2.3工作研究的工作技术7
2.3.1方法研究基本理论8
2.3.2程序分析基本理论9
2.3.3作业分析基本理论11
2.3.4动作分析基本理论11
2.3.5作业测定基本理论12
3公司概况13
3.1公司简介13
3.2产品概况14
3.3存在的问题15
4产品生产过程优化改进16
4.1方法研究对产品生产过程分析16
4.1.1运用程序分析对活动钳口加工过程分析及优化16
1绪论
1.1课题背景
在经济全球化的今天，市场竞争更加激烈，企业要想在市场竞争中拥有优势，只有不断开发出符合市场需求的新产品，也迫使企业多样化经营，避免单一产品的依赖性，向着个性化、品牌化发展。
产品的市场竞争力被提到了重要地位，不但要求可靠的质量和较低的成本，而且还要求生产周期加快、市场响应迅速等等。
一门新兴的专业——工业工程崭露头角，为企业提高竞争力，优化生产、管理等提供了有力的保证。
工业工程（IndustrialEngineering）是一门涉及人力﹑物料﹑设备﹑信息﹑能源等要素的集成规划﹑设计﹑改善﹑控制的创新的工程学科，为实现生产制造﹑管理和服务系统的低成本﹑高效率和高效益的管理目标提供有利的技术支持。
面向企业经营管理的全过程，降低成本﹑提高效率﹑技术与管理的有机结合﹑实现经营管理的整体目标是现代工业工程最显着的特征。
随着工业化进程的逐步加快，工业工程也逐步优化，其理论和方法被优化和提高，发展趋势表现在兼容了高新技术理论，注重敏捷﹑柔性﹑精益﹑并行制造系统的集成开发与应用。
齐二石教授结合我国社会经济发展情况及需求为我们的定义：
IE和本土化有着密切的关系，包括对象、文化、环境等。
可以这样说，“中国工业工程（CIE）是应用分析、设计和控制等工程技术来解决多种产业部门的效率、质量、成本等管理问题的理论、方法和技术体系。
”通俗的认为，IE是用工程方法解决竞争力问题。
所以说，工业工程为企业的发展，在一定程度上提供了有利的竞争力保障。
随着企业对IE认识的加深和了解，工业工程在我国的发展慢慢进入良性循环。
在这个制造业发展日新月异的时代，工业工程的存在，使得企业在市场竞争中更具竞争力。
工业工程，起源于美国，发扬于日本，服务于制造业，在我国的发展还相对短暂。
通过对国内市场资料进行分析，可以发现工业工程在国内的发展还存在一些问题。
2000年左右，对于竞争日益激烈的市场，许多大中型制造企业开始重视如何提高生产力和降低成本等问题，也开始逐步重视工业工程在企业里的作用，在海尔、TCL、华为、中兴、美的、一汽等大型国营或民营企业中，工业工程都得到了普遍的应用，并且为企业带来了很好的效益。
但是认识到工业工程价值的企业在我国仍然只是一小部分企业。
由此看来，我国的工业基础还是相对薄弱的,特别是制造业的管理基础相对于工业发达国家具有较为明显的差距。
但值得肯定的是，在我国越来越多的国营和民营企业开始认识到IE的作用，将会使我国的制造业在未来的发展中越来越有竞争力。
1.2研究的目的和意义
1.2.1研究的目的
工业工程是工业化的产物，最早在19世纪末20世纪初起源于美国，至今在美国已经广泛应用。
中国在工业工程方面的发展还处在一个初期阶段，随着中国成为全球制造业的中心，以及未来生产成本的提高，生产效率的提高是保证利润的关键，所以工业工程在工业生产中的发展应用越来越重要。
本次论文设计的选题为基础工业工程在德春机械厂产品生产过程中的应用，主要通过对大连德春机械制造有限公司机械车间加工的产品生产过程进行深入分析，运用工业工程的知识对其进行必要的改善和优化。
主要目的是通过本次的毕业设计，学习工业工程的知识，在实际生产过程中的应用，掌握工业工程的方法在降低成本、提高生产率方面的改进过程，了解工业工程在机械制造业应用的重要意义。
其次，充分把自己大学学习到的理论知识，运用到实际产品生产之中，使自己实现从“理论”到“实际”的跨越，融会贯通，为以后走向工作岗位做好铺垫。
选题的目的在另一方面，是希望自己通过本次毕业设计，在分析问题、解决问题等方面的能力有所提高，在老师的指导下，能更好的应用工业工程的知识，解决生产中的问题。
1.2.2研究的意义
工业工程在现如今世界工业进程飞快发展的时代里，其价值和意义越来越明显。
工业工程在中国的发展时期很短，主要应用在南方一些大中型的企业里，在北方一些企业里，尤其是机械制造业，还没有受到重视，没有得到有效的应用。
大连德春机械制造有限公司，位于大连庄河，是一家中型的机械加工企业，也是北方机械加工企业的一个代表。
该企业没有充分认识到应用工业工程方法的重要意义，工业工程在其加工生产工程中的应用还是一个空白。
在毕业实习的过程中，发现企业在产品加工制造过程中，存在很多可以改善的问题。
本次毕业设计，通过应用工业工程的相关知识，解决大连德春机械制造有限公司产品生产工程中存在的问题，达到降低成本、提高生产率，规范产品加工操作的目的，为企业到来更好的效益。
本次毕业设计的意义在于能够使部分企业认识到工业工程专业在生产过程中的重要意义，实现工业工程在企业中的推广与发展。
在另一方面，通过本次毕业设计，以及老师的悉心指导，也能够使自己得到更好的锻炼。
1.3研究的内容
大连德春机械制造有限公司是一家小型设备加工企业，近年来发展较好。
本次论文主要针对产品生产过程，运用工业工程学科分析解决问题的方法，例如流程程序分析、动作分析对其工艺进行分析，研究产品生产的过程中，人-机存在的不合理问题、不规范之处，结合“5W1H”技术进行优化，最后完成对产品生产过程人机的优化，制定工人操作动作规范标准，制定优化的可行性方案，提出适当的改进措施，保证合理的实施。
实现企业生产率的提高，成本的降低。
预期效果首先是通过研究人机系统，对人-机进行操作分析，合理改进优化，提出有效的操作方法。
，其次通过对工人的动作进行分析，去除不必要的动作，减少操作引起的疲劳，节省加工时间。
最后运用MOD法对部分操作过程进行简单的作业测定，测定标准时间，制定工作标准。
2工业工程基本理论方法
2.1工作研究概述
工业工程体系中最重要的基础技术之一是工作研究，起源于泰勒的“时间研究”和吉尔布雷斯的“动作研究”。
工作研究是一门实用性很强的先进管理技术，是技术与管理相结合的应用科学技术，通过对现行的生产系统、工程活动等，运用人因工程学和行为科学等原理进行分析，用方法研究等技术，对现有的各项工艺、作业、工作方法等进行系统分析，进行工作程序、操作程序的分析、研究，改进工艺流程或工作方法，消除、减少多余的非生产性的动作，制定合理的工序结构，确定标准的工作方法。
工作研究显著特点是：
只需很少投资或不需要投资的情况下，通过改进作业流程和操作方法，实行先进合理的工作定额，充分利用企业自身的人力、物力和财力等资源，走内涵式发展的道路，挖掘企业内部潜力，提高企业的生产效率和效益，降低成本，增强企业的竞争力[1]。
所以说工作研究是对产品生产过程进行优化最有力的技术。
在本次毕业设计对产品生产过程的改进中，主要应用的技术，包括了方法研究和作业测定两大技术。
2.2工作研究的分析技术
工作研究常用的分析技术是：
“5W1H”、“ECRS四大原则”加一表。
2.2.15W1H提问技术
“5W1H”提问技术是指前5个问题中英语单词的首字母为“W”，最后一个问题的首字母为“H”，所以称为“5W1H”提问技术。
主要是针对研究工作以及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问，为了清楚地发现问题可以连续几次提问，根据提问的答案，弄清问题所在，并进一步探讨改进的可能性。
“5W1H”提问方法如表2-1所示。
表2-15W1H提问技术
Table.2-15W1HQuestioningTechniques
考察点
第一次提问
第二次提问
第三次提问
目的
做什么（What）
是否必要
有无其他更合适的对象
原因
为何做（Why）
为什么要这样做
是否不需要做
时间
何时做（When）
为何需要此时做
有无其他更合适的时间
地点
何处做（Where）
为何需要此处做
有无更合适的地点
人员
何人做（Who）
为何需要此人做
有无其他更合适的人
方法
如何做（How）
为何需要这样做
有无其他更合适的方法与工具
2.2.2ECRS四项原则
通过5W1H前两次提问弄清问题具体情况，遵循ECRS四项原则，通过以后几次提问来进行研究和探讨优化及改进的可能性。
在进行5W1H分析的基础上，运用ECRS四原则，即取消、合并、重组和简化的原则，分析工序流程的能否改善，研究设计新的工作方法，来帮助操作人员构思更佳的工序方法和更好的效能。
（1）消除（Eliminate），考虑是否可以取消，取消是改善的最佳效果。
如果不能全部取消，可以考虑部分地取消。
（2）合并（Combine），将两个或多个的对象合并为一个。
合并后可以有效地消除重复现象，能取得较大的效果，达到省时简化的目的。
（3）重排（Rearrange），是通过改变工作程序，顺序重新组合，使作业顺序达到最佳状况。
（4）简化（Simple），经过取消、合并、重组之后的工作，进一步深入分析研究，采用最简单、最快捷的方法来完成。
ECRS原则针对每一道工序流程都进行四项提问，任何作业或工序流程，都可以运用ECRS改善四原则来进行分析和改善。
通过分析来达到简化工序流程，找出更佳的作业方法和作业流程的目的。
具体运用情况如表2-2所示：
表2-2ECRS四原则的运用示例
Table.2-2ECRSPrincipleapplicationexamples
原则
目标
实例
取消（Eliminate）
是否可以不做
如果不做将会怎么养
省略检验
通过变换布局省略搬运
合并（Combine）
2个及以上的工序内容
是否可以合并起来
同时进行2个及以上的加工作业
同时进行加工和检查作业
重排（Rearrange）
是否可以调换顺序
更换加工顺序提高作业效率
简化（Simple）
是否可以更简单
进行流程优化
实现机械化或自动化
2.2.3检查分析表
检查分析表也是工作研究的一种分析技术，如动作改善检查表、物流改善检查表等，本次论文没有涉及。
2.3工作研究的工作技术
方法研究与作业测定两大技术统称为工作研究。
方法研究主要包括程序分析、作业分析和动作分析，其目的是寻求经济有效的工作方法。
而作业测定主要包括秒表测时、工作抽样、预定动作时间标准法和标准资料法，是为了确定各项作业科学合理的工时定额。
方法研究和作业测定两种技术密切相关，方法研究着眼于对现有工作方法的改进，其实施效果要运用作业测定来衡量，而作业测定是努力减少生产中的无效时间，为作业制定标准时间。
在进行工作研究时，一般先进行方法研究，制定标准的作业方法，然后再进行作业测定[1]。
2.3.1方法研究基本理论
方法研究是工作研究的分析技术中最重要的技术之一，是运用各种分析技术对现有工作方法进行详细记录、严格的考察系统的分析和改进，设计出最经济、最合理、最有效的工作方法，从而减少人员、机器无效动作和资源的消耗，并使方法标准化的一系列活动。
它通过直接研究分析生产过程中人员、机器、环境、物品的操作活动、使用情况、作业过程、物料流动，来发现生产过程中不必要、不规范、不合理的浪费之处，研究制定更合理的方法和操作标准来改进生产作业，提高效率，使作业更为简便有效、省时省工、安全经济。
方法研究其目的是改进工艺和流程，经济合理的使用人力、物力和财力，减少不必要的浪费，改进物料、机器和人力等资源的有效利用，降低劳动强度，保证操作者身心健康等。
方法研究的步骤：
（1）选择对象，一般选择效率低、质量差的生产工序，以及存在不规范、不经济操作的作业过程等作为研究对象。
（2）调查研究，用直接现场观察的方式，记录详细的生产过程，掌握现场信息，注意尽可能采用符号、图表进行记录。
（3）分析改进，逐项分析记录的资料，分析研究系统改善的方案。
（4）进行评价，在实用性、先进性、经济性、安全性等方面，与旧方法比较，分析研究新方案的可行性。
（5）贯彻实施，培训企业操作来进行推广使用，在操作中监督检查，并在最后作为标准化方法列人手册或制度执行。
方法研究具体包括程序分析、作业分析、动作分析三种技术。
2.3.2程序分析基本理论
程序分析是对产品生产过程的工序状态进行记录、分析和改善的必要有效的IE手法，它是把工艺过程中的物流过程及人的工作流程以符号形式进行记录、设计的方法，通过它可以反映工序整体的状态，从而有效地掌握现有流程的问题点，并研究制定改善对策，以提高现有流程效率。
程序分析使用各种图表如流程程序图、路线图、人机作业图、双手动作图等，从流程、工序和动作三个层次分析现有的生产过程及方法，利用提问技术，应用取消、合并、重排和简化的原则，完善工作方法。
通过程序分析，可以取消不必要的程序，合并一些过于细分或重复的工作；对生产现场的布局进行调整，以达到减少搬运的目的；重排和简化剩余的程序，重新组织一个效率更高的程序。
掌握全部生产过程包括工艺过程、检验过程、运输过程的实际状态发现并去除过程浪费与不合理，是程序分析的主要目的和作用。
程序分析有自己的符号，为了方便、迅速、正确地表示任何工作的程序，美国机械工程师学会（ASME）将吉尔布雷斯设计出的40种符号加以综合制定出5种符号，1979年由美国制定为国家标准（ANSLYl5—1979），以便以标准格式精确地记录详细信息。
我国参考美国、日本等国标准，制定了自己的标准。
常用符号如表2-1。
表2-3程序分析的常用符号
Table.2-3commonlyusedsymbolsofprocessanalysis
符号
名称
表示的意义
加工
原材料、零件或半成品按生产目的承受物理、化学、形状等变化
检查
对原材料、零件、半成品、成品的特性和数量进行测量或者说将某目的物等标准物进行对比，判断是否合格的过程
搬运
表示工人、物料或设备从一处向另一处在物理位置上的移动过程
暂存
指在生产过程中出现的不必要的时间耽搁
储存
为了控制目的而保存货物的活动
程序分析可以分为不同种类，采取的分析工具也各不不同，具体如表2-4所示：
表2-4程序分析的种类与工具
Table.2-4Thetypesandtoolsofprocessanalysis
程序分析种类
程序分析工具
工艺程序分析
工艺程序图
流程程序分析
流程程序图
布置与经路分析
线路图和线图
管理事物分析
管理事务流程图
程序分析的实施：
1、程序分析的基本原则：
尽可能取消不必要的工序；合并工序，减少搬运；安排最佳的顺序；使各工序尽可能经济化；找出最经济的移动方法；尽可能地减少在制品的储存。
2、“ECRS”四大原则在工序、操作时应考虑的因素：
必要的工序或操作；工作顺序的变更，设备的变更和更新；工厂、车间的布置或设备重新组合；操作、储存位置的改变；材料规格的重新订购，发挥操作者的个人技术特长。
3、“ECRS”四大原则在搬运时应考虑的因素。
取消不必要的操作；改变物品存放的场所或位置；改变工厂、车间布置；采用另一种搬运方法；重新制定工艺路线和工作顺序；重新进行产品设计；改变原材料或零部件的规格。
4、等待时取消或缩短时间应考虑的因素：
改变工作顺序、工厂、车间布置；改造设备或采用新设备。
5、“ECRS”四大原则在检验时应考虑的因素：
它们是否真的有必要?
有何效果?
有无重复性？
别人做是否更适合？
能否采用数理统计原理？
2.3.3作业分析基本理论
作业分析（OperationAnalysis）是通过对以人为主的工序进行详细研究，使作业者、作业对象、作业工具三者科学合理地布置和安排，达到工序结构合理，减轻劳动强度、减少作业工时消耗、缩短整个作业的时间的一种分析技术。
作业分析的基本要求：
1、通过删减、合并、简化，使操作总数减至最低、工序排列最佳，并使每一操作简单易行。
2、发挥双手作用，平衡双手负荷，避免用手长时间握持物体，再生产过程中尽量使用工具。
3、要求机器完成更多的工作，例如：
自动进刀、退刀、停车、自动检测、自动换刀等。
4、减少作业循环和频率，减少物料的运输和转移次数，缩短运输和移动距离，使运输和移动方便易行。
5、改进设备、工装与工位器具、物料规格或工艺，采用经济的切削用量。
6、工作地点应有足够的空闲，使操作者有充足的工作空间。
7、消除不合理的空闲时间，尽量实现人机同步工作，使某些准备工作、布置工作地点的工作、辅助性工作放在机动时间进行。
综上所述，通过作业分析，应做到使作业的结构合理、作业者的劳动强度减轻、作业的时间消耗减少，保证生产质量，提高作业效率的目的。
根据不同的调查目的，作业分析可分为：
人—机作业分析、联合作业分析、双手作业分析。
2.3.4动作分析基本理论
动作分析是按操作者实施的动作顺序观察动作，用特定的记号记录以手、眼为中心的人体各部位的动作内容，把握实际情况，并将上述记录图表化，以此为基础，判断动作的好坏，找出改善着眼点的一套分析方法。
动作分析的实质是研究分析人在进行各种工作操作时之细微动作，删除无效动作，使操作简便有效，以提高工作效率。
其内容为：
发现操作人员的无效动作或浪费现象，简化操作方法，减少工人疲劳，在此基础上制定出标准的操作方法，为制定动作时间标准作技术准备。
它包括：
动素分析、影象分析、动作经济原则等内容。
动作分析有以下几点用途：
1、为减轻作业疲劳，提高工作效率而找出动作存在的问题；
2、探讨最适当的动作顺序、方法和人体各部位动作的同时实施；
3、探讨最适合于动作的工夹具和作业范围内的布置；
4、比较动作顺序、方法改进前后的情况，预测和确认改善的效果；
5、用记号和图表一目了然地说明动作顺序和方法；
6、改善动作顺序和方法，制定最适当的标准作业方法；
7、提高能细微分析动作和判断动作好坏的动作意识。
2.3.5作业测定基本理论
作业测定是一种科学有效的决定时间标准的方法，在很多工业发达的国家都采用这种方法。
作业测定始于泰勒创立的时间研究，在方法研究的基础上，直接或者间接的观测工作者操作、记录工时消耗，并进行评比、给与宽放时间，或利用事先分析好的时间标准加以合成，确定标准时间，进而确定劳动定额的方法。
时间标准制定的合理，必然会提高生产率，提升竞争力。
作业测定的方法很多，分为直接测定法和间接测定法，各种方法适用于不同的场合和条件。
作业测定技术不只限于用来制定时间定额，还可以用于企业诊断、分析企业工时利用状况，调整生产、劳动组织等许多方面。
作业测定的具体操作方法主要有以下几种：
1、时间研究（秒表时间研究）；
2、工作抽样；
3、预定时间标准法；
4、标准资料法。
在本次论文中将应用直接作业测定中的工作抽样法和预定时间标准法中的MOD法对产品的生产过程进行作业测定，来进行分析研究，优化改进产品生产过程。
3公司概况
3.1公司简介
大连德春机械制造有限公司是一家以生产机床和机床附件为主的（集团化）企业。
近几年来，德春公司沿着自己的发展轨道，精心做强，稳步做大，在激烈的市场竞争中，以不断的创新思维，沉着应对，开拓进取，赢得了国内外客商的高度评价，发展状况良好。
目前公司拥有固定资产12000万元，占地面积127000平方米，建筑面积42000平方米。
拥有普通员工360人，技术人员80人，属于一家中小型机械加工企业。
现已在上海、杭州、泉州、广州、沈阳、郑州等地建立了办事机构，产品覆盖全国二十多个省、市、自治区。
2002年以来，公司先后获得大连市名牌产品、大连市AAA级信用企业、大连市著名商标、辽宁省名牌产品等称号，并于2001年通过了ISO9002国际质量体系认证，2004年被评为“全国最具竞争力中小企业五百强”企业2006年被大连市银行评为“最具诚信度客户。
”
为提高企业的核心竞争实力，2006年德春公司与大连理工大学机械研究院、模具研究所就机床制造、模具开发建立了长期的合作关系，共同成立研发中心，为公司未来发展奠定了坚实的基础。
3.2产品概况
大连德春机械以生产机床和机床附件为主，生产多种机台用虎钳。
本次毕业设计涉及到的产品名称为QG18型高精度平口钳，主要应用在各种平面磨床上，其特点是各个工作面具有较高的形状和位置精度，能完成平行度、垂直度要求较高的零件加工。
产品的结构主要由驱座、活动钳口、螺母、螺杆等件组成，其结构合理紧密。
产品技术参数如下表：
表3-1QG18型高精度平口钳规格参数
图3-1QG18型高精度平口钳实物图
（一）
图3-2QG18型高精度平口钳实物图
（二）
3.3存在的问题
中国机械制造行业发展迅猛，中小型的机械加工企业也如雨后春笋般数量庞大，相对大型企业来说，现代化程度较低，产品依靠经验加工是大部分中小型企业的共有特点。
德春机械也正是这中小型加工企业中的一个代表。
毕业实习期间，我主要是在该企业的机械加工车间进行机械设备的操作实习，了解产品及零件生产加工过程。
在实习中，我发现该车间产品平口钳的加工过程存在很多问题。
工人和机器没有得到合理有效的利用，导致工人或者机器在工作时间闲置，效率较低。
工人的操作存在不必要不规范的动作，操作缺乏科学性系统性，主要凭经验和个人意愿行事。
工序与工序之间配合不协调，造成生产线不平衡，导致在线产品会积压或闲置。
这些问题都增加了产品加工时间，严重制约了生产率的提高，从而增加了产品的生产成本，一定程度上，也影响了产品的质量，对企业的发展产生了不利的影响。
市场竞争日益激烈的今天，产品的质量和成本在一定程度上决定了企业的竞争力。
通过工业工程的相关知识分析发现，以上企业产品生产过程中存在的问题都可以应用IE的一些分析技术来优化改进，减少闲置时间，有效的利用工人、设备，来提高生产效率，达到降低成本，提高产量的目的。
最终优质的产品，强有力的竞争力，使企业处于有利的市场地位。
4产品生产过程优化改进
4.1方法研究对产品生产过程分析
4.1.1运用程序分析对活动钳口加工过程分析及优化
在应用程序分析来研究问题时，一般先采用“5W1H”技术发现问题点，然后用ECRS四大原则进行分析，再用分析表进行改善，最后得出改善方案。
根据工作研究，程序分析大致可分为以下几个步骤：
1、选择，选择所需研究的工作。
2、记录，利用程序分析的图表对现行的方法全面记录。
3、分析，采用“5W1H”提问技术，对所记录的事实进行逐项提问；并根据“ECRS”四大原则，对有关程序进行处理。
4、建立，在上述基础上，建立最实用、最经济、最合理的新方法。
5、实施，将所建立的新方法得以实现。
6、维持，坚持规范及经常性的检查，维持标准方法不变。
一、零件加工工艺
（一）活动钳口加工工艺
图4-1活动钳口零件图
Figure4-1activitiesclampmouthdrawing
活动钳口：
材料45钢
加工1：
XQ50
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