第6章 马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划(1)

1工业工程典型案例分析安徽工业大学管理科学与工程学院主讲人:王付宇[e-mail]13855569760工业工程专业2现代工业工程课前知识回顾：第5章田口参数实验设计1、田口方法的起源2、田口方法的基本思想和研究内容3、田口质量损失函数望目特性的质量损失函数、望小特性的质量损失函数、望大特性的质量损失函数4、信噪比与正交表5、田口参数设计的流程6、田口参数设计案例建立p图、创建内表和外表、计算信噪比、根据SN值和均值响应确定因子设置3第六章马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划（1）马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划内容提要：课题研究背景、轮芯加工工作研究、设施规划与设计、改进方案系统评价。本节重点：轮芯加工工作研究、设施规划与设计。本节难点：系统评价。教学目标：通过本章教学，能够熟悉工作研究和设施规划与设计的基本理论和分析方法，会运用工作研究和设施规划与设计对简单的工艺流程进行分析改进，会运用系统工程的评价方法进行方案评价。46.1课题背景及案例分析流程马钢车轮公司1964年7月29日建成投产，现在已建成世界最先进的车轮生产线，拥有世界先进水平的产品设计和制造水平。产品包括车轮、轮件、轮箍、环形件、盘件5大系列，覆盖了国内铁路运输、机械化工、军工、纺织、港口、矿山、电力等行业。马钢车轮公司一直在不停地追求进步，持续不断的创新是该公司的企业文化之一。该课题的研究对象是马钢车轮公司轮芯加工过程及设施布局，通过现场调研，运用工业工程的理论与方法对轮芯加工过程进行流程分析和现场改善。马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划56.1课题背景及案例分析流程图6-1方案实施流程图马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划6.1课题背景及案例分析流程1）现场调研：马钢车轮公司厂区布局图、马钢车轮公司轮芯加工车间生产工艺流程、轮芯加工工位工人操作记录、秒表测时。仔细观察轮芯在该车间内加工的工艺流程，绘制出工艺流程路线的草图，绘制出车间设施布局草图。详实记录下轮芯加工人机操作的顺序并记录作业时间，详实记录工人进行轮芯镗孔作业的动作顺序，多次用秒表测量出每一个动作的操作时间，以及工人移动闲置的时间。在现场对工人师傅进行提问，发掘现有生产方案的不足之处，观察车间生产环境并记录存在的问题。2）运用5W1H方法和ECRS原则对现有方案进行改进，确定优化后的方案。3）进行设施规划设计，提出改善方案4）对优化后的生产流程进行评价，讨论，再经过分析，最后形成最终的符合实际的新方案。76.1课题背景及案例分析流程图6-2课题设计进程图马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划6.2轮芯加工工作研究6.2.1轮芯加工工艺程序分析(1)现行工况工艺程序图硬度检测发运静平衡抛丸加热称重钢坯检验包装入库表面防护超声波、磁粉探伤冷打印精加工成品检查等温预加工热检淬火回火落垛测温成型预成型除磷加热锯切连铸坯检验连铸坯称重消除钢坯检验锯切合并成品检查简化硬度检测超探静平衡发运包装用ECRS进行分析改善：6.2轮芯加工工作研究6.2轮芯加工工作研究6.2.1轮芯加工工艺程序分析(2)改进后工艺程序图包装、发运入库表面防护在线检查冷打印精加工成品检查等温预加工热检淬火回火落垛测温成型预成型除磷加热锯切、钢坯检验连铸坯检验连铸坯6.2轮芯加工工作研究6.2.2轮芯镗孔工序流程程序分析：现行工况流程程序分析图工作说明距离/m时间/s工序系列加工检查搬运等待储存1.移吊车至轮芯17D2.夹住轮芯2D3.移到镗床2.510D4.松开吊车2D5.移出吊车2.510D6.走到控制室1.53D7.启动机器5D8.走到已加工轮芯处1.53D9.去除铁屑4D10.走到控制室1.53D11.等待285D12.关闭机器10D13.走到吊车旁1.53D14.握住吊车2D15.移吊车至镗床28D16.等待10D17.夹住轮芯2D18.移到成品处28D19.放下3D搬运距离很长等待295秒6.2轮芯加工工作研究6.2.3轮芯镗孔工序双手作业分析：现行工况双手作业分析图右手左手握住吊车链移至加紧开关握住并夹紧移至轮芯握住移吊车至镗床放轮芯至镗床移至开关放松吊车移至吊车链握住移吊车至原处放下吊车移至控制室握住遥控器持住并控制吊车移吊车至镗床持住并控制吊车6.2轮芯加工工作研究6.2.3轮芯镗孔工序双手作业分析：现行工况双手作业分析图放下遥控器移至控制室等待移至吊车握住遥控器持住并控制吊车放下遥控器移至控制室等待同右握住刷子扫除铁屑等待移吊车至镗床持住并控制吊车握住遥控器持住并控制吊车移至镗床将吊车放于轮芯上移至夹紧开关夹紧移至轮芯握住移至成品处放下轮芯打开机器移至已镗孔的轮芯握住刷子扫除铁屑等待加工完毕移至控制室关闭机器移至吊车握住吊车链移至开关放松吊车移至吊车链握住移吊车至原处放下吊车移至控制室握住并夹紧移至轮芯握住移吊车至镗床放轮芯至镗床握住吊车链移至加紧开关双手同时出现等待146.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案1、现状分析及改善方案探讨1）用5W1H提问技术进行现状分析第一次提问做什么？（What）在做轮芯镗孔工序为何做？（Why）镗孔工序是轮芯加工的工序之一何时做？（When）任何时候都可以何处做？（Where）粗加工车间何人做？（Who）镗孔工人如何做？（How）人工和机器并用马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划156.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案第二次提问，如下：这道工序是否必要？（What）是，这是轮芯生产预加工中不可缺少的一道工序。为什么要这样做？Why)由上述流程分析图可知，操作中存在着大量的等待和搬运，因此没有必要非要这样做，可以进行改进。有无其他更好的办法？(How)有，对其存在的大量等待和搬运，将用以下两种方法进行改进。马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划166.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案2）用ECRS四大原则进行改进方案探讨消除（Eliminate）：由于上述5W1H提问技术中问到是否必要做这道工序时，得到答案是必要的，所以此道工序不能消除。但是过多的等待可以通过改进方法进行消除。合并（Combine）：为什么只用一人操作一台机器？是不是可以考虑一人操作多台或者多人操作一台，进行机器或者人员上的合并，以提高效率。重排（Rearrange）：可以进行操作顺序上的改变。简化（Simple）：对于搬运，不能消除的，可以进行简化，例如缩短搬运距离，节省时间。马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划176.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案2、改善方案形成方案一：对等待的改进（人—机作业分析）轮芯镗孔工序作业周程为380s，而等待时间却为285s，其中285为不必要的等待，可以通过人—机作业分析法进行改进。人—机作业分析是应用于机械作业的一种分析技术，通过对某一项作业的现场观察，记录操作者和机器设备在同一时间内的工作情况，并加以分析，寻求合理的操作方法，使人和机器的配合更加协调，以充分发挥人和机器的效率。由上述的流程程序分析，做出人—机作业分析图如图6-7所示：马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划6.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案方案一、对等待的改进：改进前人机作业分析图统计周程/s工作时间/s空闲时间/s利用率人3809528525%机3803057580%6.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案方案一、对等待的改进：改进后人机作业分析图人的利用率由25%提高到83%毛坯区成品区控制室镗床改善前：改善后：问题：搬运时间较多，距离较长6.2轮芯加工工作研究方案二对搬运的改进（流程程序分析）6.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案方案二对搬运的改进：改进后流程程序分析工作说明距离/m时间/s工序系列加工检查搬运等待储存1.移吊车至轮芯17D2.夹住轮芯2D3.移到镗床15D4.松开吊车2D5.移出吊车15D6.走到控制室12D7.启动机器5D8.走到已加工轮芯处12D9.去除铁屑4D10.走到控制室12D11.等待287D12.关闭机器10D13.走到吊车旁12D14.握住吊车2D15.移吊车至镗床15D16.等待10D17.夹住轮芯2D18.移到成品处15D19.放下3D搬运时间：55秒---35秒搬运距离：16米---9米6.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案方案二对搬运的改进：改进后人机作业分析统计周程/s工作时间/s空闲时间/s利用率人3627528721%机3623055784%6.2轮芯加工工作研究6.2.4轮芯镗孔工序改善方案方案三对搬运和等待同时改进：改进后人机作业分析人的利用率：25%--94%机器利用率：80%--84%246.2轮芯加工工作研究6.2.5轮芯镗孔工序作业测定1）秒表时间研究秒表时间研究是作业测定技术中的一种常用方法，也称“直接时间研究—密集抽样”，它是在一段时间内运用秒表或电子计时器对操作者的作业执行情况进行直接、连续地观测，把工作时间和有关工作的其他参数，以及与标准概念比相比较的对执行情况的估价等数据，一起记录下来，并结合组织所制定的宽放政策，来确定操作者完成某项工作所需的标准时间的方法。马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划6.2轮芯加工工作研究6.2.5轮芯镗孔工序作业测定1）秒表时间研究（1）确定观测时间要素作业12345678910合计初始平均值标准差σX+3σX-3σ异常值平均值X1.移吊车至轮芯76787759877171.010.14.172.夹住轮芯31221323122020.84.40.023.移到镗床10109102091110109108113.119.10.520104.松开吊车32212311221920.74.00.025.移出吊车9101091181010111199100.912.67.2106.走到控制室23342332232730.64.50.937.启动机器46556465534950.97.62.258.走到以加工轮芯处43323522343130.95.80.439.去除铁屑35446433544140.96.81.4410.走到控制室43322343243030.85.40.6311.等待28731228628328029028428329228028502883.7296.1273.931228512.关闭机器111010119910811998101.012.86.81013.走到吊车旁45322323333030.95.70.3314.握住吊车24211232212020.94.70.0215.移吊车至镗床967887108877881.111.14.5816.等待1110121181010111011104102.217.03.81017.夹住轮芯32212322142220.94.90.0218.移到成品处998610879788181.111.44.8819.放下22343424333030.85.40.63统计38738138237237338837737538637537963803806.2轮芯加工工作研究6.2.5轮芯镗孔工序作业测定1）秒表时间研究（2）剔除异常值并计算各单元实际操作时间。三倍标准差法：对要素作业1进行分析，观测10次所得的时间为：7、6、7、8、7、7、5、9、8、7，则要素作业1中数值均在4～10之间，所以没有异常值。6.2轮芯加工工作研究6.2.5轮芯镗孔工序作业测定1）秒表时间研究（2）剔除异常值、计算各单元实际操作时间要素作业初始平均值X0标准差σX0+3σX0-3σ异常值平均值X1.移吊车至轮芯71.010.14.172.夹住轮芯20.84.40.023.移到镗床113.119.10.520104.松开吊车20.74.00.025.移出吊车100.912.67.2106.走到控制室30.64.50.937.启动机器50.97.62.258.走到以加工轮芯处30.95.80.439.去除铁屑40.96