工业工程实验指导书
基础工业工程
目录
实验一 工艺程序分析
实验二 双手作业分析
实验三 工时评价
实验四 秒表测时
实验一 工艺程序分析
一、实验任务
绘制曲轴的工艺程序分析图
二、实验目的及训练要点
1、掌握工艺程序图的绘制方法；
2、学会正确使用流程分析符号。
三、实验内容
本实验的研究对象是曲轴的加工过程，通过观看录像熟悉曲轴的加工过程。正确画出曲轴的工艺程序分析图（现行方法）。
四、实验仪器、器材、资料
计算机、投影仪，或电视机、VCD影碟机
五、实验原理
1．工作研究的内容及意义
工作研究是工业工程中最早出现的一种技术和基础方法，也可以说工业工程是在工作研究基础上逐步发展壮大起来的。工作研究以作业或操作系统为研究对象，它提供了许多分析方法和分析技术，对于降低成本，提高质量和生产率起到巨大的推动作业。工作研究主要包括方法研究和时间研究两部分内容。方法研究又包括程序分析、操作分析和动作分析三个层次。程序分析是从宏观角度出发，对整个生产过程进行全面的观察记录和整体分析；工艺程序分析、流程程序分析、线路图分析和线图分析属于具体分析技术。
2．工艺程序分析
工艺程序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、工艺程序等，通过严格的考查和分析，设计出经济合理而有效的工艺方法、工艺程序和空间配置。工艺程序分析的主要内容之一是绘制工艺程序分析图，它含有工艺程序的全面概况及工序之间的相互关系，并根据工艺顺序进行编制，且标明所需时间。
工艺程序分析只研究“操作”和“检验”两项内容。
3．工艺程序图的绘制方法
首先，将研究对象分解为较小单元，比如将产品分解成零件，每一个零件从原料或者毛坯开始，将其工艺过程从上到下在一条竖线上表示出来，加工或操作用“”表示，检验用“”表示；其次，分析研究对象的构成，将其中工艺最复杂或者其他零件大多与之结合的零件工艺过程画在最右边，其他零件按照与之结合的顺序依次从右向左画。
六、实验步骤
1. 观看录像并查阅相关工艺资料，将曲轴从第一道工序开始，到最后一道工序的工艺内容记录清楚，并将其表示在随后将要画出的工艺程序图中；
2. 在掌握曲轴的加工工艺过程后，按照工艺程序图的画图规则，做出曲轴的工艺程序图。
七、实验报告要求
1. 写出对曲轴进行工艺程序分析的实施步骤；
2. 画出曲轴加工现行方法的工艺程序图。
八、思考题
1. 对于绘制出来的工艺程序图（现行方法），如何进行分析改进？
2. 工艺程序图与流程程序图的画法有何不同？
3. 写出实验后的体会及您认为的最佳实验方法设想。
实验二 双手操作分析
一、实验任务
绘制光驱（软驱、硬盘）装配过程的双手操作分析图，并加以研究改进。
二、实验目的及训练要点
1、掌握双手操作分析图的绘制方法；
2、学会正确分析双手操作图所记录的工作现状，并能找出存在的问题，提出改进方案。
三、实验内容
本实验的研究对象是光驱（硬盘、软驱）的装配过程，通过观看录像熟悉光驱的装配过程。每组一个同学进行装配，一个同学录像，其余同学绘制现行方法的双手操作图。
四、实验仪器、器材、资料
计算机、投影仪，或电视机、VCD影碟机、光驱、硬盘、软驱、螺丝刀、录像资料
五、实验原理
1．双手操作分析的内容及意义
双手操作分析是对由一名操作者所承担的作业内容进行记录和分析的技术。通过双手操作分析可以考察操作者的操作方法和步骤是否合理，左右手的分工是否恰当，是否存在多余和笨拙的动作而需要改进，工作地物料的摆放、工作地布置是否合理等等。经研究和改进，以达到减轻劳动强度、提高作业效率的目的。
双手操作分析的作用可以归纳为以下几点：
1）研究双手的动作及其平衡问题。
2）发掘“独臂”式操作并改进。
3）发现伸手、找寻以及笨拙而无效的动作。
4）发现工具、物料、设备等不合适的放置位置。
5）使动作规范化。
2． 双手操作分析图的画法
绘制双手操作分析图应注意以下几点：
1）必须深入生产现场，观察全部操作，了解情况，确定操作周程及其起点和终点。
2）画图前，首先填写有关资料，比如工作名称、操作人员、研究人员等。
3）画出工作场所的平面布置图。
4）正式画图时，要边观察、边记录，一次观察一只手的动作。通常先记录右手，将其动作用适当的符号和文字说明记录在右边，并反复补充、核对、改正，不要遗漏。再以同样的程序记录左手的动作。左右手的同时动作应画在同一水平位置，并多次核对两只手的动作，使记录准确无误。
5）最后将左右手的动作分别进行统计，并记录在操作图的下方或者右下方。
六、实验步骤
1． 通过观看录像熟悉光驱的装配过程。
2． 每组一个同学进行装配，一个同学录像，其余同学绘制现行方法的双手操作图。
3． 用以下内容对画出的双手操作图（现行方法）进行考查和提问：
1）基本原则
A.平衡双手工作量。B.增加机动时间的比例C.取消不必要的操作。D.合并操作。E.简化每一个操作或动作。
2）辅助操作能否取消？
A.视其不必要而取消。B.以改变工作次序而取消。C.使用新的或改变原来的设备而取消。E.改变工作地组织而取消。
3）移动能否取消？
A.随操作取消而取消。B.合并。C.改变设备。D.改变工作地的布置。E.改变工作次序。F.使用传送带。
4）延迟能否取消？
A.改变工作次序。B.改变工作地组织。C.使用新的或改变原来的设备。
5）检验能否取消？
A.此检验真的需要吗？B.是否有别人代替检验更方便。C.是否有不必要的重复现象？D.设置的工作位置是否合适。
6）操作能否合并？
A.改变工作次序。B.使用新的或改变原来的设备。C.改变工作地的布置。
7）移物能否合并？
A.改变工作次序。B.改变工作地组织。C.改变每次搬运数量。
8）延迟能否合并？
A.改变工作次序。B.改变工作地的布置。C.休息时间能否合并。
9）操作能否简化？
A.使用更合适的工夹具。B.改变操作位置。C.改变器具。D.尽量减少移动视线。E.改变工作台椅的高度。F.使用不同的身体部位。G.使用夹具。H.利用惯性。
10）移物能否简化
A.改变布置，缩短距离。B.改变移物的方向。C.改变生产组织，缩短距离。
在以上提问考查的基础上，应用“5W1H”分析技术和“ECRS”分析原则在以上考察提问的基础上提出改进方案，并画出改进后的双手操作分析图。
七、实验报告要求
1． 在实验报告中详细列出实验步骤；
2． 画出改进前后的双手操作程序图；
八、思考题
1．双手操作分析的主要作用有哪些？
2．为什么进行双手操作分析时要考虑工作地布置情况？
实验三 工时评价
一、实验任务
通过发扑克牌实验，训练学生工时评价的技能。
二、实验目的及训练要点
1、建立“正常工作速度”的概念；
2、掌握工时评价的方法和步骤。
三、实验内容
通过实际动手发扑克牌，使学生逐渐建立起标准速度的概念。实验者将52张扑克牌在规定的时间内平均分成4摞，标准时间为30S，发完扑克牌后，评价者给予评分，评分标准按百分制。
四、实验仪器、器材、资料
扑克牌、秒表、观测板、纸、笔、计算机、投影仪、或电视机、VCD影碟机
五、实验原理
1． 工时评价的含义
工时评价又称为工作评比，它是一种判断或评价技术，目的在于把实际作业速度调整到“合格适当”的操作者的“正常速度”上来，从而得出完成这项工作的“正常时间”。
2． 评比方法简介
由于合格适当的操作者、正常速度都是理想中的概念，除了研究人员的主观判断外，并没有十分准确的客观标准。因此，时间研究人员在进行研究之前，必须先在评比方面接受训练，使评比尽可能客观。国际上时间研究的专家创造了许多评比方法，如：平准化法、客观评比、合成评比等方法。各种方法繁简不一，考虑的内容和因素也不尽相同，各有其特点。
百分制评比法就是将“正常速度”评为100分，当观测速度大于正常速度时，评为100分以上的分数，比如105、108、112分等；当观测速度低于正常速度时，评为100分以下的分数，比如95、90、82分等。至于到底评为多少分，全凭研究者的经验和判断，经验越多，判断越准确。
六、实验步骤
1. 人员分组
实验者三人组成一个小组，一人发牌，一人测时，一人评价打分；
2. 准备工作
每一小组成员在任务分配明确后，核实扑克牌的数量，必须是52张，既不能多，也不能少；
3. 实验操作
发牌人员要将手中的52张扑克牌平均分成4摞，放在发牌训练板上，发牌开始的同时测时人员启动秒表进行计时，观测者在一旁注意观察发牌人的速度。
注意事项：
1）发牌人要按照规定发牌。应该一只手拿牌另一只手发牌，拿牌的手不能随发牌的手一起移动，发牌的手必须将扑克牌送到规定的位置，尽量将牌放整齐，而不能随手一扔；另外要注意尽量保持相同的速度发牌，避免忽快忽慢，让评分者难以打分。
2）发牌结束后，评价者先给出评分，然后观测者报出观测时间。
3）在下表中记录数据。
4）实验重复12次，三人轮流担当不同的角色。
5）实验过程中，发牌人员每次发牌速度要有变化，或者比上一次快一些，或者慢一些，但在一次发牌过程中速度要均匀。
表3-1 工时评价数据记录表
其中：
绝对误差=时间评分-评分
七、实验报告要求
1. 详细列出试验步骤；
2. 准确填写上表内容，并将自己的评比情况作一总结。
八、思考题
1. 正常工作速度的意义何在？
答：评定作为一种判断或评价的技术，是指时间研究人员将炒作者的操作速度与正常速度做比较，以使实际操作时间调整至平均熟练工人的正常速度基准上。因此，若要对操作者的速度给予正确的评定，必须建立理想速度概念，这样才能保证制定的标准时间的科学性。
2. 如何做到较为客观地进行评分？
答：由于作业评定优相当大的主观性，为谨慎起见，更好地进行作业评定，尽量减少研究人员的主观映像，可以采取作业评定方法，如，速度评定法，平准化法，客观评定法与合成评定法。
实验四 秒表测时
一、实验任务
利用秒表测定光驱（软驱、硬盘）装配作业的标准时间。
二、实验目的及训练要点
1、掌握秒表测时技术。
2、掌握标准时间的制定原理、方法和程序步骤。
3、学会正确划分各测时单元及其计时点。
4、学会准确查阅“宽放率表”，确定准确的宽放率。
三、实验内容
本实验通过观测光驱（软驱、硬盘）的装配过程，将测时数据记录在表格中，进行评比，计算出平均正常作业时间，加上宽放，最后确定出光驱（软驱、硬盘）的标准作业时间。
四、实验仪器、器材、资料
计算机、投影仪，或电视机、VCD影碟机、光驱、硬盘、软驱、螺丝刀、录像资料
五、实验原理
1． 什么是秒表测时
秒表测时是一种作业测定技术，旨在决定一位合格适当训练有素的操作者，在标准状态下，对一特定的工作以正常速度操作所需要的时间。
2． 秒表测时的用途
1）决定工作时间标准，并用以控制人工成本。
2）制定标准时间，为其他工作提供依据。
3）决定工作日程及工作计划。
4）提供决定制造成本和售价的依据。
5）决定机器的利用率，并用来解决生产线的平衡。
3． 测时单元的划分
正确划分测时单元，可以使每一单元的动作数量较少，而且性质相同，以操作单元为单位进行评比，不但容易而且准确。每个操作单元的时间加在一起，同样等于整个操作的总时数。这是划分操作单元的主要原因。
划分测时单元的原则是：
1）每一单元应有明显易辨认的起点和终点。
2）单元时间尽量短一些，但不能超出研究人员能够精确测量的范围，保证能够正确测量和记录观测结果。
3）人工操作单元应与机器单元分开。
4）尽可能使每一人工单元内的操作动作为基本动作（如伸手、握取等），从而易于辨认。
5）不变单元与可变单元应分开。
6）规则单元、间歇性单元和外来单元应分开。
7）测时单元一般不应大于操作单元。
六、实验步骤
1. 人员分组
实验者二人组成一个小组，一人装配，一人观测记录；
2. 准备工作
布置工作地，将光驱和工具放置在合适的位置，便于操作；
3. 划分测时单元，确定计时点
将光驱的装配过程划分为若干个测时单元，每一个测时单元起一个名称。关于计时点，相邻的两个测时单元，前一个单元的结束点就是下一个单元的起始点。
4．确定观测次数
由于工件、材料、零件等放置位置每一次并不完全相同，由于读取秒表的误差、物件规格品质的变化以及操作者技术熟练程度方面的原因，需要对某一操作观测足够的次数，以保证准确性。
1）任选一操作单元，预先观测10次，计下所有的观测数值X1,X2,X3,…,X10.
标准偏差：
2）用三倍标准差法，确定管制上下限
不在此范围内的数据视为异常数据，应剔除。
3）计算应观测次数N
用误差界限法，在误差为
、可靠度为95%的前提下，利用剩余的观测数值进行计算。
5．开始实际观测和记录
作业者按预先规定的操作方法和程序进行作业。
观测者按预先确定的计时点测定每个操作单元的时间，采用连续测时并记录，直到达到应观测次数。观测数据记录在下表中。
表4-1 测时数据记录表
6．数据整理
1）计算各测时单元的延续时间
测时单元的延续时间（T）=测时单元终了读数（Rn+1）-测时单元开始读数（Rn）
2）计算各测时单元的正常时间
各测时单元的正常时间=各测时单元的延续时间
3）计算稳定系数
稳定系数是指每个测时单元的正常时间值中最大值和最小值之比。稳定系数越小（越接近于1），说明某测时单元各次测得的数据波动不大，求出的平均数是可靠的。若稳定系数超过允许数值，说明测时不可靠，应重测。正常稳定系数表如下表
表4-2 正常稳定系数表
4）计算各测时单元的平均正常时间
将各张表中相应的测时单元的正常时间取算术平均数，即可得到各测时单元的平均正常时间。
5）计算作业的正常时间
正常作业时间=各测时单元平均正常时间之和
7．决定宽放率
宽放率是指由于工人个人需要、休息、布置工作地和其他不能控制的延误所造成的附加时间与作业时间的比值。宽放率因工种不同而不同。
根据作业性质特点，查阅教材中提供的宽放率标准，将私事宽放率、疲劳宽放率、程序宽放率等加在一起决定总宽放率。
8．计算装配工作的标准时间
七、实验报告要求
1. 详细列出试验步骤；
2. 认真填写时间研究表格；
八、思考题
1. 你是如何进行工时评价的？
2. 你是如何决定宽放率的？
第二篇：基础工业工程-实验指导书
基础工业工程综合实验指导书
鄂明成洪建平
20##年8月
一、实验目的
1．学会用使用工作研究中常用的技术，并灵活运用相关图表对现场问题进行分析和改善。2．学会用“5W1H”提问技术发掘问题，用“ECRS ” 原则来改进程序。3．掌握现场管理方法在实际中的应用。
二、实验仪器和器材
1．玩具车（或者使用其他产品）、十字改锥、一字改锥、六角扳手、秒表、铅笔及橡皮、白纸若干张、其它可用备料
2．自备数码相机或者摄像机
三、实验原理
采用工作研究中常用技术－程序分析、操作分析、动作分析、时间研究、MOD法等进行玩具车装配线的优化设计，以及现场管理方法等制定工作站具体操作和生产节拍，提高效率。
四、实验要求
1．实验前了解玩具车基本组成，进行装配过程初步分析；（实验预习）
2．实验中进行玩具车的拆装，采用工作研究常用技术设计并改善装配线，运用现场管理方法进行装配作业现场设计；
3．实验结束整理好现场；
4．提交实验报告。
五、实验特点
现场进行玩具车的拆装和装配线的设计，学生自己动手，体现现场工作环境，便于掌握工作研究方法。
六、实验内容
1．通过拆装熟悉玩具车结构和主要功能与性能；
2．根据工作现场初步设计玩具车的装配线；
3．采用方法研究分析装配流程和各工位操作，并进行改进；
4．采用作业测定方法确定标准作业时间；
5．分析改进前后的效率和节拍。
七、实验步骤
1．产品的功能与性能分析
根据选定的产品，进行如下分析：
（1）产品主要功能和辅助功能功能分析；
（2）产品性能指标描述，并确定如何对产品性能进行检验；
（3）分析装配过程对产品功能、性能的影响，指出装配注意事项，确保产品装配后能实现其功能，达到一定性能指标。
2．拆分产品，描述功能结构与装配关系
（1）对产品进行拆卸分解，直至最底层零件与部件（对电机、线路板等功能部件一般不再拆分）；
（2）从实现功能的角度描述产品结构，建立产品功能结构树，示例如下图。
（3）从装配关系的角度描述产品结构，建立产品的装配结构树，生成BOM（Bill of Materials）表，见表1-1。
表1-l产品BOM表
3．分解装配作业任务，确定紧前关系
通过对产品反复拆装，描述装配过程中的各个装配作业任务，以及作业任务之间的紧前关系。这里应包括完成装配后的功能检查与性能检验(也可以将这两项检验分解到装配过程之中)，以及对单件产品的包装。对每一个装配任务确定合理的作业时间（秒表计时并留出合理余量）。绘制作业表l-2和紧前关系图1-1，多人多次测量取平均值以确保数据准确。
表1-2 作业表（紧前关系表）
此部分可借助数码相机、摄像机、秒表等设备进行记录分析。
（1）进行工艺程序分析和流程程序分析后，可通过进行双手操作分析的动作研究确定标准作业方法。
动作研究目的是分析每一个基本动作的合理性。把“不必要”的“去除”，把“有必要”的动作变为既“有效率”，又“不易疲劳”的最“经济性动作”。
首先用作业、检查、移动以及等待的要素进行作业者工序分析。确定工序后，确定作业者的基本动作，基本动作分为三大类(共十七种动作要素)，见表l-3。尽量做到保留第一类动作，简化第二类动作，除去第三类动作。
图1-1 紧前关系图
表l-3 基本动作要素
详细分析现行工作方法中的每一个步骤和每一动作是否必要，顺序是否合理，哪些可以去掉，哪些需要改变。这里，可以运用表1-4所示的“5W1H”分析方法利表1-5所示的工作研究的ECRS(或四巧)技术反复提出问题。
表1-4 5W1H分析法
表1-5 ECRS(四种技巧)技术的内容
（2）通过秒表法进行时间研究，确定标准时间。
为了确定装配线的时间平衡，作业者之间的相互关系和承担时间的平衡，我们采用秒表连续时间观测法，借助摄像辅助分析，确定标准时间。时间数据记录见书183页表7－4。
将连续时间记录到表中的R栏，然后做减法，求出作业时间，再记入T栏。去掉异常值，然后对每个作业要素算出平均值。由于实验时间有限，观测次数一般不少于三次，作为标准用的最好测3～5次。
标准时间＝正常时间＋宽放时间
正常时间＝观测时间×评比系数
标准时间＝正常时间×(1+宽放率)，宽放率：一般取10％～20％。
宽放率(％) ＝宽放时间／正常时间
宽放时间要考虑作业、人的心理和生理需求、疲劳等因素。
4．装配线设计
（1）在装配作业任务列表与紧前关系图的基础上，将装配作业任务分配到装配生产线的5或6个工作站。计算装配线的节拍时间与效率。节拍时间T等于所有工作站中操作最长的时间。效率为（总装配时间/（节拍*工作站数））。
（2）找出影响装配线效率的关键作业任务，研究将其进一步分解的方法，并重新进行改善设计，得到优化的节拍时间与装配线效率。
5．运用现场管理的方法和模特法进一步分析改进现场环境并优化装配线。计算装配线的效率。
八、思考问题
1. 在实验中每一个装配任务的作业时间是如何确定时间的？都考虑到了什么影响因素？经过实验检验，所确定的时间是否“合理”？是否对实验结果造成了影响？
2．如果提供的工作站数目不局限于5或6个，即5或6个工作站可以不都使用，也可以适当的增加工作站数目来延长装配线，甚至可以在主装配线旁边增加一条分支的装配线，那么是否有更好的装配线平衡结果？
3．试讨论在实验中已经改善过的生产线是否还有其它影响装配效率的工序，是否有继续优化的可能？
4．如果进行混流生产，你将如何设计新的装配线？
九、实验报告要求
1．以小组形式提交实验报告；
2．大组成员分工情况说明；
3．产品的功能与性能描述，以及装配作业注意事项；
4．产品功能结构树与装配结构树、BOM表；
5．产品组装的工艺程序分析和流程分析；
6．操作分析、动作分析等各种分析图表，以及如何确定标准作业；
7．装配作业任务及操作时间、紧前关系表、紧前关系图；
8．装配线平衡分析，包括装配线节拍与效率计算等；
9．使用MOD法进一步分析、改进与优化，建立效率更高的生产线；
9．此次实验的收获、不足以及改进建议等。
十、实验考核要求
实验考核总体分为三部分：
l 实验预习：20%
根据熟悉玩具车主要结构、功能和性能的程度给出成绩。
l 实验操作：50%
在正常实验时间内，应正确运用方法研究和作业测定方法进行装配线的设计和改善，根据小组装配线的效率的高低给出实验操作成绩。
l 实验报告质量：30%
根据内容的完整性和正确性给出成绩。
十一、实验参考资料
[1] 易树平，郭伏主编.基础工业工程. 北京：机械工业出版社，2005
[2] 范中志主编. 工业工程基础.广州：华南理工大学出版社，1996.9
[3] 白东哲主编. 生产系统现场工作研究. 北京：机械工业出版社，2004. 4