论文总字数：27488字

摘 要

在汽车行业和跨国企业的发展下，汽车配件采购的发展带动下，活塞企业获得了巨大的商机。与此同时，活塞的品种也大大增加，性能和精度逐渐提高，消费者的要求也不断提高，这给活塞生产线工人带来了巨大的生产难度。批量、型号以及精度要求多样，工人的作业疲劳度大大增加。在研究此类问题时又常常忽略人的因素，所以本文从作业改善出发，以工人的作业疲劳度为基础，针对活塞生产线，运用人因工程学、系统工程学等理论知识，通过分析其工艺设计，降低活塞生产线工人的作业疲劳，达到提高生产率，提高生产质量，改善活塞生产线的目的。

根据活塞生产线的工序以及工艺路线的分析，找出了影响作业疲劳度的主要因素，即用力程度、工作姿势、作业难度、心理压力。运用层次分析法建立活塞生产线作业疲劳度的评价模型。对每个评价指标因子分别运用不同方法进行评估，最终通过熵权法对各因子综合分析，得出权重值。由结果可知，心理压力因子是影响活塞生产的重要因素。

通过该活塞生产线作业疲劳度评估体系，对各个工序的作业疲劳度进行量化处理，对后续的生产线平衡提供了量化指标。分析活塞生产线现状，得出其工序结构存在问题。根据活塞厂情况，对活塞生产线进行平衡建模，以平衡工人间的作业疲劳度为目标，运用遗传算法进行求解。得出全新的生产线模型，并运用达索公司的DELMIA/QUEST软件进行仿真，运行2小时，对比发现优化后的疲劳度模型更加平稳，而求解结果也可以得出：优化后的活塞生产线与原有工艺规划相比，工人疲劳度均衡指数降低78.15%，平均损耗系数降低68.74%，实现了活塞生产线的疲劳度均衡。

关键词：作业疲劳度；活塞生产线平衡；工艺设计

Abstract

Under the development of the automotive industry and multinational corporations, driven by the development of auto parts procurement, piston companies have gained tremendous business opportunities. At the same time, the variety of pistons has also increased greatly, the performance and precision have gradually increased, and the requirements of consumers have been continuously improved, which has brought huge production difficulties to the piston production line workers. Batch, model and precision requirements are diverse, and workers' work fatigue is greatly increased. In the study of such problems, people often ignore the human factors, so this article starts from the improvement of the work, based on the worker's fatigue, based on the piston production line, using human factors engineering, systems engineering and other theoretical knowledge, through the analysis of its process Designed to reduce the fatigue of workers in the piston production line, to improve productivity, improve production quality, and improve the piston production line.

According to the process of the piston production line and the analysis of the process route, the main factors affecting the fatigue of the work are found, namely the degree of exertion, the working posture, the difficulty of the work, and the psychological pressure. The analytic hierarchy process is used to establish an evaluation model for the fatigue of the piston production line. Each evaluation index factor is evaluated by different methods, and finally the entropy weight method is used to comprehensively analyze each factor to obtain the weight value. It can be seen from the results that psychological stress factors are important factors affecting piston production.

Through the fatigue production evaluation system of the piston production line, the work fatigue of each process is quantified, and quantitative indicators for the subsequent production line balance are provided. Analysis of the current status of the piston production line, resulting in problems in its process structure. According to the situation of the piston factory, the balance of the piston production line is modeled to balance the fatigue of workers between workers, and the genetic algorithm is used to solve the problem. A new production line model was obtained and simulated by Dassault's DELMIA/QUEST software for 2 hours. The optimized fatigue model was found to be more stable, and the solution results were also obtained: the optimized piston production line and the original Compared with the process planning, the worker fatigue balance index decreased by 78.15%, and the average loss factor decreased by 68.74%, achieving the fatigue balance of the piston production line.

KEY WORDS: Work fatigue; piston production line balance; process design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2活塞生产线 1

1.2.1活塞加工 1

1.2.2工艺设计 1

1.2.3生产线平衡 2

1.3生产作业疲劳度 3

1.4研究主要内容 4

第二章 活塞生产作业疲劳度评估模型与量化 5

2.1活塞加工工艺 5

2.2作业疲劳度影响因素 5

2.3作业疲劳度评价体系 6

2.4作业疲劳度评价 6

2.4.1评价步骤 6

2.4.2评价各因素对作业疲劳程度的影响 7

2.4.3作业疲劳度各因素评估 8

2.5活塞生产作业疲劳度量化模型 15

2.5.1计算权重 15

2.5.2 实例计算 17

2.5.3结论 18

2.6本章小结 19

第三章 活塞生产线平衡 20

3.1建立活塞生产线模型 20

3.1.1模型假设 20

3.1.2模型建立 21

3.1.3模型求解 21

3.1.4 实例计算 24

3.2活塞生产线模型仿真 25

3.2.1 DELMIA仿真软件 25

3.2.2设置仿真参数及运行 26

3.2.3仿真结果 27

3.3本章小结 29

第四章 结论 30

参考文献 32

致 谢 34

第一章 绪论

1.1选题背景

在汽车行业和跨国企业采购的发展带动下，活塞企业得到了大量的商机和发展空间，与同时客户对于活塞的性能和品质、形状和精度要求越来越高，使得工人作业难度大大提高。不仅如此，活塞更新换代速度加快，经常需要活塞生产线快速反应以响应市场变化，大大增加了人力劳动，使得工人的作业疲劳大大加剧。而企业为了提高竞争力，需要降低管理成本，尽可能减员增效；同时，我国人口老龄化趋势明显，企业一线员工年龄日益增大，很难再承受高强度工作，从而带来的疲劳问题引起了广泛关注。

1.2活塞生产线

1.2.1活塞加工

活塞是发动机中的主要部件，在各个领域均有着不可替代的作用。在各种汽油机、柴油机中，活塞的工作负荷最大，工作环境最差，其加工性能对发动机有着显著的影响。活塞的工作环境使活塞可以采用质轻高强度的材料，由此来降低活塞的运动惯性。由于高温高压的工作环境，活塞的材料和结构提出了特殊的要求。在保证强度的前提下， 降低活塞的质量，可以降低活塞往复运动的惯性力，因此大多数中小型发动机都采用具有高耐热性，强度大、质量轻的高硅铝合金制造（多为共晶硅铝合金）。按部位不同，大体可将活塞分为三部分：顶部、头部（环槽部或防漏部）和裙部。柴油机活塞顶部常常有各种各样的凹坑，其具体形状、位置和大小都必须与柴油机的混合气形成与燃烧的要求相适应^[1]。

1.2.2工艺设计

工艺设计是生产性工程设计的核心。作为工艺规程设计和工艺装备设计的总称，它可以确定生产的性质和功能。总体而言，工业项目工艺设计主要包括以下内容：（1）确定车间生产程序，产品规格和生产描述，原材料，燃料，水，电，劳动力供应条件等。（2）提出车间生产工艺过程，确定主要生产设备和辅助设备的规格和数量，车间面积，设备布置和截面高度，明确功率，空气，电力等需求和供应方法。（3）计算工厂对原材料和半成品的需求，以及运输，通讯，照明等需求，确定必要的时间和劳动力消耗，计算固定资产成本，营运资金，产品和投资效益。（4）确定工厂生产管理制度，明确每个车间的生产任务和联系之间的相互协作，准备生产和业务运营计划，产品质量检验，产品供应和销售订单系统，如劳动和生产组织和工作制度。

对于活塞生产，其加工工艺主要特点是主要工序工艺不变，少数特征因功能关系有所变化，如燃烧室、销孔等。因此，工艺的繁复程度与作业难度会给活塞生产线平衡分析带来一定的困难。

1.2.3生产线平衡

生产线既有着空间结构的对象特征，也有着时间层次上平行前进的优点, 生产线可以分为自动化生产线和人工生产线。就我国目前活塞企业规模而言，活塞制造普遍规模偏小，故人工生产线占据大多数形式，但同时也有着少部分的自动化生产线和柔性生产线 ^[2]。

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