考虑人因的制造单元设施布局设计研究

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文考虑人因的制造单元设施布局设计研究研究生：王志峰指导教师：陶俐言教授2014年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityFortheDegreeofMasterStudyonFacilitiesLayoutDesignofManufacturingCellConsideringHumanFactorsCandidate:WangZhifengSupervisor:Prof.TaoLiyanDecember，2014杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着工业4.0的

2、提出，生产的人性化成为未来工厂变革的重要方向之一，开展人因学在车间生产领域的应用研究，对未来工厂发展有着重大意义。本研究针对具有手工物料搬运作业的制造单元设施布局问题，在传统的基于物流优化模型的基础上加入人因因素，应用人因学的理论和方法，提出了综合考虑物流因素和人因因素的单元设施布局优化设计方法。首先，对制造单元中手工物料搬运作业人的负荷因素进行了分析，建立了综合考虑人因和物流的制造单元设施布局评估指标体系，弥补了当前研究中单纯强调物流效率和物流成本的不足。其次，为了对设施布局中人因因素进行定量分析，提出了针对手工物料搬运作业的人因综合评价指标及

3、其量化方法，从作业姿态、施力强度、作业难度、心理压力四个方面对手工搬运作业工人身心负荷大小及潜在损伤风险进行综合评估。接着，建立了考虑人因的设施布局设计框架，给出了布局优化设计的分析过程。结合传统基于物流的布局规划数学模型，引入人因变量，建立了综合考虑人因因素和物流因素的设施布局设计数学模型，并利用改进的粒子群优化算法对模型进行了求解，为设施布局优化问题提出了一种新的设计方法。最后，开展了实例研究。研究结果表明，在设施布局设计时综合考虑人因因素和物流因素，不仅可以提高单元生产系统的整体工作效率，同时有利于降低工人手工物料搬运作业的人体累计损伤风险

4、，避免车间操作工人职业性骨骼肌肉损伤疾病的发生。关键词：单元设施布局，手工物料搬运，人因学，快速上身评价法，粒子群优化算法I杭州电子科技大学硕士学位论文AbstractAlongwiththeproposalof4.0inindustry,productionhumanizationhasbecomeanimportantdirectionforfuturefactorychanges.Therefore,theresearchofergonomicsinplantproductionfieldwillhavemajorimplicationsf

5、orthefuturefactorydevelopment.Basedonthetraditionallogisticsoptimizationmodelandthetheoryofergonomics,thisstudyproposesunitfacilitieslayoutoptimizationmethod,whichtakesintoaccountbothlogisticsfactorsandhumanfactor,inordertosolvethemanufacturingunitfacilitylayoutproblemofmanua

6、lmaterialhandling.Firstly,afteranalyzinghumanfactorofmanufacturingunit,thisthesisputsforwardthemanufacturingunitfacilitylayoutevaluationindexsystembyconsideringbothlogisticsfactorandhumanfactor,makingupforthedeficiencyofthesimpleconsiderationaboutlogisticsefficiencyandlogisti

7、cscostspreviously.Secondly,inordertotakequantitativeanalysisforthehumanfactoroffacilitylayout,thisthesiscomesupwithcomprehensiveevaluationandquantificationmethodsofhumanfactoraboutmanualmaterialhandlingoperations,whichassessphysicalandmentalloadsandpotentialinjuryriskofmanual

8、handlingworkerssyntheticallyfromfouraspects:operatingposture,forcest