基于人因学的制造单元仿真与优化.pdf

《基于人因学的制造单元仿真与优化.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年5月中国制造业信息化第40卷第9期基于人因学的制造单元仿真与优化刘云龙，唐敦兵，王晓勇1,2(1．南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)(2．南京工业职业技术学院机械工程学院，江苏南京210046)摘要：针对传统制造单元规划设计过程中对于人因学因素涉及较少的现状，提出了基于人因学的制造单元仿真优化方法。分析了制造单元设计过程中的人因学因素，运用仿真建模工具对制造单元设计方案进行仿真，找出设计方案中对工人健康造成危害或影响功效的部分，进行相应的改进以实现设计方案的优化。通过对某焊接单元仿真优化的实例，验证了方法的有效性。关键词：人因学；制造单元设计；建模；仿真中

2、图分类号：THI81文献标识码：A文章编号：1672—1616(2011)09—0024一O5制造单元是工厂中完成特定加工功能的设备、作用的科学E5j。人因学的设计目标是在系统约束物料、人员、工具、环境等的集合，是制造工厂的基条件下，提高工作的有效性，提高生产效率及质量，本组成单元。制造单元规划设计问题是生产系统减少操作者可能出现的失误，降低操作者的体力和设计初始阶段要考虑的最主要问题之一⋯1。传统脑力消耗，尽可能地适合不同水平的操作者使用，的制造单元设施布局优化研究中，考虑的主要因素以达到人机系统的最佳效率和效能。是物流的合理性，即首先能按照加工要求完成物料制造单元的规划设计中

3、，最重要的2个因素是搬运，同时还能满足生产线节拍的平衡。但是由于生产线节拍的平衡和人因学优化J。生产线节拍设计时没考虑人因学因素，造成很多危害工人健康与机器或工作台的数量、加工时间、准备时间、操作以及影响生产率的情况。的种类等有严格的关系。人因学优化通过分析工许多研究[2-3j表明，正是由于制造单元布局人操作以及搬运物料引起的肌肉骨骼损伤、抓举操设计的缺陷导致的施加于作业者身体和心理上的作过度用力引起的危害，找出对健康的潜在伤害，压力，造成了大量的累积性职业肌肉骨骼损伤和心并对工作台或操作过程做相应的改进以消除或降理疾病。同样，由于多数工作台在设计的时候仅仅低工人操作过程中引起的

4、对健康的危害。考虑工作台的装配性能，很少注意到使其与作业工工人的操作一般包括工位的操作和工位间的人的能力相匹配，而造成工人的生产效率低下以及手工物料搬运。对工作台实施有效的人因学设计发生一些不必要的身体伤害_4J。因此，在进行装能减少工位操作时工人的肌肉骨骼损伤。为了实配设备、生产线和工位的布局规划与设计时，不仅现设计目标，应该根据作业任务的性质利用人体测仅要保证功能的完善、成本的低廉，还要考虑人操量数据确定工作台的主要尺寸。因此，首先要作的舒适性、便捷性，也就是人因学的影响。确定目标用户的人体尺寸，再根据目标尺寸确定工随着我国自主创新能力的提高，制造单元的布作台主要尺寸参数。另

5、外，要充分利用夹具固定物置方式不再只是单纯的引进吸收，而是越来越多地件、零件，避免人员在进行调整、对准、施力等操作采取自主设计，也就需要对制造单元设计中的人因时必须在静态负荷下维持不良姿态。对于操作过学因素进行更多的研究。程中使用的工具应进行合理的人因学设计。对于手工物料搬运，应尽量避免使用人力直接搬运，当1制造单元规划中的人因学自动化设备不可行时应当至少使用省力设备，以防人因学是研究人、机器及其工作环境之间相互止进行搬运时承受过大的压力。收稿日期：2010—12—20基金项目：霍英东青年教师基金资助项目(111056)；新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET一08)；高等学校

6、博士学科点专项科研基金资助项目(20093218110020)；青蓝工程资助项目作者简介：刘云龙(1986一)，男，山东临沂人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为智能制造系统的仿真与优化、制造设施规划。·现代设计与先进制造技术·刘云龙唐敦兵王晓勇基于人因学的制造单元仿真与优化252基于人因学的制造单元规划技术根据产品、工艺和生产纲领信息以及当前的设备条2．1基于人因学的制造单元仿真优化模型件，结合规划目标和约束条件，进行人因学分析和借助仿真软件eM—Engineer得到的基于人因物流分析得到的初始方案。仿真是在虚拟环境下学的制造单元仿真优化模型如图1所示。运行设计方案，借

7、助仿真软件的分析功能，对制造规划过程主要分为2个部分：规划和仿真。规划是单元的物流因素和人因学因素进行评价，发现设计图1基于人因学的制造单元规划过程图中不足的地方并加以修改，以实现设计的优化。现需要为某汽车总装线生产吊轨，要求采用焊接手2．2基于eM—Engineer的仿真优化段完成吊轨的制造。下面将通过对此焊接单元的设计不可能考虑到所有因素，需要对设计方案设计过程描述基于人因学的制造单元仿真优化过进行人因学评估。常用的人因学评价标准有程。OWAS(OwakoWorking——p