摘 要

本文通过对某生产车间的作业环境和作业空间进行分析，测定车间环境中的相关参数，如：温度，噪音等。根据车间的生产状况，生产流程，设施布局及人员工作强度等。同时基于以人为本的理念将定量分析与从工作人员的角度出发的定性调查分析相结合。运用人因工程学的相关理论知识对某车间的工作空间和环境进行改善，提出相应的改善方案，并在此基础上对改善方案进行评价和总结。

研究结果表明：运用人因工程学相关理论知识可以从改善工作环境和工作空间的角度来降低工作人员作业疲劳，减轻作业强度，提高工作人员作业舒适度，进而提高车间的整体生产效率。

关键词：车间环境；人因工程；车间改善

Abstract

This paper analyzes the working environment and working space of a production workshop and determines the relevant parameters in the workshop environment. Such as, temperature, noise, etc. According to the production status of the workshop, production process, facilities layout and staff work strength. At the same time, based on the people-oriented concept, quantitative analysis is combined with qualitative investigation and analysis from the perspective of staff. Using the theory of ergonomics to improve the workshop, put forward the specific improvement plan, and on the basis of this evaluation and analysis of the improvement plan.

The results show that the theory of ergonomics can reduce the working fatigue, reduce the working intensity, improve the working comfort and improve the overall production efficiency of the workshop.

Key words: Workshop environment; Human engineering; Workshop improvements

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国内研究现状 1

1.2.2 国外研究现状 3

1.3 论文主要内容 3

1.4 研究技术分析 4

第2章 车间生产现场现状分析 5

2.1车间基本情 5

2.1.1 车间概况 5

2.1.2 主要生产产品概况 5

2.1.3 生产流程分析 5

2.2 车间作业现场环境分析 6

2.2.1 车间布局 6

2.2.3 车间作业环境分析 7

第3章 车间的声环境研究 8

3.1 声环境概况 8

3.2 噪音数据采集 8

3.2.1 采集环境及设备 8

3.2.2 噪声数据测量 9

3.3 声环境分析 10

3.3.1 噪声来源 10

3.3.2 设计规范 10

3.3.3 数据分析 11

3.4 问卷调查分析 11

3.5 声环境改善 12

3.6 车间的声环境改善效果评价 13

第4章 车间热环境研究 14

4.1 热环境概况 14

4.2 温度数据采集 14

4.2.1 测量位置选择 14

4.2.2 测量数据 15

4.3热环境分析 15

4.3.1设计规范 15

4.3.2数据分析 16

4.4 问卷调查分析 17

4.5 热环境改善 17

4.6 车间热环境改善效果评价 18

第5章 车间的工作空间状况 19

5.1 组装工作分析 19

5.1.1 组装工作概况 19

5.1.2组装工作台面分析 19

5.1.3 组装作业空间布置分析 20

5.2组装区工作空间改善 21

5.3组装区工作空间改善效果评价 24

第6章 研究总结及展望 25

参考文献 26

附录 27

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

制造企业生产车间的设施布置是其系统设计的一个重要内容，车间生产设施的布置方案的好坏与否直接关系到工人作业效率和所生产产品的质量，进而会影响到车间的整体生产效率和企业的综合效益。

在传统的车间设施布置与改进研究中，一般都是以流水线布置方法（产品原则）、机群式布置方法（工艺原则）、固定式布置（项目布置）、成组布置（混合式布置）等来进行车间设施布置与改进。然而仅仅只是通过这些方法来进行车间设施布置不能考虑到车间工作人员的生理和心理状况。工作人员不良的工作状态又会影响到其工作效率，导致整个生产过程无法获得较高的生产效率。

所以针对这种情况，本研究的目的是针对车间中存在的工作场所、生产环境等相关问题，从人因工程的“人、机、法、环”出发，对车间的现场进行具体的观察和分析，进而提出相应的方法和改善方案，提高车间生产效率，保障人员生产安全。该研究的意义在于利用人因工程学来完善和改进车间的设施布置状况，从而使得车间的人员工作时生理和心理达到较好的状态，进一步提高车间生产效率。

1.2 国内外研究现状

针对所要研究的论题，通过大量的文献阅读和资料搜集工作，了解到了目前国内外运用人因工程对企业生产车间的研究方向和深度。人因工程学对于生产现场的布置和管理是目前该学科的发展趋势，但是对于车间生产设施布局与环境的改善的应用还不多见。

1.2.1 国内研究现状

1.有研究方面偏重安全与卫生，如下：

庞如英在《基于人因工程的提高生产率模型的设计与应用》^[1]一文中提出了基于人因工程提高生产率模型的设计。她认为基于人因工程学的影响生产率的关键因素如下：设备布置不合理、工人操作方法不规范，不科学，不符合动作经济性原则、制订管理制度时没有充分考虑人的因素、产品生产线的平衡率较低、工作环境较差、工作现场较混乱用具乱放、地面存在较多杂物、生产过程中出现的废品随意丢弃等，影响生产率的提高。

王钰雷，王倩倩在《人因工程在生产车间的应用研究》^[2]一文中基于人因工程的相关理论和内涵，从作业空间、控制器两方面分析人因工程在生产车间的作用。强调在研究人员、机器、环境组成的系统时要从整体出发。然后应用人因工程学相关理论，对车间的作业环境和空间进行分析改善，为工人提供舒适安全的工作条件。

张珂瑾在《浅谈人因工程在生产车间中的应用》^[3]一文中对人因工程的作用进行概述，在此基础上分析某制造厂车间。作者发现该车间的设施布置、作业环境、人员健康等方面存在问题。随后，他主要对车间的噪声问题深入研究，发现噪声问题一定程度上影响到了工人的工作状态。针对噪声问题，作者从控制噪声来源、控制噪声传播和工人自我防护三方面提出改善措施。

宋翌曦在《人因工程在航空地面保障安全方面的应用》^[4]一文中对于目前航空地面保障的安全管理相关工作中存在的人为失误原因进行分析研究，应用人因工程学的相关理论，改进管理模式和工作方式，通过这种方式提高航空地面保障安全水平。

周琪，陈树明在《“六性”在核电厂人因工程设计中的应用研究》^[5]一文中运用六性技术，从人因工程的角度在系统设计阶段对人员工作效率进行分析改进，减小系统运行人员操作失误的概率，从而提高系统运行的整体水平，使核电站信息更有效地传递，其运行安全也得到保障。

2.有研究偏重于提高企业整体生产效率的，如下：

吕仁艳，莫扬飞在《基于人因工程在包装车间的应用与改善》^[6]一文中分析包装车间布局和产品搬运，发现车间零件流通效率低下。原因是该车间的产品零件无论包装件的形状和大小均由搬运人员进行搬运。这种情况下搬运效率自然不高，反而操作失误率却很高。针对这个问题，笔者运用人因工程，提出将产品包装件按重量和形状大小进行分类，利用搬运设备进行大件产品搬运，人工搬运中小件产品。通过这种方式合理配置人机系统，从而提高车间的作业效率。

阎森，叶壮在《基于人因工程的车间现场布局研究》^[7]一文中调查研究某液压支架厂，了解其现场人因工程方面所存在的问题，对其进行整理和分析。然后运用人因工程学的相关理论，针对该液压立柱生产车间存在的环境问题、布局问题、安全问题等提出具体的改善措施，如：对车间作业区域布局进行调整、使用有色胶带进行暂存区域划分、拓宽车间通道等，进而优化车间的环境，提升车间工作的效率。

肖丹在《人因工程在生产车间的应用研究》^[8]一文中针对某粘胶短纤维生产车间的生产现状，从人为因素、作业空间、作业环境三个方面进行分析，发现并整理出车间中存在的环境、操作、人员相关问题。车间人员的工作强度大、工作姿势不合理、车间噪音过大等。通过利用人因理论改进相关问题来提高生产效率。

李光，周靖在《人因工程学在通用五菱汽车4S 店中的应用分析》^[9]中，分析了某4S店运营管理中存在的问题和以及该车间的人、机、环境之间的关系。针对具体问题提出相应的解决方案，不断协调和优化改进“人机环”系统，从而促进了该系统的契合程度，提高了车间工作的效率。

1.2.2 国外研究现状

而在国外，人因工程研究的重点是工作负荷和职业健康,如：

Pahsa，Bayazst，Kaya等在《Acoustic Safety Measurements in Human Factors Engineering Design of a Workspace Indoor Environment》^[10]一文中表明由于作为操作员以及维护者的许多用户长时间与硬件系统交互，因此应确定硬件系统的噪声水平，以便从硬件系统的设计阶段的开始及其工作空间室内环境采取措施。避免随着人员工作时间在高层噪声工作室室内环境中的增加，听觉感觉水平随着损害率而逐渐丧失。

Dhong Hoon Lee，Dai Il Kim，Choong Huei Chung 在《Regulatory Approach on Human Factors Engineering of Main Control Room Modernization: A Case of Kori-1 Nuclear Power Plant in Korea》^[11]中从某核电厂的人因工程的角度考察获得工厂改造许可证的安全报告。主控室的修改会影响到工作人员的心理状况和操作水平，对工厂的整体安全情况具有重要意义。该篇文章介绍了工厂改造问题和审查活动的重点，并且对整体改造结果做出评价。

也有研究以提升车间规划和调度作业方案：

Abhishek Jain, Rajbir Bhatti, Harwinder Singh在《Improving Employee amp; Manpower Productivity by Plant Layout Improvement》^[12]一文中旨在改善面粉厂的工厂布局，消除物料流中的障碍物，从而获得员工和工厂的最大生产力。作者通过该车间的生产流程、生产工艺、生产产能等相关内容结合人因工程学理论知识对车间进行设施规划从而得出改进后的厂房布置图。

Schock, Alex, Ryan等在《Visual scenario analysis: Understanding human factors of planning in rail engineering》^[13]一文中描述了基于视觉场景的方法的开发研究和实际应用，该方法通常用于分析工程计划，并识别影响计划的人因工程相关因素。该论文研究了其中使用的工具的具体开发情况，以确定拟议的保护工人新系统中存在的潜在风险，并讨论其是否可作为决策支持工具进入项目规划过程。

1.3 论文主要内容

以某车间内部设施布置为研究对象，从人因工程角度分析该车间的作业环境和作业空间存在的问题。车间的作业环境问题有如照明、振动、噪声、温度、湿度、空气尘埃等，其中主要针对车间的温度和噪声问题进行分析改进；车间的作业空间问题有工作场所总体布置、工作空间与工作区域设计、工作台或操纵台与工作座椅设计、工作条件设计等，其中主要针对工作台设计布置和作业动作设计来分析改进。

对于车间存在的工作空间问题主要是运用人因工程的基本理论，针对设施布置的现状，对车间内部设施布置进行优化和改善；对于工作环境问题，对现场数据进行收集分析，对照标准数据来提出改进方案，并且提出具体的改善指标；最后对改善结果进行讨论和评价。

1.4 研究技术分析

本文主要从工作场所和工作环境对人员的心理承受能力和生理承受能力的影响来进行研究，具体研究技术方案如表1.1所示：

表1.1 研究技术分析

第2章 车间生产现场现状分析

2.1车间基本情况

2.1.1 车间概况

本文所研究的车间是某汽车板簧制造厂（M厂）加工车间。该车间是专门生产加工汽车板簧及相关零部件的车间。由于板簧生产过程的整体工艺技术水平不高，所以该车间生产利润水平较低，每公斤成品利润只有不足两元。但是该车间板簧的年度产能可以达到六万余吨，拥有比较先进的生产加工设备以及较为成熟的工艺技术，产品覆盖重、中、轻、客车相关产品，该加工车间的生产季节性明显，其中上半年为旺季。

该车间的生产组织具有许多自身的特点：共有二百余名员工，虽然各个工位的劳动强度不大，但是反复进行的机械动作容易引起工作疲劳。所以需要对该车间的工作环境，工作空间，操作人员等进行充分考虑。由于最终产品的质量要求较高，所以在生产过程中分段进行暂存区半成品的检验工作，避免最终产品的次品率过高。

2.1.2 主要生产产品概况

汽车钢板弹簧是汽车的悬架系统中不可忽视的弹性元件。它一般是由一组长度不等的弹簧钢片组合而成的弹簧梁。它能够对汽车起到一定的缓冲作用，也能够担负汽车所传递的各向力矩，起导向作用。它在汽车中的重量占比为8~9％。

该车间生产汽车钢板弹簧的主要原料是60Si2Mn钢材，板片在热处理后硬度能够达到HRC39~47。需要进行喷丸处理，增加使用寿命。在存储和加工时对环境有一定的要求。若环境条件不合适，也会影响加工后产品的检验工作。

车间生产的钢板弹簧的作用是用于运输车辆的贮能、减震等。该零件需要吸收车辆运输产生的大量的弹性功，其本身有需要有较大的抗拉强度。所以，对该产品的热处理工艺就显得十分重要。

2.1.3 生产流程分析

如图2.1所示为该加工车间的生产工艺流程图。

在板簧的生产过程中，下料和校直是通过剪切机完成的；使用冲床完成板簧的冲孔、切边工艺；使用折弯机来进行折弯、卷耳、包耳、整型工艺；随后通过高温加热炉来进行加热板簧，以便进行热处理；热处理完成后，通过喷丸机来对板簧去除表面氧化层，消除内应力；在喷漆生产线对板簧进行喷漆，最后进行组装后入库。其中，剪切工艺区是通过剪切机将毛胚剪切成所要求的条状钢板并进行校直；冲床工艺区是主要是对钢板进行冲孔；折弯工艺区对钢板进行折弯、卷耳和包耳；热处理工艺区主要是对经过热处理后的板簧进行淬火、回火和冷却；喷丸工艺区是使板簧在密闭喷丸室内压力空气的作用下去除表面氧化层，消除内部应力；喷漆工艺区使对板簧进行喷漆处理，提高其使用寿命。

图2.1 工艺流程图

2.2 车间作业现场环境分析

2.2.1 车间布局

如图2.2所示，即为M厂板簧制造车间的平面布局图。该车间有毛胚存放区、剪切工艺区、冲压工艺区、折弯工艺区、淬火生产线、喷丸生产线、组装区、喷漆生产线以及成品存放区等主要工作区域。本文的论述研究也是主要从这些区域进行分析。

图2.2 车间平面布局图

2.2.3 车间作业环境分析

该车间的整体工作环境由车间工作区域的温度、噪音、照度、卫生状况、工人的劳动强度、工作空间等因素来决定。本文主要针对车间的这些方面来进行分析研究与改善。

首先从理论知识的层面而言，对工作产生影响的环境状况主要就是以上几个方面。在进行生产系统的设计时，就是要尽量去排除这些环境因素对工作人员生理和心理的不利影响，使之具有舒适的工作环境，从而得以提高系统的整体效能。