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摘要：本研究主要基于人机操作分析法，深入探讨了自动化产线改造的应用与实践。通过对当前产线的人机操作状况进行细致的分析，我们识别出了产线存在的瓶颈和效率低下等问题，并针对性地提出了自动化产线的改造方案，通过一系列改造措施，最终成功实现了产线的自动化升级，显著提升了产线的生产效率和质量。

关键词：人机操作分析法；自动化产线；瓶颈；生产效率；质量

0引言

随着工业技术的飞速发展，自动化产线改造已成为现代制造业的重要支柱。自动化产线改造不仅能够提高生产效率、降低用工成本，还能有效应对复杂多变的市场需求。然而，在实际应用中，许多产线扔存在人机操作不协调和生产效率低下等问题，亟待进行改造升级。

本文是通过制定C产品加工线进行自动化产线改造前后的人机分析表，将产线改造前后的各项数据进行对比分析，得出了自动化产线改造前后的设备利用率、加工效率以及用工成本变化，从而为产线进行自动化改造提供数据支撑，非常具有实践参考意义。

1 人机操作分析

人机操作分析法主要是通过研究人与机器在作业过程中的互动关系，找出影响生产效率和质量的关键因素，从而提出改进措施。在自动化产线改造过程中，人机操作分析可以帮助我们确定哪些环节需要优化，哪些操作可以由机器人替代，以减轻工人的劳动强度，提高生产效率。例如，通过分析发现某些重复性的、高强度的操作由机器人完成更为合适，那么就可以在这些环节引入工业机器人[1]。

通过引入工业机器人，可以实现对工件的自动抓取、搬运和放置，从而减轻工人的劳动强度，提高生产效率。同时，工业机器人还可以根据预设的程序进行精确的定位和操作，确保工件的加工质量和精度。在上下料过程中，工业机器人需要与数控设备进行密切配合，确保整个生产流程的顺畅进行。

2自动化产线改造项目

2.1改造前的产线情况

本文以某产线加工C产品的过程为例来进行自动化产线改造前后的数据对比分析。目前，装配线上主要使用了三台设备，一台数控车床，一台打标机和一台测试机，人工操作的流程如下：首先，人工取料后先放到数控车床上进行加工；然后，人工将加工完的成品放到打标机上进行打标；接下来，人工将打标完的成品放到测试机里面进行检测；最后，检测完的合格成品入成品区，不合格的成品入废料区。

2.2 产线改造前的人机分析表

2.3发现问题

从表1产线改造前的人机分析表中可以看出：1）工人的利用率达到了100%，劳动强度非常大，需要一刻不停地进行工作。2）数控车床的利用率=T1/T=56%，数控车床有几乎一半的时间都处于闲置状态。3）打标机的利用率=T2/T=33%，打标机的利用率更低。4）测试机的利用率=T3/T=28%，测试机的空闲时间更长。整体来看，三台设备的运作效率非常低下。

其中，T为生产一件C产品的周期时间，T1为数控车床的工作时间，T2为打标机的工作时间，T3为测试机的工作时间。

下面再综合测算一下产线工人的产能和成本：

1）工人每天工作时间算8小时（合计28800秒），最大产能就是28800s/72s=400（件）。

2）工人年工资按照10万计算，年工作时间按照320天计算，工人每天的工资约为10万元/320天≈313（元）。

2.4 改造方案的制定

根据上述分析可知，产线工人劳动强度大且设备利用率低，综合考虑下来可以从以下四个方面对产线进行了改造：

1）用一台六轴机械臂替代人工来完成工件的工件上下料操作，一来可以降低工人的劳动强度，二来可以提高上下料的效率。

机械臂的具体要求如下：安全传感器、自动上下料功能、末端夹具（适配多种工件）、吹扫功能。

2）数控车床改造，需要增加数控车床与机械臂之间的通讯功能，提高数控车床的加工效率。

数控车床的具体要求如下：安全门自动开启与关闭功能并采集反馈点、增加对刀系统，每隔指定数量零件进行自动补偿、自动回零、上料后自动运行功能、生产完成后自动吹扫功能、夹具自动夹紧和松开功能。

3）增加打标机的自动开启与关闭功能。

4）增加测试机的自动开启与关闭功能。

2.5 产线改造后的人机分析表

2.6产线改造后的数据分析

从表2产线改造后的人机分析表中可以看出，经过机械臂换人自动化产线的改造，机器人和数控车床的利用率都已经达到了100%，打标机和测试机的利用率分别提高到了59%和52%，后续还可以通过优化产线结构来提高两台设备的利用率。

下面综合测算一下机器人的产能以及成本：

1）用机器人替代工人来完成上述加工操作，机器人每天工作时间算20小时（合计72000秒），每天最大产能可以达到72000s/27s≈2666（件），与改造前的人工操作相比，产能增加了566%。

2）1台机器人的成本约为12万，平均每天成本约为12万元/360天≈333（元），短期来看似乎人工成本要低于机器人的成本，但从长期的投资回报率（ROI）来看，产能提升所带来的盈利会给企业带来丰厚的回报。

3 结束语

通过自动化产线改造前后的对比，可以看出，无论是从成本角度还是从效率角度，机器人替代工人来完成工件上下料的工作都是必然的趋势。人机操作分析、数控设备改造和工业机器人上下料是现代制造业中不可或缺的重要环节，通过综合运用这些技术手段，可以实现生产流程的自动化和智能化，提高生产效率和质量，为企业创造更大的价值。未来，我们将继续深入研究人机操作分析法在自动化产线改造中的应用，以期推动产线自动化水平的不断提升，为工业制造的高效、智能发展贡献力量。

参考文献：

[1]郭彩芳，任晓华，张惠众等.人机操作分析在装配生产线上的应用研究[J].机械管理开发，2010，25（01）：71-73.DOI：10.16525/ j.cnki.cn14-1134/th. 2010.01.035.

[2]徐政. 基于工业机器人的生产线性能优化关键技术研究[D].浙江大学，2022.DOI：10.27461/d.cnki.gzjdx.2021.002372.

[3]王雨佳. 数控机床与工业机器人集中控制系统研究[D].哈尔滨工业大学，2022.DOI：10.27061/d.cnki.ghgdu.2022.002083.