机械设备维修性设计工业工程论文

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1、基于动作分析的维修操作优化设计

动作分析是对作业动作进行细致的分解研究，分析每一个动作要素与其他动作要素的关系，以排除多余动作，使动作更为简化，更为合理。虚拟环境中对维修作业的模拟必须要有一个对维修过程合理的描述来指导。针对一个维修操作的流程，首先将维修过程进行分解，一个维修任务包含若干个维修作业，一个维修作业包含若干个维修动作，每一个维修动作由基本维修动作组合而成，基本维修动作包括走一步、抓取工具、放置、移动、搬运等等，这些基本维修动作可以由数据库中相对应的动作函数调用。按照维修过程分解的逆过程，可以实现机械设备维修的动态仿真。通过对维修过程动态仿真的动作要素分析、瞬时动作分析以及微动作分析，改进操作，排除冗余，达到对维修操作的优化。

2、基于人机工程的维修性定性指标的设计与验证

人机工程是以人的生理和心理特点为依据，分析研究人、机械、环境之间的相互作用，以人的安全、健康、舒适为目的，为设计人——机械——环境配合达到良好乃至最佳状态的系统，提供理论和方法的科学

3、基于维修动作标准化的维修性定量指标的验证

定量评价是对机械设备的维修性指标进行验证。要求在自然故障或模拟故障条件下，根据调研和试验中得到的数据，进行分析判定和评估，以确定其维修性是否达到设计的指标要求。对于机械设备维修性指标来说，人们更注重定量指标是否达到要求，平均修复时间（MTTR）是维修性验证中最常用的定量参数。在虚拟环境中，依据维修动素标准数据库，进行维修操作的动态仿真，可以生成机械设备维修的客观时间。而维修动素的时间要考虑维修环境、维修人员技术熟练程度等因素制定成标准条件下的时间。这个时间要依据当前的修理水平经过评定转化为规定条件下的标准时间。对机械设备各个维修部位维修时间的仿真结果可以得出机械设备维修时间的仿真数据，为定量指标的验证提供可靠样本。

4、基于价值工程的机械设备维修方式的选择

价值工程就是以最低的总成本、为切实可靠的达到产品或作业的必要功能所进行的致力于功能分析的、有组织的活动。对于机械设备维修来说，离不开技术和经济的组合。因此，利用价值工程，可以在“价值”最优的基础上，选择最佳的维修级别。机械设备的维修方式主要有事后维修、定期维修、视情维修、改善维修等，作为维修方式的“价值”目标，主要有维修方式的实用性（可接受）、附加价值（质量高、可预测）、费用（平均维修时间短、备件库存充足）、安全等因素。在机械设备设计阶段开展维修性定性因素的设计与验证，其难处有两个。一是无法将人的因素纳入维修性分析的范围，虚拟人技术的运用解决了这一难题；二是缺乏可信度较高的样机模型，虚拟样机的出现解决了这一难题。基于人机工程对维修性进行定性分析，主要考虑的是机械设备的维修性设计是否符合可达性、可视性、维修姿势的受力分析、疲劳度分析、安全分析等，其思路是：将虚拟人、虚拟样机导入虚拟场景中进行维修操作，通过与虚拟样机的交互进行动态测试，以判断分析诸如维修部位是否具有足够空间、是否可达、可视，在任何需要工具进行安装的区域是否可以进行操作等等，给出机械设备在维修时的可达、可视、维修人员的受力、疲劳和安全性等方面的评价。给出了基于工效学的维修可达性指标验证的流程，半圆环反映的是当前姿势下操作人员的可大范围。

5、结语

将工业工程技术运用于机械设备维修性设计，体现出传统的维修性设计在维修工作流程设计、维修动作优化、维修性定性因素和定量因素的验证、以及修理方式决策等方面存在改进的空间。而工业工程技术可以提供良好的帮助。使得机械设备维修性设计规范化、标准化、科学化。因此在机械设备维修性设计领域大力推广工业工程技术具有光明的前途。与此同时，应注重引入工业工程方法的整体性，避免只在局部细枝末节的改造。

作者：寸现才 赵继勋 谢兴文