蚂 蚁 椅
如图 1- 60 乙所示。
4. 在制作折叠架时，需要用连接件把两个铁质构件进行连接，如图甲所示。用 钢板加工成如图乙所示的连接件，加工时采用如图丙所示的流程。结果发现，连接
件无法与两个构件正确装配。请分析原因，并设计一个正确的加工流程。
（第 3 题）
（第 4 题）
孙宇发现，小组同学在做金属组合式笔筒时，有的同学忙得不亦乐乎，但有的同 学却无所事事。如何让所有同学动起来，做合适的工作，形成协作？显然需要对原来 加工流程进行合理的优化。
任务一 分析流程优化的基本要素
在流程的设计和实施过程中，需要对流程进行不断的改进，以期取得最佳效果。
对流程的改进过程，称为流程的优化。
生产和生活中的技术改进和革新，多数是对已有流程的整体改进或是对其中某 一环节的改进，使其得以优化。优化的目的是为了提高工作效率、降低成本、降低 劳动强度、节约能耗、减少环境污染、保证安全生产等。
流程优化包括工期优化、工艺优化、成本优化等优化指标。根据需要，有的 流程优化是对单个指标的优化，有的流程优化是对多个指标的优化。对于一个特 定的流程，往往是以某个指标的优化为主，综合考虑其他指标。如果片面地强调 某一指标的优化，可能会带来其他指标的下降。因此，流程的优化应在综合考虑各 项指标的基础上，抓住主要矛盾，突出重点指标的优化，综合权衡，以达到整体优 化的目的。
通过对流程采取一定的优化措施与技术手段，能够达到提高工作效率，减少作 业时间的工期优化的目的。
学习目标
1. 通过案例分析，尝试分析流程设计和 流程优化的基本要素，能够体会流 程设计的基本思想和方法。
2. 能结合技术需求对已有流程进行优 化，并用流程图表达出来。
● 任务一 分析流程优化的基本要素
● 任务二 进行简单的流程优化
三、流程的优化
工期优化
某厂家生产的竹凉席需要把一块块竹块串连起 来。由于串线的需要，须在竹 块 上 钻 两 个 孔（ 如 图 2-27 所 示 ）。 以 下 是 竹 块 钻 孔 流 程 不 断 优 化
的过程： 图 2-27 竹凉席
最初是用一个钻头在竹块上钻孔，钻两个孔需要两个环节，效率低下。后来改为用两个 钻头同时钻孔，即一期优化，两个钻头同时完成，效率有了显著的提高。
一期优化后，用两个钻头同时钻孔，钻通竹块需要较长的时间，钻孔较深，容易开裂；二 期优化采用四个钻头从竹块两侧同时钻孔，每侧钻孔深度减小，提高了效率。
在把串行工序改为并行工序时，要考虑并行工作需要的人力和物力的增加，要把人力和 物力增加的成本与工期缩短的成本进行比较。如果改进后的总成本是降低的，那么改进方案 就是可行的。工期优化对于大型建筑施工、修路、水利工程等项目，可大大减少工程成本，
提高经济效益。
讨论：
以上案例说明，并行工序比串行工序的作业方式效率更高，工期更短。但事物总是相 对的，在生活或工作上有没有这样的案例，并行工序比串行工序的作业方案效率低，工期 长呢？
早期加工 一期优化 二期优化
加工 方法
先钻一个孔后，
再钻一个孔
采用两个钻头同 时钻孔
采用四个钻头同 时钻孔
问题 效率低 效率较低
竹块
电钻
竹块
电钻
快速分拣传送 AGV 在分拣 口 自 动 卸 货 AGV 过龙门架
人工码货到 AGV 中转站货物
上分拣线
货物打包 根据快递区域 条码识别 直接发运
图 2-28 智能分拣流水线
从自动分拣到智能分拣流水线作业方式
自动分拣流水线作业方式是：贴有信息标签的商品进入流水线后，通过射频识别技术 进行识别；控制装置接收识别信号后，控制商品进入分拣道口，然后再进入集货区。
智能分拣利用了 AGV（自动导引运输车）。当分拣员将货物放在 AGV 的平台上时，识 别检测装置自动检测货物的目的地，根据目的地自动规划出线路，快速送到目的地，并将货 物送至下落口。尽管同时作业的机器人数量众多，但都能在自己的路线上运行，秩序井然地 完成传送。
采用先进的工艺技术，不仅能够大大缩短工期，而且能够提高产品的质量。因此，
谋求工艺设备的改进和工艺方法的优化，是进行流程优化的主要手段之一。
加工方法 一个法兰的质量 材料利用率 加工 1 万个法兰的切削总量 切削法
3.8 kg 40%
少切削法 90%
工艺优化
法兰是以钢材为材料制造的用于管道等的连接器件。从制造工 艺上看，有切削法和少切削法两种加工方法。
1. 切削法
切削法就是将圆钢直接在车床上切削成型，然后再钻孔而成。
其加工工艺流程如下：
用切削法制造法兰的特点是工艺简单，缺点是切削过程耗费的 时间太长，生产效率低，而且材料的利用率很低。
2. 少切削法
这种方法的工艺流程如下：
原料断料后，放在加热炉内加热变软，然后用模具将其锻压成型，再经过热处理，最后 按照尺寸要求，进行少量的切削加工，并检查质量。
这种工艺流程虽然工序较多，所用设备较多，但由于切削量很少，大大减少了材料的浪费，
而且生产效率高。
图 2-29 法 兰
切削 钻孔 检查
下料
材料 断料 加热 锻压
切削 热处理 检查
图 2-30 少切削法的加工流程图
思考：两种加工方式分别在什么情况下使用？
加工质量为 3.8 kg 的法兰时，比较不同加工工艺下钢材的切削量，填写下表。
成本优化
某单位食堂提供午餐。午餐餐具为每人一个不锈钢餐盘、汤勺、汤碗和一双筷子。用餐 完毕后餐具需要用餐者自己归类放置，回收餐具顺序如图 2-31 所示。
食堂工作人员发现，每过一段时间，汤勺总是不够用，后去用餐的职工往往找不到汤勺，
汤勺到哪里去了？通过观察发现，回收餐具时，总是有人不自觉地把汤勺倒进收剩渣的桶中，
所以汤勺会越来越少。
讨论：应如何进行流程优化以解决汤勺“消失”的问题？结合材料找出自己学校食堂餐 具的归类放置存在的不足，并给出具体的优化措施。
收汤碗的大桶 收剩渣的大桶 收筷勺的大桶 放餐盘的大桶
图 2-31 餐具回收流程
请根据已设计的金属笔筒的工艺流程进行流程优化，
并填写下表。
图 2-32 金属笔筒结构图
优化要素 优化措施
设备 采用金属切割机，能够大大提高方管的切割效率；
采用金属打磨机，能够大大提高外表面打磨效率 工艺
人员 材料
1. 工期优化与工艺优化各有什么特点？
2. 有人说“工艺优化是工期优化、质量优化与成本优化的手段”，你是如何理解的？
流程的改进和优化需要一定的条件，它建立在设备和工艺水平提高和对流程内 在机理进一步研究的基础上。例如，零件加工中材料的改变，会导致设备的改变和 工艺方法的改变，从而加工流程就要改变；若材料不变，加工工艺改变了，设备也 要改变，流程也随之改变。因此，流程与材料、设备、工艺有着密切的关系，在优 化流程时，需要充分考虑这些条件。
任务二 进行简单的流程优化
生产线焊接设备的流程优化
焊接是一种生产工艺，常用的焊接方法是利用大电流将两种金属部件熔接在一起。由于 零件太小，目前很多生产线还不能完全依靠机械臂完成工件的抓取，只能手工完成。
正极电缆 正极电缆
负极电缆
焊接台 焊接台
被焊工件 1
负极电缆
纯铜电极 纯铜电极
1 2
正极电缆 正极电缆
焊接台 焊接台
被焊工件 1
被焊工件 1 被焊工件 2 被焊工件 2
负极电缆 负极电缆
纯铜电极 纯铜电极
3 4
图 2-33 焊接流程 其焊接流程为：
焊接台 空置
用手放 置工件 1
用手放 置工件 2
脚踩下 控制踏板
焊接电极下压 通电完成焊接 移开
双手
效率与安全隐患分析：工人手脚并用，双手放好工件后，立即踩下控制踏板，中间可以 几乎没有任何停顿，快速地完成焊接。但是，由于工人动作太快，双手尚未撤离，控制踏板 可能已经被踩下，焊接电极就会直接压到工人的手指，导致严重的安全事故。
从提高安全系数角度看，该流程需要优化。
优化方案一：
具体方案是：不采用脚踩下踏板进行焊接，而是在焊接机的两侧放置两个按钮，必须用 双手同时按下按钮，焊接机才能进行焊接。这样双手必须离开工件，就避免了焊接时焊接电 极砸到手指的事故发生。
优化后的流程为：
此流程的优化通过改变流程的环节，将脚的操作改为手的操作，从而避免了重叠性操作（手 脚同时操作）而产生的伤害。
效率与安全隐患分析：这样的设计基本消除 了安全隐患，但是依然存在两个问题：
１. 双手需要运动到两侧较远的距离才能按 下按钮，降低了生产效率。
２. 按 钮 有 可 能 被 其 他 人 按 下， 产 生 安 全 隐患。
优化方案二：
将控制按钮改成微动开关，安装在焊接位 置的两侧。工人安放好工件之后，只需要打开 双手，双手同时触碰两侧的微动开关，就能控 制电极下压进行焊接，在保证安全的同时提高 了生产效率。
其流程为：
效率与安全隐患分析：这样的设计消除了安全隐患，但是依然有问题，双手仍要同时触 碰微动开关，工人重复劳动时间长。
优化方案三：
为了进一步提高安全性，还可以在焊接区域 的周围安装光栅传感器，只要任意一条光栅被遮 挡，设备就会立即停止。这种优化是以光栅技术 作为条件的。
图 2-35 光栅传感器工作原理 双手按下
两侧按钮 用手放
置工件 2 用手放
置工件 1 焊接台
空置
焊接电极下压 通电完成焊接
双手打开触 碰微动开关
焊接电极下压 通电完成焊接 用手放
置工件 2 用手放
置工件 1 焊接台
空置
负极电缆 正极电缆
微动开关 微动开关
被焊工件 1
被焊工件 2
焊接台
图 2-34 优化方案二
纯铜电极