变速箱装配线人因质量事故控制及其复杂性研究

论文摘要

在当今激烈的市场竞争中,产品质量是制造企业命脉,是企业立于不败之地的根本要素。随着科学技术的发展、设备可靠性的提高和运行环境的改善,直接由硬件引发的产品质量事故比例逐渐下降,而人员引发的质量事故却呈上升势态。科技的迅猛发展,现代化的日益加速,使得企业生产设备和工艺越加复杂和精细,人的要素对企业产品质量的影响越来越大,由人诱发的产品质量事故已成为其主要产品质量事故源之一。至从在核电领域、航空领域、化工领域和交通领域等高风险领域中发生重大事故以来,研究学者目光主要集中在人对系统可靠性和安全性影响研究。研究主要集中在人的可靠性、人因事故机理分析、人因失误辨识与分类和人失误认知机理等方面,研究成果已应用到医疗、企业、交通等各个领域。人因失误研究已成为现代及未来研究的热点,它的研究价值和实际意义不言而喻。某变速箱厂装配线80%的装配过程是由人来完成的,装配过程产生的质量事故90%是由于人的因素而产生的。因此,研究如何改善人员操作,降低产品缺陷率具有重要意义。变速箱装配线影响人员操作因素众多,如：个人、技术、组织、环境等。各影响因素交织影响人员操作可靠性,各方面影响因素的不确定性、不确知性使得人因质量事故发生率未知；再者,装配过程越繁琐,装配环境越复杂,影响装配质量的因素更具有复杂性、随机性和不确定性。操作人员引发质量事故从来就不是一个单一问题,而要看作是一个系统,系统中各子系统相互作用、相互影响,诱发事故的发生。根据装配线人因质量事故发生的特点,本文从系统的角度运用复杂性来分析评价生产线的人因质量事故发生概率。本文首先分析人因质量事故控制的国内外研究现状,通过研究得出产品质量缺陷主要是由零件自身、生产系统和人员操作失误三方面所导致的；通过对文献的研究得知以往人因差错分析方法的利与弊,本文运用失效模式与影响分析(FMEA)与复杂性结合的方法研究人因失误,运用复杂性理论来分析变速箱装配线人因质量事故。根据分析人因失误特点运用视图因素树来分析人因失误,可清楚的得到人因失误源；介绍和分析失效模式与影响分析及人的行为、控制模型,对人因质量事故控制复杂性及计算方法进行了综合分析,为本文研究人因质量事故控制提供理论基础。运用失效模式及后果分析模型找出各种可能引发人因质量事故因素,预测系统中可能出现的人误模式,测算质量事故发生概率,采取有效防范措施,对人因质量事故进行有效控制；建立人因质量事故控制复杂度模型,基于条件概率运用信息熵测算失效模式的复杂度,从而对失效模式进行控制和改善。从工程学的角度对某变速箱装配线操作员操作流程进行描述,根据Rasmussen和Reason两种人因失误分类方法对操作员动作易出现的失误模式进行分类,并根据专家评判及发生的难易程度赋予权重值；运用香农信息熵计算操作员各种失误的复杂度；运用复杂度来评判操作员操作过程中易出现的失误。基于复杂性理论,从工艺复杂度和过程复杂度两方面对变速箱装配线人员装配质量进行评价。选取装配工艺影响因素建立装配工艺因素集,根据信息熵计算出各工位的工艺复杂度,用SPSS软件拟合并检验工艺复杂度与产品缺陷率模型；运用动态复杂度描述变速箱装配线的过程复杂度,并对过程复杂度和产品缺陷率进行拟合,得到过程复杂度与产品缺陷率预测模型；基于工艺复杂度与过程复杂度得到双变量产品质量缺陷率预测模型,MATLAB得到的预测曲面能够预测变速箱操作员装配质量缺陷率。预测模型为企业在成本和质量管理方面的决策提供参考依据。通过对人因质量事故控制因素的分析,将人因质量事故控制因素分为个人、技术、组织、环境四大要素。运用图论对人因质量事故控制因素系统进行了描述,给出了各个控制因素之间的关系。文中提出控制因素的关联复杂度定义,运用关联复杂度来描述控制因素之间的关系,并作为人因质量事故控制因素的评价指标。本文分析了变速箱装配线人因质量事故控制因素及其子系统的关联复杂度,将个人因素作为人因质量事故的控制目标。通过描述和分析操作者个人控制因素子系统,给出个人控制因子控制复杂度定义。结合复杂网络特征函数计算出个人控制因子控制复杂度的值。本文最后运用MATLAB软件对变速箱装配A线二轴分装操作流程进行仿真,运用随机数的方法计算出操作员各阶段不可靠度修正系数；用不可靠度修正系数评价集对各阶段操作员行为形成因子进行评价,从而得知主行为形成因子的状态,为生产线操作人员操作过程控制提供依据。本文的创新性有以下三点：(1)从工艺复杂度和过程复杂度两方面对变速箱装配线人员装配质量缺陷率进行评价。选取工艺因素集,运用信息熵计算六个主要工位的工艺复杂度；运用动态复杂度计算变速箱装配线的过程复杂度。运用SPSS软件进行拟合与残差分析,得到工艺复杂度和过程复杂度双变量产品质量缺陷率预测模型,MATLAB得到的预测曲面能够预测变速箱操作员装配质量缺陷率；(2)运用图论对人因质量事故控制因素系统进行了描述,给出了各个控制因素之间的关系。文中提出了控制因素的关联复杂度定义,运用关联复杂度来描述控制因素之间的关系,并作为人因质量事故控制因素的评价指标。本文分析了变速箱装配线人因质量事故控制因素及其子系统的关联复杂度,将个人因素作为人因质量事故的控制目标。通过描述和分析操作者个人控制因素子系统,给出个人控制因子控制复杂度定义。结合复杂网络特征函数计算出个人控制因子控制复杂度的值；(3)基于人的认知模型运用MATLAB进行人员操作过程模拟仿真,评价操作员的行为形成因子,此仿真模型可有效监控人员操作失误,为生产线质量控制提供依据。本文运用复杂性理论结合计算机仿真模型来评价和控制变速箱装配线人因质量事故,为今后研究人因失误和控制机械装配产品质量提供参考和理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 人因质量事故控制研究现状
• 1.2.1 人因失误研究
• 1.2.2 装配质量控制
• 1.3 人误差错分析方法研究
• 1.4 人因复杂性研究进展和现状
• 1.5 论文主要研究内容及论文结构
• 第2章 人因失误控制及其复杂性研究综述
• 2.1 人误因素辨识方法研究
• 2.1.1 人因失误特点
• 2.1.2 人因失误辨识
• 2.2 FMEA人因失误模式分析
• 2.2.1 FMEA的基本定义
• 2.2.2 FMEA的基本原理
• 2.3 人因失误分类
• 2.4 人因失误控制复杂性机理
• 2.4.1 复杂性认识研究
• 2.4.2 复杂性产生的根源
• 2.4.3 装配系统复杂性根源
• 2.4.4 复杂系统的特征
• 2.4.5 装配系统复杂性特征
• 2.5 人的SOR行为模式
• 2.6 人因失误控制模式
• 2.7 本章小结
• 第3章 变速箱装配线人因质量事故控制复杂性研究
• 3.1 前言
• 3.2 人因质量事故FMEA控制分析
• 3.2.1 FMEA流程分析
• 3.2.2 失效模式分析
• 3.2.3 风险顺序数值RPN的计算和评价
• 3.2.4 失效模式评价
• 3.2.5 改进措施
• 3.3 人因质量事故控制复杂性研究
• 3.3.1 人因质量事故控制系统复杂性模型的建立
• 3.3.2 人因质量事故发生概率
• 3.4 变速箱装配线人因质量事故控制复杂性计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 变速箱装配线操作过程复杂度的测量
• 4.1 前言
• 4.2 研究背景
• 4.3 人因失误类型分类
• 4.4 操作过程复杂度测量
• 4.5 装配过程人因失误复杂度测量
• 4.6 本章小结
• 第5章 变速箱装配线人员装配质量缺陷率研究
• 5.1 前言
• 5.2 变速箱总成装配线介绍
• 5.3 工艺复杂度评价设计
• 5.3.1 工艺复杂度计算
• 5.3.2 工艺复杂度与缺陷率
• 5.4 过程复杂度评价设计
• 5.4.1 过程复杂度计算
• 5.4.2 过程复杂度与缺陷率
• 5.5 装配复杂度预测模型设计
• 5.6 本章小结
• 第6章 人因质量事故控制因素复杂性分析
• 6.1 前言
• 6.2 图论及其矩阵形式简介
• 6.3 人因质量事故控制因素分析
• 6.3.1 个人控制因素
• 6.3.2 技术控制因素
• 6.3.3 组织控制因素
• 6.3.4 环境控制因素
• 6.4 人因质量事故控制因素关联复杂度的计算
• 6.5 人因质量事故控制因素及其子系统因素复杂性分析
• 6.6 个人控制因素分析及控制复杂度计算
• 6.6.1 个人控制因素的复杂网络特征值
• 6.6.2 控制因子控制复杂度值的计算
• 6.7 本章小结
• 第7章 人因质量事故控制计算机模拟仿真
• 7.1 前言
• 7.2 可靠性评价参量
• 7.3 可靠性评价方法及评价模型
• 7.4 操作员基本差错率和自我修正能力的确定
• 7.5 人因可靠性MATLAB仿真
• 7.5.1 计算机模拟过程
• 7.5.2 随机数的生成
• 7.5.3 操作员可靠性分析
• 7.6 本章小结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 本文主要内容与结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1 变速箱装配线缺陷率对应预测面程序
• 附录2 人的可靠性概率仿真程序
• 作者简介及在攻读博士学位期间发表论文及取得的科研成果
• 致谢