工业工程理论与实务

工业工程理论和实务

IndustrialEngineering-TheoryandPractice2024/4/19工业工程起源科学管理的中心问题是提高劳动生产率。泰勒生平：美国19世纪末20世纪初最具代表性的工程师，“科学管理”创始人，动作和时间研究方法的发明者，坚信任何工作都可以进行精确的设计。泰勒FrederickTaylor1856-1915现代管理之父2IIE1989的定义工业工程是为了保证功能（Function）/业绩（Performance）/可靠性/可维护性，遵从排序和成本控制，将规划、设计、实施/制造、度量（Measure）也管理集成起来，实现生产与服务系统输出的职业（Profession)。从本质上讲，这一集成系统可能是社会技术的（Sociotechnical）,它把人、信息、装备、过程和能源集成（Integrated）进产品、服务或项目的整个寿命周期，作为自己的目标。

援引自[工业工程导论-机械工业出版社]3提高效率消除浪费

工业工程的根本目标

4过量生产的浪费；等待时间的浪费；运输（搬运）的浪费；库存的浪费；过程（工艺过程）的浪费；动作的浪费；产品缺陷的浪费.工业工程课题5工业工程意识成本和效率意识；问题和改革意识；工作简化和标准化意识；全局和整体化意识；以人为中心的意识.6丰田生产系统TPS和持续改善7IE和生产作业的效率2024/4/19IE手法举例准备工序冲压工序冲压工序包装工序１２３４工序增值工序改善方法准备否合并、取消、重排、简化冲压是动作经济原则冲压是动作经济原则清洗包装否提高效率9作业分析３２１４预备：不增值冲压：增值冲压：增值包装：不增值4.3’2.5’1.8’2.8’10动作分析动作目的增值点动作的必要性时间比例右转90°搬运（取料）否是30%操作加工是是40%左转90°搬运（放置废料）否否30%11IE手法作业分析动作分析动作要素运动要素作业单位作业要素工序分析流程冲压准备取料冲压放置废料90°转身对准冲压90°转身身体动作距离重量动作难度作业流程图摄像、拍照、秒表摄像、拍照、秒表观察方法对象分类12IE手法举例-改善前后对照改善领域改善领域改善领域13IE技术IE是仔细看问题和分析问题的技术和方法，通过上述图例所描述的步骤，消除作业流程中的七大浪费，不均衡和超负荷（人/设备）现象。IE是提高作业流程价值的技术和方法。14提高生产效率从作业研究开始作业研究作业测定方法研究选择研究对象纪录现行的方法用下列方法测定作业产品工序分析作业流程分析联合作业分析动作分析车间工艺布置分析摄像和拍照分析最佳方法选择和确定测定的对象把工作分解成要素用下列方法测定作业工作抽样检查工作抽样作业流程整体检查制定标准时间连续时间分析法标准时间15时间、动作和方法研究工业工程是以泰勒的时间研究和吉尔布雷斯夫妇的动作研究为起源发展至今的一项管理技术。时间研究和动作研究相互融合，逐渐系统化，发展成为作业研究，扩大了工业工程研究的对象。由于时间、动作的研究都需要对方法进行研究，因此，今天我们把这一技术命名为时间、动作和方法的研究。（Time

,

MotionandMethodStudy）16动作、时间和方法研究的适用范围动作、时间和方法研究成为独立的作业测定方法。方法研究：丰田的模式是3MU分析。（7大浪费、不均衡、超负荷的人员和设备。MUDA,MURA,MURI）动作经济是主要原则。作业测定：以时间为尺度，数据化作业系统的构成要素，以改善和维护系统的稳定性为目标。大致分为连续时间分析法和工作抽样。所有可以用流程/程序描述的作业。17动作研究

MotionStudy2024/4/19动作研究动作研究是对人的作业动作进行细致的分析，剔除不合理的和多余的动作，制定出轻松、安全、正确、高效率的动作顺序，形成最经济的作业方法的一种分析技术。19动作研究的目的和作用由于它能有效地剔除多余和浪费性的动作，减少作业者的疲劳，从而为改进或设计一个既减少疲劳又安全可靠的、高效率的操作系统，提供可行的模式。为选择、改进或设计人与机器相结合的工艺装备提供可靠的资料。为制订工作标准和标准时间提供基础资料。动作分析是作业分析的延续和深化。20动作研究种类

基本动作要素(动素)分析：将操作者的动作细分为“动作要素”，以各个“动素”为对象所进行的分析。影像分析：利用摄影、录像技术所进行的分析。21基本动作要素分析基本动作要素分析的要点是:人所进行的作业是由某些基本动作要素(简称动素)按不同方式、不同顺序组合而成的。为了探求从事某项作业的最合理的动作系列，必须把整个作业过程中人的动作，按动作要素加以分解，然后对每一项动素进行分析研究，淘汰其中多余的动作，改善那些不合理的动作。基本动作要素分析，就是使用基本动作要素表对作业进行划分，细致地观察作业的构成，分析每一个动素的有效用度，对作业者的动作系列进行评价，并获得设计最佳动作系列的资料的分析技术。它以目视观察记录的方式，以动素为单位，将连续的动作详细划分成各个动素，记录在动作分析图上，做为分析的依据。22动素名称形象符号代号定义空手移动TransportEmptyTE接近或离开目的物的动作。抓Grasp

G握取目的物的动作。荷重移动TransportLoadedTL保持目的物由某位置移至另一位置的动作。装配AssembleA使两个以上目的物相结合的动作。

第一类动作要素及其符号

23第一类动作要素及其符号动素名称形象符号代号定义使用Use

U藉器具或设备改变目的物的动作拆卸DisassembleDA将一物分解为两个以上目的物的动作放开ReleaseloadedRL将手或者身体的一部分所控制的目的物放开检查InspectionI将目的物与规定标准相比较的动作24

动素名称形象符号代号定义寻找ResearchSH为确定目的物的位置而进行的动作。选择SelectionST为选定目的物而进行的动作。思考PlanPN为考虑作业方法而延迟的动作。对准Position

P为便於使用目的物而校正位置的动作。

第二类动作要素及其符号

25动素名称形象符号代号定义位置调整PrepositionPP调整对象物使之与某一轴线或方向相适合。第二类动作要素及其符号26动素名称形象符号代号定义拿住HoldH保持目的物的状态休息RestR不含有用动作,而以休息为目的的动作。不可避免的延迟UnavoidableDelayUD不含有用动作,作业者本身所不能控制的延迟可以避免的耽搁AvoidableDelayAD不含有用动作,作业者本身可以控制的延迟

第三类动作要素及其符号

27动作要素的分类第一类：有效动素，即作业所必要的，不能够被取消的，保证动作连贯性的部分。必要的动作不一定就是增值的动作，因此，分析、改善的重点是如何缩短其时间。第二类：辅助性动素，它虽然有时是必要的，但是这类动素会使作业时间过多消耗与不增值的部分，降低作业的有效嫁动率。如果无法取消、合并、重派，应尽量简化。第三类：无效动素，属于完全没有必要，浪费的作业部分。这类动素一定要设法取消。28动作研究步骤作业要素目的时间相对的动素增值时间29动作经济原则动作经济原则，是通过对人体动作能力的研究，创立的一系列能最有效地发挥人体能力的动作原则。由于它能降低作业者的疲劳程度，令动作迅速、简易、从而增加有效的工作量，因而被称为动作经济原则。动作经济原则以下基本原则：减少动作数量；同时使用身体的各个部位；缩短动作距离；尽量使动作轻松舒适.上述原则可以继续分解为以下几项原则：作业方法原则；（人体动作的经济）作业环境原则；（作业配置的动作经济）工装夹具设计原则.（工具设计的动作经济原则）30动作经济原则31动作经济原则32动作经济原则-人体动作类2024/4/19双手并用和对称反向原则双手并用，能够提高效率60%左右，同时避免因为单手操作而引起的疲劳。双手动作最好同时开始，同时结束。对称反向指的是双手和双臂的动作能够保持相反方向的对称，这样的动作即平衡又有节奏左手区域右手区域34排除合并的原则不必要的动作浪费操作时间，使得有效出力率下降；即使是不能省略的动作，更为合理的安排能够更加有效地提高效率；实例使用标准容器排除点数的工作，是典型的排除原则在实践中的应用。35降低动作的等级原则根据动作的难易程度决定动作的等级；动作等级越低，动作越简单；同时高等级的动作耗时多，容易疲劳；等级动作1最低等级以手指为中心2次低等级以手腕为中心3………….以肘部为中心4…………..以肩部为中心5…………..以腰部为中心6最高等级走动36减少动作限制的原则对于现场作业人员，应该尽量创造条件使得作业者加工过程没有“限制”；这一原则经常用于右面实例中的工艺设计。类似的设计还有用于固定加工对象的模板，其道理就是为了消除由于加工对象移动不定而引起对作业者动作的“限制”。工艺方法设计应用这一原则常用于喷涂工艺。如果喷涂的零部件面积小，但是要求表面喷涂均匀，简便的方法就是将加工的零部件置于喷涂工艺模板之下，待喷涂以后，移去模板。示意图：喷涂面积喷涂模板37避免动作突变的原则作业动作要连贯，避免突然改变方向，或者间歇性的突然停顿。作业动作尽可能做到弧形、连续不间断的曲线。作业者动作必须保持一定的节奏。这一原则和上一原则相互补充。在作业动作的过程中，经常性的判断、对齐等动作，会扰乱动作的节奏而产生疲劳。工艺方法设计实例示意图：打磨工艺设计方法一来回打磨，手指容易疲劳，砂纸易磨损；方法二圆形反向对称打磨，手指疲劳度降低，砂纸使用寿命增加；打磨件砂纸作业方式38利用惯性的原则利用惯性是工装设计经常运用的原则。比如，工位上采用自由落体搬运物料的手法，以及设备之间物料无动力传递等。这类设计的目的在于减少动作，从而降低疲劳。工艺方法设计应用利用重力的滑槽设计作业区滑槽物料方向39手脚并用的原则由于脚部的力量较手部的力量要大的多，所以，一些简单而费力的作业，应该采用脚部设计的方法。脚踏焊机实例示意图：焊枪固定架联动轴弹簧踏板轴承件工作台40动作经济-工具类化繁为简，化难为易是包括工装夹具在内，工具设计的原则。简易的工具能够明显提高作业的效率。2024/4/19特定工具设计原则使用工装、夹具（治具）提高效率、简化作业动作是工艺技术的重要组成部分；根据动作经济原则设计工装、夹具也是人体工程的组成部分。气动类夹具光学类夹具功能类夹具42工具通用和易于操作化原则工具设计必须贯彻通用化原则、能够适用不同的产品，以及能够分拆和组合。同时，工具设计又必须体现易于使用的原则；工具设计的构思可以根据现场的录像资料，确定瓶颈工序和改善方法，针对动作研究的结果，达到设计效果。43动作经济原则-环境类心理研究表明，环境的舒适度对降低和延缓作业的疲劳，有明显的作用。2024/4/19布置适当的原则作业所需要的物料、工具等应该根据使用的次数、加工的次序进行合理的定位，尽量放在伸手可及的地方。所有的定位，都要考虑到作业安全。对于大型工装更是如此。作业环境要尽量做到6S，照明和通风是基本的要求；工作台设计根据坐姿和站姿的区别确定合理的高度。距离相等距离不等45时间研究-作业测定

TimeStudy2024/4/19时间研究-作业测定工作设计决定工作内容；方法分析决定如何执行这项工作；作业测定决定该项工作所需要的时间长度，时间研究的用途:决定工作时间标准，用于控制人工成本；制定时间标准作为工资制度的依据；决定工作日程和工作计划；决定标准成本，并作为标准预算的依据；决定机器的使用效率，实现生产线平衡。47时间研究-作业测定秒表测时法：秒表测时是泰勒首创的方法，也是目前在作业测定中采用的最广泛的方法，尤其适用于短而重复的作业。摄像技术发展为秒表测时提供了新的手段（VTR-VideoTimeResearch),也就是采用录像和秒表相结合的方法；秒表测时的步骤：选择课题和决定观察的周期数；设计测定用表格；分析数据，提出改善方案；工作抽样法：决定观察的次数；非定额时间和宽放时间的测定；建立数据库。48秒表测时的采样问题基本公式n=(zs/αx)²其中：n=样本量

s=标准差

α=精确度百分比

x=样本平均值

z=准确率时间研究的三个量观察时间正常时间标准时间其中：观察时间=记录时间之和/观察次数；正常时间：NT=OT*PR(绩效等级)其中OT为观察时间标准时间:ST=NT*AF准确度%z901.65951.9695.52.00982.33992.5849绩效等级（评价系数）绩效等级以100%作为正常速度。正常速度是经验值，代表测定者对行业作业速度的经验判断；如果没有绩效等级的历史数据（有效的标准时间），可以设定节拍OT/D为正常速度的依据，然后测定工序的作业速度进行比较；测定的结果和正常速度的比率，就是绩效等级。如果评价系数为1.1，表示作业速度比正常速度快10%，如果评价系数是0.6，表示作业速度比正常速度慢60%。对于不同工序，需要设定不同的绩效等级；对于简单作业，可以设定一样的绩效等级。

50速度评价法示例-测定速度和TackTime比较工序测定的速度(分钟)TackTime(分钟)评价系数10.50.60.1620.30.60.530.60.6140.90.61.351定额时间和其它时间人定额时间：雇佣合同规定的出勤时间；非定额时间：所有非用于生产的时间，但是不包括因为体力疲劳而休息和生理所需要的时间。非定额时间通常包括开会、各种等待、质检所消耗的时间。宽放时间：所有和生理现象相关的时间。设备（机器）定额机器时间：设备在正常状态下连续运转和操作的时间；非定额机器时间：故障、维护和维修、启动和调试、空转、返工所占用的机器时间。52宽放时间宽放时间可以通过观测（工作采样）决定；宽放时间也可以通过给定的工作条件下的系数决定；定额时间减去非定额时间和宽放时间等于实际作业时间。定额时间非定额时间宽放时间非定额时间是受控的时间，比如减少和缩短会议时间、等待物料的时间、换线所需要的时间等等；宽放时间是不受控的生理因素，因此，改善作业动作，减少疲劳是工业工程的重要任务。不改善作业环境，其后果将最终体现在宽放时间的消耗上。53宽放率参考表左侧的参考表说明宽放和作业动作和作业环境的关系。宽放时间的计算有两种方式AF=1+A（宽放率）（以单项工作为单位）AF=1/1-A(以工作天为单位）宽放量%宽放量%1固定宽放光线不好基本疲劳宽放量4低于正常2个人宽放量非常不足52变动宽放空气条件-温度和湿度1-10备用宽放2注意力要求异常工作条件一般0轻微不便0高或者比较高2不便2非常高5非常不便7噪音水平用力和肌肉疲劳持续刺激1重量分贝低250分贝中等5101分贝很高5152精神压力203普通加工1254复杂加工4305技能要求很高加工8357单调性409低04511中15013高46017乏味7022中度2高度554

预定时间标准法（PTS）原理：在实际条件的范围内，所有熟练人员完成真正基本动作所需要的时间基本相等。PTS法利用预先为各种动作制定的时间标准来确定进行各种操作所需要的时间，而不是通过直接观察来测定。

PTS包括工作要素分析方法（WF）和方法-时间-量度（MTM）。55熟练度努力度作业条件一致性最优A10.15A10.13A0.06A0.04A2A2优B1B1BBB2B2良C1C1CCC2C2普通DDDD可E1E1EEE2E2劣F1F1FFF2F2级别评价西屋方法

WestinghouseSystem西屋法又叫作平准法。这种方法以熟练程度，努力程度、工作条件和一致性作为作业速度变动的评价要素，每个要素又分成六个等级。56工作采样

WorkSampling2024/4/19工作采样法介绍工作采样时工业工程工作采样简称WS，就是对人的动作、机器设备运行状态等进行多次采集数据，应用统计理论进行分析的方法；与时间研究不同，工作采样无需对动作时间进行记录，也不涉及对动作的连续观察；观测者只需要随机对操作员和设备进行短暂性的观测，并做好数据记录；以下是工作采样的适用范围。58工作采样的适用范围工作采样经常用于：作业负荷测定；分析工作效率和效益；求解标准时间和闲置时间的比率；研究人和设备的关系；有利于间接作业的标准化；可以作为人力资源部门进行岗位设计的依据。59工作采样操作步骤1确定观测的对象和范围2明确分析目的确定观测数量样本量决定4确定观测项目3确定观测期间6确定观测次数5确定观测时刻8确定一天的观测次数7准备观测10确定观测路径9统计分析12实施观测1160说明明确分析的目的明确到底需要调查什么，准备数据表。如果计划观测某个部门的工作效率，观测的目的就是进行工作附加值分析及其比例等等。确定要观测的对象和范围，观测对象和范围由目的决定。观测对象为作业分析，作业人员的时间分配和设备的运行能力。确定要观测的项目项目由对象和范围决定。如果想要知道10个作业员工不同作业项目的比例，作业就是观测的项目。确定观测的数量（样本量）（参考以下内容）61样本量计算公式计算公式e=z√p(1-p)/n其中e=容错率z=标准差p=样本量比值n=样本量n=(z/e)²p(1-p)说明：标准差可以取近似值，z=1，1.65,2，3…时分别为68%,90%,95%,99.7…例题：某经理想知道员工变更标示需要的时间比例，可信度达到95%，问应该多大的样本量？已知：e=0.05,z=2,p=?求：n=?解：当p未知时，可以设p=0.5n=(2/0.05)²0.5(1-0.5)=1600x0.25=400注意：当观测的次数累计接近样本量，观测可以结束；当样本量比值未知时，可以从0.5开始试算，即0.4,0.3,0.2,0.1.

62说明确定观测次数如果样本量为400，10个作业对象，每个对象的观测次数就是40次。确定观测时间确定作业的负荷变动，首先确定观测周期，然后决定时间和时刻。本例确定观测周期5天。确定观测次数40/5=8次/天确定观测日期、时间和时刻（随机数表）确定观测路径设定观测路径的原则是，尽量避免在观测现场重复来回走动以及确定重要的观测点。可以在观测开始以前，进行一次“walkthrough”，记下需要观测的点。准备观测63随机数表16912726428018901462763872349111920575754720934617347152489277626643856006441632154619501844112319085861072090938237601202044随机数表用于决定观测时刻；对每一次观测，我们从随机数表中得到3组数字。第一组表示日期，第二组表示小时，第三组表示分钟。现在假定观测周期7天（一位数），每次时间跨度９小时（一位数），每次时间长度60分钟（两位数），观测次数3次；从第一行开始取小于7的数字，得到6，1，2，从第二行开始取小于9的数字，得到3，4，1从第三行开始取小于60的数字，得到47，15，24，64结果解读第1天的第4个小时和第15分钟；第2天的第9个小时和第24分钟；第6天的第3个小时和第47分钟。日期小时分钟14152924634765工作采样用于仓库管理的实例项目前策划项目的目的：员工工作负荷以及工作效益分析；通过对仓库管理的价值流分析，确定增值工作项如下：包装、整理（包括清扫）、数据更新（核对库存数据）；不增值项：说话、非规定时间休息(闲置)，搬运（包括移动）；准备数据表。100%作业人数不增值项增值项比例合计观测项目观测时间66作业标准化和标准化作业2024/4/19作业标准化和标准化作业作业标准化是以各道工序的各项作业过程为对象的标准。标准化作业是把一个产品生产所需要的时间标准化，不仅仅以各道工序的各项作业为对象，还要以整个生产系统为对象。68作业标准化图解标准存货量安全措施产品质量检验476节拍时间标准存货量DEABC原材料存放场所加工品存放场所69标准时间的定义标准时间是：在正常的条件下；受过训练的熟练操作者（单人或多人）；使用规定和规范的作业方法；使用规定的设备和工具；完成符合质量要求，以及数量所需要的时间，标准时间不是简单的运用所观察和测定的时间。70标准时间的作用标准化时间是标准化作业的组成部分，标准化时间可以用于各种不同作业方法的比较；标准化时间为标准作业成本收集和统计提供基本数据；标准化时间为产能规划提供数据；标准化时间为外协提供基础数据；标准化时间测定和分析为设立工序工位提供依据；标准化时间为操作工培训提供标准。71测定标准时间数据的步骤测定前准备选择产品分析作业过程选择作业测定对象测定和统计实际作业时间非定额和宽放时间标准时间测定前准备72标准时间的构成和计算方法标准时间的一般计算方法：ST=NT*AF测定的时间是作业者在既定条件下熟练程度、工作意愿、情绪和身体状况等的综合结果。绩效等级是对上述综合结果的修正，使得测定的结果更加符合实际的情况。73影响绩效等级的因素从动作研究的角度：双手动作；眼部动作；脚部动作；躯体动作；从心理和生理角度工作意愿；熟练程度；努力程度；工作的标准化程度。74关于生产效率的定义生产绩效定义为作业效率：稼动率（时间有效利用率）：综合生产效率：作业效率的指标用于衡量实际的生产能力，是实际和标准的比。稼动率又叫出力，是投入和产出的一项衡量指标，表示实际时间和额定时间的比。综合生产效率是各项有效稼动率之和与总投入时间的比。75作业效率作业效率等于实际生产数量/标准生产数量*100%；实际生产数量定义为在实际作业时间内所生产的合格产品的总数；标准生产数量定义为根据理论所计算的，在实际作业时间内应该完成的标准生产数量；关键词：实际作业时间实际生产数量标准生产数量76稼动率稼动率等于实际作业时间/总投入时间*100%实际作业时间（总投入时间减去总非作业时间）总投入时间（所有投入的时间）例：如果某工人出勤时间为8小时，实际作业时间为7小时，则稼动率等于（8-1）/8=87.5%。其中8小时为总投入时间，也叫额定时间。关键词：稼动率/出力总投入时间（额定时间）77标准生产数量标准生产数量等于实际作业时间/标准工时*100%作业效率等于(实际生产数量)(标准工时)/实际作业时间*100%综合生产效率等于总投入时间-总非作业时间/总投入时间*100%78个人操作作业分析动作要素分解通过动素分析分解动作要素制定标准动作2024/4/19制程（工艺流程）作业分析和测定方法研究MethodStudy2024/4/19过程和作业分析符号作业对象符号改善关键点加工/作业简化加工方法/缩短加工时间减少加工工序/增加加工时间的比例搬运/移动/厂内运输减少搬运工序/减少搬运次数和时数缩短搬运距离/改善工艺布置检验（数量/质量）减少检验工序/简化检验方法检讨检验时间和环境存储减少甚至取消在制品存储减少存储空间，增加库存周转速度等待/停止/停滞减少停滞时间/减少停滞工序(线平衡）

过程分析的七大步骤

选择纪录分析观察改善计划PDSA标准化ProblemMapping头脑风暴选择观察方法录像/拍照/秒表数据记录重量距离时间动作要素数据分析重量距离时间动作要素绩效指标和培训测量和修正更新作业指导书5W1Hxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx产品和工艺分析2024/4/19为什么需要产品分析？通过产品分析，可以提供下列数据：确定工序和工位，是工作设计和岗位评估的根据；作为时间研究和动作研究的基础；作为实际时间测定的基础；作为生产线能力平衡分析的基础；作为作业效率测定的基础数据。84产品结构和装配过程示意图物料名称和加工序号1354285工艺过程示意图加工加工零部件名称规格尺寸设备选择检验根据产品装配顺序，确定设备配置、工序工位和制程；86作业过程示意图加工加工检验加工时间搬运距离存储搬运等待作业流程图在工艺流程图的基础上，增加了搬运、等待和存储等项，因此，作业流程图是过程和作业分析的必要工具。

87关于加工的分析工序工位设置是否合理？工序工位的负荷是否平衡？制造周期是否能够缩短？是否能做到“一个流”？4321工位人工成本实际作业时间人数88和加工相关的IE课题生产线平衡；平衡作业；U型线；成组技术/工作单元：工艺布置。4321工位人工成本实际作业时间人数89生产线Workcell的操作案例-某激光灯总装配线示意图说明电源和灯头玻璃是两个独立的工序，根据总装配线的速率调整WIP的数量；该线的问题在于，由于采用固定的传输带生产线方式，后工序的工位固定，工序之间缺乏弹性；总装的工装属于固定装置，不能随意挪动；优化以前，分装由于工艺步骤相对于总装简单，所以速度快；同理，总装由于工艺步骤相对复杂，所以速度慢，因此形成前工序大量等待的现象；优化思路：改成U型线传输带传输带电源WIP镭射灯头彩色玻璃片安装WIP分装分装总装总装90生产线Workcell的操作案例某-激光等总装配线电源WIP镭射灯头彩色玻璃片安装WIP示意图说明：撤掉运输带；采用U型线布置；员工通过培训，掌握每个工序的技能，以便可以在线内走动，协助平衡工序间的速度；把固定工装安装在可以移动的装置上；优化以后，基本上消除了工序间等待的现象，整条线在节拍不变的情况下，由于消除了等待，提高了整体效率。注：U型线不是非英语字母U的样子，只是开放式的代用词，这里仅是示意图。2345InputOutput162345InputOutput16分装总装91关于搬运的分析能否取消搬运？能否减少搬运次数？能否改善工艺布局？能否消除空搬运？能否提高搬运的效率？能够采用单元搬运系统？工位1234距离频率（次数）搬运总量搬运成本92批量、搬运和作业效率的关系（参考图1）Cycletime=1分钟批次等待时间：10分钟第一台总装上线时间：第21分钟生产周期（Flowtime):30分钟工序流向说明：这是电脑生产流程的示意图（图1-2）。从图上可以看到，批量的大小决定单次生产制造周期的长短；提示：减少MO的批量；93一个流和Workcell和制造周期的关系（参考图2）Cycletime=1分钟批次等待时间：0分钟第一台总装上线时间：第3分钟生产周期（Flowtime):12分钟Workcell关于Workcell的原理和操作在以下内容中陈述；减少MO的批量，正是体现了一个流的原则，也是缩短制造周期的具体措施；94工作单元（Workcell/GT）A010A020A030A040A050A060A070A080A090A100A110A120A130A140A150A160A17030m70m2.5m2.5m3m3m0m5mWorkCell200m3m4m150m20m加工中心工艺编码95关于存储的分析是否存在过量生产的库存/半制品和半成品？是否存在生产失衡形成的库存/半制品和半成品？是否存在质量原因导致的库存浪费？能否减少批量（Lot）？能否通过改善工艺布置，加速半成品和半制品的流速？4321工位呆滞存量成本单位时间平均存量库存量96关于等待的分析形成等待的原因：区分计划中等待（正常）和突发性等待（非正常/滞留）；能否通过改善流水线效率？能否改善工艺布置？4321工位缺料等待质量等待调机等待故障等待闲置等待97关于检验的分析检验是否有必要？检验的方法是否正确？是否可以合并检验？工位1234检验时间频率（次数）检验成本98过程分析和控制

ProcessAnalysisandControl2024/4/19过程分析的目的和重点过程分析以整个生产过程为研究对象，研究分析完整的工艺过程（加工、制造、装配）；分析是否存在多余或者重复作业，工序/工位设置是否合理、搬运是否太多、等待是否太长以及现场物料存储是否太多等问题。过程分析:以原料、材料、零件或者制品为对象，对工程如何被进行，展开分析调查的方法。以“物的流动”为着眼点，设计或改善作业次序的分析手法。是否有不必要的等待；是否有不必要的搬运；搬运的距离是否太长；搬运的方法是否有问题；

是否能同时作业和质检；设备和工装的配置是否合理；工序是否合理；

作业分配是否均衡。过程分析的内容101做什么？what何处做？where何时做？when由谁做？who如何做？how有没有更好的结果；有没有更合适的位置；有没有更合适的时间；有没有更合适的人选；有没有更好的方法。

过程分析提问-5WHY

过程分析的四大原则取消合并重排简化EliminateCombineRe-arrangeSimplify过程分析次序步骤一：分析准备加工产品和工序设置；TaktTime(节拍)；标准时间；质检标准；工艺布置；作业指导书；物料清单。1234567104步骤二：准备作业过程图必须仔细考虑作业的目的，再分成加工、搬运、检查以及等待。要仔细分析各种属性，比如等待，有计划性的，有偶发性的，然后再区分为存储或者滞留。因为实际的作业是动态的，所以需要准确分清作业过程之间的界限。比如加工的起始点，搬运的起始点等。调查者必需使过程的界限清楚，否则就会给时间测定带来困难。1234567过程分析次序105步骤三：测定过程中的项目，做好纪录：作业过程图完成后，为了测定数据准确，必须直接到现场进行测定。下表的过程分析记录项目可供参考：1234567过程分析次序项目工程数時间(分)距离(m)人员(人)加工○275--2搬运→5228510检查□325--6等待△3130853总合131228521106作业步骤作业目的操作者设备/工装车间/工序作业时间方法加工切削、焊接个人/小组名称和数量车间/工位周期作业指导书搬运批量搬运同上名称和数量搬运起始点搬运时间搬运形式和方法检验工序检验同上检测工具检验位置检验时间检验和处置方法等待暂时存储同上货架/堆码存储位置停留时间容器和放置方法1234567过程分析次序107步骤五：制订改善方案改善的着眼点首先是整体的效率；评估过程整体的效率，计算有效运作时间；有没有工序可以进行取消，合并，重排，简化，而从整体上提高过程的效率。

1234567过程分析次序108改善的着眼点-加工生产线工序能力是否平衡；工序时间又没有改善的空间；工序/工位设置是否合理；生产线布置是否适应产能的需要；1234567109改善的着眼点-搬运

能否减少搬运的次数？能否一面加工，一面运输？(例如把工作运输输送带化，或者台车化，以便在其上面加工)？能否缩短搬运距离？能否改变作业场所的摆设，以便取消搬运工作？能否采取加工、检查等组合方式，以便取消搬运？

能否增大搬运单位数量，以便减少次数？

搬运前后的上、下动作，是否很耗费时间？

搬运设备是否有改良的余地？

1234567110改善的着眼点-检验

能否减少质检的次数；有没有能够省略的质检；能不能一面加工，一面展开必要的质检？换句话说，同时实施加工与质检，凭着二项的合并即可减少工序及时间，同时也可以节省搬运。质检方法合适吗?能否缩短时间?1234567111改善的着眼点-等待

尽量减少等待时间能否凭组合加工、检验场所的配置而消除等待呢?尤其等待是前后工序所需时间的不平衡所引起，只要实施尽量减少它的工序组合，即可消除等待的现象。1234567112生产线平衡

LineBalancing2024/4/19节拍节拍是指各个工序（Station）完成一次加工所需要的时间；节拍确定了生产线在特定时间段内的产量；最小节拍等于作业时间最长的工序所需要的时间；最大节拍等于各个工序作业时间的总和。最小节拍=1.0分钟最大节拍=2.5分钟产能=实际投入时间/节拍0.10.710.50.2114重要公式1能力公式C=OT/CTCapacity生产能力OperationTime实际作业时间CycleTime节拍3最少工序公式Nstation=Σt/CTΣt各工序作业时间总和最少工序求解表明，生产线效率的判断依据之一，就是和最少工序进行比较。4生产线效率计算公式U=Σt/CT*Nstation5平均节拍CT=Σt/Nstation

2节拍公式CT=OT/DDemand需求这个公式说明生产线的节拍由需求决定。这是非常重要的概念。精益生产反对过量生产所产生的浪费。根据这一原则，效率的准则不是快慢之别，而是满足需求的最经济的作业方式。115关于节拍的补充均衡作业的成本最低，因而是最经济的作业方式；均衡作业时，在线库存最低（最少）；均衡作业就是生产线平衡的基本概念；节拍是控制生产线平衡的条件；节拍的定义并不限于单个的工位；节拍的概念可以用于控制生产线的在线库存。12”10”14”11”116

实例分析

铝合金窗户装配车间

满足需求的产能；工序合理；生产线能力均衡。117A装配和固定窗框B嵌玻璃C装橡胶嵌条D按窗框螺钉E按窗框插销F装窗把

G密封窗框H检查和包装

装配线示意图

80”/B50”/G50”/H70”/A40”/C20”/D30”/F40”/E118装配线设计方案工位前道工序作业描述作业内容作业时间备注1A装配和固定窗框70”21B嵌玻璃80”最小节拍32C装橡胶嵌条40”2D按窗框螺钉20”43E按窗框插销40”3F装窗把30”54G密封窗框50”65H检查和包装50”380”各工序总作业时间Σt最大节拍需求=320套119-200-20+10-20+100WIP380505070608070作业时间6111111人数HGE/FC/DBA工位1020304050607080改善前平衡图120计算平衡效率和损失率U=380/6*80=79%121最少工序求解Nstation=Σt/CT380/80=4(Stations)123465工序总时间可完成量13807621901513127226495303576378663457122生产能力和节拍实际作业时间：28,800秒（8小时）最小节拍：80”最大节拍：380”生产能力：28,800/80=360

套(C=OT/CT)或者：

28,000/320套=90秒/套(CT=OT/D)注：1.此处的实际作业时间假设为100%2.要求设计产能为320单位，计算结果为360单位；

3.最小节拍（CycleTime)为80-90秒

4.最大节拍（FlowTime)为380秒

123生产线平衡的推算步骤保持工序次序的关系；确定岗位后，计算剩下没有委派的时间；确定有没有合适的岗位可以被委派；以此循环直至找到理想的平衡。30”/F80”/B50”/G50”/H70”/A40”/C20”/D40”/E124工位A/DBC/GE/FH人数111115作业时间9080709050380WIP0-10-10+20-40-401020304050607080改善后平衡图125生产线平衡的观察方法生产线平衡可以通过观察和经验积累确定改善的方法；主要观察点是工艺路线和工序之间的顺序（Predecessor）工序之间的“瓶颈和制约要素”(Constraints),以及可以投入的实际作业时间（OT）,采用不同工序和路径的组合，逐步取得平衡的结果；这一方法的优点就是直观，因此经常用于作业现场生产线优化的项目；生产线平衡还涉及到设备布置（也叫工艺布置）和物流设计，是综合考虑的重要内容。126生产线平衡步骤明确基本作业排序；明确作业的先后顺序；计算所需的最低限度的工作岗位；计算效果和效率；找出改进方法；注意：能力平衡是努力实施均衡生产的必要条件，但是，这不是目的本身。根本的目的是在满足需求的前提下，获得最低在线库存和最少劳动力投入的效益。生产线平衡有许多模型，但是所有这些模型都是通过观察和试算来获得最好的结果，因此被命名为HeuristicLineBalancing。（heuristic源自希腊语，意思是“观察”）。本课程将讨论其中几个典型的模型。127生产线平衡分析实例补充1234567890.10.40.60.10.50.70.60.50.4作业时间

(Ti)10.420.530.640.750.561.0(Tmax)70.680.190.4Σiti4.8min128作业（工序）总时间

(Σt)闲置时间10.41-0.4=0.620.50.530.60.440.70.350.50.561.0(Tmax)70.60.480.10.990.40.6Σiti4.8min4.2闲置时间数据解释:每小时40单位的产能;最小节拍1”，各工序总时间Σt4.8小时；闲置时间=最小节拍-各工序的加工时间；129工序数量各工序加工时间总和可完成需求量14.513.322.2526.731.54041.1353.350.966.760.758070.6493.380.56106.790.50120工序数量各工序加工时间总和可完成需求量14.860/4.8=12.524.8/2=2.42531.637.541.25050.9662.560.807570.6987.580.6010090.53112.5Σt变动OT=60’Σt=4.8D=60OT=60’Σt=4.5D=601301234567890.10.40.61.00.50.70.60.50.4IIIIIIIVV工序重排（工艺布置）131IIIIIIIVVOperations1/23/45/678/9TotalOpTime0.91.31.50.60.5Idletime0.06--0.360.46ViolationsofCycletime-0.340.54--StationOperationsOperationTimeStationSumCumulativeSumIdleTimeI1/20.4/0.50.90.90.6II3/40.6/0.71.32.20.2III5/60.5/1.01.53.7-IV70.60.64.30.9V8/90.1/0.40.54.81.0C=0.96C=1.51321234567890.10.40.61.00.50.70.60.50.4KW模型

Kibridge/Wester’sPattern133工位工序作业时间工序累计累积作业时间闲置I1/2/40.4/0.5/0.71.61.60II3/60.6/1.01.63.20III5//7/8/90.5/0.6/0.4/0.11.64.80C=1.6min效率比较：BalanceDelay=0根据前置工序多寡决定，依次从0开始上升。KW模型

Kibridge/Wester’sPattern134HB模型

Helgeson/Birnie’sPattern1234567890.10.40.61.00.50.70.60.50.4135工位工序权重作业时间累计作业时间闲置时间I1/3/23.9/2.1/1.60.4/0.6/0.51.50.1II4/51.6/1.10.7/0.51.20.4III6/71.1/0.51.0/0.61.60IV8/90/00.1/0.40.51.14.81.6HB模型

Helgeson/Birnie’sPatternC=1.6min效率比较：线平衡延滞率=25%

线利用率=75%136成组技术和工作单元

在生产线平衡中的应用工作单元（Workcell）和U型线是精益生产中常用的手法。通过“生产线平衡”这一章节的学习，可以加深对工作单元等手法的理解。

2024/4/19有关GT/Modular/Workcell概论成组技术(GT)、模块化生产(ModularProduction)和工作单元(Workcell)在操作手法上十分相似；它们的共同特征是在车间布置和物流设计上，需要充分考虑搬运成本，也就是搬运次数、距离和搬运方法；通过以下的案例演示，说明上述各项技术在生产线平衡中的应用以及和车间布置，物流的关系。138案例分析案例背景某家具厂技术员Julie发现该厂的营业收入90%来自一种型号简单的椅子和桌子；经过计算，需要每天8小时生产120套这样的家具；首先，Julie经过数据采样分析，并将数据整理后如左表；经过计算，Julie得到下列数字C=OT/D=480”/120套=4”Nstation=Σt/4=19.6”/4”=4.9工序/工位前道工序时间100.5210.6320.3433.6540.2600.5760.4871.25980.41060.511101.2512110.413122.31453.615141.316150.717161.8139直线型生产线工序示意图6/0.57/0.48/1.259/0.410/0.411/1.2512/0.413/2.315/1.316/0.717/1.81/0.52/0.63/0.34/3.65/0.214/3.6140分组工序组合示意图C=3.95C=4.0C=3.811/1.2512/0.413/2.39/0.46/0.57/0.48/1.2510/0.415/1.316/0.717/1.84/3.65/0.214/3.61/0.52/0.63/0.3C=3.95C=3.80141车间布置和物流（搬运）C=3.95C=4.0C=3.95C=3.8011/1.2512/0.413/2.39/0.46/0.57/0.48/1.2510/0.415/1.316/0.717/1.84/3.65/0.214/3.61/0.52/0.63/0.3C=3.80可以考虑传输和容器搬运相结合的方式。142工艺布置和搬运2024/4/19工艺原则布置思考点工艺原则布置首先考虑的是搬运距离。通常，搬运次数和单位搬运距离的乘积之和就是总距离。总距离和单位搬运成本的乘积就是搬运总成本。工艺原则布置的优化目标是各个工艺点之间的相对最佳位置；工艺原则布置的另一个要求，就是相互之间不干扰；（例如：和油漆工艺相邻的必须是相对洁净的工序）工艺原则布置规划的常用方法是试错法和计算机仿真技术。（ComputerRelativeAllocationofFacilitiesTechnique-CRAFT)144项目工艺原则布置方式相同功能的加工设备集中摆放在同一区域适用大批量生产优点集中生产、集中搬运、减少搬运次数特征在制品搬运浪费大等待时间长生产周期长空间占用大造成“乱流”项目产品原则布置方式根据产品类别按照加工顺序依此排列适用柔性生产优点前后各工序紧密相连（流线化生产）特征搬运距离短在制品数量低生产周期短生产空间小单向“流”工艺原则布置和产品原则布置的差别145产品工序ABCD1○○○○2○○○○3○○○○4○○○○工艺原则布置产品原则布置

工艺原则布置和产品布置原则的生产过程1461121234211221人4机多机台单一工艺操作1人4机多机台多种工艺操作工艺原则和产品原则的人机配置差异147工艺原则布置分析BDesignCBinding&HandworkAPaperStorageECustomerServiceArea

DPrintingFPackaging&Shipping

某印刷厂车间分布148搬运次数矩阵ABCDEFA00602602050B012101510C03108440D06560E05F0149搬运距离矩阵ABCDEFA03060154070B30030401540C6030070401540154030030F70401560300150搬运总距离矩阵75735ABCDEFA00360039008003500B0360400225400C0217003206600D018033600E0150F151优化后的布置BDesignCBinding&HandworkAPaperStorageECustomerServiceArea

DPrintingFPackaging&Shipping

152优化后的总搬运距离47935/37%DesignPaperStorageBindingHandworkCustomerServicePrintingPackagingShippingDesign00720225400700PaperStorage0180080039002000BindingHandwork01050124006600CustomerService0240300Printing016800PackagingShipping0153系统(搬运)布置计划

SystemLayoutPlanning不考虑X不重要U普通O重要I特别重要E绝对重要A权重符号密切程度代号154PaperStorageDesignBindingHandworkPrintingCustomerServicePackagingShippingPaperStorageUIEOIDesignOOOOBindingHandworkEUAPrintingUACustomerServiceUPackagingShippingSLP矩阵155

人机（联合）作业分析

2024/4/19

人机作业分析

人机作业分析是研究机械与机械的组合，机械和人的复杂的方法。组合方式可以归纳为以下各种方式：一个作业者：一台机械一个作业者：数台机械数个作业者共同进行作业数个作业者：一台机械数个作业者：数台机械157人机作业分析在这种组合下进行作业的场合，往往会发生所谓的“等待”以及“干扰”问题，为了使作业的效率提高，改善的方法有“人机分析”、“共同作业分析”等。通过结构化的工具找到“等待”“干扰”等改善点；通过对以人为主的工序的详细研究，使操作者、操作对象、操作工具三者科学结合、合理布置和安排，以减轻劳动强度，减少作业的工时消耗，提高产量和质量。158人机作业分析记号作业者机械单独基于时间方面来说，是指跟机器以及其操作者无关的工作自动操作者与自动机器的配合联合或者自己做跟机械或者其他操作者一起工作，时间方面会受任何一方限制的作业自己动手做时间受制于程序、安裝、卸裝、徒手操作的的作业等待由于机器以及其他操作者在工作，最容易引起的“无所事事”(等待)闲置操作者在作业中，最容易引起的机器空转或者停止159作业分析的目的联合作业分析的目的，在于找到“人与设备”，“人与人”的组合作业关系，发现“等待”以及“闲置”的时间，它的目的如下：取消机器的“闲置”，以提高生产率：取消作业员的等待时间，提高生产率(缩短所需时间，以增加生产量)：使设备和作业人员的负荷均等；使作业所负责的设备总数合理；使共同作业的组合人数合理。160人机操作的基本模型机器时间时间人操作者：绘图者：产品：工艺：闲置时间闲置时间效率统计效率统计161单人/设备分析步骤搜集分析数据观察记录一个周期的作业找出过程同步点测定时间制作分析图表整理和改善方案162单人/设备作业分析示意图1-

设备A更换模具5-设备之间移动A-B/B-A2-设备B更换模具1525134234152513323-加工4-设备闲置2-设备B更换模具13163人机作业分析走动距离设备cycletime间隔（操作员和设备的组合条件）操作员对设备的操作技能（多机台/单机台）操作员对设备的监测时间和频率164人机作业中的干扰现象所谓干扰现象，是指不同工序／设备之间的搬运、检验、准备时间等不平衡所造成的等待、闲置等现象。干扰区域165OEE设备综合绩效指标2024/4/19OEE定义OEE是流程（工艺）生产效率和质量的测度

OverallEquipmentEffectiveness(OEE)isatotalmeasureofperformancethatrelatestheavailabilityoftheprocesstotheproductivityandquality167OEE管理定义设备整体效率OverallEquipmentEfficiency可用时间Availability设备出力率Productivity设备有效出力率QualityandRework设备可靠性Reliability设备保养和闲置SpeedlossandIdleTime设备有效性管理SPC过程控制PFMEA168怎样计算OEE可用时间Availability设备出力率Productivity设备有效出力率QualityandReworkOEE=XX注释：以下是关于三项参数的描述。所有这些参数根据行业特征，可以自定义。169OEE和6大损失

EquipmentSixBigLosses可用时间可用运行时间实际运行时间有效运行时间故障停机1上机/调试2闲置/间歇性微停3空转4用于重复加工5Startuplosses6总可用时间维修，或者排产引起的计划中停机170可用时间

AvailabilityAvailabletimeAvailableoperatingtimeBreakdowns1Setup/adjustment2“Thepercentageoftimeequipmentisactuallyrunningwhenweneedit”AVAILABILITY=AVAILABLETIME–UNPLANNEDDOWNTIME/AvailableTime*

100%/AvailableTime

=

TotalAvailableTime–PlannedDowntime*设备的可靠性是设备可用指标的关键因素；预设的停机时间包括计划中的巡检、点检、换模时间、调试时间等；设备闲置时间需要特别定义，其中设备和产品的对应关系，涉及到产品设计原则，因此，由于设备没有负荷而闲置，仍旧视为资源浪费，但是，和设备的可靠性无关。171计划和非计划的停机时间

PlannedvUnplannedDowntimePlannedExcesscapacity.Plannedbreaks.PlannedMaintenance.Communicationsbriefs/teammeetings.Note: Plannedtimesuchasbreaks,meetingsandmaintenancecanbeconsideredaslosses(usefulforencouragingideasonhowtominimisetheirdisrup