《工业工程技术》PPT课件.ppt

工业工程（IE）技术 概 论 随着生产技术与控制方法的不断进步,由 品质占主导的市场竞争模式,逐渐被品质与成 本并重的市场策略所取代；经验的持续积累, 加上不断的改善及创新,无疑会增强公司的实 力与信心,人做为生产力变革的主体,其价值 观念,逻辑的思考能力,科学的工作方法,势必 对改善的效果与投入的成本带来重要的影响, 为此,请你秉承积极,认真的心态理解下面的 內容,并思考行动的步骤! 课 程 大 纲 工业工程概论 工作研究之方法研究 工作研究之工作测量 生产率改善与生产线平衡 工业工程与精益生产的关系 第一讲：工业工程（IE）概论 工业工程和定义 工业工程的发展 工业工程的作用 工业工程的研究内容 工业工程师的素养 什么是工业工程？ Industrial Engineering IE 工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息 所组成的集成系统， 进行设计、改善和设置的 一门学科。 综合运用数学、物理学、社会科学的专门知识 、技术以及工程分析与设计的原理、方法，对 由人、物料、设备、能源、信息组成的集成系 统，进行规划、设计、评价、改进（创新）的 一门学科。 Improve Efficiency 改善效率。 IE的目标： 使生产系统投入的要素得到有效的使生产系统投入的要素得到有效的 利用，降低成本，保证质量和安全利用，降低成本，保证质量和安全 ，提高生产效率，获得最佳效益。，提高生产效率，获得最佳效益。 l l 成本和效率意识成本和效率意识 l l 问题和改革意识问题和改革意识 l l 工作简化和标准化意识工作简化和标准化意识 l l 全局和整体化意识全局和整体化意识 l l 以人为中心的意识。以人为中心的意识。 IEIE的意识：的意识： 工业工程的发展 18561915 科学管理之父-泰勒 44强调科学管理，从而提高生产率；强调科学管理，从而提高生产率； 44创立了创立了“ “方法研究、时间研究方法研究、时间研究” ”； 44分析工作内容分析工作内容 改进方法改进方法 设计工作方法设计工作方法 最大效益最大效益 ； 44提出了一系列科学管理原理与方法。提出了一系列科学管理原理与方法。 旧方法 新方法 作业员配置 400600人 140人 每人每日平均工作吨数 12.5吨 48吨 每人每日平均工资 115 188 每吨人工成本 0072 0033 泰勒铁锹铲煤实验(1898) 泰勒 q 工作测量方法之父，创立了“动作研究” 。 q Lillian (1878-1972)：人因工程学的奠基人。 1995 Corel Corp. 分解动作确定基本动作要素，经科学分解动作确定基本动作要素，经科学 分析建立省时高效和最满意的操作顺序分析建立省时高效和最满意的操作顺序 吉尔布雷斯砌砖研究 旧方法 新方法 动 作 18 412 每时砌砖数 120块 350块 效 率 100 300 工业工程的作用 综 合 体 系 利用 设计设计 DesignDesign 改善改善 ImproveImprove 实施实施 InstallationInstallation 专门的专门的 数数 学学 物理学物理学 社会科学社会科学 知识知识 技术技术 规划规划 设计设计 评价评价 改进改进 创新创新 工学的工学的 分析分析 设计设计 原理原理 方法方法 通过通过 人员人员 机器机器 物料物料 能源能源 信息信息 IE是系统优化技术 期待的成果期待的成果 P P QQ C C DD S S F F PQCDSF 工作研究（Work Study） 方法研究（Method Study）工作衡量（Work Measurement） 程序分析（Process Analysis） 工艺艺程序分析(流程型/总总装型) 流程程序分析(人型/物型) 布局与路径程序分析 操作分析（Operation Analysis） 人机配合分析 联联合操作分析 双手作业业分析 动动作分析（Motion Analysis） 细细微动动作分析 动动作经济经济 原则则 时间时间 研究（Time Study） 马马表测时测时 法 摄摄像法 速度评评比 宽宽放时间时间 （Allowances） 工作抽样样（Work Sampling） 预预定动动作时间标时间标 准（PTS) 模特排时时法（MOD） 方法时间时间 衡量（MTM） 工作因素（WF） 工业工程的研究内容 第二讲： IE方法研究之程序研究 工作研究的内容和步骤 程序分析的定义 程序分析的方法 1)工艺程序分析(流程) 2)流程程序分析(工序) 3)布置与路径程序分析 程序分析改善方法 工作研究的内容 作业测量：是分析效率的技术。包括制定标准时间及改善目标 时间，测定作业效率等。 方法研究：通过程序分析、操作分析、动作分析等研究，进行作 业系统的设计、改善及实施。 IE的全过程： 利用程序分析、操作分析、 动作分析获得-标准化作业 利用作业测定-制定标准工时 工作研究的步骤 程序分析：以整个生产过程为研究对象，研究分析一个 完整的工艺过程（注塑、装配、糖果、包装、存储等）, 消除其中包含的多余作业、搬运、等待、不合理的程序 等，从而提高工作效率（D029垃圾桶）。 程序分析的特点：生产过程的宏观分析。 程序分析包含：工艺程序分析、流程程序分析、布置和 路径程序分析。 程序分析 工序要素记 号说 明 加工表示材料形状、功能发生变化，装配等。 搬运材料、产品或人员的位置变化。 检查质量或数量检查。 等待材料或人员计划外的停滞状态。 存储材料或产品计划中的停滞状态。 复合符号 加工中的搬运 加工中的检查 程序分析符号 工艺程序分析 工艺程序图：表明生产过程中所有的操作、检验和 物料加工的先后顺序，使整个制造过 程一目了然。 用于分析操作之间的关系，生产过程中的操作、检 查、布局设计。 流程程序分析 流程程序图：进一步对整个制造过程作详细记录：由操作、检验、搬 运、等待、贮存五种符号构成，根据研究对象的不同可分为： 物型：记录生产过程中材料、零部件被加工处理的过程。 人型：记录操作人员在生产过程中的各种活动。 用于分析间接或隐藏的成本，如等待、存储、搬运等。 人型程序分析表 程序改善方法-ECRS C 合并 S 简化 R 重排 E 取消 消除不必要的流程、工序、作业、动作等（E ） 尽可能结合项目明细（C） 将项目明细以好的顺序重编排组合（R） 将重编排组合明细简单化（S） 布置与路径程序分析 路径分析：对现场布局、物料(零件、产品）、设备、 作业者的实际流通线路进行分析,改进现场布置、缩短 移动路径。 布置与路径分析图由操作、检验、搬运、暂存、贮存五 种符号和布置示意图构成。重点是“搬运”和“移动” 的线路。 作用：流程程序图的补充，指明移动距离及时间和交 通的拥挤，是改进现场布局与路径的工具。 程序分析技巧-5W2H 做什么？ （what） 何处做？ （where） 何时做？ （when） 由谁做？ （who） 如何做？ （how） 为 什 么 Why？ 做什么？ 要在此处做？有无其他更合适之处？ 要此时做？有无更合适的时间？ 由他做？有无更合适的人去做？ 要这样做？有无更好的方法去做？ 有没有成本更低的方法？ 成本如何？ （how much） 要做这，是否必要？ 程序分析五方面 操作分析通过操作分析减少合并工序或工作地 搬运分析降低搬运重量，减少搬运距离和时间 检验分析选择适宜的检验方法 储存分析对应仓库管理，保障供应，减少库存量及时间 等待分析分析等待原因并消除之 程序的改善五大步骤 v 选择-所需的研究工作 v 记录-研究图表及关键数据 v 分析-5W2H、五个分析方面 v 改善-科学合理的新方法（如： ECRS） v 维持-经常进行检查/改善 人机操作分析 联合操作分析 双手操作分析 第三讲：IE方法研究之操作研究 人机操作分析 人机操作分析：分析操作周期内，人与机器的作业内容及关 系，以协同机器与人的操作，充分利用人、机的闲余能量， 提高人机协作效率。 人机操作图，清晰展现了生产过程中人与机器的交互过程及 操作的时间。 单独工作 空闲 共同工作 人机协作图标 线段的长度代表时间比例。如 1cm代表10min等。 当人或机器操作时用 表示， 人或机器空闲用 表示。人机 共同工作时用 表示。 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 （取）放装好的吸盆 放卡纸 转动转盘 空闲 机器工作 空闲 人时间(min) 人机操作分析图的构成 吸塑热压机 联合操作分析 多人同时对一台机器（一项工作）进行操作，称为联合操 作。对该作业过程中各个对象的不同操作间的相互关系 所进行的分析，称为联合操作分析。 基于人机协作的基础上更复杂的人机协作分析。 联合作业分析研究目的： 发掘空闲与等待时间，提高机器利用率。 平衡各操作者的工作，减少周期时间。 压定糖棒视频 插定糖棒视频 双手操作分析: 双手操作分析：对生产现场作业者双手的操作进行分析研究， 以平衡双手作业动作及负荷，减少动作数量。 符 号 含 义义 说说 明 操作握取、使用、放手、放置 搬运手移动动 作 检验 等候手的延迟、停顿 持住手持住工具或工件 双手操作分析的符号 入产品视频入糖视频包糖视频 第四讲:IE方法研究之动作研究 动作分析的含义和目的 动作经济性十大原则 动作分析：以动作为对象进行的分析，去掉多余动作，降低动 作等级，把必要的动作组合成标准动作系列，以开 发合理、高效的工作方法。 动作分析的工具沙布利克分析（Therblig） 动作分析 沙布利克分析符号 1. 伸手(TE) ( ) 2. 握取(G ) 3. 移物(TL) ( ) 4. 装配(A ) ( ) 5. 使用(U)( U ) 6. 拆卸(DA) ( ) 7. 放手(RL) ( ) 8. 检查(I)( ) 9. 寻找(SH) ( ) （ U） 10.选择(ST) ( ) 11.计划(PN )( ) 12.定位(P)( ) 13.预定位(PP)（ ) 14.持住(H)( ) 15.休息(R)( ) 16.迟延(UD) ( ) 17.故延(AD) ( ) 18.发现(F)( ) U 沙布利克分析 1. 核心动素 2. 常用动素 改善的对象 1. 辅助性动素 减少的对象 1. 消耗性动素 取消的对象 U U U 动作经济原则 动作经济原则：使作业(动作的组成)能以最少的“工”的 投入, 产生最有效的成果。 动作经济性的基本准则 减少 动作数量 追求 动作平衡 缩短 动作移动距离 使动作 保持轻松自然的节奏 质优工 简 折盒子视频打吊咭视频打吊咭改善后视频 动作经济性十条原则 与人体动作有关的原则： 原则一：双手并用、对称原则。 原则二：降低等级原则 手指 手腕肘部肩部 腰部 走动 原则三：尽可能利用物体的动 能采用流畅和连续的动作。 曲线运动优于方向突变的直线 运动 弹道式运动优于受控制的运动 （高尔夫） 动作尽可能有轻松的节奏 与工作地布置有关的原则： 原则四：工具、物料置于工作 者前面，依工作顺序排列。 原则五：零件、物料利用重量 堕送至工作者前面“下坠式”传送。 原则六：照明设备，工作台及 坐椅符合人因工学。 与工具设备有关的原则： 原则七：以夹具或足踏工具代替手的工作。（脚踏拖把） 原则八：将两种或以上工具合并为一 ； 原则九：各指负荷应按其本能给予分配 原则十：工具及物料尽可能预放在工作位置。 符合中国人身体的人因工程学 物料（或工具）放置点、产品组装点、 操作者手的位置形成的三角形的边长 越小越好。 模特排时时法（MOD） 方法时间时间 衡量（MTM） 工作因素（WF） 第五讲:IE工作测量之时间研究 工作研究（Work Study） 方法研究（Method Study）工作衡量（Work Measurement） 程序分析（Process Analysis） 工艺艺程序分析(流程型/总总装型) 流程程序分析(人型/物型) 布局与路径程序分析 操作分析（Operation Analysis） 人机配合分析 联联合操作分析 双手作业业分析 动动作分析（Motion Analysis） 细细微动动作分析 动动作经济经济 原则则 时间时间 研究（Time Study） 马马表测时测时 法 摄摄像法 速度评评比 宽宽放时间时间 （Allowances） 工作抽样样（Work Sampling） 预预定动动作时间标时间标 准（PTS) 作业测量：运用各种技术测量合格工人按规定的作业标准在 常的工作条件和环境下，以正常的速度下完成某项 工作所需的时间-必要时间+宽放-标准工时。 目的： 制定标准作业方法 制定标准工时 制定最佳作业系统 常用方法： 秒表时间研究/视频分析研究 工作抽样 预定时间标准法 标准时间（Standard Time=ST ） 1、方法；按照明确的作业方法与使用固定设备 2、条件：在明确作业条件（例如环境） 3、熟练度：进行操作的人具备中等偏上的熟练度与必要的技能 4、劳动强度与速度：没有在肉体上、精神上不利的影响 5、品质要求：达到规定的品质要求 在上述条件下完成单位作业量所需要的时间。 在正常的操作条件下,用规定的作业方法和设备, 普通熟练作业者以标准的作业方法及合理的劳 动强度和速度下完成符合质量要求的工作所需 的时间, 称标准时间。 标准时间5个必要条件： 标 准 时 间 正常时间 宽放时间 主体作业时间 副作业时间 私事宽放时间 疲劳宽放时间 作业宽放时间 集体宽放时间 标准工时的构成 1. 秒表测时法：用秒表直接进行作业时间测定的方法 。 明确时间分析调查的目的，并向车间人员说明。 选择观测对象，观测时间选择。（什么时间测量合适？ ） 用具准备。 分解作业要素，确定观测次数。 观测及记录，统计整理观测结果(测量多次）。 讨论观测结果，制定改善方案。 预定时间标准 2. 工作抽样法： 在一段较长时间内，以随机方式对调查对象进 行工作与否的间断观测，得出结果。 工作改善：调查人机的工作与空闲比率，对空闲部分进行研 究、分析、改善。 制定标准工时：高阶次工作的标准时间。（作业/工序） 标准工时= + 宽放 总观测时间*工作比率*平均绩效指标 观测时间的总产量 预定时间标准法(PTS)： 对分析对象的作业进行细分，分别决定时间标准，求出作业所需的总 和。 PTS标准法的代表： 工作因素法-WF/方法时间测量法-MTM/模特排时法-MODAPTS 模特法分析代码对应示意图 MOD法的时间值: 1 MOD = 0.1 = 0.1 秒(熟练者动作) = 0.129 秒(正常速度) = 0.143 秒(含恢复疲劳的 10.74%) 移动动作 反射性动作 放的动作 移动动作 终结动作 胳膊的基本动作 腿的动作 结合动作 现 场 的 动 作 边看边抓的 动作 模特法基本体系和记号 M1 手指 M2 手 M3 下臂 M4 上臂 M5 肩膀 (M1/2,M1,M2,M3) G0 接触后抓 G1 抓在手里 G3 难抓的动作 P0 容易放的动作 P2 边看放1次 P5 边看放2次 F3 踩Pedal W5 步行 L1 重量要素 E2 眼 R2 改抓 D3 判断 A4 压力（按） C4 回转 B17 弯曲起来 S30 坐起来 模特法分析代码 区 分 序 号动作代码 MOD(时 间值)代码说明备 注 移 动 动 作 1手指M11手指动作2.5 CM 2手腕M22手腕动作5.0 CM 3前臂M33前臂动作15 CM 4上臂M44上臂动作30 CM 5肩部M55肩关节动作40 CM 结 束 动 作 6抓G00轻触物品的抓 7抓G11手指抓的动作 8抓G22手腕抓的动作 9抓G33需要注意力的抓，反复两次以上才能抓取的动作注意 10抓G1111利用手指末关节，注意力高度集中才能完成的抓注意 11放P00不需注意力简单放的动作 12放P22手指动作修正一次以上放的动作注意 13放P33需要注意力，能靠感觉完成的动作注意 14放P55眼睛盯着放在正确位置的动作注意 区分序号动作代码MOD(时间 值)代码说明备注 其 它 动 作 15重量因素L11搬运重物的动作（根据个数加值） 16看E22眼睛移动，需要对焦独立 17判断D33瞬间的判断独立 18按A222公斤以下的压力动作独立 19按A442公斤以上的压力动作独立 20步行W55走一步或转身 21重新抓R22重新抓小东西时独立 22重新抓R44重新抓大东西时独立 23脚F33脚跟触地状态下踩或放 24回转C44旋转目标物的动作(旋转手柄) 25弯B1717曲身后伸腰 26弯B88连续B17动作(从站立状态,弯曲身体或蹲下再站起来) 27坐起S3030坐上椅子后站起来再坐下来的动作(推椅及拉椅子的动 作) 28注意N33需要注意及危险动作独立 模特法分析代码 第六讲:生产率改善与产线平衡 生产率的改善方法 生产率的改善步骤 生产线平衡的方法 生产线平衡的步骤 生产线平衡实例 4M 问题点 设备设备 Machine 设备经 常停机吗? 维修点检有正常进行吗? 设备 使用方便、安全吗？ 设备 配置和布置好不好 人员员 Man 是否遵守作业标 准？ 工作技能足够吗 、全面吗 ？ 工作干劲高不高？ 作业条件、作业环 境如何 ？ 材料 Material 材料品质状况如何？ 材料库存数量是否合适？ 材料存放、搬运方式好不 好？ 方法 Methode 作业标 准内容是否合适？ 作业前后的准备工作是否 经济 高效？ 前后工序的衔接好吗？ 作业安全性如何？ 5W2H，ECRS 改善的方法 未达到 预计的 结果 计划Plan 试行o 实施Action达到预期结果 找到浪费收集数据 确定预计结果找到方案 实施方案 评估结果 标准化 防止再发生 核查 heck IE工作研究改善的步骤 工作研究 方法研究作业测定 选择研究对象 记录现行工作方法 程序分析 进行方法改进 拟定新的工作方法 培训操作者 实施新的工作方法和标准时间 提高工作效率 操作分析动作分析 选择研究对象 确定时间研究方法 直接时间研究 预定动作 时间标准法 标准资料法 确定宽放时间 制定标准时间 持续改进 生产线平衡 生产线平衡：对生产各工序进行作业内容均衡化，使各工序的作业时 间基本相近。其核心是消除工序不平衡从而消除工时浪费，最终实现 “单件流”。 流水生产线是在“分工”和“作业标准化”的基础上发展起来的。 1. 分析作业内容及时间 2. 分解工序，将作业内容初步分配到各工序 3. 对各工序进行作业内容调整及改善，使各工序时间基本相等 4. 按加工顺序布置工位。 研究生产现平衡时几个重要概 念 TAKT（节拍时间）：客户需求节拍，目标：按需生产（按月变化）。 TAKT Time =TAKT Time = 工作时间工作时间 客户需求量客户需求量 CT（周期时间）：生产制程时间，制造一件产品所需时间(基本恒定）。 Cycle Time =Cycle Time = 每期工作时间每期工作时间 每期产出量每期产出量 瓶颈时间（Bottleneck）：整个流程中最长的工序时间 通过，前端到 达所需时间 生产线平衡步 骤 1.确定流水线作业内容及作业标准 2.计算节拍时间（TAKT TIME） 3.画优先图-AOV 4.确定理论工位数 5.生产线平衡排程（将作业要素按一定准则分配到各工位 ） 6.计算流水线负荷(效率) 如何有效的设拉 D F J C 1. 绘制生产线优先图（又称网络活动图） （Precedence Diagram） A B G H E K I 玩具小车生产线平衡案例 任务时间(S)作业描述紧前任务 A45安装后轴支局,拧4个螺母无 B11插入后轴A C 9 拧紧后轴支架螺栓B D50安装前轴,用手拧紧4个螺母 E15 拧紧前轴螺栓 D F12安装1#后车轮,拧紧轮轴盖C G12C H12E I J K 12 8 9 无 E F,G,H,I 安装2#后车轮,拧紧轮轴盖 安装1#前车轮,拧紧轮轴盖 安装2#前车轮,拧紧轮轴盖 安装前轴上的车把手,拧紧螺栓螺钉 拧紧全部螺栓螺钉 2. 计算节拍： 玩具小车的生产在一个传送带上进行组装,客户每天的需求是 500辆,每天的生产时间为420Min. TaktTakt Time(TTTime(TT) ) 有效工作时间有效工作时间(Fe)(Fe) 客户需求量客户需求量(N)(N) 60*42060*420 500500 50.4S/辆 3. 计算工作站最小数量（理论上）： SminW/TT195/50.43.874 W:流水线中所有工作站工作内容的时间总和 4.选择作业分配规则 ： 规则一：按后续作业数量最多规则优先安排作业。 规则二：按作业时间最长规则优先安排作业。 规则三：按该项作业元素时间与后续作业元素时间的总和最大规则优先安排作业。 5.平衡装配生产线，将作业分配到各工作站： 作业元素后续作业元素数 量 作业元素后续作业元素数 量 A6F,G,H或I2 B或D5J1 C或E4K0 平衡方案A，选用规则一，当规则一遇到问题时，采用规则二，直至所 有作业均安排完毕. 工作站作业作业时间 S 剩余时间 S 可安排的紧后作 业 紧后作业最多的作 业 最长作 业 1A455.4 无 2D500.4 无 3B1139.4 C,E C,E E E1524.4 C,H,I C H,I C915.4 F,G,H,I F,G,H,I F,G,H,I F123.4 无 4G1238.4 H,IH,I H,I H1226.4 I I1214.4 J J86.4 无 5K941.4 无 流水线负荷率:E=W/(S*TT)=195/(5*50.4)=77.38% 平衡方案B，选用规则三：即该项作业元素时间与后续作业元素时间的总 和最大规则优先安排作业(下图为小车作业元素阶位表) 作业元素作业时间 ABCDEFGHIJK 阶位值 A45 1+ + + 106 B11 1 + + 61 C9 11 + 50 D 50 1 + 106 E 15 11+ 56 F 12 1+ 29 G 12 1+ 29 H 12 1+ 29 I 12 1+ 29 J 8 1 17 K9 9 工作站作业元素阶位值紧前作业作业时间S累计作业时间S剩余时间S 1A106一45 455.4 2D106一50 500.4 3B61A11 1139.4 E56D15 2624.4 C50B9 3515.4 F29C12 473.4 4G29C121238.4 H29E12 2426.4 I29E12 3614.4 J17F，G，H， I 8 446.4 5K9J9 941.4 按阶位法分配小车作业元素过程 通过上面的阶位式作业元素分配过程得到作业地仍为5个，负荷 率仍为77.38%，平衡效果依然不好。 平衡方案C，选用规则二：即按作业元素时间最长规则安排作业， 并用规则一作为辅助规则，以达到生产线平衡的目的。 作业元素作业时间S作业元素作业时间S D50B11 A45C，K9 E15J8 H，I，F或G12 流水线负荷率:E=W/(S*TT)=195/(4*50.4)=96.73%（只有6.6S 空闲 ） 计算各工序作业负荷： 平衡方案C ,各工作站的负荷率均有大幅提升, 故选用平衡方案C 更好. 工作站作业作业时间S剩余时间S可安排的紧后作业时间最长的作业紧后最多作业 1D500.4 无 2A455.4 无 3E1535.4 B,H,I H,I B H1223.4 I,B I B I1211.4B B B B110.4 无 4C941.4F,GF,G F,G F1229.4G G G G1217.4 J J89.4K K90.4 无 精益生产的定义： “精益”一词取自“精”字中的完美 ，周密，高品质和“益”字中的 利和增加的意思，更有精益求 精的意思，精益生产起源于丰 田生产模式。 第八讲:工业工程与精益生产 5S-精益生产的基础 识别并消除七种浪费（7 Wastes） 标准化作业（SOP） 准时化生产（JIT） 精益布局与物料流动路径（Lean Layout） 价值流分析（VSM）-现在一般先用VSM来分析VA/NVA 快速换型（SMED） 均衡生产（Leveling Production) 设备效率（ OEE ） 全员生产自主维护（ TPM ） 精益生产的主要内容 精益生产 5S-精益生产的基础 整理-区分有用及无用物品，并分开 整顿-将有用物品放置于规定位置（定位） 清扫-按谁使用谁清洁的原则作好物品的日常清洁 清洁-对上述三方面的强化管理 素养-形成员工的5S素养，严守标准，团队精神 “定品”，“定量”，“定置”化管理的三定原则。 与工业工程中路径与布局的技术及动