制造型企业产品制造时间模型研究

大型单件小批制造型企业产品制造时间模型研究摘要 制造型企业总是希望在不投资或者少投资的情况下扩大生产能力尤其是大型单件小批生产的企业，由于订单具有随机性，生产种类繁多，生产对象不断在变化，生产重复性低且不确定，就使得生产计划及生产管理十分复杂难做，因此研究怎样扩大生产能力显得十分重要。但在目前管理的运用中，人们往往去追求先进的管理理念，比如:计算机集成制造系统(aIMe)、并行工程(CE)、准时制(.IIT),敏捷制造(AM)等等，而常常忽视了对企业自身最基础的生产流程和时间的研究特别像大型单件小批制造型企业，生产产品没有固定的工时定额，在生产计划的排程上只有靠经验估工，找不到科学的产品工时作为计划的数据支撑。本文就是在这种情况下，对大型单件小批制造型企业进行时间模型的研究 本文首先阐述了工业工程(IE)中方法研究理论和时间研究理论，然后根据大型单件小批制造型企业的产品在生产中生产对象不固定且工时耗费也不是固定的，即工时呈变化的特点，分析得出工时的变化是由一部分常数值和变动值构成，而变动部分又和某种影响因素有关，由此得出对大型单件小批制造型企业生产产品建立生产工序工时模型的思想，并提出了建立该模型的总体规划的方法步骤和规戈图。 按照对大型单件小批制造型企业的时间模型研究方法，对A公司的油箱制造分公司进行了实证时间研究优化了原来的油箱制造流程，改善了其中的流程作业工序，在此基础上运用工时模型的建立方法对油箱制造进行了工时的建模，示例建立了数控下料工序、折弯工序、焊接工序和喷砂工序中的部分零部件的工时模型。运用时间模型采用关键路线法对生产中的H订单产品在生产计划方面的编制进行了研究，提出了时间模型在员工绩效管理方面的应用情况，同时还分析了时间模型的运用经济效果 工时模型的正确建立，为油箱生产的工时制定提供了良好的方法，也为油箱的生产计划提供了准确可靠的数据支持同时也有利于大型单件小批制造型企业的生产管理关键词:大型单件小批生产，工时定额，时间模型，关键路线法重庆大学硕士学位论文ABSTRACT The leaders in enterprises belong to manufacturing industry always expect thattheir production capacities could be expanded under no investment or few investment,especially Large-Piece OKP (one-of-a-kind production) Enterprises. Due to the orderrandomicity and variety and low reiteration and ascertainion in Large-Piece OKPEnterprises, the production plan and production management is very complicated anddifficult. So it is very important that studying on how to expand production capacities.But now, people often pursue the advanced management, such as CIMS, CE, JI工AMetc, but neglect the most foundation process and time study in enterprises themselves. Inparticular, in Large-Piece OKP Enterprises, the production have no fixed man-hourquota and the planner depend on only experience to estimate the man-hour quota whenplanning because of being unable to obtain scientific man-hour quota datum. In thispaper, the production time in Large-Piece OKP Enterprises will be studied. In this paper, first of all, expounding Motion Stu勿and Time Study in IE theory,and then, according to the characteristic that is the unfixed production objects andman-hour quota in Large-Piece OKP Enterprises, that is, man-hours are changeable, andon the basis of analyzing the changeable man-hour that is made up of consta川andvariable, the man-hour model idea and the establishing step and process chart are given. According to man-hour models in Large-Piece OKP Enterprises, Thedemonstrating example is given in tank factory of A Company. Analyzing the tankproduction process and improving the working operation in process, and establishingman-hour models and giving the demonstration in CNC and bending and welding andblasting working operation. And then using the model and CPM(Critical Path Method)to study production planning of H order, putting forward the performance managementby using the man-hour models. In the end, economic benefit is analyzed after usingman-hour models. The right man-hour models can offer accurate methods for man-hour quotaestablishment, and also provide exact and reliable datum for production planning, andalso in favor of production management in Large-Piece OKP Enterprises.Keywords: Large-Piece OKP Enterprises, man-hour quota, time models, CPMii重庆大学硕士学位论文目录目录摘要.IABSTRACT. II1绪论.1 1.1论文选题背景及研究意义.1 1.2国内外工业工程发展和应用状况. 2 1.2.1工业工程发展阶段. 2 1.2.2应用状况. 2 1.3论文的来源、研究目的和意义. 3 1.3.1论文来源. 3 1.3.2研究目的. 3 1.3.3研究的意义. 4 1.4本文研究思路及总体构架. 42时间研究相关理论.5 2.1方法研究23331 28341.5 2.1.1方法研究的定义及特点. 5 2.1.2方法研究的内容. 5 2.2时间研究理论基础33. 7 2.2.1时间研究的定义和用途. 7 2.2.2时间研究分析体系. 8 2.2.3秒表测时法. 9 2.2.4工时定额理论35-372328331.11 2.3方法研究和时间研究的结合体系. 14 2.4小结.153大型单件小批制造产品生产时间研究总体规划.17 3.1企业生产类型. 17 3.1.1企业生产类型的划分. 17 3.1.2大型单件，、批生产作业流程.18 3.1.3大型单件，、批生产的管理特点. 19 3.2大型单件制造产品生产时间模型建立总体规划. 19 3.2. 1时间模型建立的思想. 20 3.2.2时间模型建立的方法. 20 3.2.3时间模型总体规划图. 23 3.3小结.254 A公司油箱分公司生产流程研究. 27 4.1 A公司及油箱分公司概况. 27 4.1.1 A公司概况. 27 4.1.2油箱分公司概况. 27重庆大学硕士学位论文 4.2现行生产流程.28 4.2.1生产特点.28 4.2.2油箱公司布置图.29 4.2.3产品制造流程.29 4.3生产中存在的问题.31 4.4生产流程改善.31 4.4.1总体流程改进.32 4.4.2局部流程的改进.34 4.5小结.455 A公司油箱分公司时间模型建立.47 5.1工序工时模型建立.47 5.1.1箱盖数控下料作业流程.47 5.1.2工时消耗分类.47 5.1.3作业影响因素分析.47 5.1.4作业时间测定.47 5.1.5数控切割速度和箱盖长度与时间的关系.49 5.1.6箱盖数控下料总体时间模型建立.50 5.2其它工序时间模型的建立.51 5.2.1折弯工序.51 5.2.2焊接工序.52 5.2.3喷砂工序.61 5.2.4喷漆工序.63 5.3对工时模型的说明.63 5.4小结.636时间模型运用研究.65 6.1运用于生产计划.65 6.1.1时间模型的计算.65 6.1.2关键路径法编制计划.67 6.1.3运用时间模型生产周期总体效果.71 6.2运用于绩效管理.72 6.2.1劳动工作表的建立.72 6.2.2工作效率考核.73 6.3运用于管理信息系统.73 6.4时间模型运用总体效果.73 6.4.1产能提高.73 6.4.2经济效果.74 6.5小结.747总结及展望.75致谢.”参考文献.79重庆大学硕士学位论文目录附录:作者在攻读硕士期间参与的项目及发表的论文. 811绪论1绪论1.1论文选题背景及研究意义 继20世纪初亨利福特和斯隆创立了大批量生产(Mass Production)1方式以来，多数企业依靠大批量生产大大提高了生产效率、降低了成本，获得了很好的收益尤其是在20世纪70年代中期以前，生产的发展赶不上需求的增长，在世界范围内市场大体仍属卖方市场21，产品处于供不应求状态，因此，大批量生产企业成为当时主流并且有良好的经济效益然而，随着经济的发展，20世纪70年代以后，国际竞争日趋激烈，市场需求逐渐呈饱和趋势，买卖关系中的主导权也发生了转移，即从卖方市场转变为买方市场。同时随着教育水平和生活水平的进一步提高，消费者的需求偏好也发生了很大的变化，开始追求质优价廉、款式新颖的产品，这就要求企业具备快速开发和生产新产品的能力，具备多品种、小批量和低成本生产的能力在这种形式下，多品种小批量生产方式已成为现代社会生产方式的主流据有关资料，美日等国的制造业有将近四分之三左右为多品种小批量生产类型，我国机械制造行业绝大部分都属于这种生产类型3 多品种小批量生产具有产品品种多、同一品种批量小、生产周期短、资金周转快、产品质量要求高等特点。针对多品种的特点，国内外一些学者在客户定制方面进行了很多的研究4-12目前研究运用最多的是在生产管理模式方面的研究其中最有代表性的是制造资源计划(Manufacturing Resource Planning简称MRP II )131、准时制生产(Just in Tim。简称JI.h)14-151、最优化生产技术(OptimizedProduction Technology简称OPT)16-171,敏捷制造(Agile Manufacturing简称AM) 8,计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System简称CIMS)191、并行工程(Concurrent Engineering简称CE) 201 尽管有那么多先进的生产管理模式，然而多品种小批量因为其自身特点带来的复杂性致使生产管理也十分复杂而难以操作而大型单件小批生产方式类型属于多品种小批量生产中的特殊情形，更是难于管理。针对大型单件小批生产的管理复杂性，目前研究很多是生产计划方面，如CPM关键路径法(Critical PathMethod) 211、关键资源计划法(BRPM: Bottleneck Resource Planning Method) 22等 然而，人们在追求先进管理模式和计划方法的时候，常常忽视了对企业生产制造过程中的最基本问题的研究即时间研究。时间研究属于工业工程方面的重要内容，其在大批大量生产企业中运用十分成熟，但是大型单件小批制造产品，由于其自身特点，很少有企业对其进行时间方面的研究，致使大型单件小批制造企业在运用先进管理和计划方法中常常因为没有科学准确的时间作为支撑而空有其重庆大学硕士学位论文表，不能完全发挥准确高效的作用 针对大型单件小批制造企业产品制造过程的特点，难有科学的时间基础数据问题，本文在运用工业工程的基本理论和方法上，对大型单件订单制造企业产品制造过程进行时间模型的研究，以期能够获得生产制造过程中最基础但很重要的生产数据，从而为更好的运用先进的管理技术和信息化工具提供科学的数据支撑1.2国内外工业工程发展和应用状况1.2.1工业工程发展阶段 工业工程是工业化的产物，一般认为起源于美国，距今已有近百年的历史，大致划分为四个发展阶段 第一阶段，19世纪末叶到第一次世界大战结束，称为萌芽和奠基的时期从1895年起，泰勒先后发表了计件工资、工场管理和科学管理原理等论著，主要是以“时间研究，(Time Stu勿)为主，系统地阐述了科学管理思想而同一时期的吉尔布雷斯夫妇则创造了与时间研究密切相关的“动作研究”(Motion Study)，他们设定了十七种动作的基本因素以及工作流程分析，为工作与操作的改进和后来的预定时间标准创造了科学的依据，提供了至今人们仍在使用的思维方法由此以泰勒的时间研究和吉尔布雷斯夫妇的动作研究就奠定了工业工程的基础而另外，甘特提出的计划控制图如:甘特图，即横道图231，美国的汽车大王亨利福特首创符合标准化、专业化的生产线同步化系统(流水线)2+l，使制造领域的生产率大幅度提高，也为工业工程奠定了很好的应用基础 第二阶段，第一次世界大战结束到20世纪40年代中期。这一阶段是主要以狄培德的工作抽样理论25和梅纳德、史特基模丁与萧瓦普的“方法时间测定”261(简称M.T.M)为代表，利用应用数学的有关理论发展了工作研究的技术 第三阶段，从20世纪40年代中期到20世纪70年代中期，称为成熟期271广泛地将当时的数学、自然科学和社会科学的成果引入工业工程的活动中。特别是为解决战争中的军事方案选择问题而研究出的新学科运筹学(OperationResearch, OR)，它包括数学规划、优化理论、博弈论、排队论、存储论等理论和方法，许多学者将这些方法运用到工业工程中，使得工业工程取得了重大的发展 第四阶段，20世纪70年代中后期到现在，称为创新期这个阶段，世界生产力与科学技术高速发展，工业工程应用定量分析与设计的能力大大增强。系统工程(Systems Engineering, SE) 211运用于工业工程，从而工业工程具备了更加完善的科学基础与分析方法，使得工业工程得到了进一步发展和更广泛的应用1.2.2应用状况 60年代以后，西方发达国家开始将计算机技术应用到工作研究领域，出现了1绪论一些进行流程分析、动作研究和时间标准制定与管理的计算机软件系统。但是，国外的工业工程在实际应用中，基础IE的应用还是最普遍的据美国路特调查到1981年美国就有94.2%的企业应用了方法研究，96.3%的企业应用了作业测定;而哈里斯对英国401家企业的统计调查也显示有84%的企业应用了工作研究23 而在我国很早的时候就已经开展了工业工程活动，如:倪志福技术革新，“毛泽东号机车组”操作法等四，都是工业工程活动成果尤其是改革开放以后，国营大中型企业更注重生产效率和产品质量提高，像一汽、一汽大众、科龙、美的、海尔、成飞，以及东南沿海的众多企业都已经应用工业工程作为提高企业管理水平的重要手段，并取得了显著效果30目前我国许多与国外合资或独资企业，像上海大众、一汽大众、天津奥梯斯电梯厂、上海麦道飞机公司、天津摩托罗拉公司等均设立了工业工程部和工业工程师岗位，给企业带来了非常突出的经济效益27 但是，即使在使用工业工程技术取得较好效果的企业，也很少应用科学的时间研究的方法。很多企业之所以取得巨大的成功，大部分是由于在从粗放式管理向集约式精细化管理转化过程中，消除了生产流程中和生产现场的设备、人员、工具等浪费现象而得到的许多企业还没有采用科学的时间研究方法，仅依靠技术人员的经验或简单的未加以科学评估的直接测时来得到时间数据其结果是不能充分发挥工业工程技术的潜力，特别是在相继引入MRP-II, JIT、精益生产等先进管理方式，需要大量准确的生产时间数据时根本就不能提供。因此造成引进的先进管理方式成为无源之水，不能发挥作用，或勉强使用但事倍功半 当然，也有一些企业在进行时间研究的方法来搜集时间数据，进行生产率提高的研究但对于单件生产31-32的企业却鲜有进行时间方面的研究1.3论文的来源、研究目的和意义1.3.1论文来源 本论文的研究来源于“A公司CNC时间研究”项目1.3.2研究目的 在国内外电力短缺、供不应求的情况下，市场对变压器需求日益增加，带给变压器制造企业良好的机遇这种情况下，A公司订单饱满，但是现在的生产能力却远远不能满足订单的要求，怎么样通过以最少的投入获得最大的产出，是摆在公司面前的问题。尤其是油箱制造分公司，由于油箱的制造属于大型单件小批制造类型，一直以来油箱的制造没有科学的工时定额数据，生产计划的排程也因为没有科学的生产工时数据而显得不尽合理，常常造成生产的负荷不均衡而带来浪费同时油箱的制造也受场地狭小的限制，在无法扩大生产场地的情况下，怎么样通过运用工业工程的理论获得科学的工时定额数据，以达到产能的提高及生重庆大学硕士学位论文产周期的缩短是本文研究的目的1.3.3研究的意义 通过本课题的研究，根据工业工程中方法研究和时间研究的理论基础得出大型单件小批制造型企业的产品制造流程改善及生产工时的制定思想和方法。同时用得到的方法分析并优化油箱生产的流程，分析油箱生产的时间消耗情况，通过建立工序工时模型，解决油箱按订单生产中难有科学时间标准数据作为计划支持及工人绩效管理等问题1.4本文研究思路及总体构架 本文首先对课题提出的背景、发展过程及研究现状进行阐述，旨在引出该文研究的必要性、研究目的和意义接下来，本文主要对工业工程中方法研究和时间研究理论进行阐述。在此基础上，分析大型单件小批制造企业的生产管理特点，提出大型单件小批产品制造的工时时间模型建立思想和总体规划方法，并得出建立工时定额工时模型的总体规划图最后，将工时时间模型建立思想和总体规划方法运用到大型单件小批制造产品变压器油箱中，建立油箱制造的工时模型，并运用工时模型进行生产计划和工人绩效管理，最后分析时间模型的运用效果 本论文的总体结构如下图1.1所示: 方法研究和时间研究的基础理论 大型单件小批产品制造时间研究总体规划 大型单件小批产品制造时间研究总体规划图 按总体规划步骤首先按总体规划步骤对油对A公司油箱分公司 箱产品制造时间进行油箱制造流程优化 模型研究 时间模型运用效果研究 图1.1论文的总体构架Fig. 1. 1 The whole structure of the article时间研究相关理论2时间研究相关理论 方法研究和时间研究是工业工程中的重要内容时间研究通常要在对生产流程进行优化的基础上进行，也就是要以方法研究为基础2.1方法研究23331 283412.1.1方法研究的定义及特点 方法研究就是运用各种分析技术对现有工作(加工、制造、装配、操作、管理、服务等)方法进行详细的记录、严格的考察、系统的分析和改进，设计出最经济、最合理、最有效的工作方法，从而减少人员、机器的无效动作和资源的消耗，并使方法标准化的一系列活动 从方法研究的定义可以得出其具有如下的特点: 求新意识 方法研究不以现行的工作方法为满足，力图改进，不断创新，因此永无止境的求新意思是方法研究的一个显著特点 方法研究的指导思想一一挖掘企业内部潜力 力求在不投资(不增加人、机、物)或少投资的情况下，获得大的经济效益 方法研究的着眼点系统整体优化 方法研究首先着眼于整个工作系统、生产系统的整体优化，然后再深入解决局部关键问题即操作优化，再进而解决微观问题即动作优化，从而达到系统整体优化的目的2.1.2方法研究的内容 方法研究的研究对象是系统，解决的是系统优化问题因此，方法研究着眼于全局，是从宏观到微观，从整体到局部，从粗到细的研究过程，其研究内容主要包括程序分析、作业分析、动作分析 程序分析 程序分析是工作研究的基础，是依照工作流程，从第一个工作地到最后一个工作地，全面地分析有无多余、重复、不合理的作业，程序是否合理，搬运是否过多，延迟等待是否太长等问题，通过对整个工作过程的逐步分析，改进现行的作业方法及空间布置，提高生产效率 1)程序分析常用符号 程序分析中一般由五种基本活动构成，其常用符号可用表2.2表示重庆大学硕士学位论文表2.2程序分析的常用符号2)程序分析的工具程序分析的种类不同，程序分析种类工艺程序分析流程程序分析布置与经路分析管理事务分析采取的分析工具也有所不同，具体如表2.3所示 表2.3程序分析的种类工具Table2.3 The process analyse tools州万红3)程序分析的方法 a. 1个不忘一一不忘动作经济原则动作经济原则是指通过对人体动作能力的研究，创立一系列最能有效地发挥人的动作能力的科学原则，达到减轻操作者的疲劳程度，提高效率的目的 b. 4大原则ECRS原则E为取消(Eliminate); C为合并(Combine); R为重排(Rearrange); S为简化(Simplify). c.5个方面一一加工、搬运、等待、储存和检验d. 5WlH”技术对目的、方法、人物、时间、地点进行提问时间研究相关理论4)程序分析的步骤程序分析的步骤大致可按表2.4进行步骤选择 记录分析 建立 实施 维持 表2.4程序分析的步骤 Table2.4 The process analyse step 内容选择所需研究的工作针对不同的研究对象，采用表2.3所示的不同的研究图表进行全面记录用5WIH, ECRS等方法进行分析、改进建立最经济、最科学、最合理、最实用的新方法实施新方法对新方法经常性地进行检查，不断改善，直至完善 作业分析 通过对以人为主的工序的详细研究，使操作者、操作对象、操作工具三者科学地组合、合理地布置和安排，达到工序结构合理，减轻劳动强度，减轻作业的工时消耗，以提高产品的质量和产量为目的而作的分析 1)作业分析与程序分析的区别 作业分析是研究一道工序的运行过程，分析到操作为止。而程序分析是研究整个生产的运行过程，分析到工序为止 2)作业分析的类型及对应的工具 根据不同的调查目的，作业分析可分为: a.人一机作业分析。对应的工具采用人机作业分析图。 b.联合作业分析。对应的工具采用联合作业分析图。 c.双手作业分析。对应的工具采用双手作业分析图。