（工商管理专业论文）NKR型汽车前桥装配线的重组与优化设计.pdf

绪论 1 绪论 11 问题研究的背景和意义 江铃车桥厂前身是1 9 6 8 芷12 月山江曲第凹机r v 农机j 一问和臼昌巾运 输公司儡葶厂组建的三轮汽二刽：主l ，10 7 r 平改名为江匠琳砂冲，l 车制造厂， 1 产产zr 卜2 7 刑发车。1 9 7 4 印f 难生产汽下拖拉耵l 挂下，叉更名为“江西一垂 三_ 制造厂”生叫掣、7 0 5 型、7 c 21 。u 、7 c b 2 型、7 c b ! j 2 型、兀：型等备和 车辆 辛下8 0 年代床，随着我国交通法划的谴整，= = 王车的使用旧i 受兰 限制 卉至淘汰。1 9 8 8 币，企业改革逆一步深化，企、| | ，日计划经济转向苣主经营一 谬步走向而场，谚_ 开始转产台、1 盟汀翻汽下制造厂：江铃y 、4 股份自限公 p 发起几1 ， 两汽午制造j 底盘劳| 。垃，x i v ，1 9 9 4 盏经过股份靓战：蚩正 式更寰为江铃车桥厂，隶属? 铃汽! 三艘佾有限公司，人、财、物，、做、销 均ii 铵汽车 j ；_ 份有【二髓公司统管理，；业从牛口术t s e z el 正十铸j 童司引 进的n 肌、r 、t f r 系列轻型载货汽亡前析总成钓生产。任“匕五”和“八五” 计划胡同，先而投八近亿元资金进订技不改遗，剥有前轴、左有转叫午、前轮 戮、时制动鼓、转同。r 管等八祭机械砸耐。水牛产线| | _ 】三条装配沅水二：二i 线t r _ 地m 积8 0 皇新祉土地8 0 亩，阳掣1 一+ ，j i = 丁= 。 j _ 窭健瞰霪g v e r ， 。k 嚣lv ；e 冉 圈l j 西安理工人学一商管理颂士( m b a ) 学位沦文 1 2 装配线目前实际存在的主要问题 随着r h 场经济的不断发展，江铃汽车产a 销售形势也相应变化，n h r 轻 型载货汽车销售量有所f 降，而 q l ( r ( 如图l 一2 所示) 和t f r 两种车型需求 苗稳步上升，特别是n k r 轻型载货汽f 载重量17 5 吨比较适台。# 小集团及 、体丁商户的载货需求，同刚，国内一些轻犁载货汽下生产厂商也纷纷向 ；1 1 铃下桥厂订购k ri j d 桥总成配套，1 訇此，n k r 前桥总成需求量增加，h t k r 前桥装配生产线生产能力日前较施满足市场的需求。但是，由于市场的一 些不确疋因索，特别是一此有配套需求或有配套意向的整车生产厂商的不 确定i 习襄，江铃牛桥本着与江铃汽下雅份有限公司专业配套生产的原1 1 _ f ， 了；_ ：直阿目投八巨额资金扩大生产规模。同盯该装酉己线本身的仟业平衡量三 仅为6 2 ，因此，如何利用现有资源，充分挖= | i i 暑j 部潜力特别是激发生产纠 纵管理的创造件来提高生产量、缓解供需矛盾、满足市场需求、提高经济 散豁成乃j j ：馋乍桥厂急需解决的一个问题： 圈】2n k r 轻型载货汽车 该厂n k r 前桥总成装配线自“八五”技术改造建成以来，其后来作过 任何改进，属于强制节拍单一品种土线移动式连续装配流水线，生产节拍 为2r a lr l ，传送带理论速度为0d 一4 m 1 1 l b ，但可以无级调遮，现行速度为l i l l n l l l l ，平均班产量1 0 0 多台，线上操作工人2 2 名，辅助作业人员6 名。 采j j 单班制生产，每周j 二作5 天，每火工作65 小时。由于装配线是按一 定的述度米运 t 的，如果并工位的作业时司有差异，那么，作、i l 时间较短 绪论 的工位则会产生等待现象，造成装配线上作业人员忙闲不均，这种等待称 为工位闲余，全线工位闲余的总和就称为线闲余n 】。这时，可以调整工序 作业内容或工作条件或作业方法，以调整装配线上每道工序的作业时间基 本相等即工序同期化n 】。过去由于生产能力远大于市场需求量，供求矛盾 不大，工厂对装配线闲余没有引起足够重视。随着市场需求量的增大，产 品供不应求，节拍的调整受到一些“瓶颈”工序的影响，而对装配线的不 平衡问题、工位闲余损失等问题缺乏深入研究，对提高生产效率的方法和 途径缺乏科学的理论指导和实践经验。 n k r 前桥装配线属强制节拍流水生产线，装配线的产量取决于生产节 拍，产量的提高必须依靠生产节拍的降低，而降低生产节拍必须降低装配 线最大工序作业时间。 由于n k r 前桥装配操作内容可拆分性较小，工序操作时间相差比较大， 作业平衡率低，该装配线目前的作业平衡率仅为6 2 。此外，装配线目前还 存在以下几个方面问题： ( 1 ) 影响该装配线非正常作业时间的主要因素有零件选配和调整，零 件的选配和调整具有很大的偶然性，选配和调整顺利，作业时间短：选配 和调整不当，则作业时间长，超过装配线节拍时不得不中断传送带运转。 ( 2 ) 由于装配作业过程中大量使用电动、风动工具，以及使用铁锤、 木锤敲击，装配区噪声偏高。 ( 3 ) n k r 前桥由许多中小零件组成，测量工具显示也比较细微，该装配 线作业需要经常使用眼睛观察因此，照明度直接影响工人作业疲劳强度， 部分区域照明度不够。 ( 4 ) 该厂地处江西南昌冬寒夏炎相对湿度很大( 7 3 左右) ，装配 线的微气候环境比较差，影响工人作业疲劳强度。 ( 5 ) 一些定置管理措施不科学，不合理，导致工人许多作业动作是无 效的。影响工人劳动强度，也浪费了作业时间。 ( 6 ) 装配线使用的一些工具、工艺装备的设计不符合人机工程学的科 学原理，使工人操作不经济、不方便。 ( 7 ) 装配作业劳动定额不够细致，定额管理不严格。 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 1 3 研究内容、思路和方法 本文侧重研究江铃车桥厂n k r 前桥总成装配流水生产线工序同期化以 提高生产能力的问题。从物料流、误差流和资金流角度看，装配过程是零 部件的硬件集成，误差综合和资金汇集的后续制造活动，也是产品达到功 能要求、保证性能质量的最后制造阶段。它包括零件组装部件与总装配、 调整、检测和试验等作业。据统计，制造业中约有2 2 4 0 的熟练劳动力 被装配作业占用，装配成本约占制造成本的3 0 5 0 【3 】。因此，装配在制 造中占有重要的地位。但是，由于装配作业对人的感知、技艺和经验依赖 较强，至今装配过程的自动化程度还很低。江铃车桥厂前桥总成装配大部 分为手工装配，存在着装配工人技术水平和经验参差不齐，操作动作不符 合动作经济原则，造成各工序时间不平衡，影响装配生产率的提高，并且 装配工人的劳动强度大等问题。如何使装配工人的动作符合动作经济原则， 丁作条件和操作方法标准化，使各工序时间趋于平衡，提高生产率是解决 目前供需矛盾的直接有效的方法。 工序同期化是组织连续流水线的必要条件，就是通过各种可能的技术组织 措施来调整流水线上各工序的单件时间定额，使它们尽可能地等于流水线节拍 或与节拍成整数的倍比关系，从而能提高设备负荷率和劳动生产率等“】。 装配线工序同期化的措施有： ( 1 ) 分解与合并工序。 ( 2 ) 合理调配力量。例如，采取相邻工序的工人协作；把熟练的工人 调到高负荷工序：配备一名或几名工人沿流水线巡迥，去协助高负荷工序 的工人完成任务，等等。 ( 3 ) 采用高效率的工具，改进装配工艺方法，减少装配工时。 ( 4 ) 优化流水线平面布置，应考虑有利于工人操作方便，零件或产品 运输路线最短等要求。 工序同期化后，应根据新的工序时间定额计算设备( 或工作地) 需要 量，确定设各负荷系数】。 由此可见，装配线工序同期化是与装配线有关的人员、流水线的组织 4 绪论 与设计、装配件的运输和布置、装配工艺方法、装配工具的设计与规划、 装配作业环境等各方面因素的整体优化。其目的是使流水线上各道工序的 单件时间都尽可能地等于流水线的节拍或流水线节拍的整数倍，以保证生 产能连续、均衡地进行。装配线工序同期化是装配作业各相关因素整体改 进的系统工程，也是工业工程思想的广泛应用。 本文以工业工程( i e ) 的原理和工作研究方法为指导，参考国内外工 业工程的最新研究和应用成果，对江铃车桥厂n k r 前桥装配线的现状进行 深入调查和工作研究；从人机工程学的角度分析研究现行工作条件和操作 方法，提出改进方案和配套措施，使工作条件标准化和操作方法标准化； 应用模特排时法分析目前产品和生产动作，制定更加科学有效的时间定额 标准，平整、优化装配线，使装配线的工序同期化程度提高进而整体提高 装配线的生产能力。 本论文的基本思路和框架如图卜3 所示。 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 6 图卜3 论文研究思路图 理论综述 2 理论综述 2 1 有关工作研究的理论和方法 2 1 1 方法研究 方法研究是对现有的或拟议的生产程序或工作( 加工、制造、装配、 操作) 方法进行系统观察、记录、分析和考查，以及进一步开发和应用更 经济、更有效的工作方法或工作程序“1 。方法研究的主要任务有：( 1 ) 改 进生产工作程序；( 2 ) 改进工作设计和机器设各：( 3 ) 简化动作，减少工 人不必要的疲劳：( 4 ) 有效地利用材料、设备及人力；( 5 ) 改善工作环境 和工作条件。方法研究包括程序分析、作业分析和动作分析三个层次。 a 程序分析 程序分析是工作研究的起点，它是从整个制造过程考虑。其研究对象 为各项作业或操作。对各作业运用剔除、合并、重排与简化的方法使各项 作业合理化。所谓程序就是完成工作所经过的手续和路线的意思。依照工 程程序，从第一个工作地到最后一个工作地全面研究，分析有无多余的或 重复的作业，程序是否合理搬运是否太多，延迟、等待是否太长等等， 进一步改善工作程序和工作方法，达到提高效率的目的，称为程序分析“】。 进行程序分析时，可以根据它的目的而选择适当的技术。一般来说， 分析整个制造过程采用作业程序图。分析物料或产品的流动，则采用流动 程序图。有关工厂布置及搬运的分析，采用线图。分析产品或材料流程的 浪费情况，则采用流动程序图与线图合并分析。 b 作业分析 工作程序中，对某一个工作地，分析作业者的操作方法，或者与机器 之间的各种关系从而达到改善操作方法，降低工时消耗，提高设备利用率 等称为作业分析”。由此看出，对同一工作地上的工作进行研究，应运 用作业分析。而对整体性的制造过程或者是一系列操作进行研究，应运用 程序分析。 作业分析的主要内容包括：( 1 ) 分析作业的组成部分：( 2 ) 分析影响 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 作业组成部门延续时间的因素。 作业分析的主要目的，在于详细地研究改进一个工作地上的作业，如 果是使用机器的作业，则使用人机程序图或多人机程序图来分析，研究减 少机器的空闲时间并改善操作人员与机器的平衡关系。如累是手工操作的 作业，则使用操作程序图对作业进行分析。在分折特定作业时，经常会运 用到动作研究的原理和方法。 c 动作分析 程序分析从宏观整体出发，对整个制造过程进行分析和改进。动作分 析是在程亭决定之后，对操作者细微身体动作进行分析，删除其无效的动 作，促进其有效的动作，提高生产效率。动作分析有两个主要目的：( 1 ) 简化操作方法，发现操作人员的浪费，减轻工人疲劳，为制定标准工作方 法奠定基础；( 2 ) 发现空闲时间，取消不必要的动作，进而制定预定动作 时间标准。 动作研究是由吉尔布雷斯夫妇首创的，他们把材料、工具设备、工艺 等方面与人的因素紧密结合，创立了动作研究理论】。 约在泰勒从事时间研究的同时，吾尔布雷斯和他的妻子共同致力于操 作动作的研究，确定出1 7 种基本动作要素，提出了著名的“动作经济原则” 由于吉尔布雷斯对动作研究所做出的开创性贡献，吉氏被西方称为“动作 研究”之父。 根据动作分析的精确程序不同，通常采用下述方法： ( 1 ) 目视动作分析。以目视的方法寻求改进的途径，借助操作人程序 图及动作经济原理为分析工具： ( 2 ) 动素分析。细分动作的构成要素，得1 7 种动素。将工作中所用的 各个动素逐项分析以谋求改进的办法。这种方法一般用于周期较短且具有 较高重复性的手工操作中； ( 3 ) 影片分析。以摄影机对各操作拍摄成影片，进而对影片进行分析。 由于影片分析成本高，该方法通常用亍产品品种稳定、寿命周期长、生产 履期短，且具有高度重复的手工操作中。 d 动作经济原理 理论综述 动作经济原理的基本思想是以尽可能减少工人的疲劳，发挥工人最高 效率为准则制定操作方法再配备适当的加工工具、工作区及机械设备。 吉尔布雷斯首创动作经济与效率法则( r u l e sf o rm o t i o ne c o n o m ya n d e f f i c i e n c y ) ，后经若干学者发展并由加州大学巴恩斯( r a l p hm b a r n e s ) 综合为2 2 项，称为动作经济原则( t h ep r i n c i p l e so fm o t i o ne c o n o m y ) “。 这些原则和方法包括人的动作和工作地布置，工厂和办公室均适用。它为 提高手工劳动效率和减少疲劳提供了基础和准则1 2j ，如表2 一l 所示。 表2 - 1 动作经济原则表 类序 原则内容 别号 l 双手应同时开始并同时完成其动作。 2 除规定体息时间外，两手不应同时闲着 3 两臂之动作应对称、反向并同时进行。 4手之动作应尽可能用最低等级而叉能获得满意结果者。 人 的 凡是能利用动力的地方应用动力。如果必须用体力，应减少到最低限度。 动6 手的动作以圆滑连续的曲线运动最好，不要采用折线或直线、突然或急剧改 作 变方向的动作。 7 自然带弧形的运动比受艰制或受控制的运动轻快和准确。 动作应尽可能具有轻松自然的节奏，节奏性对于自然地完成一项操作具有重 8 大作用。 9工具、物料应放于固定处所。 1 0 工具、物料及操作装置应放于工作者前方的近处。 ， 工 1 l 零件、物料应尽量利用其重量( 重力) 送到靠近用料的地方。 作 1 2尽可能采用下滑式运送装置。 地 布 1 3 工具、物料应按动作顺序放置 1 4 应用适当的照明设各，使视觉舒适。 置 1 5 工作台和椅高应使工作者坐、立方便适宜。 1 6 工作椅的形状和高度应使工作者保持良好姿势。 1 7 尽量解除手的工作负担代之以夹具或脚踏装置进行工作 1 8 尽可能用两十或两个以上工具的组台工具 工 1 9工具和物料应尽可能预放在工作位置 具 装 2 0手指分别工作时，各指的负荷应按照其固有能力分配。 2 l手柄设计时，应尽可能扩大它与手的接触面 备 矶番田于确、手托嫂豫飘什世交置仕很少精明身仟窥甓赃仃弹珊明位置，且 2 2 能得到最大的机械效率 9 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 2 1 2 时间研究 泰勒是举世公认的“科学管理之父”，他在工作研究方面的最大贡献是 首创“时间研究”。 时间研究是科学管理的一个分支，它包括两个方面，首先是工作分析， 其次是工作方法的建立。 工作分析的步骤如下：( 1 ) 将人的任何操作细分成最简单的基本动作： ( 2 ) 分出井舍弃所有无效的动作：( 3 ) 将所有动作一研究，观察部分熟 练工人是如何完成该项基本动作的，并利用秒表记下最佳、最短时间的动 作方法：( 4 ) 记录、说明并依次标出每一个基本动作及其相应的操作时间， 便于观察，以便熟练掌握和应用；( j ) 记录并研究因新的工作影响的工人 比例，尤其是在最初的几次操作中：( 6 ) 记录并研究用于恢复体力，疲劳 所需的休息、宽放时间”】。 确定工作方法的步骤如下：( 1 ) 将经常以同样次序出现在工作中的基本动 作合并为一组或综合成若干组，记录并标出各组的动作，使其便于观测和检查i ( 2 ) 从各组记录中，选择出适应的连续动作组，成为该项工作的独立操作组。 将其所有基本动作时i n , f - 总，并加以适当的宽放，即可确定操作组的工作时间： ( 3 ) 将一项操作或工作细分为动作单元并加以研究，以发现工作环境不当之 处，加以改进，进而标准化，以达到最佳的工作方法和最优的机械生产率。 经过程序分析和动作分析，已经获得最佳的工作程序，最经济有效的 动作和工作方法，接下来的工作就是确立时间标准。 时间研究是在一定工作标准状态下，确定人们作业活动所需时间的一 种方法。抉言之，时问研究是指在一定工作标准状态下，一位有良好训练 的合格操作者，以正常速度操作所需的时间。以上定义含有几个重要条件： ( 1 ) 合格操作者：操作者必须是一个合格的工人，而且该项作业必须 适合于他来操作。 ( 2 ) 良好训练：操作者对该项特定工作的操作方法受过完全的训练。 ( 3 ) 正常速度：操作者必须在正常速度下工作。不能勉强自己过度紧 张，亦不能故意延误，而且工作时的生理状态正常。 ( 4 ) 标准状态：系指标准工作方法、标准工作环境、标准设备、标准 理论综述 程序、标准动作、标准工具、标准机器运转速度等t “】。 如果上述标准状态不能满足，那么所测定的时间亦不能称为标准。因 此，必须首先进行动作研究，达到标准状态，尔后再进行时间研究。 时间研究的目的是寻求完成一项工作的经济合理的时间，并设法消除 或减少无效和损失时间，充分有效地利用工作时间，以提高生产效率。 a 时间研究的方法 时间研究的方法可分为“直接法”与“合成法”两种【15 o 直接法就其 测时方式又可分成“密集抽样法”与“分散抽样法”两种，密集抽样法是 利用秒表或电子计时器直接观测工作时间，分散抽样法则间歇性地测取工 作资料，例如：“工作抽查”等。合成法包括“预定动作时间标准法” ( p r e d e t e r m i n e dm o t i o n t i m es t a n d a r d s ，简称p m t s ) 和“标准资料 法”。p m t s 如m t m 、w f 、m o d 等。除了以上方法之外，尚有应用较深统计技 术的“数理统计分析法”。时间研究方法，如图2 2 所示。 图2 - 2 时间研究方法 b 秒表时间研究 秒表时间研究又称密集抽样时间研究或直接时间研究，是时阃研究的 最基本方式t 6 1 。是借助于秒表，在一段有限的时间内，连续地直接观测并 记录作业人员的作业时间消耗，经过分析研究，将该作业人员的效率同该 工序的标准作业的效率加以比较，给予一个评比值，再考虑作业时间之外 的宽放时间，计算出标准时间的一种技术。它是一种现场测时方法。 秒表时间研究主要用于制定以循环形式不断重复工作的时间标准。因 丑 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 此，一般只应用于周期性重复的手工作业。 c 工作抽样法( 工作抽查法) 工作抽样法运用统计学与概率论的理论，从总体中随机抽取子样( 样 本) ，则从子样的性质或状态推断总体的性质或状态。这是在工时利用分析 中最常用的一种工时抽样的调查方法1 ”。 工作抽样法有三个特点：( 1 ) 不是连续观测，而是间断观测；( 2 ) 不 是记时，而是按照预定的项目记录瞬间观测所出现的次数：( 3 ) 不是取现 场完整的资料分析，而是取样本分析。 工作抽样法的意义有：( 】) 可以了解工时和设备的利用情况，以便采取措 施，提高工时利用率和设备开动率，合理确定标准时问的各种宽放率：( 2 ) 概 略地制定标准时间，探求生产效率的技术。 工作抽样法比较适用于重复性小，周期较长的工作，如测定设计人员的工 作负荷、记录分析管理人员的工作量、测定单件生产车间中的劳动效率等。这 种方法对观测人员的素质要求不高。 d 预定动作时间标准法 预定动作时间标准法是不使用秒表而是依据预定动作时间标准来制定 作业的标准时间的一种方法1 8 1o 此法是直接将组成作业的各动素顺序地记 录后，按每个动素的特性逐项分析查表，预定其时间值，然后累加，即为 该作业的“止常时间”。最后再在“正常时间”的基础上予以适当的宽放， 即得作业标准时间。 任何作业都可以用这些数据综台成该作业的标准时间。就目前来说， 这些数据虽不能保证绝对准确，但是，如果审慎地应用，可以得到相当的 近似值。 ( 1 ) 预定动作时间标准法具有以下特征： 1 ) 在时间研究中，不需要评定操作者的努力程度等，即不需要计算 评比系数，就能客观地预定作业标准时间。 2 ) 可以详细记述操作方法得到各动素的时间值，从而改进操作方法。 3 ) 可以不使用秒表，对作业进行分析的同时，制定出操作规程。 4 ) 当作业方法变更时，要修订作业的标准时间，但所依据的预定动 理论综述 作时间标准不变。 5 ) 目前运用p m t s 法平整流水生产线是最佳的一种方法。 6 ) p u t s 法不能用来测定生产程序时间的机器时间，所以无法取代秒 表时间研究。 ( 2 ) 预定动作时间标准的种类 预定动作时间标准至目前已有三、四十种之多”】。一般来说，它们的 基本原理是相同的，但构成的基本动作和动作速度则不相同。其中典型的 一些方法如表2 3 所示。 表2 - 3p m t s 的典型方法 创立时间 方法名称编制数据的方法创始人 ( 年) 动作时间分析 1 9 2 5 电影、徽动作分析，波赛格( s e a g a r ) ( m t a ) 形自动记录图霍尔姆斯( h o l m s ) 工作因素法时间研究、现场作业 奎克( q u i c k ) ，谢尔 ( m f )1 9 3 5 片、用频闪观测器摄髟 ( s h e a ) ，柯勒( k o h l e r ) 。 进行研究 肢体动作分析1 9 3 8蓬尔姆斯( h o l m s ) 装配工作的动作 1 9 3 8 时间研究、现场作业同格思托姆( e n g s t r o m ) ， 时间数据片、实验室研究盖皮恩格尔( g e p p i n g e r ) 基本手工劳动要 1 9 4 2 波形自动记录器、作业 西部电器公司 素法 片和电时间记录器 方法时间测量梅纳德( m a y n a r d ) ，史特 ( _ t h )1 9 4 8时间研究和现场作业片 克麻登( s t e g e m e r t i n ) 薛瓦普( s c h w a b ) 空间动作时间时间、影片、实验室研 1 9 4 9 皮尔思格尔( g e p p l n g e r ) ( u t ) 究 基本动作时间研普雷斯格利夫 究( b u t )( p r e s g r a v e ) 1 9 5 0 实验室研究 贝利( b a i l e y ) ，路登 ( l o w d e n ) 预定人为动作时 1 9 5 2 现场作业片 拉扎拉斯( l a z a r u s ) 间( h p t ) 模特捧时法 1 9 6 6海德( h e y d e ) ( u o d a p t s ) ( 3 ) 预定动作时间标准的工作步骤 p m t s 法的使用，可分为以下四个步骤 2 0 1 ： 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 1 ) 把数据调整为企业中应用的标准，这种调整只需进行一次 2 ) 说明工作方法，应使它和特定的p m t s 的规定一致； 3 ) 把p m t s 数值应用于所描述的工作； 4 ) 使宽限和其它调整适合于p m t s 的时问值。 工作研究包括方法研究和时间研究。方法研究与时间研究的共同目的是寻 求操作者完成工作的最经济、有效及令人愉快的工作方法与工作时间，阻保证 企业人、财、物等各种资源的有效利用，从而达到提高生产效率和降低成本的 目的。这也是工作研究的目的。方法研究与时间研究是不可分割的。方法研究 的目的是寻求经济有效的工作方法，从而减少作业的工作量。方法研究是时间 研究的前提条件。而时间研究的目的是寻求减少和消灭无效作业时间，并进一 步制定作业时间标准。时间研究所确定的时间标准又是衡量、比较和选择工作 方法的依据。 2 1 3 国内外工业工程的发展和应用状况 工业工程起源于美国，已有近百年的历史，大致划分为四个发展阶段。 第一阶段，从产业革命到十九世纪末叶，称为摇篮期。产业革命后， 生产力有很大发展，美国的惠特雷( ew h i z n e y ) 提出“互换性”概念，规定 零件加工尺寸的公差，促使产晶零件具有互换性。这种方式奠定了合理化、 标准化、专业化的基础，为生产力再发展奠定了基础。人们开始用新的思 考万式来研究提高效率等，这就孕育了工业工程的思想，为工业工程的诞 生和发展打下基础。 第二阶段，从十九世纪末到第一次世界大战期间，称为奠基期。在这 个阶段中，秦勒和吉尔布雷斯及其志同道合者成为工业工程的创始人。 泰勒开创了时间研究法。为了决定“公正的一天工作量”。首先使用秒 表记录工作时间，并对工作方法加以改善和标准化。在生产过程中，他还 提倡计划控翩与管理。 吉尔布雷斯夫妇毕生从事于动作( 方法) 研究，设定了十七种动作的 基本因素以及工作流程分析，他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。 理论综述 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) ，使制造领域的生产率大幅度提高。当时，福特、甘特还 提出了计划控制图如：甘特图，即横道图。这一时代的许多人象上述人士 一样都为工业工程的产生与发展，做出了巨大的贡献。 第三阶段，从第一次世界大战后到第二次世界大战期阃，称为成熟期。 这一阶段是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。工业工程师们己开始用多种学科的知识来考察、分析和改进 所研究的系统。 第四阶段是二次大战以后，称为革新期。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。尤其是 六十年代以后，应用数学的成果使人们开始通过数学模型的建立来分析、 设计、描述复杂的工业生产系统。更重要的是，在这个年代中，计算机科 学、系统科学与工程的产生，使工业工程能够吸收现代科学技术的最新成 果，对大规模的经济与社会系统进行分析、实验、多方案比较与决策以及 运行过程的控制与创新。人们称这阶段的工业工程为现代工业工程。 我国在很早的时候就已经开展了工业工程活动，如：郝建秀操作法， 倪志福技术革新，“毛泽东号机车组”操作法等。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， 像长春一汽集团、湖北东风集团的“一个流”管理法，劳动定额制定，生 产线改造等都是很好的工业工程成果。1 9 8 6 年北京机床电器公司在日本i e 专家诊断和指导下，通过工作研究，改善工作地布置和操作方法，使装配 车间在不增加人员、基本不增加设备投资的情况下改造了三条生产线使 生产效率提高1 倍，产品合格率由8 5 提高到9 7 并减轻了工作的劳动强 度，大幅提高经济效益。成都红光电子管厂在机电部指导下改造了电子产 品装配线，节约了大量工时、人力、物力，提高了效益等等。特别是进入 九十年代以后。我国企业面临加入国际市场竞争的行列，急需提高管理水 平，降低成本，提高效益。中国机械工程学会经过大量的调查研究和专家 论证，为在全国范围内更好地推广工业工程。使企业自觉、有意识地应用 工业工程，按照国际惯例来管理企业在中国科协、机电部、国家技术监 1 5 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 督局等部委的支持下率先成立了我国第一个工业工程学术团体中国机 械工程学会工业工程分会，挂靠天津大学管理学院。 今天，许多企业家通过工业工程学术活动认识到。我国从计划经济向 社会主义市场经济过渡，从以往注重经济上的宏观调控转向更加注重企业 微观经济的管理。并要与国际市场“接轨”，没有工业工程及其人才，管理 现代化是很难实现的。 丁业t 程在我国工业界推广应用的前景十分广阔。工业工程的一些技术， 往往不需要或只需很少的投资，就可以产生很大的效益。这项技术十分适合我 国当前经济发展的需要。日本能率协会专家三上展喜在我国北京、大连等地推 广应用t 业工程后认为，中国企业不需要在硬件方面增加许多投资，只要在管 理方式、人员素质和工业工程等方面着力改进，生产效率就可以提高2 3 倍， 甚至5 1 0 倍。事实上，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、天律摩托罗拉公司等均设 有工业工程部和工业工程师岗位，这些企业的管理方式都是按国际惯例管理， 经济效益是非常突出的。我国的经济建设过程表明，企业的效益与管理现代化 是关键，研究、推r _ 工业工程在我国的时机已经成熟，势在必行n ”。 2 2 有关确定工序时间定额的理论方法及应用 2 2 1 经验估工法 经验估工法是由定额员( 必要时可以和技术人员、老工人相结合) ，依 照产品图纸和工艺技术要求，并考虑生产现场使用的设备、工艺装备、原 材料及其它生产条件，根据过去的实践经验对产品劳动消耗量进行估定的 一种方法。这种方法简便易行，工作量小，能满足定额制定“快”和“全” 的要求。但是，容易受估工人员的水平和经验的局限，出现定额偏高、偏 低的现象，制定的劳动定额准确性较差，定额水平不易平衡。 2 2 2 统计分析法 统计分析法是根据过去生产的同类型产品、零件、工序的实耗工时或 产量的原始记录和统计资料，经过整理和分析，考虑今后企业的生产组织 理论综述 技术条件的变化，制定或修订定额的方法。 这种方法从5 0 年代就开始采用。其特点是：简单易行，工作量小。它 以大量的统计资料为依据有一定的说服力，比经验估工更能反映实际情 况，能满足定额制定上“快”和“全”的要求。但是，统计资料只能反映 过去平均达到的水平，而且统计数据中可能包括不合理和虚假的因素，如， 浪费损失工时或加班加点工时等，从而影响定额制定的准确性。 这种方法一般适合于生产条件比较正常，产品比较固定，大批、中批 以及原始记录和统计工作比较健全的企业。 2 2 3 类推比较法 类推比较法是以现有同类型产品的零件或工序的定额为依据，经过分 析比较推算出另一种产品、零件和工序定额的方法。 这种方法一般的做法是：首先，把产品结构和工艺相同的零件或工序 进行分组排列，以各组中选择具有代表性的典型零件，并根据直径、长度、 精度、重量等影响工时消耗的因素，制定同类型相似零件的工序定额。这 种方法的优点是：制定定额简便易行工作量小，便于保持定额水平的平 衡，也有利于提高定额的准确性。但采用这种方法需要制定一套典型定额 标准，工作量比较大。另外如果典型零件的选择不适当和对影响劳动时 间的因素考虑不充分还会影响定额的质量。 这种方法适用于生产同类型产品、零件的企业。因为同类型产品零件， 加工的几何形状相似，使用的材料、工艺装备和工艺方法相近，具有明显 的可比性。随着产品的通用化、系统化、标准化程度的提高，它应用的范 围也将扩大。 2 2 4 技术定额法 技术定额法是通过生产技术条件的分析，在挖掘生产潜力以及操作合 理化的基础上，采用分析计算或实地测定来制定定额的方法。它是一种比 较先进和科学的方法。 技术定额法的步骤如下： 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 ( i ) 分解工序。将工序分解为工步、操作组、操作、动作等并分析 工序结构，将不合理的或多余操作、动作，予以删除或重新组合，使操作 方法合理化。 ( 2 ) 分析设备状况。主要分析设备、工具的性能及技术参数，充分发 挥现有设备和工具的效能，采用新的上艺规程，以达到工艺技术的先进性。 ( 3 ) 分析生产组织与劳动组织。主要了解分工协作情况、操作者技术 水平、加工件技术等级、工作地布置、工作环境等等。 ( 4 ) 现场观察和分析计算。在上述分析的基础上，通过现场工作日写 实、测时、摄影、录像和分析计算，求出该项作业的各部分工时的数值。 技术定额法又可区分为实地观察法和技术计算法两种方法。 技术定额法重视对生产技术组织条件和操作方法的分析，有一定的科学技 术依据，制定的定额比较准确，但是，工作量大，较为费时费力。此外，有关 确定工序时间定额的理论方法还有工作日写实、瞬时观察法( 工作抽样) 、简 易工作因素分析法和模特排时法等。 本文将在以后章节重点介绍模特排时法，利用模特排时法的优点选择 应用模特排时法制定装配线工时定额标准。 2 3 有关工序同期化的方法及应用 2 3 1 直接观察法 直接观察法是一种比较直观的有关工序同期化的方法之一。通过对操 作实际的了解、分析，直观地发现流水线的瓶颈工序，粗略地调整工序内 容和工步组合方案，平衡流水线 2 3 】。 2 3 2 杰克逊( j a c k s o n ) 的列举法 杰克逊于1 9 5 6 年提出了列举法。这个方法是对于给定的周期，将必要 的作业工序数压低到最小的方法。其基本过程是：首先，将在第l 号作业 工序中可以分配的，也就是将满足先后顺序关系和不超过周期这样的作业 要素的编组全部列举出来；其次是对于各个编组，从剩下的作业要素中， 将可以分配在第2 号作业工序中的作业要素编组全部列举出来z “。 理论综述 采用列举法在作业要素增多时，每个作业工序的编组数也急剧增多， 需要费很大的力气。因此被认为铗乏实用性。 2 3 3 启发式方法 启发式方法是根据产品装配工步的组成及顺序，求出每个工步的位置 加权数，然后根据位置加权数的大小进行工步组合r ”】。权数大者先组合， 权数小者后组合。组合成工序时仍然以节拍时间为基准，力求时间损失最 小。应用位置加权法可以求得最优方案或近似方案。 启发式方法的求解步骤一般为： ( 1 ) 根据装配工步的组成及顺序定义作业元素集合、优先约束集合、 作业时间集合和搜索路径； ( 2 ) 求工步作业位置权重： ( 3 ) 按位置权重降序排列； ( 4 ) 进行平衡搜索组合作业，组合时间不超过给定节拍，超过节拍则 转入下道工序； 求得最优或近似组合方案。 2 3 4 分枝定界法 分枝定界法是利用分枝定界并寻找最新活动节点的原理，首先求出可 行的工步组合方案。然后，一面依靠回溯检查，消除明显不良的工步组合 方案；一面求出能使装配工序数为最小的工步组合方案t 2 6 】。分枝定界法比 较严密、复杂，计算工作量大，需要一定的数理基础知识，一般人员不易接受 和理解。 2 3 5 模特捧时法 a 模特排时法的发展 模特捧时法是预定动作时间标准法之一，是预定时间标准( p t s ) 发展 的最新成果。早在1 9 2 4 年左右美国人西格在对第次世界大战中负伤的 盲人和身体残疾者进行职业训练时，通过对电影胶片的记录分析发现不 1 9 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 同的人做同动作所需要的时间值大致相同( 偏差一般在1 0 以内) 。也就 是说，如果把所需作业细分为许多基本的动作要素，则各个基本的动作要 素所需耍的时间应基本相同，其时间值可以通过实际测算并加以统计而获 得，由此可以计算出整个作业时间。正是基于这种思路，西格将吉尔勃里 斯的基本动作元素与时间分析相结合，并于1 9 2 6 年发表了m o t i o nt i m e a n a ly s is 动作时间分析( m t a ) 书缩写为m t a 。m t a 一书的发表标 志着p t s 基本理论的建立。在此基本理论的基础土，人们不断研究、深化， 先后提出了w f 法( 上作因素法) 、m t m 法( 方法时间衡量法) 等一系列管理 方法。但是，所有这些方法都比较复杂采用这些方法需要较高的专业知 识水平，一般人比较难于掌握。 随着市场经济的不断发展，新产品的需求呈现多样化、个性化趋势， 市场供给需要不断推陈出新、更新换代，从发展的趋势来看，越来越多的 市场供给者都以多品种、小批量生产为主，而社会分工的不断深化又不断 要求大规模、专业化生产，有限的资源需要最大化的产出。与此同时，科 学技术也是日新月异、暹相呼应，管理方法也不例外。人们在劳动定额管 理方面迫切需要有一种简单、实用而又能保证精度的新方法，指导设施规 划、设计和对现有设施的改进、提高。如果仍然沿用过去的一些方法，或 者产生管理“滞后现象”，还没来得及制定劳动定额生产任务已经完成，不 能指导生声实际；或者产生管理“超前现象”，在设施规划设计时主观臆断， 实际应用与设计不符，造成资源浪费。为此，人们进行了更加深入细致的 探索和研究，在这个过程中，澳大利亚的海德博十( gch e y d e ) 领先一步， 他在长期研究各种预定动作时间方法( p t s ) 的基础上，进一步结合人机工 程学方面的研究成果，开发了简单、实用、其精度又不亚于m t m 、w f 等方 法的m o d a p t s 系统即“模特排时法”。运用模特排时法，无需经过现场 测时，只要根据工作物蓝图、工作地布置图和操作方法，就能预先计算出 完成一项工作所需耍的正常时间。 “模特排时法”根据人体工程学和疲劳研究的结果，以人的最低能耗 动作时间消耗为动作的时间单位。因为动作速度太快会造成人的能量消耗 理论综述 过高，易引起疲劳：动作速度太慢，能量消耗也会增加，也容易引起疲劳。 速度与能量的关系是，当速度增加1 时，能量消耗也随之增加约1 ：速度 下降到某一临界点后再减速1 时则能量消耗反而增加0 5 。模特捧时法 把能量消耗最低时的速度作为动作时间单元，使操作者的劳动紧张程度适 当，因而使劳动者保持充沛的精力。模特排时法把人的动作与时间融为一 体。只要知道是什么动作，就可以知道动作所需的正常时间12 7 】。 b 模特排时法的内容 模特排时法在人体工程学实验的基础上，根据人的动作级次，选择以 一个正常人的级次最低、速度最快和能量消耗最少的一次手指移动2 5 厘 米的距离所需要的时间作为时间单位，定为一个i i o d ( w o d 是 4 0 d u l a r 的前 三个字母) ，汉语译作“模特”。它与正常时间的关系是1 m o d = o 1 2 9 秒= 0 0 0 2 1 5 分；1 秒：77 s u o d ；1 分= 4 6 5 m o d 。模特排时法以l i v o d 也就是手指移动2 5 厘米的距离所需的平均动作时间作为基准进行试验、比较来确定身体其 他部位的各种动作的时间值。 模特排时法将动作分为两大类2 1 种，每个动作以代号、图解、记号、 时间值来表示。其动作的体系分类情况详见表2 - 4 模特排时法动作分类表。 与表2 4 相对应，可进一步将“模特排时法”所分类的动作基本内容及其 相互关系绘制成简图表达，如图2 - 5 模特排时法基本图所示。 从分类表和基本图中可以看出，“模特排时法”先将人的动作分成两大 类，即基本动作( 移动动作、终结动作) 和其它动作( 下肢动作、附加因 素与其它动作) 。在基本动作中又分需要注意力和不大需要注意力的动作。 表中的m ，g ，p f ，w ，l ，e ，r 等均为动作代号，代号后的数字即代表模 特时间值，如m l 即表示手指移动动作，其时间值为1 w o d = o 1 2 9 秒，e 2 则 表示需要在其他动作停止时独立用跟睛进行作业的动作，其时间值为 2 m o d = 2 * o 1 2 9 = 0 2 5 8 秒，l l 则表示完成基本动作时应考虑重量因素，其时 间值另外增加1 如d ，以此类推。 基本动作分为移动动作和终结动作两类，移动动作是伸手拿物或搬运 物体时手的动作。按照用手的部位移动动作又可分为手指( m i ) 、手腕( l 1 2 ) 、 2 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 附表2 - 4模特捧时法动作分类表 m 1 手指动作 m 2 手腕动作 移动动作 m 3 小臂动作 移动动作 m 4 大臂动作 m 5 伸直的手臂 上肢动作反复多次的反射动作( m 2 ，m l ，m 2 ，m 3 ) ( 基本动作)g o 碰接触 触摸动作 g l 简单地抓 抓握动作 g 3 复杂地抓( 注) 薹 终结动作 p 0 简单放置 放置动作p 2 较复杂放置( 注) p j 组装( 注) f 3 足踏动作 荔 下肢和腰部w 5 走步动作 基本动作b 1 7 ( 往) 弯体动作 $ 3 0 ( 往) 起身坐下 l l 重量因素 e 2 ( 独) 目视 r 2 ( 独) 校正 附加动作 d 3 ( 独) 单纯地判断和反应 a 4 ( 独) 按下 c 4 旋转动作 注：( i ) 每个动作符号后面的数字即表示模特值。 ( 2 ) 代表符号后面的“独”表示只有在其他动作停止的场台独立进行的动作。 ( 3 ) 代表符号后面的“注”表示该动作需要注意力才能完成。 ( 4 ) 代表符号后面的“往”表示该动作为往复动作。 前臂( m 0 ) 、上臂( m 4 ) 和伸直手臂动作( m j ) 五种情况。预定动作时间标 准法所研究的动作，是由神经中枢所操纵的有意识的动作，但有时会出现 这种情况，即操作时虽然需要用眼看着才能进行，但不需要特别意识，只 需要多次做重复的往复运动，这是一种反射动作，在m o d a p t s 中列为特殊 移动动作其时间值按正常情况减少1 个m o d 值计算。 终结动作是做完移动动作后，为了达到移动的目的所进行的动作，按 其目的不同可分为抓取动作和放置动作。抓取动作有三种：g o 、g 1 和g 3 ， e 中g o 曩1 ig 1 地小太需要注意力自：而g 3 是需要注意力的。放置动作也有 二种：p 弧f ，2 和p j ，其中阳是不太需要注意力的，丽p 2 和眄是需要注 意力的，同时，使用蕊只手进玎阳动作叫做同聃动作，只有在 烈手不太 需要涟意力或两只手帮不太需要注意力的时候才有可能搽作。当两丘手都 需要注意力t 1 0 动作副，实际上往往是当一只手在进行需要注意力的动作：抓 或救) 州，嚣一只手需舞注意力的动作l 抓或敢) 不能：邀霄，瘫= j 毒锩仅仅 开妇移动动作。闪为移动动作世小需要注意力的。 醋2 - 5 棱! 铸捧时法幕本醋 身体的一个部位动作时，细成这一部他的局部也同时动作，称为结台动作。 为麓化分析，嬲结台动作驻羲l 上其 ! 录最火动搏女时闯值。摸特捧对法中；跨 了1 1 种基本动作外，还有1 0 种其它动作附硎因素：重量闻索( l 1 ) 、独立图 视因袭( e 2 ) 、独立单纯地判断和反应圜袭( d 3 ) 、独立加力按下困象( a 4 ) 、 歪步f w 5 ) 、坐过( $ 3 0 ) 、耍复髂( r ：) 、脚踏( f 3 ) 、旋攫( c 4 ) 。 西安理工大学工商管理硕士( m b a ) 学位论文 模特排时法的动作分为2 1 种，它们的符号标记是由拉丁字母和数字组合 而成