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工业工程 IE 基础知识 第一节工业工程简介 一 什么是工业工程 IE 什么是工业工程 有幅漫画中 两只背对背被绑在一块儿的小狗 它俩的前方各有一根骨头 两只狗都急着向前去啃骨头 却因背道而驰的拉力 寸步难移 谁也吃不着骨头 几番挣扎 两只狗终于想出了一个妙法 两只狗先一齐转向一方 把一方的骨头咬住 然后再转向另一方啃另一方的骨头 这样一来 两只狗各有骨头可啃了 漫画的下方写着 Thereisalwaysabetterway 第一章工业工程简介 这幅漫画虽然不能完全代表工业工程 但是那一行文字却是工业工程师的座右铭 它意谓着在工作当中 不断寻求更容易 更有效率 更经济而且能令心情更愉快的工作方法 就是工业工程的精神所在 当然 工业工程绝非三言两语可以说得清楚 现在且听我娓娓道来 工业工程是怎么回事 任何一种学问的起源必然有其推动的力量 工业工程亦不例外 它的推动力就是人类不屈于现状的意愿和追求尽善尽美的成就欲望 永远有个更好的方法 人类不屈于现状的意愿 使他想要把事情做得更好 在不断改善工作的过程中 人类终于了解到用科学方法来改善 可以把事情做得更好 原来 改善的过程也不一定要接受什么特殊训练 每个人天生就可以运用自己的经验与本能来达到改善的目的 等到泰勒把科学的方法带到管理的领域后 这种管理的科学 加上科技的知识才慢慢演变成日后的工业工程 种管理的科学 加上科技的知识才慢慢演变成日后的工业工程 二 工业工程 IE 的基本观念工业工程的基本观念工业工程 IndustrialEngineering 简称IE 是一门新兴的工程科学 早在1881年左右 泰勒 Frederickw Taylor 就已具有工业工程的观念 但实际上工业工程这门学问却在1920年代才开始 到二次大战后才略具雏型 在国外 泰勒首先提倡 时学研究 而吉尔布雷斯夫妇 F B Gilbreths 则为 工学研究 的创始人 直到1930年代他们的研究才受到大众的重视 而正式成为工时学 如今工时学可说是工业工程的领域中最基本的一部分 也是传统工业工程的基本观念 当初 工时学的定义是对于完成一项工作的操作方法 材料 工具与设备 及其所需要的时间 加以研究 而其目的在于 1 寻求最经济有效的工作方法 2 进一步确认并规定因此所选定的工作方法 材料标准 工具规格及设备要求的理想标准 3 研究并制定工人完成工作所需的标准时间 4 训练并切实实行新方法 三 工业工程 IE 的定义最具有权威性的和今天被广泛采用的美国工业工程学会 SIE 于1995年正式提出 后经修订的定义 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 它综合运用数学 物理学 和社会科学方面的专门知识和技术 以及工程分析和设计的原理与方法 对该系统所取得的成果进行确定 预测评价 美国大百科书 1982年出版 对IE的解释是 工业工程是一个组织中的人 物料和设备的使用及其费用作详细分析研究 这种工作由工业工程师完成 目的是使组织能够提高生产率 利润和效率 工业工程专家PhilippeHicks博士指出 工业工程的目标就是设计一个生产系统及该系统的控制方法 使它以最低的成本生产具有特定质量水平的某种或几种产品 并且这种生产必须是在保证工人和最终用户的健康和安全条件下进行 从上可看出 工业工程的目标就是使生产系统投入的要素得到有效利用 降低成本 保证质量和安全 提高生产率 获得最佳效益 从上述定义 我们可获知一个大概 概括而言 所有人类及非人类参与的活动只要有动作出现的 都可应用工业工程的原理原则 以及工业工程的一套工程系统化的技术 经由最佳途径达到目的 譬如工业工程中的动作连惯性分析 由于人类的任何一种动作都有连惯性 因此把各动作经仔细分析 分成一个个微细单元 删掉不必要的动作 合并可连接的动作 以达到简化 动作经济 省时省工之目的 四 工业工程 IE 的研究范围美国国家ANSI 294 1982年修订版 把IE分为17个分支 生物力学 成本管理 数据处理与系统设计 销售与市场 工程经济 设施规划 材料加工 含工具设计 工程研究 自动化等 应用数学 含运筹学 管理经济学 统计质量控制 统计学 组织规划 生产规划与控制 含库存管理 运输路线 调度和发货等 实用心理学 方法研究作业测定 人的因素 工资管理 人体测量 安全 职业卫生与医学 现代IE的基本工作内容及特点 1 核心是降低成本 提高质量和生产率 2 IE是综合性的应用知识体系 3 注重人的因素是IE区别于其它工程学科的特点之一生产系统和各种组成要素中 人是最活跃的和不确定性最大的因素 IE为实现其目标 在进行系统设计 实施控制和改善的过程中 都必须充分考虑到人和其它要素这之间的关系和相互作用 以人为中心进行设计 4 IE重点是面向微观管理 达到减少浪费 降低成本的目的 IE重点面向微观管理 解决各种管理问题 从制订作业标准和劳动定额 现场管理优化直至各职能部门之间的信息沟通管道和管理改善 都需要IE发挥作用 5 IE是系统优化技术 IE所强调的优化是系统整体的优化 不单是某个生产要素 人 物料 设备 或某个局部 工序 生产线 车间 的优化 其最终目标是追求系统整体最佳的效益 最少投入 最大产出 特别指出的是 生产系统的优化不是一次性 IE所追求的不是一时的优化 而是经常地研究系统的优化 对系统不断地更新 以使其适合新的工艺 新的管理方式 永远获得较高的综合效益 如 近一两年 珠三角各大企业 均修改了其品质政策 不约而同的加入 持续改善 不断创新 一词 说明系统优化与改善创新是企业永恒的主题 五 工业工程师扮演的角色一个工业工程师在工厂里扮演着什么角色呢 要了解这一问题 首先让我们来看看工厂中所存在的几个普遍的问题 1 工厂中每位专业工程师专司其职 谁来沟通不同的专业工程师呢 2 工厂中老板关心一件事 赚钱与产量 员工关心另件事 薪水与劳力的付出 那么谁来作老板和员工的桥梁 3 工厂中人人关心赶货及品质 是否有人关心今天比昨天做的更好 明天比今天做的又更好 如果有 那么这种改善的工作谁来做 4 人人关心机器 物料 谁来关心最重要的 人 如何使这些人做的更舒吸 做的更多 赚的更多 而且受到尊重 5 大家关心产量 谁来关心总成本 6 各个部门往往都有本位主义 由谁考虑整个工厂的最适点 解决这些问题的最适当人选是IE工程师 更详细地说 IE工程师在工厂里做的事有 工作方法的设计和改善 操作标准时间及物料标准用量的设计 制程 治具与工具的设计 成本的计算与分析 生产计划与分析 物料管理 品质分析与管制 工厂布置 工业安全作业 工作评价与奖工制度的设立 事务流程的改善 系统或制度的设计等等 六 工业工程师解决问题的途径工业工程是经由下列两种途径来解决问题 一 问题的解决与决策 确定问题 先了解问题性质及症结所在 分析问题 从找资料 记录现况 了解限制条件 探讨问题 以深入问题 寻求可能解决问题的方案 评估诸项方案 决定最佳决策 采取行动 考核行动结果 再提更佳解决途径 七 推广工业工程观念的阻力一般来说 工业工程的观念与作法在工厂里推广起来 并不是一帆风顺毫无阻力的 这可分三点来说 在一些闭塞的家族式企业中 企业主观念不够开放 不愿公开工厂各方面的问题 也不愿提供周全的资料 没有资料工业工程师就无从下手解决问题 人类守旧的观念 拒绝改变 因此工业工程师即无从施展所长 一件新事物要经过学习的过程 人们才能驾轻就熟地应用 而学习的起步总是比较困难且成效不显著 因此人们即使费力些 也宁可继续使用习惯了的旧方法 旧东西 这种种的阻力多少削弱了工业工程观念的推广 这也是为什么我国企业界未能与西方国家的企业并驾齐驱的原因之一 如前言中提及 时势潮流使得企业型态变大了 传统的用本能管理的方法势必遭到淘汰 虽说每个都有管理的本能 但是管理的好或坏 管理人数的多或寡 管理幅度的宽或窄 都会受个人能力的限制 因此如何能用有系统的方法把大规模的工作作得更好 更快 就必须用科学方法来管理 也就必须借重工业工程了 当然 工业工程师的能力决非万能的 但只要是学有专精的工业工程知识 则其失误的可能性较小 因为工业工程的做法不是凭直觉 而是依数据来做决定的 同理 如有了工业工程 做错误决策的机会也可减少很多 八 工业工程的未来从上面种种的说明 工业工程师只能在工厂中工作吗 实际上 在已开发国家中 工业工程早已应用于工厂以外的地方了 像医院 农场 餐厅 旅社 邮局 交通事业 建设业 军事机构以及各政府部门 都有用到工业工程之处 国内 一些医院也已聘用学工业工程的人员 负责设备配置 人员运用 药品存量管制 数据流于工业界 为此 工业工程的名称已不能涵盖它的范围了 在民国时期 工业工程虽有军方事业和国民事业率先实施 但是真正使它开花的 还是 改革开放后那些外资工厂 由于他们令人艳羡的成效 也说服了许多民营企业 现在国营企业也开始注意这个新的玩意儿 多年来工业工程师的求才广告增多了 这正是工业工程开始在我国普遍被接受的一个明确证明 据有关统计数据 广东珠三角的外资企业平均每家有7名IE工程师 即是比例 最近几年来 由于能源缺乏 原料上涨 工人短缺 国际市场竞争日趋剧烈 公害问题普遍受到注意 工业工程师在国内必然将成时代的宠儿 殆无疑问 在另一方面 电子计算机的发展 工业工程这个学门也正在迅速的扩张它的领域 在国外 系统工程 作业研究已经成为工业工程的延伸 如 GSD系统 就是英国方法工程局组织众多企业IE工程师研究出的动素资料库 早在60年代前 各个西方国家地区和国际上均成立了相关组织 研究 发展IE 如国际MTM董事会 美国工业工程学会 英国MTM协会 香港生产力促进局 台湾生产力中心 美国工作方法工程协会等等 利用它们来解决那些存在于企业经营的大而复杂的问题 这个趋势无疑的将是我国的工业工程发展的方向 方法研究过程分析工作研究动作分析时间研究定额设计工作抽样工作研究的定义和内容 工作研究是科学管理的创史人 泰勤管理思想的核心 工作研究又称作业研究 是方法研究和时间研究的统称 第二章工作研究第一节工作研究 一 工作研究的定义 是以作业系统为对象的一种科学方法 它是在既定的工作条件下 运用系统分析的方法研究资源的更合理利用 排除作业中不合理不经济和混乱的因素 寻求一种更佳 更经济的工作方法 以提高系统的生产率 降低系统的运营成本 提高生产效率有多种途径 1 通过购买先进技术装配2 提高劳动强度而工作研究是遵循以内涵方式提高效率为原则 具有以下特点 1 工作研究的指导思想是突破创新 是一种永不满足的精神 它从不以现行的工作方法为满足 总是不断地创新 力图改进 变革现行方法 创造出一种更理想的工作方法 当然 这种创新不是脱离实际的 而是以实事求是的科学探索精神去研究问题 改进工作 2 工作研究具有系统性特征 它不是孤立地研究问题 而是从生产过程整体来分析问题 着眼于整个生产系统 生产过程中的所有作业或操作 3 工作研究的立足点是挖掘企业的内部潜力 它要求在不增加人员 不增加设备 不增加投资 不增加劳动强度 有时甚至降低劳动强度的情况下 以方法研究为手段 借助于改善现有方法和改善管理 来发展生产 4 工作研究致力于工作方法的标准化通过方法研究把已为实践证明更为合理的工作方法固定下来 形成标准 并用此标准作业方法作为训练和考核工具的依据 以提高工作效率 5 工作研究适用于各行业的管理工作 在业务工作管理上 也可以通过工作研究这一极为有效的管理思想和管理方法进行研究 分析问题存在的症结 寻求合理的业务流程和工作方法 以求改进和实现管理业务的标准化 二 工作研究内容工作研究方法研究时间研究 1 方法研究和时间研究的相互关系 方法研究和时间研究是工作研究的两个有机组成部分 二者之间既有联系又有区别 方法研究是通过对工作过程和每个细节的系统分析 制订出更合理 更经济 更有效的工作方法 并使之成为标准的一种科学管理方法 时间研究是在一定的标准测定条件下 对既定作业所消耗的时间进行研究 并制订出时间标准或定额的一种科学管理方法 方法研究与时间研究的的区别在于各自的侧重点不同 A 方法研究侧重研究完成工作的最佳方法 达到使生产现场布局更合理 环境更良好 工人的无效劳动少 劳动强度进一步降低 B 时间研究侧重研究完成工作的标准时间 达到使劳动力的使用更为合理 工时成本进一步降低 劳动生产率进一步提高 方法研究与时间研究之间的联系在于 方法研究是时间研究的前提和基础 只有在先进合理的工作方法确定之后 才有可能建立起科学先进的时间定额 否则 时间研究就失去了意义 而时间研究提供的时间数据 则既是比较工作方法是否合理与优劣程度的重要依据 又是制订标准作业和标准工时 ST 的前提 这就是二者之间的相互关系 2 工作研究的应用范围工作研究的应用范围十分广泛 无论是制造业还是服务业 无论是企业还是其他非盈利组织 几乎都可以应用工作研究的原理和方法来帮助寻求 确定更好的作业程序和作业方法 以提高生产和工作效率 过去如此 现在如此 将来还是如此 因为提高劳动生产率是一个永恒的主题 随着科学技术的进步 工作改进永无止境 第二节工作研究的步骤 工作研究作为一种管理技术 有一套科学分析和研究问题的方法 而且必须遵循一定的程序 其基本工作步骤如下 1 发掘问题 选择研究项目 企业在一定时期内或IE在工作过程中 需要面对研究的课题很多 不可能把所有的问题都解决 所以在工作研究时 首先要选择研究项目 一般来说 研究项目应选择那些对实现部门或企业目标起着重要影响作用的工作环节和作业 具体选择可以从以下三个方面考虑 1 全局性 全局性是指对作业系统具有普遍性影响的项目 例如 主导产品的关键作业 生产的瓶颈环节 质量低下或不稳定的工序 运输路线长 搬运效率过低的环节 在制品占用过多 原材料浪费严重 设备利用率低 工时消耗多 成本高的关键环节 环境污染严重的项目 等等 2 有效性 有效性是指经过工作研究后 能够马上见到显著效果的项目 这不仅能在经济上得到效益 而且能鼓舞士气 调动职工的积极性 3 可能性 可能性是指选择的项目要具有可能实现的条件 即 企业所拥有的人力 物力和财力资源能确保该项目的实施 经过努力能解决问题 取得预期效果 综合上述因素的考核与权衡 就可以确定为研究项目 2 确定目标确定工作研究要达到的目标如 1 减少作业时间 2 降低物料消耗 3 提高产品质量的稳定性 4 改善工作环境与条件 降低安全事故 5 改进操作 降低劳动强度 6 提高员工的主动性和积极性目标确定后 应制定相应的标准以评价解决方案的可行性和成效 3 记录在研究目标确定后 要对该目标现行方法的内容通过查阅资料 现场观察 如实地进行详细记录 由于是为工作研究提供基础资料 记录要求详尽准确 现代工业生产工序繁多 操作复杂 如用文字 记录现方法 势必显得冗长繁琐 工作研究之所以得到广泛应用 一个重要的原因就是建立了一套规范化的专用图表工具 它们能够帮助工作研究人员准确迅速 方便地记录要研究的事实 并为分析这些事实 提供标准的表达形式和术语 4 分析研究记录的事实 寻求新的方法 分析现状 寻求改善的新方法 是工作研究中特别重要的一步 事实记录下来以后 就要逐步考查 分析现状中存在什么问题 产生问题的主要原因 条件和可能形成的后果 为寻求改善新方法 我们可采用5W2H或称为五五法和 四种技巧方法 5 5W2H包括 Why 原因 What 对象 Where 地点 When 时间 Who 人员 Howdo 方法 Howmuch 经济效益 四种技巧分为 1 取消 不必要的工序 不必要的搬运 不必要的检验 不必要的动作 2 合并 3 重排 改变 重组 前后工序的对换 手动改为脚动 设备布置的调整 改变人 机配置 4 简化 5 评价新的工作方法确定了新的工作方法后 依据事先确定的目标和相应的标准 对新的工作方法进行技术经济分析 从中评出最佳的方案 予以实施 如 1 改进方案 与原方案的对比 2 改进后所降低的成本与改进方案本身的费用 如研究与开发费 调查费 设备 工具等费用 比较 权衡其失利弊 3 安全性分析 4 可靠性分析 5 采用的工具 设备安全性 维护保养方式以及可靠性程度 6 实施新的方法为了保证新工作方法的贯彻 应采取下述措施 第一 标准化工作 1 零件及制品的标准化 2 原料的标准化 3 机器设备和工具的标准化 4 制造工艺标准化 5 加工条件标准化 6 动作标准化 7 工作环境 照明 温度 湿度 噪音等 的标准化 第二 与现场管理人员沟通 必要时 利用图表 模型 影片配合书面资料和口头解释的方式予以说明 经过试行期 作业已熟悉稳定 立即需要订立工作的时间标准 此标准为工作研究的阶段性最终目标 这些目标通常规定下述范围 1 人员或机器一天的正常工作量 2 单位零件或制成品的ST 3 生产线产量一定时 所需工作人员数 7 追检 检查 与再评价新方法付储实施后 应及时追检 首先 检查现场管理者是否贯彻执行 第二 所制订的标准与实际之间差异有多大 原因何在 有无调整的必要工作研究的再评价 是将新方法中改善的部分逐项列出 比较和评价其改善的价值如何 尤其注意评价项目中的如质量 安全 顾客服务和员工反应等方面 第三章过程分析 流程分析 程序分析 流程分析工序分析作业分析流程分析的方法 用于制造业称为产品工艺流程的分析 用于服务业称为作业流程分析 用于信息处理业务的分析称为信息处理流程分析或数据流程分析 一 作用 流程分析是对现行作业方法予以系统的记录 分析和改善 它是把工艺过程中的物流过程及人的工作流程以简明符号进行记录设计的方法 并以此基础绘制成流程图 根据流程图对现实客观 准确的描述 利用工作研究的分析方法 改善工艺过程 检验过程 运输过程中的过程浪费与不合理 二 目的 1 准备掌握工艺过程的整体状态 1 工艺流程的顺序 2 明确工序的总体关系 3 各工序的作业时间确认 4 发现总体工序不平衡的状态2 发现工序问题点 1 发现并改进产生浪费的工序 2 发现工时消耗较多的工序 重排简化此工序 3 减少停滞及闲时工序 4 合并一些过于细分或重复的工作 三 流程分析图表的要求符号工艺流程分析是对生产对象从原材料转化为成品的一系列活动过程的分析 生产过程的基本要素有五个 加工 运输 储存 停滞 检验 流程分析符号 三 流程分析图表技术概述工艺 作业 流程分析是针对产品 服务的生产过程进行的系统分析 1 产品结构分析 产品材料清单BOM 2 产品工序分析 工艺流程图 3 零件加工分析 工序流程分析图 4 平面 空间 流程分析 平面 空间流程图 5 作业流程分析 作业流程图 6 搬运分析 搬运方便系数图 7 人 机联合分析 人 机联合分析图 8 双手操作分析 双手操作分析图 第四章动作研究 动作分析是通过研究分析人的各种作业动作 发现并改善无效动作或浪费现象 最终提高作业效率 动作分析与IE其他手法相结合 使生产管理与改善有了坚实的科学依据与方法指导 真正做到了科学管理的基础 第二节动作研究一 动作研究概念1 动作分析的目的与意义动作研究是对工厂生产活动中的所有动作进行观测并进行定性 定量分析 研究作业员的各种动作浪费 从而寻求省力 省时 安全 经济的作业方法 制订出最合理的动作和动作的顺序 使作业达到标准化 动作研究通过研究分析人的各种作业动作 发现并改善无效动作或浪费现象 最终提高作业效率 IE基础手法的流程分析 动作研究 时间研究是培养现场管理与改善能力与眼力的理论基础 2 动作分析的方法 1 目视动作分析 2 PTS 预置时间系统 PredeterminedTimeSystem 3 影像分析3 动作分析的程序 1 观察与记录观察生产现场作业者的动作 包括眼睛视觉范围的变化 进行记录 2 对分析记录结果中的浪费进行改善 3 动作经济原则下的动作改善 4 重新编制工序流程 作业方法 第二节动作经济原则 一 动作经济原则意义 对动作的改善方法进行分类 并系统地对此进行分析总结所得出的基本原则 称为PME PrincipleofnlotionEconomy 即动作经济原则 它适用于人的全部作业 是动作改善的基本方针原则 二 肢体使用原则肢体的使用原则是轻松有节奏 这是肢体动作的基本原则 1 只要能达到完成作业的目的 手的动作越简单越好 即能用手指完成的动作 就不要用手腕 即动作等级越低越好 手的动作分类等级手的动作分类1手指的动作2手指 手腕的动作3手指 手腕 前臂的动作4手指 手腕 前臂 后臂的动作5手指 手腕 前臂 后臂 肩的动作 按照使用的经济原则 我们先学习最经济的动作 1 手指三个关节的动作 即手指的动作 这个动作主要完成抓 握 拧动作分析 动作经济原则适合所有人 人机配置作业规范 我们平常抱怨个别作业员做事慢 其实就是她的动作的合理性差 如辅助动作与用的时间及延迟动作消耗的时间 简言之 动作经济 合理的要求是 1 两手动作应同时进行 2 两手动作应对称 3 两手动作应自如 4 动作应有节奏 5 动作应有惯性 6 动作应考虑惯性 7 能用脚完成的动作 避免用手做 一 标准工时的意义与用途制定合理的标准工时是科学管理的最基础工作 也是最重要的工作 无标准工时生产现场就是无目标管理的第一步 通过标准工时的应用使参与工作的全部人员都可以客观准确地计划 实施并评价工作结果 标准工时是制造业必不可少的作业管理标准 标准工时在生产系统的应用如下 第五章时间研究 第一节标准工时概念 1 PMC制定生产计划的依据 2 人工工时计划及人员计划 3 评价 a 作业者绩效考核的依据b 供货商的交货与交货质量评审的依据c 财务部门计算产品人工成