ie工业工程_基础工业工程讲义

基础工业工程 主讲 戈李 主要内容 第一章工业工程概述 第二章工作研究第三章程序分析第四章作业分析第五章动作分析 第十章学习曲线第十一章现场管理方法 第六章秒表时间研究第七章工作抽样第八章预定动作时间标准法第九章标准资料法 学习目标 了解什么是工业工程 IE IE有什么用 明确工业工程的学习意义了解工业工程的基本思维模式和理论体系掌握基础工业工程的基本技法能够初步运用IE的思维模式和基本技法解决工作生活中的一些问题 第一章工业工程概述 教学目的与要求 1 了解关于工业工程的各种定义 并掌握工业工程的内涵 2 掌握工业工程的五大意识 3 了解工业工程的产生和发展过程 教学内容 第三节工业工程的内容体系和人才素质 第一节工业工程 第二节工业工程的生产与发展过程 实例分析 第一节工业工程 一 工业工程的定义二 工业工程的内涵三 工业工程五大意识 一 工业工程的定义 美国工业工程师协会 AIIE 日本工业工程师学会 JIIE 中国工业工程学会总结 一 工业工程的定义 美国工业工程师学会 AIIE IndustrialEngineeringTerminology ANSI 1955 1955年美国工业工程师学会 AIIE 首次正式定义工业工程 工业工程 IndustrialEngineering 是对人员 物料 设备 能源和信息组成的集成系统进行设计 改善和实施的工程技术 它综合运用数学 物理学和社会科学的专门知识与技术 结合工程分析和设计的原理和方法 对该系统所取得的成果进行确定 预测和评价 一 工业工程的定义 IE是这样一种活动 它以科学的方法 有效地利用人 财 物 信息 时间等经营资源 优质 廉价并及时地提供市场所需要的商品和服务 同时探求各种方法给从事这些工作的人们带来满足和幸福 日本工业工程师学会 JIIE 一 工业工程的定义 工业工程是一门工程技术与管理技术相结合的综合性工程学科 是将科学技术转化为生产力的技术 它以降低成本 提高质量和生产率为导向 采用系统化 专业化和科学化地方法 综合运用多种专业的工程技术 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 使之成为更为有效 更为合理的综合优化系统 并对系统取得的成果进行鉴定 预测和评价 中国工业工程学会 具有权威性的是美国工业工程学会提出的定义 尽管各种定义的表述方式不同 侧重点不同 但其内涵基本是一致的 各种IE定义都旨在说明 总结 由人 物料 设备 能源 信息等所构成的各种生产及经营管理系统以及服务系统 是一门技术和管理结合的交叉学科 综合运用各种工程技术与方法 提高生产率 降低成本 保证质量和安全 学科性质 研究对象 研究方法 目标 任务 如何将各种要素设计和建立成一个集成系统 并不断改善 从而实现更有效运行 功能 对系统进行规划 设计 评价和创新 二 工业工程的内涵 IE的核心是降低成本 提高质量和生产率 提高生产效率是IE的出发点和最终目标 IE是综合的应用知识体系 技术 管理 IE应用注重人的因素 区别于其他工程学科特点之一 IE是系统优化技术 三 工业工程五大意识 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意识以人为中心意识 三 工业工程的产生和发展过程 泰勒的 时间研究 吉尔布雷斯 动作研究 泰勒的 时间研究 1856 1915 1881年 他担任米德威尔钢铁厂的总工程师 进行了铁锹实验 即时间研究 吉尔布雷斯夫妇的动作研究 进行了砌砖实验 即动作研究 提出了17个动作要素 实例分析 总库 日用库 装盘部 小汽车 手推车 改进及节省 总库 装盘部 对比 第二章工作研究 教学目的与要求 1 了解工作研究的由来和发展 2 理解工作研究的含义和内容 3 初步掌握工作研究实施的主要步骤 4 初步了解方法研究的含义和内容 5 初步了解作业测定的含义和内容 教学内容 第三节作业测定概述 第一节工作研究概述 第二节方法研究概述 第一节工作研究概述 五 工作研究的分析技术 一 工作研究的起源 二 工作研究的对象 三 工作研究的特点 四 工作研究的内容 六 工作研究的步骤 一 工作研究的起源 作业测定 WorkMeasurement 经典的工作研究 时间研究 动作研究 Taylor搬运实验与劳动定额 Gilbreth砌墙实验与动作经济性原则 方法研究 MethodStudy 工作研究 二 工作研究的对象 研究对象 以作业系统为研究对象 作业系统是为实现预定的功能 达成系统的目标 由许多相互联系的因素所形成的有机整体 系统分类 为了使作业系统达成预定目标 在系统转换过程中需经常检查测定作业活动的时间 质量 成本 柔性 生产性作业系统 简称生产系统 管理作业系统 简称管理系统 系统组成 其主要组成因素见图3 1所示 图3 1作业系统构成简图 生产设备 能源 生产方式和人的作用 时间 T 质量 Q 成本 C 柔性 F 服务 S 原材料 产品或劳务 输入 转换机构 输出 反馈控制 检测 三 工作研究的特点 只需很少的投资或不需要投资的情况下 通过改进作业流程和操作方法 实行先进合理的工作定额 充分利用企业自身的人力 物力和财力等资源 走内涵式发展的道路 挖掘企业内部潜力 提高企业的生产效率和效益 降低成本 增强企业的竞争能力 四 工作研究的内容 工作研究包括方法研究与作业测定两大技术方法研究 用以确定最佳的作业方法的一系列研究技术 包括 1 程序分析 对整个生产过程或一项管理工作的全面分析 2 作业分析 对同一工作地上的工作进行分析 3 动作分析 将过程分解为基本单元直到手指的动作分析 作业测定 用以确定按上述的标准方法进行作业时所需时间的测定技术 包括 1 秒表测时法 2 工作抽样法 3 预定标准时间法 PTS 4 标准资料法 方法研究 方法 材料 工具与设备 工作环境条件 设定工作标准1 方法 程序2 材料 工具与设备4 工作环境条件 作业测定确定时间标准 训练操作工人 实施标准 产生效益 标准工作法 标准时间 其他要求 工作标准 运用上述分析技术 实现工作方法 程序 环境 条件的最佳化 为制定工作标准打下基础 也为时间研究做好准备 制定工作标准 图3 2工作研究的内容 五 工作研究的分析技术 5W1H ECRS四大原则 表3 25W1H提问技术 E eliminate 消除 取消或清除不必要的工序 作业等 C combine 合并 对于无法取消而又必要者 看能否合并 工序或动作 或将多人操作 改进单人或单台操作 R Rearrange 重排 不能取消或合并的工序 可再根据 何人 何事 何时 三提问进行重排 S Simple 简化 经过取消 合并和重排后的工作 可考虑采用最简单 最快捷的方法来完成 ECRS四大原则 改善时一般遵循如示意图3 4所示的原则 目的 时间地点人员 方法 消除 合并重排 简化 图3 4ECRS原则运用示意图 六 工作研究的步骤 挖掘问题 确定工作研究项目观察现行方法 记录全部事实仔细分析记录的事实并进行改进评价和拟定新方案制定作业标准及时间标准新方案的组织实施检查和评价 第二节 方法研究概述 三 方法研究的步骤 一 方法研究的涵义 二 方法研究的内容 一 方法研究涵义 定义 方法研究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 特点 求新意识 寻求最佳的作业方法 提高企业的经济效益 系统整体优化意识 一 方法研究涵义 目的 改进工艺和流程改进工厂 车间和工作场所的平面布置经济地使用人力 物力和财力 减少不必要的浪费改进物料 机器和人力等资源的有效利用 提高生产率改善工作环境 实现文明生产降低劳动强度 保证操作者身心健康 现在知道目的了 二 方法研究的内容 方法研究的层次 由工序组成 由操作组成 由动作组成 由动素组成 程序 小提示 工序 指一个或一组工人 在一个工作地点 对一个或一组劳动对象连续进行的操作 操作 它是工序的基本组成部分 指为了达到目的 使用一定的方法所完成的若干个动作的总和 动素 则是指构成动作的基本单位 如伸手 移物等 三 方法研究的步骤 选择研究对象现场调查 记录实况分析研究和开发新方法建立和评价最优方案实施新方案制定标准方法维持 第三节作业测定概述 三 作业测定的方法 一 作业测定的起源 二 作业测定的定义 一 作业测定的起源 经验判断法历史记录法 统计分析法 作业测定法 二 作业测定的定义 作业测定 工作衡量 的含义 运用各种技术来确定合格工人按规定的作业标准完成某项工作所需的时间 合格工人的定义为 一个合格工人必须具备必要的身体素质 智力水平和教育程度 并具备必要的技能知识 使他所从事的工作在安全 质量和数量方面都能达到令人满意的水平 规定的作业标准 经过方法研究后制定的标准工作方法 及有关设备 材料 负荷 动作等的一切规定 三 作业测定的方法 直接法 通过现场直接观察测定取得标准资料的方法 其中包括秒表测时法和工作抽样法 间接法 综合法 依靠事先制定的标准资料 通过最后的综合获得标准时间数据的方法 其中包括标准资料法和预定动作时间标准法 PTS 作业测定方法之间的关系如图示 第四章程序分析 教学目的与要求 1 明确程序分析中常用的五种代表活动的标准化符号和含义 2 理解工艺流程 流程程序 布置和经路的定义 3 掌握工艺程序图 流程程序图 线图和线路图的基本结构及其分析改进的重点 教学内容 第一节程序分析概述 第三节流程程序分析 第二节工艺程序分析 第四节布置和经路分析 第一节程序分析概述 六 程序分析的步骤 一 程序分析的概念 特点及目的 二 程序分析的常用符号 三 程序分析的种类 四 程序分析的工具 五 程序分析的方法 一 程序分析的概念 特点和目的 通过调查分析现行工作流程 改进流程中不经济 不均衡 不合理的现象 提高工作效率的一种研究方法 对生产过程的宏观分析 对生产过程全面 系统而概略的分析 改善生产过程中不经济 不合理 不科学的作业方法 作业内容以及现场改善布置 提高生产效率 定义 特点 目的 二 程序分析的基本符号 实例 设有一业务员依照顾客来函核对某张支票上的数字 支票在办工作桌抽屉里 顾客来函放在公文柜中 三 程序分析的种类 程序分析 程序分析按照研究对象不同 分为图4 1所示的四种 图4 1程序分析的种类 四 程序分析的工具 表4 3程序分析的种类与工具 五 程序分析的方法 程序分析的方法 1个不忘 4大原则 5个方面 5W1H技术 一 1个不忘 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 二 4大原则 即 ECRS 四大原则 三 5个方面 即加工 搬运 等待 储存和检验 四 5W1H 技术 六 程序分析的步骤 四 工艺流程分析的应用 第二节 工艺程序分析 一 工艺流程分析概述 二 工艺流程图 三 工艺流程分析的步骤 一 工艺流程分析概述 工艺程序分析是指以生产系统或工作系统为研究对象 在着手对某一工作系统进行详细调查研究和改进之前 对生产系统全过程所进行的概略分析 以便对生产系统进行简略 全面和一般性的了解 从宏观上发现问题 为后面的流程程序分析 布置和经路分析作准备 生产系统全过程 只分析 加工 和 检验 工序 以生产或工作的全过程为研究对象 工艺程序图 定义 特点 分析对象 工具 二 工艺程序图 1 工艺程序图的组成 由表头 图形和统计三大部分组成 如下图 统计 表头 图形 2 工艺程序图的说明 1 垂直线表示工艺流程的程序 短线连接各种操作 检验 符号 2 水平线代表材料及零件的投入 引入线上应填写材料或零件规格 型号 3 符号右边填写操作或检验的内容 左边记录操作时间 4 按实际加工装配的先后顺序 将加工与检查符号从上到下 从右至左分别从1开始依次编号于符号内 5 通常将最主要的分程序置于最右边 依重要性自右向左依次排列 3 工艺程序图结构 主要零件 4 工艺程序图的结构形式 合成型直列型分解型复合型 合成型 泵及其接受器之装箱工艺程序图 直列型 镁锭制成产品的工艺程序图 分解型 电拖车检查及维修的工艺程序图 复合型 在木箱上钉五只钉子 三 工艺流程分析的步骤 四 工艺流程分析的应用 投影仪以及遥控器装箱工艺程序分析 1 画投影仪以及遥控器装箱工艺程序图 图4 11改进前投影仪以及遥控器装箱工艺程序图 根据图4 11中的统计结果 发现投影仪及遥控器装箱共有12次加工 4次检查 2 现状分析 运用5W1H ECRS四大原则进行分析 首先 看能否有取消的工序 其次 看能否将工序进行合并或重排 C R 再次 看能否将工序简化 S 最后 看能否使工艺过程更好 具体分析过程如表4 10所示 表4 10分析提问过程 答 不能 不能 能 不能 不能 能 不能 不能 能 不能 能 箱子成型能取消吗 检查箱子破损能否取消 检查箱子破损与箱子成型能否合并 检查电视机外观能否取消 贴出厂标签能否取消 检查电视机外观与贴出厂标签能否合并 电视机装入塑料袋内 装上保护衬能取消吗 检查附件及干燥剂数量并装入塑料袋内能合并吗 检查附件及干燥剂数量并装入塑料袋内能取消吗 检查遥控器外观 将遥控器装入塑料袋内 再放入纸箱内能取消吗 检查遥控器外观与遥控器装入塑料袋内能合并吗 问 3 改进方案 通过表4 10的提问分析 发现上述工序均不能取消 但可以通过工序合并 达到优化的目的 通过合并加工与检验工序 使总加工次数由原来的16次减少为现在的12次 缩短了加工时间 4 改进效果 第三节流程程序分析 一 流程程序分析概述 二 流程程序分析的种类 三 流程程序图 四 流程程序分析步骤 五 流程程序分析的应用 一 流程程序概述 定义 以产品或零件的制造全过程为研究对象 把加工工艺划分为加工 检查 搬运 等待和储存等五种状态加以记录 对产品和零件整个制造过程的详细分析 特点 比工艺程序分析更具体 更详细 对产品或零件加工制造全过程中加工 检查 储存 等待和搬运所进行的全面分析 记录产品生产过程的全部工序 时间定额和移动距离 二 流程程序分析的种类 流程程序根据研究对象不同可以分为以下两种 材料或产品流程程序分析 主要用于记录生产过程中材料 零件 部件等被处理 被加工的全部过程 物型 如例1 人员流程程序分析 主要用于记录工作人员在生产过程中一连串活动 人型 如例2 例1 物型流程程序图 一张火车票自出售 使用至回收止 其间经过许多人之手 现用流程程序图表示如右 例2 人型流程程序图 工人按要求核对工件尺寸的流程程序图如右示 三 流程程序图 流程程序图与工艺程序图相似 但增加了 搬运 储存 和 等待 三种符号 流程程序图主要由表头 图形和统计三大部分组成 流程程序图的形式 其标准格式如图4 13 图4 14 见附件流程程序图 所示 图4 13人型及物料型流程程序图标准表格格式一 图4 14人型及物料型流程程序图标准表格格式二 四 流程程序分析步骤 现场调查绘制工序流程图测定并记录各工序的必要项目整理分析结果制定改善方案改善方案的实施和评价使改善方案标准化 五 流程分析改善重点 增值活动 加工非增值活动 检验 搬运 等待 储存 例4 4套筒加工流程程序 五 流程程序分析的应用 例4 4 根据表4 11给定的套筒加工工艺路线和图4 15所示的结构简图 绘出用 50的棒料加工成套筒的流程程序图 根据给定的工艺路线 绘出 50棒料加工成套筒的流程程序如图4 16左列图形所示 改善后的流程程序如图4 16右列图形所示 图4 15套筒结构示意图 1 绘出流程程序图 表4 11套筒加工工艺路线 图4 16加工套筒的流程程序图 2 改善效果的评价 通过改善 取消了原来的等待工序 使生产周期从原来的2 28h减少为2 08h 缩短了0 2h 效果显著 四 布置和经路分析的应用 第四节布置和经路分析 一 布置和经路分析概述 二 布置和经路分析的种类 三 布置和经路分析的工具 一 布置和经路分析概述 特征 概念 以作业现场为分析对象 对产品 零件的现场布置或作业者的移动路线进行分析 重点对 搬运 与 移动 路线进行分析 常与流程程序图配合使用 以达到缩短搬运距离和改变不合理流向的目的 可详尽了解产品工人在现场的实际流通线路或移动线路 二 布置和经路分析的种类 线路图 线图 图4 28空间物流线路图 图4 29绕成线图的情形 图4 30线图举例 三 布置和经路分析的工具 布置和经路分析的工具仍然是 5W1H 及 ECRS 四大原则 四 布置和经路分析的应用 例4 10某汽车制造公司发动机装配所需的螺栓 螺母都是从外面采购 经检查合格后 接收入库 分析该汽车制造公司现行外购零件接收与检验流程 了解运输路线 提出改善方案 外购件接收 检验与入库线路如图4 31所示 外购件接收与检验改善后的线路如图4 32所示 图4 31外购件接收 检验线路图 图4 34改进后外购件接收 检验入库线路图 第五章作业分析 教学目的与要求 1 了解作业分析的含义和目的 2 熟练掌握作业分析技巧 熟练绘制人机作业图 联合作业分析图及双手作业分析图 3 掌握作业分析的方法 人机作业分析 联合作业分析和双手作业分析的应用分析 第一节作业分析概述第二节人机作业分析第三节联合作业分析第四节双手作业分析 教学内容 第一节作业分析概述 一 作业分析的定义二 作业分析和程序分析的区别三 作业分析的分类四 作业分析的目的 一 作业分析的定义 通过对以人为主的工序的详细研究 使作业者 作业对象 作业工具三者科学合理地布置和安排 达到工序结构合理 减轻劳动强度 减少作业工时消耗 缩短整个作业的时间 以提高产品的质量和产量为目的而做的分析 称为作业分析 二 作业分析的要求 通过删减 合并 简化 使操作总数减至最低 工序排列最佳 并使每一操作简单易行 合理利用肌肉群 防止某些肌肉群因动作频繁而产生劳损要求机械完成更多的工作 减少作业循环和频率 改进设备 工装或工位器具 物料规格或工艺 采用经济的切削用量 消除不合理的空闲时间 尽量实现人机同步工作 三 作业分析与程序分析的区别 程序分析是研究整个生产的运行过程 分析到工序为止 作业分析则是研究一道工序的运行过程 分析到操作为止 三 作业分析的分类 人机作业分析联合作业分析双手作业分析 使作业内结构合理 删除多余无效的操作 使操作最有效 总数最小 使任何机器能很好地协调配合工作 充分发挥人和机器的效能 改进操作方法和工作地配置 减轻操作者疲劳 四 作业分析的目的 第二节人机作业分析 三 人 机作业分析图 一 人 机作业分析的含义 二 人 机作业分析的主要用途 四 人 机作业分析图的实例分析 一 人 机操作分析的含义 以机械化作业为研究对象 用来研究和分析人 机操作过程中 操作者手动操作和机械设备机动操作之间的相互配合关系 以达到尽可能多消除操作者和机械设备在工作循环周期内的空闲时间 并提高人 机作业的生产率 发现影响人 机作业效率的原因 判断操作者能够同时操作机器的台数 判定操作者和机器两方面哪一方对提高工效更为有利 进行安全性研究 以保证操作者的安全问题 设备改造 实现自动化及改善作业区的布置 二 人 机操作分析的主要用途 三 人 机操作分析图 人一机程序图 Man machinechart 是记录在同一时间坐标上 表明作业者与机器的协调和配合关系的一种图表 通过对人 机作业图的分析 可以获得减少人 机等待 空闲 时间 提高人 机效率 人机作业图由以下三部分组成 表头部分 图表部分和统计部分 图表部分 用垂直竖线把人与机器分开 取适当的比例尺 分别在人与机器栏内 依作业程序和时间由上而下用规定的图标 见下表 记录人与机器工作或空闲的情况 并注写作业单元内容 只绘出一个操作周程 加工完一个零件的整个过程 四 人 机操作分析应用实例分析 采用 5W1H 提问技术和 ECRS 原则进行分析改进 答 在机床车削下一个工件时 可以去毛刺并检查已车削好的上一个工件 改进后的人机作业图如图5 6 问 为什么去毛刺并检查尺寸要在机器停止时去毛刺并检查 答 过去一直是这样的 问 有无改进的可能性 答 有 问 怎么改 图5 6车削时的人机作业图 改进方法 由此可看出 通过重排 不需增加设备和工具 而是尽量利用机器工作时间进行手工操作 从而缩短了周程 提高了工效和人机利用率 可对其再作进一步改进以提高工效 由图5 6可以看出虽然缩短了周程 提高了利用率 但是在每一个周程内 人仍有很多的空闲时间 因为在一周程内 工人有1 5min的空闲 足够操纵另一台机床 1 3min 这样既充分利用工人的空闲时间 提高了工作效率 也节省了劳动力 图5 7为改进方法 但要进一步缩短周程却比较难 这时改善方法有两种 一是增加其他工作 二是利用空闲操作一台机床 图5 7车削时的人机作业图 第二次改进方法 由图5 7与图5 6相比可知 工作周程虽未改变 两种方法均为2 8min 但第二次改进方法中因完成了两件 也就是每件加工时间仅为1 4min 即总产量增加了50 此例正说明永无止境的求新意识是方法研究的一个显著特点 通过改善可以充分利用工人的空闲时间 即闲余能力 第三节联合作业分析 四 联合操作分析图 一 联合操作分析的含义 二 联合操作分析的特征 三 联合操作分析的目的 五 联合操作分析实例分析 一 联合操作分析的定义 联合作业分析是指当几个作业人员共同作业于一项工作时对作业人员时间上的关系的分析以及排除作业人员作业过程中存在的不经济 不均衡 不合理和浪费等现象的一种分析方法 二 联合操作分析的特征 联合作业分析是对一组作业人员 两个或两个以上 所进行的分析 借助于联合作业分析图 对以下各项进行调查分析 1 各作业人员的待工 空闲 情况 2 各作业人员的作业率 3 联合作业中耗费时间最长的作业是哪个 1 发掘空闲与等待时间 2 使工作平衡 进行合理分工 3 减少周期时间 提高效率 4 找出集体作业中的薄弱环节 三 联合操作分析的目的 与人 机作业图的画法基本相同 它也由表头 图表 统计三部分构成 四 联合操作分析图 五 联合操作分析应用实例 例某车间用吊车搬运零件 每天由工人甲和工人乙负责将零件装入集装箱 装满后 由吊车搬运到车间出口处暂存 吊车只能搬运一箱 来回一次需5min 而