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1 如何运用IE技术提升效率 2 1 工业工程 IE IndustrialEngineering 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 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 Thebranchofengineeringconcernedwiththedesign improvement andinstallationofintegratedsystemsofpeople material information equipment andenergy Itdrawsuponspecializedknowledgeandskillsinthemathematical physical andsocialsciencestogetherwiththeprinciplesandmethodsofengineeringanalysisanddesigntospecify predict andevaluatetheresultstobeobtainedfromsuchsystems 1955年AIIE提出 后经修改 一 IE技术基础 3 人员物料设备能源信息 综合体系 利用 设计Design 改善Improve 设置Installation 专门的 数学物理学社会科学 知识技术 期待的成果 规划设计评价改进创新 工学的 分析设计 原理方法 通过 PQCDSF 1 工业工程 IE 定义 4 生产要素 人 财 物 投入 生产过程 产出 产品 服务 生产率测定 生产率 产出 投入 动态生产率指数 测定期生产率 基期生产率 生产率评价 规划 控制 提高 战略与经营规划 反馈 5 2 工业工程的原理 科学管理的起源 1泰勒的铲煤研究2吉尔布雷斯的砌砖研究 6 2 工业工程的原理 工业工程的原理 1分析作业方法或机器设备 选定唯一最好成绩的方法 并以此设定科学的工作方法 2对于选定的工作 指派最适当的作业员 3对于作业员实施作业方法的训练 4在方法和条件相同的情况下 正常人操作同一件事情的效率几乎相同 7 2 工业工程的原理 工业工程的主要工作内容 1 方法研究 改善工具 程序分析作业分析动作分析2 时间研究 衡量标准 作业标准和标准工时的测定 8 2 工业工程的原理 工作研究的实施步骤 1 寻求最经济的工作方法 方法研究 工作改善 2 工作方法 材料 工具及设备标准化 3 确定标准工作时间 9 3 工业工程的范畴 生物力学成本管理数据处理及系统设计工程经济设施规划与物流应用数学 运筹学 管理经济学 统计和数学应用等 组织规划与理论标准化及误差管理 9 生产规划与控制10 方法研究和作业测定价值工程ERP及物流系统厂区规划及生产线布置工业设计职业卫生与医学 10 4 工业工程在制造业中的应用 11 5 效率提升的基础与改善方向 1学会观察2深入分析3识别问题 连问5个为什么 4改善 针对根本问题 12 二 程序分析 ProcessAnalysis 1 程序分析定义程序分析 就是以原料 材料 零件 或者制品为对象 对工程如何的被进行 展开分析调查的方法 是以 物的流动 为着眼点 设计或改善作业次序的分析手法 13 是否有不必要的停滞搬运的次数是否太多搬运的距离是否太长搬运的方法是否有问题是否能同时实施加工及检查再检讨设备的配置工作的顺序作业的分担 2 程序分析的内容 二 程序分析 ProcessAnalysis 14 3 程序分析技巧 完成了什么 what 何处做 where 何时做 when 由谁做 who 如何做 how 为什么 why 要做这 是否必要 有无其他更好的成就 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 15 4 程序分析表 改善前 16 4 程序分析表 改善前 17 4 程序分析表 改善后 18 4 程序分析表 改善后 19 5 改善的着眼点 全体 全体的合计时间 搬运距离 以及所需人员与每一项工程所需的时间 从搬运距离以及所需人员看来 改善的重点在那儿呢 如属必要 可制作草拟图 以便找出重点 有没有欲罢不能的工程 有没有可以同时进行的工程能否更换工程的顺序 以便减少工程数 所需时间 搬运距离 以及所需人员呢 20 6 改善的着眼点 加工 有否加工时间多的工程呢 尤其是必需检查耗时的加工工程 再利用其它的分析手法 动作分析 时间分析等 看看是否能够改善 能否提高设备的能力能否跟其它的工程一起进行改变工程顺序的话 是否能获得改善现在的生产单位数 是否适当 21 7 改善的着眼点 搬运 能否减少搬运的次数 能否一面加工 一面运输 例如把工作运输输送带化 或者台车化 以便在其上面加工 能否缩短搬运距离 能否改变作业场所的摆设 以便取消搬运工作 能否采取加工 检查等组合方式 以便取消搬运 能否增大搬运单位数量 以便减少次数 搬运前后的上 下动作 是否很耗费时间 搬运设备是否有改良的余地 22 搬运活性指数 搬运方法系数值 散置0装箱1架起2车上3运动中4活性系数 每次搬运系数和 搬运次数活性系数大于2 3为佳 23 8 改善的着眼点 检查 能否减少检查的次数有没有能够省略的检查能不能一面加工 一面展开必要的检查吗 换句话说 同时实施加工与检查 凭着二项的合并即可缩短工程数及合计时间 同时也可以节省搬运 不曾以别的工程 实施质的检查及量的检查吧 能够同时实施吗 检查方法适切吗 能否缩短时间 24 9 改善的着眼点 停滞 尽量的减少停滞的时间能否凭组合加工 检查场所的配置 而消除停滞呢 尤其是滞留 D 是前后工程所需时间的不平衡所引起 只要实施尽量减少它的工程组合 即可消除滞留的现象 能否尽量的缩短停滞时间 25 10 改善的四原则 26 取消Eliminate 对程序图上的每一项工序都加以审查 确认其保留的必要性 凡可取消者一律取消 例如 取消一切可以取消的工作内容 工作步骤 工作环节及作业动作 包括身体 手 脚 取消一切不安全 不准确 不规范的动作 取消不方便或不正常的作业取消一切不必要的闲置时间 27 合并Combine 对程序图上的操作和检验项目 考虑相互合并的可能性 凡能合并者 在保证质量 提高效率的前提下予以合并 例如 把必须突然改变方向的各个小动作合成一个连续的曲线动作 把几种工具合并为一种多功能的工具 把几道分散的工序合并为一道工序合并可能同时进行的动作 28 重排Rearrange 对程序图上的作业序列进行宏观分析 考虑重新排列的必要性和可能性 有时仅仅通过重排就可显著提高效率 例如 重新排列工艺流程 使程序优化重新布置工作现场 使物流路线缩短重排流水线工位 消除薄弱环节重新安排作业组的分工 使工作量均衡 29 简化Simplify 这里既包括将复杂的流程加以简化 也包括简化每道工序的内容 例如 减少各种繁琐程序 减少各种复杂性使用最简单的动作来完成工作简化不必要的设计结构 使工艺更合理作业方法力求简化运送路线 信息传递路线力求缩短 30 ValueStreamMapping价值流分析 31 11 线路分析 线路分析 对现场布置及物料 另件 产品 设备 和作业者的实际流通路线进行分析 以达到改进现场布置和移动路线 32 工装车间 毛坯库 剪床 剪床 剪床 料场 剪料工段 拔头锻柄工段 拔头机 旋转锤 三角锉拔头锻柄平面流程分析图 55米 106米 84米 70米 5米 3米 86米 33 实例 重型机器工厂 装配车间 机1 机4 机2 机3 机5 总库 铸造车间 轻型机器厂 一般机器工厂 起重机 起重机 起重机 手推车 手推车 34 改进 机1 机2 机3 机4 机5 机6 铸造车间 一般机器工厂 总库 滚子台 35 磨床 磨床 铣床 磨床 搓丝 车床 车床 车床 来自料堆 1 1 2 3 4 5 6 磨床 7 8 去半成品库 36 改进 车床1 车床1 来自料堆 铣床2 车床3 磨床4 磨床5 磨床6 磨床7 搓丝8 去半成品库 节约面积 37 三 设施布置FacilityLayout 使物料搬运成本最小化空间的有效利用劳动力的有效利用消除瓶颈环节便于信息沟通 1 设施布置的目的 38 2 布置 LAYOUT 原则 39 40 3 流程路线经济原则 路线越短越好禁止 孤岛 减少停滞消除重复停滞消除交叉路线禁止逆行 41 4 工艺原则布置 42 5 产品原则布置 TaktTime 27Secs TaktTime 27Secs 43 6 单元布置 44 四 作业分析 所谓工厂的作业 并非一个作业者从事一项工作 而是由人与人 人与机械 或者是机械与机械的组合进行的场合最多 一般有以下的组合方式一个作业者 一部机械一个作业者 数部机械数个作业者共同进行作业的场合数个作业者 一部机械数个作业者 数部机械凭分析组合作业的时间经过 经过图 以便找出 人 或 机械 所造成的 闲荡 空等 藉此改善作业的方法 45 46 47 人机配合分析案例研讨 请分析 如何提高生产效率 注 人从一个机器走到另一个机器的时间是0 04分 48 线平衡 LineBalancing 线平衡是对生产线的全部工序进行负荷分析 通过调整工序间的负荷分配使之达到能力平衡 最终提高生产线的整体效率 这种改善工序间能力平衡的方法又称为瓶颈改善 线平衡分析及瓶颈改善的主要目的是 提高人员及设备的生产效率 减少产品的工时消耗 降低成本 减少在制品 降低在库 实现单元化生产 提高生产系统的弹性 五 生产线平衡分析与瓶颈改善 49 某生产线的线平衡分析与瓶颈改善 1 例 工序 人数 正常作业时间 正常作业时间人数 1 1 20 20 2 1 18 18 3 1 29 29 4 1 25 25 5 1 19 19 合计 5 111 111 瓶颈工序 25 20 29 损失时间 作业时间 50 某生产线的线平衡分析与瓶颈改善 2 例 循环时间CT 29s 线平衡率 100 76 55 各工序时间总和 人数 循环时间 平衡损失率 1 线平衡率 23 45 一般来说 平衡损失率在5 以内是可以接受的 否则就要进行改善 51 线不平衡造成中间在库 降低整体效率 能力需求 100件 H 例 52 瓶颈改善的方法 作业方法改善 作业拆解分割 改进工具夹具 提高设备效率 提高作业技能 调整作业人员 增加作业人员 瓶颈改善 合并微小动作 取消不必要动作 重排作业工序 简化复杂动作 53 线平衡改善的方法 分担转移 作业改善 增加人员 1人 2人 拆解去除 重新分配 改善合并 54 六 JIT之切换效率改善 月度机型切换时间 月度总出勤时间 机型切换率 100 机型切换效率 1 机型切换率 机型切换效率与切换方式 熟练程度 计划安排合理性等密切相关 切换管理是工序管理的重要方面 切换率越低越好 55 1 四种切换形态 材料切换 材料 零部件等 生产准备 整理 条件确认等 夹具切换 模具 刀具 夹具等 标准变更 技术标准 工艺程序等 56 2 快速切换的4个阶段 缩短一半 个位分钟 一触即发 零切换 n 10分钟 将切换时间缩短一半 切换时间缩短到9分59秒之内 3分钟内完成切换 1分钟内完成切换 57 3 快速切换的改善着眼点 减少切换时生产线停顿的时间 停线时间越短越好 58 作业分离 内 外 变作业为作业 内 外 缩短外作业 缩短内作业 4 快速切换的改善思路 59 内作业 外作业 将转化为 设法将内作业转化为外作业 这样就直接减少了停线时间 例 模具安装后的行程调整 内作业 模具安装前的标准高度设定 外作业 60 内作业 内作业 缩短内作业时间设法将内作业的动作简单化 外作业 外作业 缩短外作业时间设法将外作业的动作简单化 缩短外作业时间对缩短切换时间没有直接帮助 却能节省工时 有利于集中力量做好内切换 61 5 快速切换的实施法则 平行作业 手可动脚勿动 使用道具不用工具 尽量不用螺栓 不要取下螺栓 标准不要变动 事前充分准备 快速切换7法则 62 七 动作分析 动作分析是对人的作业动作进行细微的分析 省去不合理的和浪费的动作 制定出轻松 安全 正确 高效率的动作序 形成最经济的作业方法的一种分析技术 模型演练 63 1 动作要素的分类 基本动作要素 动素 分析 将操作者的动作细分为 动作要素 以各个 动素 为对象所进行的分析 影像分析 利用影像 摄影 录像技术所进行的分析 64 基本动作要素及其符号表第一类 65 基本动作要素及其符号表第一类 66 基本动作要素及其符号表 第二类 67 基本动作要素及其符号表第二类 68 基本动作要素及其符号表第三类 69 第一类 有效动素 即进行工作所必要的动素 在对操作者的动作进行分析时 这类动素应该取消的不会很多 分析 改进的重点是如何缩短其时间 第二类 辅助性动素 它虽然有时是必要的 但这类动素会使作业时间消耗过多 降低作业效率 除了非用不可的之外应尽量取消 第三类 无效动素 属于不进行任何工作的动素 这一定要设法取消的 70 2 动作经济原则 是通过对人体动作能力的研究 创立的一系列能最有效地发挥人的能力的动作原则 由于它能使工作者的疲劳最少 动作迅速而容易 增加有效的工作量 因而被称为经济原则 71 身体使用原则 双手同时开始并同时完成其动作除规定的休息时间外 双手不应同时空闲双臂的动作应对称 反向并同时动作手的动作应以最低等级 如手指动 而又能获得满意的结果为好尽量利用物体的惯性 重力等 如需用体力加以阻止时 应将其减至最小程度变急剧转换方向为连续曲线运动弹道式的运动路线 比受限制 受控制的运动轻快轻松自然的动作节奏 节拍 可使动作流利 自发 72 工作场所布置原则 工具物料应放在固定位置 使作业者形成习惯 可用较短时间自动拿到身边运用各种方法使物料自动到达工作者身边尽量利用 坠落 的方法工具 物料应按最佳次序排列照明应适当 使视觉满意 舒适工作台和坐椅的高度要适宜 使工作者坐 立时都感到方便舒适工作椅的式样 高度 应使工作者持良好姿势 73 工具 设备的设计原则 尽量解除手的动作 用夹具或脚踏工具代替倘有可能 应将两种以上的工具组合成一种多功能的工具工具 物料尽可能预先放在规定的位置每个手指都进行特定的动作时 应按固有的能力分工设计手柄时应使之与手的接触面尽量大机器上的杠杆 手轮及其它操作的位置和机构的设计 要能做到使操作者极少变动其姿势就能以最高的效率操作 74 75 76 77 八 时间研究 1 时间研究的用途 决定工作时间标准 用于控制人工成本制定时间标准作为工资制度的依据决定工作日程和工作计划决定标准成本 并作为标准预算的依据决定机器的使用效率 实现生产线平衡 78 2 时间研究的步骤和方法 1 工具准备 秒表 2 单元划分 3 确定观测次数 10 20次 4 测定 79 5 数据分析标准差 平均值上界限 平均值 3 S下界限 平均值 3 S超出界限的观测数据应作为异常值剔除 界限内的观测数据平均值作为标准时间基准 80 6 宽放时间原因 操作中疲劳 需要休息生理需要 喝水 擦汗 上厕所 操作者听取班长训示操作中等待检验 待机操作前准备工作更换工具 调整机器 81 宽放幅度 1 私事宽放 轻松工作 2 5 较重工作 不良环境 大于5 举重工作 天气炎热 7 一般以5 计算 82 2 疲劳宽放幅度 参考值 基本疲劳宽放时间4 男 5 女 站立工作或工作不方便22通风不良55精密或精确工作22间歇式大声噪音22高度单调44 标准时间 观测平均值 1 宽放率 83 3 预定时间标准法 PTS 原理 在实际条件的范围内 所有熟练人员完成真正基本动作所需要的时间基本相等 PTS法利用预先为各种动作制定的时间标准来确定进行各种操作所需要的时间 而不是通过直接观察来测定 PTS法中最简便最常用的是模特法 84 3 预定时间标准法 PTS 模特法的原理 1 所有人力操作动作 均包括一些基本动作 可以归纳为21种 2 不同的人做同一动作 操作条件相同时 所需的时间值基本相等 针对大多数人而言 3 使人体不同部分动作时 其动作所用的时间值互成比例 以手指的动作为1MOD 0 129s为基本单位 其余动作均可以以整数倍数表示 85 3 预定时间标准法 PTS 基本动作 11种 移动动作 手指M1 M表示移动 1表示耗时1MOD 手腕M2小臂M3大臂M4伸直臂M5 86 3 预定时间标准法 PTS 基本动作 11种 终结动作 其中前两列是不太需要注意力时的情形 后三列为需要注意力的情形 87 3 预定时间标准法 PTS 身体及其他动作 10种 重量因素L1用眼E2判断D3加压力A4走步W5校正R2脚踏板F3圆周运动C4弯曲 站起B17坐下 站起S30 88 3 预定时间标准法 PTS 模特法使用实例 用模特法平衡录音机电机装配操作程序1转子与电刷定子组装2本体铆接检查3稳速电路板焊接4锡焊R1电阻5调整转速 性能测试6外壳组装7压入侧板 贴标牌8总测 89 第1工位动作因素分析 双手操作程序图 90 第2工位动作因素分析 双手操作程序图 91 第3工位动作因素分析 双手操作程序图 92 第4工位动作因素分析 双手操作程序图 93 第5工位动作因素分析 双手操作程序图 94 第6工位动作因素分析 双手操作程序图 95 第7工位动作因素分析 双手操作程序图 96 第8工位动作因素分析 双手操作程序图 97 录音机电机装配流水线的均衡情况 98 九 IE技术的经典应用 一 从手工生产到大量生产1 手工生产方式19世纪末 法国巴黎Panhard Levassor P L 机床公司开始制造汽车 特点 几乎没有两辆汽车是相同的 制作成本高 且易出故障 要求工人具有高超技术 99 2 大量生产方式1908年 亨利 福特推出了他的T型车 大量生产的技术关键零件的互换性和装配的简单化 由于分工精细 操作简单 工人只需几分钟训练就能上装配线干活 实行大量生产的结果生产率大幅度提高 1908年514分钟生产一辆车 到1914年实行流水生产后 只要1 19分钟生产一辆车 随着产量的提高 成本大幅度下降 1908年每辆车售价 850 到1926年每辆车售价 290 大量生产方式的基本发展模式 大批量生产 降低成本 刺激需求 批量的扩大 100 1 大量生产方式的衰落福特的大量生产有一个根本缺陷 就是缺乏适应品种变化的能力 即缺乏柔性 为了使专用 高效 昂贵的机器的高固定成本分摊到尽可能多的产品上 生产线不能停工 这就需要各种缓冲 过量的库存 过多的供应厂家 过多的工人 过大的场地 二 从大量生产到精益生产 101 2 精益生产方式的出现1950年 丰田汽车公司丰田喜一郎到美国参观了福特汽车公司位于底特律的Rouge工厂 回日本后与生产管理专家大野耐一研究得出结论 大量生产方式不适合日本原因是 当时日本经济十分困难 不可能化大量外汇去购买美国的技术和设备 也不可能花巨资去建Rouge那样的工厂 当时日本国内对汽车的需要量小 需要的品种却相当多 不能实行大量生产 受新劳工法保护 日本不能象美国随时解雇工人 102 三 JIT的现场控制 看板管理 1 推动式 与 拉动式 生产 1 传统方式 由计划部门根据市场需求 计算出每种零部件的需要量和各生产阶段的生产提前期 确定每个零部件的投入出产计划 按计划发出生产和订货指令 每个生产阶段都按计划制造零部件 并将加工完的零部件送到后一道工序和下游车间 而不管后一道工序和下游车间当时是否需要 这种方式被称为 推动式 特点