工业工程知识

1 工业工程知识KnowledgeOfIndustrialEngineering IE概述 简介与动作分析 编者 2 课程目录 1 IE概述 简介 2 IE的基本意识3 第一章 动作分析3 1 动作分析的意义3 2 动作改善的原则3 3 动作分析的方法3 4 动素3 5 动素检核表3 6 动作经济的意义3 7 动作经济原则3 8 动作经济原则之检讨 3 IE概述 简介 定义 IndustrialEngineering 直译为工业工程 是以人 物料 设备 能源和厂房组成的集成系统为主要研究对象 综合应用工程技术 管理科学和社会科学的理论与方法等知识 对其进行规划 设计 管理 改进和创新等活动 使其达到降低成本 提高质量和效益的目的的一项活动 简单地说 IE是改善效率 成本 品质的方法科学 4 IE概述 简介 IE的研究目的 IE是针对以生产现场为中心的作业进行系统的分析 作为现在的系统应该达到的成果 实际没有达到预计的成果时 进行发现问题并进行控制管理的研究 系统的改善 现在的系统达到的成果不够充分和作业不方便而有必要改善其中一部分的时候 研究其改善的办法 系统的设计 发生新的状况使得现在的系统难以达到充分的成果时 查找需求来研究设计新的系统 IE是为了把企业的利益最大化 损失最小化 各阶层管理者为了完成目标 利用IE进行改善 即是为了提高人与一切资源的利用率而在业务上开发计划或管理系统 工作系统来协助各阶层管理者的工作 5 IE概述 简介 IE的历史 泰勒和吉尔布雷斯1911年泰勒 铁锹实验 WM 作业测定 1910年吉尔布雷斯 砌墙实验 18个动作要素 6 IE概述 简介 基础IE的内容 基础IE的内容动作分析工程分析时间分析搬运与布置 7 IE的基本意识 改善意识流程 系统的意识IE的6541原则 6 5W1H 5 问题解决5步法 4 ECRS 1 一个不忘成本意识现场七大浪费管理的七大浪费品质意识 8 什么是浪费 不增加价值的活动 是浪费 尽管是增加价值的活动 所用的资源超过了 绝对最少 的界限 也是浪费 现场七大浪费 I MTWOPC 库存 Inventory 动作 Motion 运输 Transportation 等待 Waiting 过量生产 Overproduction 不必要的过程 Process 次品 Correction IE的基本意识 什么是浪费 9 IE的基本意识 浪費消除改善提示例 10 IE的基本意识 浪費消除改善提示例 11 第一章 动作分析 1 动作分析的意义2 动作改善的原则3 动作分析的方法4 动素5 动素检核表6 动作经济的意义7 动作经济原则8 动作经济原则之检讨 12 动作分析的意义 吉尔布雷斯曾说过 世界上最大的浪费 莫过于动作的浪费 停滞 无效动作 次序不合理 不均衡 如 太忙碌 太清闲等 浪费等的存在 1 动作经济的意义 利用动作经济原则为改善之工具 其重点不在于改变整个制造程序的工作计划 工作说明书的内容 不良的机器 生产进度跟催或耽搁等问题 而是在于以上条件不改变之下使工人工作效率提高 并使工人本身确感身心舒适愉快 2 动作经济原则的目的 a 减少工人的疲劳 b 缩短工人的操作时间 13 动作改善的原则 1 动作改善四原则 取消 Eliminate 合并 Combine 重排 Rearrange 简化 Simplify 14 动作改善的原则 2 动作改善 必须从排除下列工作开始 1 需要用力气的工作 亦即必须用手 脚或全身用力方能完成的工作 或向膝盖下方伸手及蹲下拿起物品的动作 因为这些工作会引起肌肉的疲劳 2 不自然的姿势 例如蹲在地上做事 或弯着腰工作等 这些不自然的姿势亦会引起肌肉的疲劳 3 需要注意力的工作 例如必须仔细对准的工作或必须谨慎挑选的工作等 因为这些工作会引起精神上的疲劳 4 厌恶的工作 例如噪音很大 空气污染 机器容易故障的工作 以上四者均是改善的重点 只要稍加留意 就可发现许多工作可以大大改善 15 动作改善的原则 3 工作改善的技巧不外乎取消 合并 重排 简化四者 以下分别列出其改善重点 1 取消 1 取消所有可能的作业 步骤或动作 包括身体 足 手臂或眼 2 取消工作中的不规律性 使动作成为自发性 并使各种物品置放于固定地点 3 取消以手作为持物工具的工作 4 取消不方便或不正常的动作 5 取消必须使用肌力才维持的姿势 6 取消必须使用肌力的工作 而以动力工具取代之 7 取消必须克服动量的工作 8 取消危险的工作 9 取消所有不必要的闲置时间 16 动作改善的原则 4 2 合并 1 把必须突然改变方向的各个小动作结合成一个连续的曲线动作 2 合并各种工具 使成为多用途 3 合并可能的作业 4 合并可能同时进行的动作 3 重排 1 使工作平均分配于两手 两手之同时动作最好呈对称性 2 组作业时 应把工作平均分配于各成员 3 把工作安排成清晰的直线顺序 17 动作改善的原则 5 4 简化 1 使用最低级次的肌内工作 2 减少视觉动作并降低必须注视的次数 3 保持在正常动作范围内工作 4 缩短动作距离 5 使手柄 操作杆 足踏板 按钮均在手足可及之处 6 在须要运用肌力时 应尽量利用工具或工作物的动量 7 使用最简单的动素组合来完成工作 8 减少每一动作的复杂性 18 动作分析的方法 动作分析 因精确程度之不同 往往采用下列几种方法 1 目视动作分析 visualmotionstudy 即以目视观测方法而寻求改进 2 动素分析 细分动作之构成要素 得17种动素 将工作中所用之各动素逐项分析 谋求改进 一般用在较具重复性且周期较短的手操作之研究中 3 影片分析 filmAnalysis 即以摄影机对各操作拍摄成影片 由影片放映而加以分析 影片分析因其拍摄速度之不同 又可分为细微动作研究 micro motionstudy 及微速度动作研究 memo motionstudy 两种 19 动作分析的方法 附件1 动作效率检查表 附件2 PQCDSM检查表 20 动素 从操作者手动作之研究 吉尔勃斯夫妇发现 所有操作是由一连贯之基本动作 Fundamentalmotion 所组成 经研究结果 统计人体动作之基本要素 或基本动作 可细分为十七种动素 为使读者对这些动素之定义 范围及其特性有所了解 故将此十七种动素归成三大类 第一类 进行工作之要素 1 8 第二类阻碍第一类工作要素之进行 9 13 第三类 对工作无益之要素 14 17 21 第一类动素 1 1 1 伸手 Reach RE 记号为 定义 空手移动 或称 运空 Transportempty 起点 当手开始朝向目的物之瞬间 终点 当手抵达目的物之瞬间 特性 1 当手朝向目的物或某一动素完成 手须伸回时发生 伸手 动素 2 伸手 途中常有 预对 伴生 3 伸手 常在 放手 之后 而在 握取 之前发生 改善 1 缩短距离 距离之测量应实际路径为准 而非两端之直线距离 2 减少 伸手 时之方向意识 senceoforientation 伸手 依难易可分为下列数类 A 伸手至一固定位置B 伸手至每次位置略有变动之目的物 C 伸手至一堆中之目的物D 伸手至一甚小物手而须精确握取者 22 第一类动素 2 2 握取 Grasp G 定义 利用手指或手掌充分控制对象 起点 当手指环绕一物体 欲控制该物体之瞬间 终点 当物体已充分被控制之瞬间 特性 1 物体已被充分控制后之连续握取称为 持住 2 以器具来握取时 应视为 应用 而非 握取 至于戴手套握取时 则为 握取 而非 应用 因手套之目的在于保护手 3广义解释 除手外 身体之某一部分 如足 用以控制物体时 皆可称为 握取 改善 1 减少握取之次数 2 尽量以 触取 代替 拾取 A 拾取 物体确实被捡上而取之于手 並須充分控制方能移动 B 觸取 只以手指按住物體 即可以將物體移行 或滑行 3 检讨有无工具可代替 23 第一类动素 3 3 移物 Move M 定义 手或身体之某一部位将物件由一地点移至另一地点 或称运实 Transportloaded 起点 手有所负荷开始朝向目的地点之瞬间 终点 有所负荷之手抵达目的地点之瞬间 特性 1 移物 有空间之移动 推动 拉动 滑动 拖动 旋转移动等 2 移物 途中突然停止即为 持住 3 移物 途中常有 预对 伴生 4 移物 常在 握取 之后 而在 放手 或 对准 之前发生 改善 1 缩短移动距离 2 减少每次移动之重量 3 分析移动之方法 检讨有无其它工具可代替 4 减少移物时之方向意识 移物 依其困难程度可分类如下 A 移物至固定停靠处 B 移物至大概位置 C 移物至精确位置 D 移物至不定位置 24 第一类动素 4 4 对准 Position P 又称 调整角度定义 将物体摆置于特定之方位 起点 当操纵之手开始摆动 扭转或滑动物体至一定方位之瞬间 终点 物体已被安置于正确方向之瞬间 特性 1 对准有下列之各处情形 A按照一定对之方向对准 B 数种方向均可 2 對準 常在 移物 之后 改善 1 尽量使用工具 2 检讨制品之容差 Tolerances 是否可以改变 25 5 拆卸 Disassemble DA 又称 分解定义 使物体脱离其它物体 起点 当物体被控制 握取 而已于可拆除状态之瞬间 终点 零件完全被拆除之瞬间 特性 1 拆卸 视其难易有下列数种情形 A 松动B 稍紧C 紧合 2 可能与其它动素复合发生 改善 尽量使用工具 第一类动素 5 26 第一类动素 6 6 应用 Use U 又称 使用U定义 为操作之目的而使用工具或设备 起点 开始控制工具进行工作之瞬间 终点 工具使用完毕之瞬间 特性 1 可能与其它动素同时复合发生 2 当以手或手指代替工具使用时 亦以 应用 视之 如以手指割裂纸或以手指沾浆糊涂擦于纸上等 改善 检讨工具或设备是否可合并或改良 27 第一类动素 7 7 装配 Assemble A 又称 组合定义 两个物体配合在一起 起点 两个物体开始接触之瞬间 终点 两个物体完全会合之瞬间 特性 1 较简单之 装配 几乎与 对准 无甚区别时 应以 对准 视之 2 可能与其它动素复合发生 3 装配 常在 对准 或 移物 之后 而在 放手 之前发生 改善 尽量使用工具 28 第一类动素 8 8 检验 Inspect I 定义 检验物体是否合乎标准 起点 开始检查试验物体之瞬间 终点 品质之优劣 或是否可接受 被决定之瞬间 特性 1 检验之标准 通常有大小 数量 品质 性能 色泽等 2 检验时 常用视觉 听觉 触觉 嗅觉 味觉等官能 3 检验费时之长短 视标准品质之要求规格是否严格与检验人员心理反应之快慢而定 改善 1 检讨品质要求之规格 2 减少检验次数 29 第一类动素 9 9 放手 Release RL 定义 将所持之物放开 起点 手指开始离开物体之瞬间 终点 手指完全离开物体之瞬间 特性 1 为 握取 持住 之相反动素 是所有动素中费时最少者 2 放手 有下列诸形式 A 拾取之手 1 将物体放置后再松手 2 在半空中让物体自由落下 3 投放 B 触取之放手 3 广义解释 身体之某部位控制物体状态之解除 亦可以视为 放手 改善 检讨 放手 之终点是否为一次动素开始之最佳位置 30 第二类动素 10 10 寻找 Search SH 定义 眼睛或手摸索物体之位置 起点 眼睛开始致力于寻找之瞬间 终点 物体已被发现之瞬间 特性 1 着重于心理活动之动素 2 复杂之操作须费力记忆及操作不稳定时 寻找费时最多 3 物体愈小 寻找费时愈多 改善 1 零件 工具预放于固定位置 并限于正常作业领域之内 2 零件装于特殊设计之盒内 3 训练工人熟悉工作方法 使运动方向自然而习惯 31 第二类动素 11 11 选择 Select ST 定义 从两个以上相类似的物体中选取其一 起点 寻找 之终点即为 选择 之起点 此瞬间即使运用细微动作研究亦难以决定 终点 物体被选出 特性 1 一般在 伸手 与 握取 之间发生 2 常与 握取 复合发生 3 物体愈小 选择愈费时 改善 1 与 寻找 动素之改善着眼点同改善 a 零件 工具预放于固定位置 并限于正常作业领域之内 b 零件装于特殊设计之盒内 c 训练工人熟悉工作方法 使运 篰 32 第二类动素 12 12 计划 Plan PN 又称思考定义 操作进行中 为决定下一步骤所做的考虑 它是一种心理活动 表现在外则为犹豫之时间耽搁 起点 开始考虑之瞬间 终点 决定行动之瞬间 特性 1 在操作中 其 计划 甚难正确地观测出来 2 常与其它动素复合发生 改善 1 训练工人 2 简化操作程序 33 第二类动素 13 13 预对 Preposition PP 又称 预对准定义 将物体在对准之前 先摆置于预备对准之位置 起点与终点 与 对准 之起终点同 特性 1 甚少单独发生 几乎都与其它动素 常与 移物 复合发生 2 其起终点甚难正确区分 所费时间亦难以测定 改善 与 对准 同 1 尽量使用工具 2 检讨制品之容差 Tolerances 是否可以改变 34 第二类动素 14 14 预定 Hold H 又称为 保持定义 手指或手掌连续握取物体并保持静止状态 起点 用手开始将对象定置于某一方位上之瞬间 终点 当物体不必再定置于某一方位上 而开始次一动素之瞬间 特性 1 连续之 握取 或 移物 中途突然停止 皆可视为 持住 2 广义解释 手以外身体之某部位亦可有 持住 发生 3 维护身体与对角之不平衡亦应视为 持住 改善 力求使用工具 设备等 35 第三类动素 15 15 迟缓 UnavoidableDelay UD 定义 在操作程序中 因无法控制之因素而发生不可避免之迟延 使工作中断 起点 开始等候之瞬间 终点 等候结束 继续恢复工作之瞬间 特性 1 通常因现行制造程序所需 等候机器工作或等候身体之其它部位 如另一只手 工作而生 2 工人未熟练或怪癖而引起迟延 改善 1 因工人无法改善此类迟延 欲加改善只有变制造程序 改变生产计划 2 调整工人工作量 利用人机程序图及操作人程序图分析工人之闲余 并善加利用 3 训练工人 使其熟练 36 第三类动素 16 16 故延 AvoidableDelay AD 定义 在操作程序中 因工人之事故 故意或疏忽 而使工作中断 起点 对于制造程序无益之工作开始之瞬间 终点 无益之工作停止之瞬间 特性 1 此种 故延 发生时 不必顾及更改整个制造程序 2 故延 通常由于工人之工作方法错误 不注意或怠慢所致 改善 加强工人之督导 37 第三类动素 17 17 休息 Rest RT 定义 工人因过度疲劳而停止工作 起点 停止工作之瞬间 终点 恢复工作之瞬间 特性 1 通常在操作周期与周期之间发生 2 休息时间之长短视工作之性质 工人工作之程度以及工人之体力而定 改善 1 检讨工人之工作域是否正常 2 使用较低级之动作 动作经济原则 3 注意工作环境 温度 湿度 通风 音响 光线等 38 动素 记号汇总 39 动作要素之检讨 动素之检讨 欲详加分类此十七种动素可细分为四类 1 实体性或生理性的 physical 2 心智性或半心智性 mentalorsemimental 3 目标性 objective 4 迟延 delay 从理想而言 一项操作 应是实体性和目标性两种动素群之组合 40 动作要素之检讨 1 有效动素 1 实体性或生理性动素 a 伸手 b 移物 c 握取 d 放手 e 预对 2 目标性动素 a 应用 b 装配 c 拆卸 41 动作要素之检讨 2 无效动素 1 心智或半心智性动素 a 寻找 b 选择 c 对准 d 检验 e 计划 2 迟延性动素 a 迟延 b 故延 c 休息 42 动作要素之检讨 一 关于 伸手 和 移物 1 这些动作可否删除 2 距離是否最適當 3 有否应用适当的媒介 如手 镊子及输送器等 4 是否应用了正确的身体部位 如手指 前臂和上臂 5 能否使用滑道或输送器 6 输送单位增大是否较有效率 7 能否用脚操作之装置来输送 8 输送是否因接下去有较难做的 对准 而缓慢下来 9 工具于使用处之附近是否能够减少输送 10 较常使用之零件是否置于使用点附近 43 动作要素之检讨 11 有否使用适当之托盘或箱子 操作是否经过正确地排列 12 前一动作和后一动作是否与此地动作互相关连 13 能否避免突然之转变方向 能否去除障碍物 14 对于物之移动是否使用身体最耐久之部位 15 有无可删除之身体移动 16 手臂之移动能否同时 对称而依相反方向行之 17 能否以滑动代替拾取 18 眼球之移动是否与手之动作配合 44 动作要素检讨 活动距离 图 45 动作要素检讨 活动距离 图 46 动作要素检讨 活动距离 图 47 动作要素检讨 活动距离 图 48 动作要素之检讨 二 关于 握取 1 是否可以一次握住一件以上之物件 2 能否以 触取 代替 拾取 3 储物箱之前缘能否减化握取之动素 4 工具或零件能否预对 以便握取容易 5 能否使用特殊的螺丝起子或其它工具 6 能否使用真空 磁铁 橡皮指尖等工具 7 物体是否由一只手移至另一只手 8 工具和夹具之设计是否使用零件移动之握取较为容易 49 动作要素之检讨 三 关于 对准 1 对准是否必要 2 容差能否增大 3 方形边能否避免 4 能否使用导路 漏斗 衬圈 量规 止楔 托架 定位木箱 弹簧 冲子 壁笼 钥匙 螺丝上之排障器 5 能否使用手臂扶架来稳定手 以减少对准之时间 6 握取之对象是否易于对准 7 能否应用脚操作之简夹 50 动作要素之检讨 四 关于 装配 拆装 与 应用 1 能否使用工具或夹具 2 能否使用自动认仪器或机器 3 装配能否交互进行 制造程序能否交互进行 4 是否能够使用更有效率的工具 5 能否使用止楔 6 当机器在切削时 其它工作能否进行 7 能否使用动力工具 8 能否使用凸轮或空气操作之工具 51 动作要素之检讨 五 关于 放手 1 能否删除此动作 2 能否使物体自由堕落 3 能否于运动中放手 4 是否需要小心地放开对象 能否避免如此 5 能否使用排出器 Ejector 6 材料盒是否经过适当之设计 7 在 放手 之末端 手或输送工具是否在最有利之位置 以便次一动作之进行 8 能否使用输送器 52 动作要素之检讨 六 关于 选择 1 是否布置得当以减少寻找物体之浪费 2 工具和材料是否能标准化 3 零件和材料是否各予适当之标记 4 排列是否良好 以便易于选择 例如用托盘预置零件 使用透明容器等 5 一般零件之排列是否有互损性 6 零件和材料是否混在一起 7 亮度是否良好 8 在前一操作里 是否可以同时把零件预对好 9 能否利用颜色来使零件易于选择 53 动作要素之检讨 七 关于 检验 1 能否删除 2 能否使用多重量规或试验器 3 能否使用压力 振动 硬度或闪光试验器 4 能否增加照明强度 或重新安排光源 以减少检验时间 5 目视检验能否代替机器检验 6 操作者使用眼镜是否有益 54 动作要素之检讨 八 关于 预对 1 物体能否于运送中预对 2 能否使工具平衡 使其把柄处于直立位置 3 持住 之装置是否使工具把柄处于适当位置 4 工具能否悬挂起来 5 工具能否存放于工作之适当位置 6 能否使用导路 7 物体之设计能否使其各边相同 8 能否使用加料管道 9 能否使用堆筒装置 10 能否使用旋转夹具 55 动作要素之检讨 九 关于 持住 1 能否使用夹钳 钩子 架子 夹具或其它机械装置 2 能否应用粘性或摩擦 3 能否用止楔以免 持住 4 如 持住 不能避免 能否提供手臂扶架 56 动作分析与改善 动作分析的基本步骤仔细观察作业过程 大体把握作业重点 最好能在脑海中描绘出整个动作过程 把整个动作过程分解成几个较大阶段性动作 作业要素 按左右手 眼睛对阶段性动作进行动作要素分解 把动作描述 相应的记号记入沙布利克分析表 将分析结果与实际动作进行对照 找出遗漏或错误的地方进行修改 应记得在表中填写单位名称 产品名 作业名称 分析人 分析时间等使分析表完整 57 动作改善的基本要点 动作改善的基本要点 1 观察分析表中第三类动作的比例 寻找消除或减少的方法2 观察双手的动作是否保持平衡3 尽量不使用眼力4 检查是否可以尽量变成不移动身体的作业 5 检查作业动作是否能平滑连接 6 动作要素改善检查表 58 动作经济的意义 1 动作经济的意义 利用动作经济原则为改善之工具 其重点不在于改变整个制造程序的工作计划 工作说明书的内容 不良的机器 生产进度跟催或耽搁等问题 而是在于以上条件不改变之下使工人工作效率提高 并使工人本身确感身心舒适愉快 2 动作经济原则的目的 a 减少工人的疲劳 b 缩短工人的操作时间细研以上之二十二条原则 即可发现它们其实是下列四基本原则之延伸 1 两手同时使用 2 动作单元力求减少 3 动作距离力求缩短 4 舒适的工作 59 动作经济原则 动作经济原则共二十二项并归纳为下列三大类1 关于人体之运用 1 双手应同时开始并同时完成其动作 2 除规定时间外 双手不应同时空闲 3 双臂之动作应对称 方向并同时作业 4 手之动作应用最低等级而能得到满意结果者为妥 5 物体之动作量应尽可能利用之 但如需肌力制止时 则应将其减至最小度 6 连续之曲线运动 较含有方向突变之直线运动为佳 7 弹道式之运动 较受限制之运动轻快确定 8 动作应尽可能使用轻松自然之节奏 因节奏能使动作流利及自发 60 动作经济原则 2 关于操作场所布置 9 工具物料应放于固定处 10 工具物料及装置应布置于工作者之前面近处 11 零件物料之供给 应利用其重量堕至工作者手边 12 堕送 方法应尽可能利用之 13 工具物料应依照最佳之工作顺序排列 14 应有适当之照明设备 使视觉满意舒适 15 工作台及椅之高度 应使工作者坐立适宜 16 工作椅式样及高度 应可使工作者保持良好的姿势 61 动作经济原则 3 关于工具设备 17 尽量解除手之工作 而以夹具或足踏工具代替之 18 可能时 应将两种工具合并为之 19 工具物料应尽可能预放在工作位置 20 手指分别工作时 其各个负荷按照其本能 予以分配 21 手柄之设计 应尽可能使与手之接触面积增大 22 机器上杠杆 十字杠及手轮之位置 应能使工作者极少变动其姿势 且能利用机械之最大能力 62 动作经济原则之检讨 63 动作经济原则之检讨 1 动作经济原则第一基本原则 两手同时使用两手同时使用之目的在于避免单手负荷过多 而另手来去空闲浪费 工作范围之设计以及零件之摆置影响左右手工作量之关系至多 通常右手负担较难之工作 而左手则操作简单 两手同时使用其程度上之难易须视各操作之性质而异 兹取若干常用之动素 依其左右手同时使用之困难程度编成下表 供参考 两手同时使用时 如取对称 反向的路径 在感觉上较为自然而和谐 并能配合人体构造 而减轻疲劳 64 动作经济原则之检讨 注 A 表示双手容易同时进行B 表示在一定的视野内可行 或者熟练以后可行C 不可能做到 应尽量避免 该表可作为动作安排的参考 65 动作经济原则之检讨 2 动作经济第二基本原则 动作单元力求减少欲求动作单元之减少 当然首须删除不必要的动作 并设法将两种或两种以上之动素结合而得到同一目的 同理 两种以上之工具亦可设法合并 删除或省略某一动素应极为谨慎 务必拟删减少之动素对整个制造程序之贡献以及其所占地位均予适当之衡评 其次 材料 零件以及工具应按操作之顺序排列于适当位置 而使其处于即可工作之状态 尤其是工具 切戒因寻找或抓取而花费时间及注意力 装配用之材料与零件应利用容器安装 至于容器之设计应注意下列三 1 容器不可大于必