工业工程基础

IE工程基础知识，包含工业工程概要、方法研究概要、作业测定概要、工业工程学习内容、操作分析概述，还包含人机操作分析、联合操作分析、双手操作分析的案例.

工业工程基础

• 一、 工业工程概述
  • 1. IE（Industrial Engineering ）是一种研究工作的工作：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IE协会）
    • 它包括两个部分内容：
      • 1. 方法研究（Methods Study）
      • 2. 作业测定(Work Measurement)
      • 工作研究
  • 2. IE发展简介
    • 泰勒：时间研究 吉尔布雷斯夫妇：动作研究
    • 泰勒研究会
    • 美国工业工程师协会
    • （1936年）美国企业管理促进协会
      • （1948年）美国工业工程师学会
        • （20世纪40年代中期）工作研究
  • 3. IE在中国
    • 中国于1980年开始进行科学管理，而在西方1911年就开始实行科学管理了，IE的发展在中国与西方国家相比有约70年的落差
  • 4. 工作研究的原理
    • 制造业生产活动全部内容包括技术和管理两方面
      • 1||| 围绕材料加工（即制造技术）研究工艺与设备，是制造的硬件部分
      • 2||| 关于制造系统，即人、材料和设备等组成的集成系统的控制和管理，是制造的软件部分
      • 工作研究是将两者有机结合起来的原理和技术。以生产系统为研究对象，运用方法研究和作业测定等技术，对产品的设计、工艺、作业程序、材料使用、机器设备与工装夹具的应用及人的作业动作加以分析研究，从而制定最佳工作方法，并对此方法设定标准时间，这种方法与时间标准用于编制生产工艺标准、作业标准、生产计划、日程进度、计算产品标准成本和计划定员、评价生产结果、分配生产奖金、考核生产成果等
  • 5. 方法研究与作业测定的关系
    • 工作研究
      • 方法研究
        • 选择研究对象
          • 记录现行工作方法
            • 程序分析
            • 操作分析
            • 动作分析
            • 进行方法改进
              • 拟定新的工作方法
      • 作业测定
        • 选择研究对象
          • 确定时间研究方法
            • 时间研究
            • 预定动作时间标准法
            • 工作抽样
            • 确定宽放时间
              • 制定标准时间
      • 培训操作者
        • 实施新的作业标准
          • 提高工作效率
• 二、 IE的分析体系
  • 1. 工作研究（Work Study）
    • 方法研究（Method Study）
      • 程序分析（Process Analysis）
        • 1||| 工艺程序分析
        • 2||| 流程程序分析
      • 操作分析（Operation Analysis）
        • 1||| 人机配合分析
        • 2||| 双手作业分析
        • 3||| 联合作业分析
      • 动作分析（Motion Analysis）
        • 1||| 细微动作分析（Therblig）
        • 2||| 动作经济原则（Principles of Motion Economy）
    • 作业测定（Work Measurement）
      • 时间研究（Time Study）
        • 1||| 马表测时法（Stop Watch
        • 2||| 速度评比（Tempo Rating）
        • 3||| 宽放时间（Allowances）
      • 工作抽样（Work Sampling）
      • 预定动作时间标准（Predetermined Time Standard）
        • 1||| 模特排时法（MOD）
        • 2||| 方法时间衡量（MTM）
        • 3||| 工作因素（WF）
  • 2. IE手法
    • 目 的
      • 标准作业的设定
        • 方法研究
          • （1890）吉尔布雷斯
          • 工序分析
            • 1||| P-Q分析
            • 2||| 生产线均衡分析
            • 3||| 产品工序分析
            • 4||| 作业员工序分析
            • 5||| M-M分析
            • 6||| 动作路线分析
          • 动作经济原则
          • 动作分析
            • 1||| 双手作业分析
            • 2||| 沙布利克分析
            • 3||| VTR分析（摄影法、动作记录分析）
          • 搬运分析
            • 搬运路径/灵活性分析
      • 标准时间的设定
        • 时间研究
          • （1878）泰勒
          • 时间研究
            • 1||| 记秒法
            • 2||| PTS法（WF、MTM法）
            • 3||| 评估
          • 运转分析
            • 1||| 连续运转分析
            • 2||| 定点观察法
      • 降 低 成 本 的 方 法
• 三、 IE的通用分析工具
  • 1. 五五提问技术：5W1H+5个为什么
    • I. 5个为什么
      • 例如
        • 1||| 为什么机器停了?
          • 因为负荷过大，保险丝断了
        • 2||| 为什么会负荷过大？
          • 因为轴承部分不够润滑
        • 3||| 为什么不够润滑？
          • 因为润滑油泵吸不上油
        • 4||| 为什么吸不上油
          • 油嘴磨损，松动了
        • 5||| 为什么磨损了
          • 因为没有安装过滤器，粉屑进去了
        • 利用五个为什么寻找问题根本原因时，很少需要真正的问5次，常常问2-3次就能得到问题根因
    • II. 5W1H
      • 1||| 目的
        • 做什么（What）
          • 第一次提问
          • 为何需要做
            • 第二次提问
            • 能不能不做
              • 第三次提问
      • 2||| 原因
        • 为何做（Why）
          • 为何要这样做
            • 能不能不这样做
      • 3||| 时间
        • 何时做（When）
          • 为何要此时做
            • 有无其他更合适的时间
      • 4||| 地点
        • 何处做（Where）
          • 为何要此处做
            • 有无其他更合适的地点
      • 5||| 人员
        • 何人做（Who）
          • 为何要此人做
            • 有无其他更合适的人
      • 6||| 方法
        • 如何做（How）
          • 为何要这样做
            • 有无其他更合适的方法与工具
      • 5W1H用于发现问题
  • 2. ECRS四原则（四巧法）
    • 1||| E（取消 Eliminate）
      • 在经过了what (“完成了什么” “是否必要”),why(“为什么”)等问题的提问，而无满意答复者皆非必要，即予取消
    • 2||| C（合并 Combine）
      • 对于无法取消而又必要者，看是否能合并，以达到省时简化的目的
    • 3||| R（重排 Rearrange）
      • 经过取消、合并后，再根据who, where, when三提问进行重排，使其能有最佳的顺序，除去重复，使作业更加有序
    • 4||| S（简化 Simplify）
      • 经过取消、合并、重排后的必要工作，就可考虑能否采用最简单的方法和设备，以节省人力、时间和费用
  • 3. IE的管理理念
    • 1||| Plan (计划) Do (执行) Check (检查) Action (处理)
    • 2||| Standard (标准化) Do (执行) Check (检查) Action (处理)
• 四、 方法研究概要
  • 1. 程序分析
    • 主要以整个生产过程为对象，研究分析一个完整的工艺程序，从第一个工作地到最后一个工作地全面研究、分析有无多余或重复的作业，程序是否合理，搬运是否太多，等待是否太长等，进一步改善工作程序和工作方法。最基本方法是 E(取消)、C(合并)、R(重排)、S(简化)
  • 2. 操作分析
    • 研究分析以人为主体的工序。使操作者、操作对象、操作工具三者科学地组织、合理的布局与安排，以减轻工人的劳动强度，减少作业时间的消耗，使工作质量得到保证
  • 3. 动作分析
    • 研究分析人在进行各种操作时的身体动作，以排除多余动作、减轻疲劳、使操作简便有效，从而制定出最佳的动作程序
  • 4. 18种动素分析（沙布利克分析）
    • 1||| 有效动素
    • 2||| 辅助动素
    • 3||| 无效动素
  • 5. 方法研究实施的基本程序
    • （1） 选择准备研究、改进的工作对象
      • 全部过程及所有活动；重视人的因素
    • （2） 调查了解并详细记录现行方法
      • 标准的工序或动作符号、图表及必要工具
    • （3） 严格分析记录的事实，寻求新的方法
      • 通常采用“5W1H” 提问技术和“ECRS”分析原则
    • （4） 建立新的标准工作方法
      • 多方案选优；必要的试验或实践；规范并标准化
    • （5） 定期检查，维持并推动标准方法的实施
• 五、 作业测定概要
  • 1. 作业测定（Work Measurement）
    • 概念：在方法研究并建立标准作业程序和作业方法基础上，测定必需的作业时间，通过评比、宽放等技术，制定出合理的标准时间，并以此作为工作设计和制定劳动定额的依据
    • 意义
      • （1） 完全依照设计数据，以最佳制造方法所能制出该产品所需的最少时间
      • （2） 因产品设计缺陷而发生的无效时间
      • （3） 因产品生产过程中工艺/布局设计及操作方法不当所发生的无效时间
      • （4） 因产品生产过程中管理原因而发生的无效时间
      • 制定合理的标准时间至关重要，确定好基本作业时间可减少各种因素产生的无效时间
  • 2. 标准工时
    • 概念：指在一定标准条件下，以一定的作业方法，由合格且受有良好训练的作业员，以正常的速度，完成某项作业所需的时间
      • （1） 一定标准条件：(通过方法研究后确定的)环境、设备、夹具、材料…
      • （2） 一定的作业方法：加工方式、操作次序、操作动作、作业布置、动作姿态….
      • （3） 合格操作者：适合该项作业，对该特定工作的操作方法受过完全的训练
      • （4） 正常的速度：操作者工作时生理、心理状况正常
  • 3. 标准工时的构成
    • 标准工时是由“正常时间”和“宽裕时间”两部分组成，其中"正常时间"为观测时间和评比因素和；宽裕时间为生理宽放、疲劳宽放、作业宽放、管理宽放
  • 4. 制订标准时间的方很多企业为贪图方便，常常主观地推测、猜测、凭想象揣测，采用“经验臆测法”和“历史记录法”，因此存在严重的个人主观和心态情绪偏差
    • （1） 主观法
      • 1||| 经验臆测法
      • 2||| 历史记录法
      • 3||| 行政主观决策法
      • 4||| 员工调查法
    • （2） 客观法
      • 1||| 秒表（马表）测时法
      • 2||| 音像法
      • 3||| 预定动作时间标准法（Predetermined Motion-Time Standard）
      • 4||| 综合数据法
  • 5. 秒表测时法：观测次数的确定
    • （1） 先观测10次(M)左右的值
    • （2） 代入公式
    • （3） 此结果表示在±5%精确度(±2西格玛)和95%信赖水平要求之下，必须至少观测25次，即还需再观测15次
  • 6. 秒表测时法：异常值的剔除
    • （1） 例如：某一操作单元观测20次（其中漏记一次，记为M），观测数据如下： 20，20，21，20，22，20，19，24，20，22，19，21，20，28，21，20，20，22，M，20
    • （2）
      • • • 正常值为X±3σ内的数值，超过者为异常值
    • （3）
  • 7. 秒表测时法：观测结果确定
    • 决定某一单元的平均操作时间剔除了异常值后，每一操作单元所有时间值的算术平均数，即为该单元的平均操作时间。
      • 某一单元的操作时间=
  • 8. 评比系数确定
    • 平均化法（西屋法）从熟练、努力、作业条件和一致性四个方面评价
  • 9. 宽放系数确定
    • 各产业宽放率（参考）
      • （1） 精密工业、量测仪器（量产）
        • 1||| 生理宽放2%~3%
        • 2||| 疲劳宽放0%~2%
        • 3||| 管理宽放4%~5%
      • （2） 轻电机（量产）
        • 1||| 生理宽放4%
        • 2||| 疲劳宽放1%~10%
        • 3||| 管理宽放3%
      • （3） 重电机（单件）
        • 1||| 生理宽放3%
        • 2||| 疲劳宽放2%~25%
        • 3||| 管理宽放4%~7%
      • （4） 汽车（量产）
        • 1||| 生理宽放3%~4%
        • 2||| 疲劳宽放1%~12%
        • 3||| 管理宽放5%~6%
      • （5） 橡胶（量产）
        • 1||| 生理宽放2%~5%
        • 2||| 疲劳宽放5%~15%
        • 3||| 管理宽放5%~15%
      • （6） 化学工业（量产）
        • 1||| 生理宽放5%~7%
        • 2||| 疲劳宽放25%~35%
        • 3||| 管理宽放5%~10%
  • 10. 模特法简介
    • MOD法:采用MOD(Modular)作为时间值的最小单位。1MOD=0.129秒=0. 00215分， 它是根据最小能量消耗原则，测得的人的手指动作一次(2.5cm)的统计平均时间。其它动作的时间值，都能用它的整数倍来表示。在实际使用中，可按照该工作的实际情况决定1MOD的时间值。 如:1MOD=0.129秒=0. 00215分 正常值，能量消耗最小动作时间 1 MOD=0. 1秒 高效值，熟练工人的高水平动作时间
      • 模特法21种基本动作
      • 例如
  • 11. 标准工时的应用
    • （1） 效率管理
    • （2） 设备计划
    • （3） 标准产能计算
    • （4） 人员负荷计算
    • （5） 人工成本计算
    • （6） 生产进度安排
    • （7） 新产品开发(预估成本)
    • （8） 人机配合计算
    • （9） 生产线平衡的计算
    • （10） 工作方法改善
    • （11） 作业指导训练的标准
    • （12） 工作绩效评估及奖金计算
    • （13） 外包价格的决定
    • （14） 制定产品价格的参考
  • 12. 标准工时与工时定额
    • （1） 标准时间是制定工时定额的依据
    • （2） 工时定额是标准时间的应用结果
    • （3） 工时定额是实现标准成本管理的前提
    • （4） 目标定额、计划定额经常与标准时间存在差异
• 六、 操作分析
  • 1. 操作分析定义与程序分析的区别
    • （1） 定义：操作分析以人为主体的工序的详细研究，使操作者、操作对象、操作工具三者科学地组织、合理的布局与安排，以减轻工人的劳动强度，减少作业时间的消耗，使工作质量得到保证
    • （2） 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； 操作分析则是研究一道工序的运行过程，分析到操作为止
  • 2. 操作分析的分类
    • （1） 人机操作分析（man－machine process chart） 人机闲置能力分析
    • （2） 联合操作分析（multiple－activity chart） 人与人配合关系分析
    • （3） 双手操作分析（operator process chart或Left and Right hand process chart） 左右手配合分析
  • 3. 操作分析着眼点
    • （1） 关注焦点
      • 1||| 机动时间（机器空闲）
      • 2||| 手动时间（人员空闲）
      • 3||| 闲余能量（主要是机器闲余能力）
    • （2） 核心
      • 1||| 操作人员空闲时间最少
      • 2||| 一个工人看管的最佳机器台数
      • 3||| 机器闲置的时间最少
      • 4||| 一定数量的机器最佳工人数
      • 5||| 成本最小（人工成本+机器成本）
      • 人和机器能力的有效利用，作到“最佳”
• 七、 人机操作分析图
  • 1. 要素
    • 以适当线段的长短代表时间，如1cm代表10min等
    • 以适当间隔分开人与机，最左方为工人操作时的动作单元及时间记录，由上向下记录工人每一动作单元所需时间
    • 操作时用实线（或其它方式）表示，空闲用虚线 （或其它方法）表示
    • 机器工作与空闲分析与人的操作分析相同，在右方
    • 待人与机器的操作时间均已记录之后，在此图的下端将工人与机器的操作时间、空闲时间及每周期人工时数予以统计，供分析时参考
  • 2. 示例（现状图尚未改善）
• 八、 联合作操分析
  • 1. 定义
    • 生产现场中，两个或两个以上操作人员同时对一台设备(一项工作)进行操作，即为联合操作作业
  • 2. 目的
    • 1||| 发掘空闲与等待时间
    • 2||| 使工作平衡
    • 3||| 减少周期时间
    • 4||| 获得最大的机器利用率
    • 5||| 合适的指派人员与机器
    • 6||| 决定最合适的方法
  • 3. 示例
  • 4. 多人联合分析操作的着眼点
    • 分析结果
      • 1||| 等待太多的场合
        • 着眼点：能否减少人员，改变作业分配等 能否缩短总的时间：改变作业顺序；检讨并行的作业方式等
      • 2||| 等待集中于一部分人的场合
        • 着眼点：是否能减少等待时间太多的人 对于作业负荷多的人，优先改善他们的作业
          • 例如上面的联合分析操作，可以选择减少等待时间太多的员工从而提高员工利用率
      • 3||| 等待不多的场合
        • 着眼点：检讨各作业的改善，使用人型流程分析或动作分析等方法
• 九、 双手操作分析定义与作用
  • 1. 定义
    • 详细观察和记录操作过程，重点了解双手如何进行实际操作，称为双手操作分析
  • 2. 作用
    • 1||| 研究双手的动作及平衡
    • 2||| 发掘“独臂”式的操作
    • 3||| 发现伸手、找寻以及笨拙而无效的动作
    • 4||| 发现工具、物料、设备等不合适的放置位置
  • 3. 要素
    • 1||| 用标准流程图符号记录一只手操作与另一只手操作间的关系
    • 2|||
  • 4. 注意
    • 1||| 运输表示手从一个位置移到另一位置
    • 2||| 手不动就是延迟
    • 3||| 手动作一般不表示检验
  • 5. 示例
    • 对加工完的一批轴套零件检查其长度并装入套筒
      • 现状图
        • 改善后
      • 此改良方法不但使双手动作数目均减少，尤其完全达到双手同时对称的动作原则。改良方法中已取消了下列3种无效的动作
        • 1||| 一手持物，另一手的往复动作
        • 2||| 改变原来用的普通尺为标准长度的尺，并固定台上， 省去每次将尺重复的拿起、放下的动作
        • 3||| 将套入的方法改变，使轴直接套入套筒，节省套筒拿起与放下的无效动作
• 十、 操作分析三种方法比较说明
  • （1） 双手操作分析
    • 分析研究对象：作业活动单人过程
      • 分析考察主要活动：操作、检验、搬运、等待
        • 分析改进重点：改进操作方法，消除多余笨拙的操作，实施双手操作
          • 应用场合：各种手工作业、装配作业
  • （2） 人机联合操作分析
    • 分析研究对象：机械化作业过程
      • 分析考察主要活动：操作、空闲
        • 分析改进重点：人机操作的有机配合，提高人和机器的生产效率
          • 应用场合：人机配合作业
  • （3） 多人联合操作分析
    • 分析研究对象：工组联合作业过程
      • 分析考察主要活动：操作、空闲
        • 分析改进重点：人员分工合理，协作配合
          • 应用场景：多人联合作业