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工业工程(IE)基础知识及其应用(第一部分）2003.Jan.11课程目标•了解IE基本概念、基础知识•了解企业的一般业务内容，认识IE在企业业务流程运作中的作用供应链管理部培训中心一、工业工程的定义、性质、目标二、工业工程发展历程三、工业工程的业务领域四、工业工程的理论知识体系五、流水线设计过程六、DFA基本概念第三部分IE发展方向第二部分IE在制造业中的核心业务内容第一部分IE基础知识介绍课程目录工业工程(IE)是对人员、物料、设备/、能源和信息所组成的系统进行设计改善和设置的一门学科。运用数学/物理学和社会科学的专业知识和技术，以及工程分析的原理和方法，对该系统的成果进行预测/确定和评价的一门学科。系统设计、预测与评价、改善1.1工业工程的定义一、工业工程的定义、性质和目标和其它学科一样,工业工程具有利用自然科学知识和技术进行观察、实验、分析、设计等功能。只是生产系统的设计更为复杂、规模更大、更具有系统性。由此也可见工业工程鲜明的工程属性。工业工程也是管理工程的主体内容之一。管理工程作为科学工程化的结果和管理科学中的技术方法，系统工程是其一个主体内容。制造工程是工业工程研究和开发的重要内容。研究在一定技术条件下的制造体系中人、材、能源、信息、等资源的最佳组合。1.2工业工程的性质一、工业工程的定义、性质和目标设计一个生产系统及该系统的的控制方法，使它以最低的成本生产具有特定品质的产品。并且能够保证生产和最终用户的安全。（——P.希克斯博士）•研究人的因素•应用系统化的优化技术•提高品质和效率、减低成本•综合性的应用知识体系•集中体现在技术和管理的结合上1.3工业工程的目标一、工业工程的定义、性质和目标二、工业工程的发展历程2.1发展历程一览二、工业工程的发展历程2.2IE发展的五个阶段•第一阶段：理性感悟阶段•第二阶段：《统计质量控制》，上升阶段•第三阶段：量化分析阶段•第四阶段：系统工程和系统科学•第五阶段：现代IE面向企业经营管理全过程，集成计算机技术•工业工程的两个代表趋向：工程与管理•美国、欧洲偏向工程•日本偏向管理2.3中国IE发展简介二、工业工程的发展历程•我国90年代初开始引进IE，但仅限于学习、模仿阶段。•我国在1989年成立IE工程协会，挂靠在机械工程协会下面。•最先在西安交大、天津大学开设了IE专业。•现在已有三十多个大学开设IE专业。•天津大学于99年4月开始招收工业工程硕士。二、工业工程的发展历程2.3中国IE应用情况•通过IE应用，长春一汽变速箱厂降低流动资金70%，提高劳动生产率90%•二汽车桥厂转向节生产线产量提高29.8%，废品率下降68%，设备故障率下降84%•邯钢38个IE项目累计创利1.66亿•广东科龙应用IE理论进行供料系统优化，供应系统一次性降低流动资金3000万元，占用资金由4.8亿降低到2亿•人因与效率工程•生产及其制造系统工程广泛应用于生物力学、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、应用数学、组织规划与理论、生产规划与控制、适用心理学、方法研究与作业测定、人的因素、工资管理、人机工程、安全技术、职业卫生与医学等分支领域。•现代经营工程•工业系统分析方法和技术3.1工业工程的研究对象三、工业工程的业务领域规划、设计、评价、改善•工业工程基础(工作研究)•设施规划与设计•生产计划与控制•价值工程•质量管理与靠性技术•工效学•人力资源开发与管理3.2工业工程在制造业的应用三、工业工程的业务领域•经过近百年的发展，在实践中不断发展和完善•工业工程已形成自身完整的技术、知识体系4.1IE的理论体系四、工业工程的理论知识体系•动作研究是工业工程最基本的内容。•研究动作，评价时间，旨在寻找任何最经济的方法，来优化流程、改善环境、降低成本、提升效率。•主要包括程序分析方法、操作分析方法、动作分析方、路线分析方法。4.2动作研究四、工业工程的理论知识体系•程序研究方法可以表达出装配关系，物流次序，瓶颈工序和控制评审点•其关键技巧是：四大原则/五个方面/六项提问。四大优化原则四大优化原则取消无效工序取消无效工序合并串行工序合并串行工序重排流程操作重排流程操作简化流程操作简化流程操作关注五个方面关注五个方面操作任务量化操作任务量化运输路线要短运输路线要短存储时间要少存储时间要少检验设置合理检验设置合理等待务必删除等待务必删除6W－提问技巧6W－提问技巧为什么－why为什么－why完成什么-what完成什么-what谁来完成-who谁来完成-who何时完成-when何时完成-when何处完成-where何处完成-where如何完成-how如何完成-how4.2-1程序分析方法四、工业工程的理论知识体系•对操作者、操作对象、操作工具进行详细分析，使之合理组合，用以提高产品质量和生产效率的一种方法。人机操作分析人机操作分析（单人单机）（单人单机）人力作业时序分布人力作业时序分布机器作业时序分布机器作业时序分布合理分布人机时序合理分布人机时序优化人机时序分布优化人机时序分布提高人机工作效率提高人机工作效率联合操作分析联合操作分析（单人多机）（单人多机）发掘空闲时间发掘空闲时间平衡人机工作平衡人机工作减少工作周期减少工作周期合理分配人机合理分配人机提高设备效率提高设备效率双手操作分析双手操作分析（单人双手）（单人双手）双手操作情况双手操作情况用6W方式提问用6W方式提问有无优化动作有无优化动作实施简化合并实施简化合并4.2-2操作分析方法四、工业工程的理论知识体系•分析人的细微动作，删除无效劳动，以求简单省时，省力、安全和经济的动作•可采用目视、动素分析和影片分析等方法去发现改进点伸手握取伸手握取移动装配移动装配使用拆卸使用拆卸放手检查放手检查寻找寻找计划选择计划选择定位预定位定位预定位持住休息持住休息迟延故延迟延故延发现发现18个动素列于下表4.2-3动作分析方法四、工业工程的理论知识体系•以工作现场为研究对象,对物料流向、设备布置、工艺流程结合起来进行分析，改进平面布置以缩短物流路径。4.2-4路线分析方法机柜流线存储区生产部门机柜流线存储区生产部门机柜运送距离:全程540米电子料运送距离:全程800米四、工业工程的理论知识体系•双手动作应同时而对称。•用最低等级的动作完成任务。•借用物体动能,尽量采用直线运动。•工具物料依据工作顺序排列,且相对固定。•零件、物料应尽量利用其重量坠送。•考虑环境及人机工程因素使操作舒适。•尽量用夹具或足踏代替手的工作•手柄杠杆设计应使操作舒适，少变动姿势•物料工具应尽可能置于工作台上•尽可能合并使用工具4.2-5动作经济原则四、工业工程的理论知识体系标准时间：指在一定的生产技术组织条件下，熟练工人在正常速度下完成一定数量的产品或完成一定的工作量所必需的时间。•标准时间是在熟练工人在正常速度下得出的,它具有较为广泛的代表性这一时间能购使作业较慢的工人有适度的紧感，使作业较快的工人有一定的舒适感•标准时间是一个相对值，而不是一个绝对值，•当作业人员达到一定的熟练程度或通过培训提高技能后，熟练工人在正常速度下的作业时间势必缩短4.3时间测定四、工业工程的理论知识体系•在一段时间内，对操作者执行的工作进行直接、连续地观测，对观测期间工作时间和工作数量进行详细录•把操作者工作时间以及与标准概念（如正常速度）相比较的执行情况的估价等数据，一起记录下来给予一个评比值•非工作时间作为宽放值，最后确定该项作业的时间标准.4.3-1时间研究方法:密集抽样法四、工业工程的理论知识体系开始结束划分单元时间测量次数确定去异常值速度评价宽放确定标准确定误差±5％的抽样次数：标准时间确定：4.3-1密集抽样法过程四、工业工程的理论知识体系累积台数第n台时间/第1台时间150.42200.38250.35300.33350.32400.30450.29500.28550.28600.27650.26700.25750.25800.24850.24900.23950.23AVG0.29（0.29-0.23）/0.23≈25%总体上而言，学习时间比熟练时间多25％当学习率为80％时，m＝-0.322，当学习率为80％时，m＝-0.322，TTnn＝T＝T11XXmm1到151到15台之间变化无常，不宜作为标准定制台之间变化无常，不宜作为标准定制累计到90台时，曲线变化非常缓慢。累计到90台时，曲线变化非常缓慢。如果以第95台作为标准时间，则:如果以第95台作为标准时间，则:学习曲线•在较长时间内，以随机的方式，分散地观察操作者。•其目的就是研究操作者的时间利效率，以此来进行工作改善或定制标准工时。•抽样次数:N＝4P(1－P)/E2.P事件发生率,E绝对精度.4.3-2时间研究方法:分散抽样法四、工业工程的理论知识体系开始结束划分单元确定周期次数确定去异常值误差确认宽放确定标准确定无速度参数评价4.3-2分散抽样法过程四、工业工程的理论知识体系时间研究案例标准时间:=总时间X工作比率X绩效指标/总产量+宽放22.24合计4.5017%75084%6776.654.4217%75079%7076.644.7217%75082%7276.634.1917%75077%6876.624.4117%75081%6876.61标准时间(分)宽放率产出工作比率正常时间(小时)总工时(小时)工位模特法是由澳大利亚的G.C.Heyde于1966年创立的。它是一种省略了的，使动作和时间融为一体的，而精度又不低于传统的PTS法的更为简单、易掌握的PTS法。其显著特点为：•以标准模特为单位(MOD),将时间值与分析符号一体化•只根据动作所使用的身体部位，对采用的动作给出时间•把基本动作分为移动动作和终结动作，移动和终结动作成对现基本动作10种，其他动作11种，共计21种标准动作4.3-3时间研究方法:MOD分析法四、工业工程的理论知识体系1.模特法的时间单位是MOD，在不同情况下的动作，MOD值是不同的.MOD值类别适用情况1MOD得时间值正常中等体力型作业0.129秒高效熟练工人高水平作业0.100秒恢复（疲劳后恢复的休息时间在内的动作时间）总体力型简单手工操作0.143秒快速值（比正常快7％）轻体力型简单手工操作0.120秒•模特法的时间单位是MOD•在不同情况下的动作，MOD值是不同的4.3-3模特值四、工业工程的理论知识体系动作符号MOD值举例说明移动动作手指动作2.5(1~4)cmM11拨动开关ON/OFF,手指拧螺母,手指擦密封条手腕动作5(3~7)cmM22转动调谐钮,插电阻于PCB,翻笔记本前臂动作15(10~20)cmM33零件位置移动,零件装夹,部件组装上臂动作30cmM44伸手抓工位前方的零件,略高于头部的工具肩动作45cmM55完全伸直手臂,坐在椅子上抓地上的东西（肩、上体动作距离大于75cm，伴有身体倾斜）(M7)（7）（肩、上体的动作,不采用)反射动作--手指动作M10.5反射动作是指不需要注意力或保持特别动作的反复出现的重复动作，其动作时间较正常动要少，M5一般不发生反射动作。如用布擦油,用锤子敲击,封箱胶带--手腕动作M21--前臂动作M32--上臂动作M434.3-3模特动作分析(1)四、工业工程的理论知识体系动作分类符号MOD值举例说明终结动作抓取动作瞬间接触动作G00只接触使其滑动,如按键,推板简单的抓取动作G11抓单独放置的零件,抓电批/螺丝刀,钢笔等需要注意力的抓取动作G33抓桌面上的垫圈,零件盒中的螺丝（手全张开，抓满一手的特高难操作）(G11)（11）(不采用)放置动作简单的放置动作P00放螺丝到,防螺钉于零件盒,(P0.5)(0.5）放在另一只手中需要注意力的放置动作P22套垫圈与螺钉,烙铁入架,放入夹具中需要注意力的装配动作P55螺母套螺钉,插接电缆,贴标牌（装配非常精密或紧孔如穿针动作）(P13)（13）（特别正确地组装,不推荐采用）4.3-3模特动作分析(2)四、工业工程的理论知识体系动作分类符号MOD值举例说明其它动作脚