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工业工程工业工程(IE)(IE)基础知识及其应用基础知识及其应用(第一部分)2003.Jan.112003.Jan.11课程目标课程目标了解了解IEIE基本概念、基础知识基本概念、基础知识了解企业的一般业务内容,认识了解企业的一般业务内容,认识IEIE在企业在企业业务流程运作中的作用业务流程运作中的作用供管理部培中心应链训一、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基本概念第三部分第三部分IEIE发展方向发展方向第二部分第二部分IEIE在制造业中的核心业务内容在制造业中的核心业务内容第一部分第一部分IEIE基础知识介绍基础知识介绍课程目录课程目录工业工程工业工程(IE)(IE)是对人员、物料、设备是对人员、物料、设备/、能源和信、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。
运用数学学/物理学和社会科学的专业知识和技术,以及工程分析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的原理和方法,对该系统的成果进行预测/确定和评价的确定和评价的一门学科。
一门学科。
系统设计、预测与评价、改善系统设计、预测与评价、改善1.11.1工业工程的定义工业工程的定义一、工业工程的定义、性质和目标一、工业工程的定义、性质和目标和其它学科一样和其它学科一样,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。
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。
1.21.2工业工程的性质工业工程的性质一、工业工程的定义、性质和目标一、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。
最终用户的安全。
(P.希克斯博士)研究人的因素研究人的因素应用系统化的优化技术应用系统化的优化技术提高品质和效率、减低成本提高品质和效率、减低成本综合性的应用知识体系综合性的应用知识体系集中体现在技术和管理的结合上集中体现在技术和管理的结合上1.31.3工业工程的目标工业工程的目标一、工业工程的定义、性质和目标一、工业工程的定义、性质和目标二、工业工程的发展历程二、工业工程的发展历程2.12.1发展历程一览发展历程一览二、工业工程的发展历程二、工业工程的发展历程2.2IE2.2IE发展的五个阶段发展的五个阶段第一阶段:
理性感悟阶段第一阶段:
理性感悟阶段第二阶段:
统计质量控制,上升阶段第二阶段:
统计质量控制,上升阶段第三阶段:
量化分析阶段第三阶段:
量化分析阶段第四阶段:
系统工程和系统科学第四阶段:
系统工程和系统科学第五阶段:
现代第五阶段:
现代IEIE面向企业经营管理全过程面向企业经营管理全过程,集成计算机技术,集成计算机技术工业工程的两个代表趋向工业工程的两个代表趋向:
工程与管理:
工程与管理美国、欧洲偏向工程美国、欧洲偏向工程日本偏向管理日本偏向管理2.32.3中国中国IEIE发展简介发展简介二、工业工程的发展历程二、工业工程的发展历程我国我国90年代初开始引进年代初开始引进IE,但仅限于学习、模仿阶段。
,但仅限于学习、模仿阶段。
我国在我国在1989年成立年成立IE工程协会,挂靠在机械工程协会下工程协会,挂靠在机械工程协会下面。
面。
最先在西安交大、天津大学开设了最先在西安交大、天津大学开设了IE专业。
专业。
现在已有三十多个大学开设现在已有三十多个大学开设IE专业。
专业。
天津大学于天津大学于99年年4月开始招收工业工程硕士。
月开始招收工业工程硕士。
二、工业工程的发展历程二、工业工程的发展历程2.32.3中国中国IEIE应用情况应用情况通过通过IEIE应用,长春一汽变速箱厂降低流动资金应用,长春一汽变速箱厂降低流动资金70%70%,提高劳动生产率,提高劳动生产率90%90%二汽车桥厂转向节生产线产量提高二汽车桥厂转向节生产线产量提高29.8%29.8%,废品率,废品率下降下降68%68%,设备故障率下降,设备故障率下降84%84%邯钢邯钢3838个个IEIE项目累计创利项目累计创利1.661.66亿亿广东科龙应用广东科龙应用IEIE理论进行供料系统优化,供应系理论进行供料系统优化,供应系统一次性降低流动资金统一次性降低流动资金30003000万元,占用资金由万元,占用资金由4.84.8亿降低到亿降低到22亿亿人因与效率工程人因与效率工程生产及其制造系统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、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。
与医学等分支领域。
现代经营工程现代经营工程工业系统分析方法和技工业系统分析方法和技术术3.13.1工业工程的研究对象工业工程的研究对象三、工业工程的业务领域三、工业工程的业务领域规划、设计、规划、设计、评价、改善评价、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质量管理与靠性技术工效学工效学人力资源开发与管理人力资源开发与管理3.23.2工业工程在制造业的应用工业工程在制造业的应用三、工业工程的业务领域三、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4.1IE4.1IE的理论体系的理论体系四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系动作研究是工业工程最基动作研究是工业工程最基本的内容。
本的内容。
研究动作,评价时间,旨研究动作,评价时间,旨在寻找任何最经济的方法在寻找任何最经济的方法,来优化流程、改善环境,来优化流程、改善环境、降低成本、提升效率。
、降低成本、提升效率。
主要包括程序分析方法、主要包括程序分析方法、操作分析方法、动作分析操作分析方法、动作分析方、路线分析方法。
方、路线分析方法。
4.24.2动作研究动作研究四、工业工程的理论知识体系四、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控制评审点其关键技巧是:
四大原则其关键技巧是:
四大原则/五个方面五个方面/六项提问。
六项提问。
4.2-14.2-1程序分析方法程序分析方法四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系四大优化原则四大优化原则四大优化原则四大优化原则取消无效工序取消无效工序取消无效工序取消无效工序合并串行工序合并串行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重排流程操作重排流程操作简化流程操作简化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关注五个方面关注五个方面操作任务量化操作任务量化操作任务量化操作任务量化运输路线要短运输路线要短运输路线要短运输路线要短存储时间要少存储时间要少存储时间要少存储时间要少检验设置合理检验设置合理检验设置合理检验设置合理等待务必删除等待务必删除等待务必删除等待务必删除6W提问技巧6W提问技巧6W提问技巧6W提问技巧为什么why为什么why为什么why为什么why完成什么-what完成什么-what完成什么-what完成什么-what谁来完成-who谁来完成-who谁来完成-who谁来完成-who何时完成-when何时完成-when何时完成-when何时完成-when何处完成-where何处完成-where何处完成-where何处完成-where如何完成-how如何完成-how如何完成-how如何完成-how对操作者、操作对象、操作工具进行详细分析,使之对操作者、操作对象、操作工具进行详细分析,使之合合理组合,用以提高产品质量和生产效率的一种方法。
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人机操作分析人机操作分析(单人单机)(单人单机)(单人单机)(单人单机)人力作业时序分布人力作业时序分布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联合操作分析联合操作分析(单人多机)(单人多机)(单人多机)(单人多机)发掘空闲时间发掘空闲时间发掘空闲时间发掘空闲时间平衡人机工作平衡人机工作平衡人机工作平衡人机工作减少工作周期减少工作周期减少工作周期减少工作周期合理分配人机合理分配人机合理分配人机合理分配人机提高设备效率提高设备效率提高设备效率提高设备效率双手操作分析双手操作分析双手操作分析双手操作分析(单人双手)(单人双手)(单人双手)(单人双手)双手操作情况双手操作情况双手操作情况双手操作情况用6W方式提问用6W方式提问用6W方式提问用6W方式提问有无优化动作有无优化动作有无优化动作有无优化动作实施简化合并实施简化合并实施简化合并实施简化合并4.2-24.2-2操作操作分析方法分析方法四、工业工程的理论知识体系四、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,分析人的细微动作,删除无效劳动,以求简单省时,省省力、安全和经济的动作力、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可采用目视、动素分析和影片分析等方法去发现改进点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1818个动素列于下表个动素列于下表4.2-34.2-3动作分析方法动作分析方法四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系以工作现场为研究对象以工作现场为研究对象,对物料流向、设备布置、工艺对物料流向、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。
4.2-44.2-4路线路线分析方法分析方法四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系机柜运送距离:
全程540米机柜运送距离:
全程540米电子料运送距离:
全程800米电子料运送距离:
全程800米手作同而。
双动应时对称用最低等的作完成任。
级动务借用物体能动,量采用直。
尽线运动工具物料依据工作序排列顺,且相固定对。
零件、物料量利用其重量送。
应尽坠考境及人机工程因素使操作舒适。
虑环量用具或足踏代替手的工作尽夹手柄杠杆使操作舒适,少姿设计应变动势物料工具可能置于工作台上应尽可能合使用工具尽并4.2-54.2-5动作经济原则动作经济原则四、工业工程的理论知识体系四、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,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人在正常速度下的作业时间势必缩短4.34.3时间测定时间测定四、工业工程的理论知识体系四、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.4.3-14.3-1时间研究方法时间研究方法:
密集抽样密集抽样法法四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系开始结束划分划分单元单元时间时间测量测量次数次数确定确定去异去异常值常值速度速度评价评价宽放宽放确定确定标准标准确定确定误差误差55的抽样次数:
的抽样次数:
标准时间确定:
标准时间确定:
4.3-14.3-1密集抽样法过程密集抽样法过程四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系(0.29-0.23)/0.2325%总体上而言,学习时总体上而言,学习时间比熟练时间多间比熟练时间多2525当学习率为当学习率为8080时,时,mm-0.322-0.322,当学习率为当学习率为8080时,时,mm-0.322-0.322,TTTTnnnnTTTT1111XXXXmmmm11到到151511到到1515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累计到9090台时,曲线变化非常缓慢。
台时,曲线变化非常缓慢。
累计到累计到9090台时,曲线变化非常缓慢。
台时,曲线变化非常缓慢。
如果以第如果以第9595台作为标准时间,则台作为标准时间,则:
如果以第如果以第9595台作为标准时间,则台作为标准时间,则:
学习曲线学习曲线n/1150.42200.38250.35300.33350.32400.30450.29500.28550.28600.27650.26700.25750.25800.24850.24900.23950.23AVG0.29在较长时间内,以随机的方式,分散地观察操作者。
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。
作改善或定制标准工时。
抽样次数抽样次数:
N:
N4P(14P(1P)/E2.PP)/E2.P事件发生率事件发生率,E,E绝对绝对精度精度.4.3-24.3-2时间研究方法时间研究方法:
分散抽样分散抽样法法四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系开始结束划分划分单元单元确定确定周期周期次数次数确定确定去异去异常值常值误差误差确认确认宽放宽放确定确定标准标准确定确定无速度参数评价4.3-24.3-2分散抽样法过程分散抽样法过程四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系时间研究案例时间研究案例标准时间标准时间:
=总时间总时间X工作比率工作比率X绩效指标绩效指标/总产量总产量+宽放宽放22.24合计合计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)工位时间研究案列模特法是由澳大利亚的模特法是由澳大利亚的G.C.HeydeG.C.Heyde于于19661966年创立的。
它是一年创立的。
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PTSPTS法的更为简单、易掌握的法的更为简单、易掌握的PTSPTS法。
其显著特点为:
法。
其显著特点为:
以标准模特为单位以标准模特为单位(MOD),(MOD),将时间值与分析符号一体化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基本动作1010种,其他动作种,其他动作1111种,共计种,共计2121种标准动作种标准动作4.3-34.3-3时间研究方法时间研究方法:
MOD:
MOD分析分析法法四、工业工程的理论知识体系四、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模特法的时间单位是MODMOD在不同情况下的动作,在不同情况下的动作,MODMOD值是不同的值是不同的4.3-34.3-3模特值模特值四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系动作动作符号符号MODMOD值值举例说明举例说明移动动作手指作动2.5(14)cmM11拨动开关ON/OFF,手指螺母拧,手指擦密封条手腕作动5(37)cmM22转动调谐钮,阻于插电PCB,翻本笔记前臂作动15(1020)cmM33零件位置移动,零件装夹,部件装组上臂作动30cmM44伸手抓工位前方的零件,略高于部的工具头肩作动45cmM55完全伸直手臂,坐在椅子上地上的西抓东(肩、上体作距离大动于75cm,伴有身体倾斜)(M7)(7)(肩、上体的动作,不采用)反射作动-手指作动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,其动作时正常间较动要少,M5一般不生反射作。
如用布擦油发动,用子敲锤击,封箱胶带-手腕作动M21-前臂作动M32-上臂动作M434.3-34.3-3模特动作分析模特动作分析
(1)
(1)四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系动作分类符号MODMOD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)4.3-34.3-3模特动作分析模特动作分析
(2)
(2)四、工业工程的理论知识体系四、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蹬踏动作F33踩脚蹋开关走步动作W55一步约50CM弯腰-直立往复动作B1717坐下-站起往复动作S3030(独)用眼动作E22寻找标记,阅读,认真检查(独)重抓取/矫正R22校正二极管方向,将手中的几个螺钉送往指尖(独)判断动作D33指针读数判断,判断次品(独)加压动作A44插入铆钉,拉电闸,手批拧紧螺钉旋转动作C44搅拌液体,旋转机器手柄重量因素(2-6kg)L11负重6-10Kg为2MOD,之后每4公斤加1MOD不延时BD0另一支手进行动作时,这一支手什么也没有做,保持H0拿着或抓物体一直不动、用工具防止零件倒下的状态有效时间UT实际值要用计时仪器测量4.3-34.3-3模特动作分析模特动作分析(3)(3)四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系步骤步骤作业内容作业内容动作表达式动作表达式MOD数数批量批量有效有效MOD数数备备注注1取零件抓M5G3M5P01352.60一次抓5个2整位调对M2R2E2616.003入零件插M2P5717.004位置方向检查5*(E2D3)2555.00完后插检查5至下工位传M3G0M4M3P01152.20总数:
22.80MODMOD法时间研究案例法时间研究案例标准时间标准时间22.8X0.129X(1+10%)=3.222.8X0.129X(1+10%)=3.2秒秒4.44.4设施规划原理设施规划原理根据系统(工厂、学校、医院等)所应达到的功能根据系统(工厂、学校、医院等)所应达到的功能和目标,对其各类设施(设备、土地、建筑物等)、人和目标,对其各类设施(设备、土地、建筑物等)、人员安排等进行系统的规划与设计。
对工厂系统来说,设员安排等进行系统的规划与设计。
对工厂系统来说,设施规划完成的任务就是工厂设计。
施规划完成的任务就是工厂设计。
为新建、扩建或改建的生产系统或服务系统,综合为新建、扩建或改建的生产系统或服务系统,综合考虑相关因素,进行分析、构思、规划、论证、设计,作考虑相关因素,进行分析、构思、规划、论证、设计,作出全面安排,使资源得到合理配置,使系统能够有效运行出全面安排,使资源得到合理配置,使系统能够有效运行,以达到预期目标。
,以达到预期目标。
四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系设施规划场址选择设施设计布置设计物料搬运系统设计建筑设计公用工程设计信息通信设计布置设计,功能区域分割各关联性分析布置设计,功能区域分割各关联性分析(主要业务)主要业务)物料搬运系统设计,是对物料搬运的路线、运量、搬运方法和设物料搬运系统设计,是对物料搬运的路线、运量、搬运方法和设备、储存场地等作出合理安排备、储存场地等作出合理安排公用工程设计,是对热力、煤气、电力、照明、给水、排水、采公用工程设计,是对热力、煤气、电力、照明、给水、排水、采暖通风、空调等公用设施进行系统、协调的设计暖通风、空调等公用设施进行系统、协调的设计4.4-14.4-1设施规划的范围设施规划的范围四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系4.4-24.4-2设施规划的原则设施规划的原则四、工业工程的理论知识体系四、工业工程的理论知识体系最短距离立体空间连续流动工作简化单元装载作业集中时间节约重力借用接械化自动化事先计划系统原则方便原则安全原则柔性原则效率原则效益原则效率与效益效率与效益系统化舒适与满足实现人
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