工业工程.docx
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工业工程
簡介
工業工程(IndustrialEngineering簡稱IE)起源於美國,是從“泰勒”科學管理之原理及基礎上發展起來的一門應用性工程專業技術。
由於它內容強調綜合地提高勞動生產率、降低生產成本、保證產品質量,使生產系統能夠處於最佳運行狀態而獲得最高之整體效益,所以近數年十年來一直受到各國的重視,尤其是那些經歷過或正在經歷工業化變革的國家或地區,如美國、日本、四小龍及泰國等地方,都將其視為促進經濟發展的主要工具,同時相對地IE技術在這種環境亦得到迅速的成長。
由於工業工程在世界上廣泛的傳播及發展,使其造成很多不同的定義及說法,此中公認最權威的定義來自美國工業工程學會(AIIE)早年的表述:
“工業工程是對人、物料、設備、能源和資訊所組成的整體系統,進行設計、改善和設置的一門學科。
它綜合運用數學、物理和社會科學等方面的專業知識和技術,以及工程分析和設計的原理與方法,對該系統所取得的成果進行確認、預測和評價。
”
工業工程之目標
目標就是使生產系統投入的要素得到有效利用,降低成本、保證質量和安全、提高生產率,獲得最佳效益。
工業工程之功能
创新
评价
设计
规划
产品改进
工艺改进
设施改进
系统组织
工作方法
创新的激励
等……
产品设计
经济分析
现有各系统
质量控制
员工业绩
制定各评价
指标及规程
等……
工厂选址
工厂布置
生产流程
信息系统
安全、卫生系统
等……
新产品开发
技术革新
成本降低
产品标准化
库存计划
员工培训
等……
工業工程之意識
1、成本和效率意識
2、問題和改革意識
3、工作簡化和標準化意識
4、全局和整體意識
5、以人為中心的意識
掌握IE方法和技術是必要的,而樹立IE意識更重要。
工業工程學科的範疇
工業工程知識領域17個分支
1、生物力學
2、成本管理
3、資料處理與系統設計
4、銷售與市場
5、工程經濟
6、設施規劃(含工廠設計、維護保養、物料搬運等)
7、材料加工(含工具設計、工藝研究、自動化等)
8、應用數學(含運籌學、統計質量控制等)
9、組織規劃與理論
10、生產規劃與控制(含庫存管理、運輸路線等)
11、實用心理學(含心理學、社會學、工作評價、人事實務等)
12、方法研究和作業測定
13、人的因素
14、工資管理
15、人體測量
16、安全
17、職業衛生與醫學
工業工程應用效果(國外、美日之比較、1、生產率2、汽車業)
工業工程之工作研究
方法研究
工作研究
作业测定
“工作研究”是改善生產之
基本技巧之一
增加生产力
工作研究
工作研究它是傳統IE中最早使用的一種改善技術,直到現在也是最常見使用的,所以它是IE體系中最重要的基礎技術。
工作研究的特點是,在很少或不需投資下使生產率顯著提高。
工作研究可分為“方法研究”和“作業測定”,適當的利用這些技術來考察生產和管理的工作,可不斷有效的改進工作上的效率及得到經濟上的效益。
工作研究使用的兩種技術其中有著密切的關係,方法研究著重于改進現有之方法,提高工作效率,其實際效果須要運用作業測定來衡量;作業測定則是努力減少生產中的非增值時間,為作業制定標準時間。
而進行作業測定的基礎是工作方法合理化和標準化,因此,兩者是相輔相成的,其最終目的是提高生產效率。
正因它是一種不需要投資或很少投資就能增強提升現有資源產出率的管理技術,所以一直以來都受到工業界的注視重用。
方法研究
對現行或計畫中之工作方法進行系統性的記錄和仔細的分析考察,使其達到簡易及有效的目的,是降低成本,加強生產能力和提高勞動生產效率的一種最受工業界普遍採用的技術。
基本上方法研究的物件可分下列兩類,目的都在於改善生產工藝,流程及有關的管理,致力消除工作中的不合理和非增值的環節和步驟,充分利用投入的資源獲取最高的效益。
1)、以物件為物件的研究----產品生產流程和零件工藝過程,以及有關的管理業務流程研究;
2)、以人力為物件的研究---操作者在生產過程中的操作活動研究。
其中範圍包括:
●改善工廠、車間和工作場所的佈置、縮短工藝運輸的路線
●改善對原材料、機器設備和勞動力的運用,以較少的資源投入,獲得更多的產出
●減輕勞動強度,避免生產勞動中不必要的體力消耗,節省人力
●改進工作環境,改善勞動條件
日常生產和管理工作中往往都會發現不少問題須要不斷的改善,而選擇作為改善的研究物件則應以投入少而收入大的原則來進行,以下四點一般可用作為選擇的依據。
1)生產過程中形成瓶頸的環節或工序---多工序的生產模式由於缺乏妥善的研究及安排,一般都有發現不平衡而暴露較薄弱的環節。
2)生產過程中成本高昂的工序---通常是由於工序勞動量消耗過大,所用的設備和工具昂貴,耗用的時間過長及消耗的能源過高所致。
3)生產過程中質量不穩定的工序---產品質量不穩定一般為多方面因素綜合所引起,通常可以歸納於操作者、加工設備、原材料的品質和工藝操作方法。
4)生產過程中勞動強度大、勞動條件惡劣、容易發生事故的工序,一般這樣的工序都極須要用方法研究做改善。
以上的各項原則均適用於企業技術工作、管理工作及輔助性工作等方面的研究和改進。
另方法研究包括流程分析、作業分析和動作分析等三個層次就無必要再繼續進行了。
方法研究的主要分析技術
類別
內容
方法
程
序
分
析
產品流程分析
根據製造工程應用的五種活動(加工、搬運、檢測、延誤、停放)按順序加以記錄,分析,調查及研究其增值和非增值性活動改善的可能性
加工路線分析
在多品種批量生產中,分析部件或零件的加工順序,尋找
相同或類似的加工路線,便於生產排列組織
搬運分析
分析物料搬運作業方法及搬運路線,謀求物料搬運的改善
管理事務流程分析
分析帳票檔傳送手續,分析管理消息流程的狀態,加以改善
作
業
分
析
工序作業分析
對單人操作的工序,進行細節分析尋求改進工作場地佈置和操作方法的可能性
聯合作業分析
分析工組作業條件下,各個操作者之間的協調和配合,以提高工作的作業的效率
人---機作業分析
分析單人單機,單人多機或多人單機的作業,分析人和機器設備的相互配合,以提高人---機作業效率
動
作
分
析
單元動作分析
將作業內容劃分成動作組合,分析每一個單元動作與其他單元動作的關係,以期達到動作最簡化,從而提高工作效率
暫態動作分析
用1秒或0.01分鐘拍攝一格的速度,記錄操作活動,然後以每一小段時間為基準,分析其動作軌跡,加以改進
微動作分析
用每分鐘拍攝3840~7680格的速度,記錄操作活動然後作微動作(慢動作)分析以改進操作
方法研究基本上可解決的問題範圍大至整個工廠的佈局,小至工人的重複性勞動問題,但在運用時,應依循以下程式:
1.選擇研究物件,將問題弄清
2.進行直接觀察,記錄有關的全部過程
3.運用方法研究中的技術,詳細而有規律地將過程進行分析
4.考慮各種可能出現的因素,尋求出最實用、最經濟及最有效的方法
5.切實建立新的標準工作方法
6.通過定期檢查後,正式推動標準方法的實施
程式分析
完成任何工作所需經過的路線和手續即為程式。
在產品的製造方面:
從原料進廠、入庫、領料、加工、裝配、檢驗、存倉、出貨都有一定的程式。
這些程式手續愈繁、路線愈長,則耗時耗力愈多,成本便愈高。
如果認真觀察和分析任何一項工作,就會發現存在很多無效的動作和時間上的浪費。
程式分析主要以整個生產過程為對象,研究分析一個完整的工藝程序,分析有無多餘或重複的作業,程式是否合理,搬運是否太多,等待是否太長等,進一步改善工作程式和工作方法。
作業分析
研究分析以人為主體的工序。
使作業者(人)、作業物件(物)、作業設備(機)三者科學地組織、合理的佈置與安排,以減輕工人的勞動強度,減少作業時間的消耗,使工作質量得到保證。
動作分析
研究分析在進行各種作業時的身體動作,以排除多餘動作、減輕疲勞,使作業簡便有效,從而制定出最佳的動作程式。
方法研究的分析層次及分析技術
工序作業單位作業動作動作
板材切断`
板材切断`
板材切断`
板材切断`
要素單位元素
汽车的车身
校正位置
搬运
取出构件B
搬入构件
放好构件A
成型
搬到夹具上
自动点焊
成型
放好构件B
进行焊接
焊接
检查制品
取出成品
组装
安放好
涂覆
搬往下
工序
作业分析
动作分析
程序分析
程式分析
程式分析符號
表示作業。
為工藝過程、方法或工作程式中的主要步驟,如機加工、裝配、噴油等
表示搬運,為工人物料或設備從一處移向另一處
表示檢驗。
為對物體的品質或數量及某種作業招待情況的檢查
表示暫存或等待。
為事情進行中的等待,如兩工序間處於等待的工作、零件、公文待批
表示受控制的貯存。
為物料在某種方式下的授權下存倉或出倉,或為了控制目的而保存貨品
表示同一時間性或同一工廠由同一人執行作業與檢驗的工作
程式分析技巧
1.分析時的六大提問
為什麼要有無其他更
完成什麼?
做這,必要嗎?
好的成就?
何處做?
在此處做?
合適的地方?
何時做?
在此處做?
合適的時間?
由誰做?
此人做?
合適的人?
如何做?
這樣做?
合適的方法?
2.分析時的“ECRS”四大原則
1.取消(Eliminate)
在經過“完成了什麼?
”、“是否必要”及“為什麼”等問題的提問,而不能有滿意答
案者皆非必要,即予消除。
取消為改善的最佳效果,如取消不必要的工序、操作、動作,這是不需投資的一種改進,是改進的最高原則。
●取消一切可能被取消的操作或動作;
●取消工作中不規律性的環節,使動作自然,有利於自動化;
●取消以手代替工具持物的工作;
●取消不靈活或反常的動作;
●取消必須使用肌肉力量維持作業姿勢的動作;
●取消必須使用肌肉力量的操縱,以動力工具去取代;
●取消必須助動的作業;
●取消危險的工作;
●取消所有不必要的閒置環節。
2、合併(Combine)
對於無法取消而又必要者,看是否能和拼,以達到省時簡化的目的。
如何拼一些工序或動作,或將由多人於不同地點從事的不同操作。
改為由一人或一台設備完成。
●合併突然改變方向的短程小動作,使之成為連續的曲線運動;
●合併工具
●合併控制;
●合併動作。
3、重排(Rearrange)
經過取消、合併後,可再根據“何人、何處、何時”三提問進行重排,使其能有最佳的順序、除去重複、辦事有序
●平均分配雙手的工作,使雙手同時地、對稱地動作;
●平均分配工作于作業組成員;
●將作業合理排序。
4、簡化(Simplify)
經過取消、合併、重排後的必要工作,就可考慮能否採用最簡單的方法及設備,以節省人力、時間和費用。
●使用最低級次的動作;
●減少眼睛移動和凝視的次數;
●保持在正常的工作區域內操作;
●縮短動作距離;
●使手柄、操作杆、足踏板、按鈕等都在手足之處;
●利用動力、反作用力和慣性,儘量減少肌肉的使用;
●應用最簡單和可能的動作組合;
●減少每一動作的複雜程度。
3、分析時的5個方面
1.作業分析
2.搬運分析
3.檢驗分析
4.貯存分析
5.等待分析
實際分析時,應對以上5個方面按照提問技術逐一進行分析,然後採用取消、合併、重排、簡化4大要點進行處理,以尋求到最經濟合理的方法。
程式分析的圖表
整個製造程式分析:
工藝程序圖
產品或材料的流動分析:
人型的流程程式圖
物型的流程程式圖
佈置與路線分析:
線路圖
工藝程序圖
●僅作出程式中的“作業”及保證作業效果的“檢驗”兩種主要過程。
●含有工藝程序的全面概況,及各工序之間的相互關係。
●還可包含各生產過程的機器設備、工作範圍、所需時間及順序。
●通常主要的分程式置於最右邊的一行。
●材料、零件、半成品均以水平引入圖中的垂直線。
工藝程序圖例
#128玩具車工藝程序圖
帽子輪子(X4)車身
5注塑3注塑1注塑
6去水口4去水口2去水口
3檢查2檢查1檢查
鋼軸(X2)
7
8裝帽子
5
4
檢查
彩盒
9入盒
檢查
流程程式圖
●進一步對整個製造程式作詳細的記錄
●由作業、檢驗、搬運、等待、貯存五種符號構成
●特別是用於分析搬運距離,等待、貯存等隱藏成本的浪費
●因較工藝程序圖詳盡和複雜,,所以常單獨對每一主要零件作圖
●可分為物料型及人型兩種
人型流程程式圖例
用量規核對工件尺寸
到儀器櫃(5m)
1
開儀器櫃
2
拿起量規
帶量規回工作臺(5m)
3
調整量規
1
用量規核對工件尺寸
帶量規至儀器櫃(5m)
4
放回量規
5
關儀器櫃
回工作臺(5m)
線路圖
●線路圖是以作業現場為對象,對現場佈置及物料(包括零件、產品、設備)和作業者的實際流通路線進行分析
●常與流程程式圖配合使用,以達到改進現場佈置和移動路線,縮短搬運距離的目的
●主要用於“搬運”或“移動”路線的分析
作業分析
作業分析的類型
1.人機操作分析
2.聯合作業分析
3.雙手作業分析
動作分析
動作分析方法
1.目視動作分析
即以觀測的方法尋求改進
2.動素分析
人完成工作的動作,可由17個基本動素構成(見下頁動素圖表)
3.影片分析
即用攝影機將各個動作拍下再詳細分析
動素圖表
序號
動素名稱
文字符號
形象符號
定義
符號說明
1
伸手
R
空手移動,接近或離開目的物的動作。
運空
空手或空碟的形狀
2
握取
G
利用手指充分控制物體
抓東西的形狀
3
移物
M
手持物從一處移另一處的動作。
運實
手裏或碟子裏有東西的形狀
4
放手
RL
從手中放掉東西,稱放手或放開
東西從手裏或碟子掉下來的形狀
5
預定位
PP
物體定位前先將物體安置到預定位置
把兩個將要對準的東西接近的形狀
6
裝配
A
為了兩個以上的物件的組合而做的動作
把東西組合起來的形狀
7
使用
U
利用器具或裝置所做的動作,稱使用或應用
USE
8
拆卸
D
對兩個以上組合的物體,作分解動作
從組合中去掉物件的形狀
9
檢驗
I
將產品和所制定的標準作比較的動作,叫檢查或檢驗
透視的形狀
10
尋找
SH
確定目標物的位置的動作
用眼睛找東西的形狀
11
選擇
ST
為選取欲抓取目的物的動作
指示選擇出來東西的形
12
計畫
PN
在操作進行中,為決定下一步驟所作的考慮
把放在頭上進行思考的形狀
13
定位
P
將物體放置所需的正確位置為目的而進行動作又稱對準
螺旋曲線向心導入的形狀
14
持住
H
手握物並保持靜止狀態,又稱拿住
磁鐵吸住東西的形狀
15
休息
RT
不含有用的動作,而以休息為目的
人坐在椅子上的形狀
16
延遲
UD
含有有用的動作,而作業者本身所不能控制的動作
人失控倒下的形狀
17
故遲
AD
不含有有用的動作,而作業者本身所可以控制而不去控制的動作
人躺著休息的形狀
18
發現
F
東西已找到的瞬間動作。
此動素為美國機械工程師學會增加的
中英對照:
1.伸手(TransportEmpry)用TE表示)
2.移物(TransportLoaded,用TL表示)
3.握取(Grasp,用G表示)
4.裝配(Assrmble,用A表示)
5.使用(Use,用U表示)
6.拆卸(Disassemble,用DA表示)
7.放手(RelesaseLoad用RL表示)
8.檢查(Inspect,用I表示)
9.尋找(Search,用Sh表示)
10.選擇(Select,用St表示)
11.計畫(Plan,用Pn表示)
12.定位(Position,用P表示)
13.預定位(Pre—Position,用PP表示)
14.持住(Hold,用H表示)
15.休息(Rest,用R表示)
16.遲延(UnavoidableDelay,用UD表示)
17.故延(AvoidableDelay,用AD表示)
18.發現(Find,用F表示。
這個動素是美國機械工程師學會增加的)
動素性質劃分
按對操作的影響,動素可分為有效動素與無效動素兩大類:
1.有效動素
這類動素能直接推進動作或操作的進行,是作業活動所必不可少的。
可分為兩類:
一類是實體性或生理性的動素(1~5項),一類是目標性的動素(6~8項)。
沒有這一類動素,有目的的動作或操作就無法完成。
因此,對這一類動素,只能設法縮短其消耗的時間。
2.無效動素
這類動素不直接關係到動作或操作的進行,但卻是伴隨著前一類動素的發生而形成的。
又可分為兩類:
一類是心理性的或半心理性的動素(9~13項),一類是延遲性的動素(14~17項)。
這類動素中,有些是必然存在的。
有些是不必存在的,需要通過分析,予以簡化、合併或刪除。
進行動作研究時,要對每一項動素進行分析,包括動素的定義、起點、終點、特性和改善的途徑。
動素改善的途徑,不同的動素可從不同方面進行探索和思考。
1、關於“伸手”和“移物”
(1)這些動作可否取消?
(2)距離是否適當?
(3)是否應用適當的媒介?
如手、鑷子及輸送器等?
(4)是否應用了正確的身體部位?
如手指、前臂和上臂。
(5)能否使用滑道或輸送器?
(6)輸送單位增大是否較有效率?
(7)能否用腳操作的裝置來輸送?
(8)輸送是否因接下去有較難做的“定位”而緩慢下來?
(9)工具放置於使用外的附近是否能夠減少輸送?
(10)經常使用的零件是否放置於使用點附近?
(11)能否使用適當的託盤或箱子?
操作是否經過正確的排列?
(12)前一動作和後一動作是否與此動作互相關聯?
(13)能否避免突然的轉變方向?
能否去除障礙物?
(14)對於物體的移動是否使用身體最耐久的部位?
(15)有無可刪除的身體移動?
(16)手臂的移動能否同時、對稱而依相反的方向進行?
(17)能否以滑動代替拾取?
(18)眼球的移動是否和手的動作相配合?
2、關於“握取”
(1)是否可以一次握取一件以上的物體?
(2)能否以觸取代替拾取?
(3)儲物箱的前後能否簡化握取的動素?
(4)工具或零件能否預對,以便握取容易?
(5)能否使用特殊的或其他的工具?
(6)能否使用真空磁鐵、橡皮指套等?
(7)物體是否可以由一隻手移至另一隻手?
(8)工具和夾具的設計是否使零件移動的握取較為容易?
3、關於“對準”
(1)對準是否必要?
(2)容差是否增大?
(3)方形邊是否可以避免?
(4)能否使用漏斗、襯圈、量規、托架、定位木箱、彈簧、鑰匙?
(5)能否使用手臂托架來穩定手,以減少對準的時間?
(6)握取的物件是否容易對準?
(7)能否用腳操作輔助對準?
4、關於“裝配”、“拆卸”和“使用”
(1)能否使用工具或夾具?
(2)能否使用自動儀器或機器?
(3)能否使用效率更高的工具?
(4)裝配或製造程式能否交叉進行?
(5)能否使用止楔?
(6)當機器在切削時,其他工作能否進行?
(7)能否使用動力工具?
(8)能否使用凸輪或氣動夾具?
5、關於“放手”
(1)能否取消此動作?
(2)能否使物體自由墜落?
(3)能否在運動中放手?
(4)能否使用排出器?
(5)是否需要小心放置?
(6)材料盒是否經過適當設計?
(7)在放手的末端,手和運輸工具是否在最有利的位置,以便下一個動作的進行?
(8)能否使用輸送器?
6、關於“選擇”
(1)是否得當以減少尋找物件的時間?
(2)工具和材料是否能標準化?
(3)零件和材料是否有適當的標識?
(4)排列是否良好,以便選擇?
例如用託盤預置零件、使用透明容器等?
(5)一般零件的排列是否有互換性?
(6)零件和材料是否混在一起?
(7)亮度是否合適?
(8)在前一操作裏,是否可以同時把零件預對好?
(9)能否用顏色來使零件便於選擇?
7、關於“檢驗”
(1)能否取消?
(2)能否使用多用途量規或試驗器?
(3)能否使用壓力、振動、硬度或閃光試驗器?
(4)能否增加照明亮度,或重新安排光源,以減少檢驗時間?
(5)目視檢驗能否代替機器檢驗?
(6)操作者使用眼鏡是否有益?
8、關於“預定位”
(1)物體是否在運送中預定位?
(2)能否使工具平衡,使其手柄處於直立位置?
(3)“持住”的裝置是否使工具把柄處於適當位置?
(4)工具能否懸掛起來?
(5)工具能否存放在準備工作的適當位置?
(6)能否使用導程?
(7)物體的設計能否使其各邊相同?
(8)能否使用加料管道?
(9)能否使用堆筒裝置?
(10)能否使用旋轉夾具?
9、關於“持住”
(1)能否使用夾鉗、鉤子、架子、夾具或其他機械裝置?
(2)能否使用粘性增大摩擦?
(3)能否止楔以免“持住”?
(4)如果“持住”不可避免,能否提供手臂扶架?
動作經濟原則
A.關於人體的運用
1.雙手應同時開始並同時完成其動作
2.除規定的休息時間外,雙手不應同時空閒
3.雙臂的動作應該對稱,反向並同時進行
4.手的動作應以最低的等級而能得到滿意的結果
5.物體的運動量應盡可能地利用,但是如果需要肌力制止時,則應將其減至最小的程度
6.連續的曲線運動,比方向突變的直線運動為佳
7.彈道式的運動,較受限制或控制的運動輕快自如
8.動作應盡可能地運用輕快的自然節奏,因節奏使動作流利及自發
B.關於工作地佈置
9.工具物料應放置在固定的地方
10.工具物料及裝置應佈置在工作者前面近處
11.零件物料的供給,應利用其重量墜送至工作者的手邊
12.墜落應儘量利用重力實現
13.工具物料應依最佳的工作順序排列
14.應有適當的照明,使視覺舒適
15.工作臺及坐椅的高度,應保證工作者坐立適宜
16.工作椅式樣及高度,應能使工作者保持良好姿勢
C.關於工具設備
17.儘量解除手的工作,而以夾具或腳踏工具代替
18.可能時,應將兩種工具合併使用
19.工具物料應盡可能放在工作位置上
20.手指分別工作時,其各指負荷應按照其本能予以分配
21.設計手柄時,應盡可能增大與手的接觸面
22.機器上的杠杆、十字杆及手輪的位置,應能使工作者極少變動姿勢,且能最大地利用機械力。
凡任何工作動作,合乎22條經濟原則,皆為經濟有效的動作。
否則,就應改進。
動作經濟原則有兩大功用:
即幫助發掘問題和提供建立新方法的方向。
下面將對這些原則進行分析。
雙手的動作應同時而對稱
有人曾經做過一個實驗,即一隻手持兩磅半重的物體(1磅=0.4536kg),在254mm的
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