工业工程从入门到精通.docx

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工业工程从入门到精通

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工业工程简介：

1．工业工程定义

最具有权威性的和今天被广泛采用的美国工业工程学会（SIE）于1995年正式提出，后经修订的定义：

工业工程，是对人员，物料，设备，能源和信息所组成的集成系统进行设计，改善和设置的一门学科。

它综合运用数学，物理学，和社会科学方面的专门知识和技术，以及工程分析和设计的原理与方法，对该系统所取得的成果进行确定，预测评价。

《美国大百科名书》（1982年出版）对IE的解释是：

工业工程是一个组织中的人，物料和设备的使用及其费用作详细分析研究，这种工作由工业工程师完成，目的是使组织能够提高生产率，利润和效率。

工业工程专家PhilipeHicks博士指出：

工业工程的目标就是设计一个生产系统及该系统的控制方法，使它以最低的成本生产具有特定质量水平的某种或几种产出，并且这种生产必须是在保证工人和最终用户的健康和安全条件下进行。

从上可看出，工业工程的目标就是使生产系统投入的要素得有效利用，降低成本，保证质量和安全，提高生产率，获得最佳效益。

2．工业工程研究范围：

美国国家标准ANSI-294（1982年修订版），把IE分为17个分支：

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（含工具设计。

工艺研究，自动化等）；应用数学（含运筹学，管理经济学，统计质量控制，统计学）；组织规划；生产规划与控制（含库存管理，运输路线，调度和发货等）；实用心理学；方法研究作业测定；人的因素；工资管理；人体测量；安全；职业卫生与医学。

3．现代IE的基本工作内容及特点：

1）核心是降低成本，提高质量和生产率。

-------如果用一名话来表明工业工程师的抱负的话，就是生产率。

2）IE是综合性的应用知识体系。

3）注重人的因素是IE区别于其它工程学科的特点之一

生产系统和各种组成要素中，人是最活跃的和不确性最大的因素。

IE为实现其目标，在进行系统设计，实施控制和改善的过程中，都必须充分考虑到人和其它要素这间的关系和相互作用，发人为中心行设计。

4）IE重点是面向微观管理。

为达到减少浪费，降低成本的目的，IE重点面向微观管理，解决各种管理问题，从制订作业标准和劳动定额，现场管理优化直至各职能部门之间的直辖市和管理改善，都需要IE发挥作用。

5）IE是系统优化技术。

IE所强调的优化是系统整体的优化，不单是某个生产要素（人，物料，设备…….）或某个局部（工序,生产线,车间…….）的优化，其最终目标是追求系统整体最佳的效益（最少投入，最大产出）

特别指出的是：

生产系统的优化不是一次性，IE所追求的也不是一时的优化，而是经常地研究系统的优化，对系统不断地更新，以使其适合新的工艺。

新的管理方式，永远获得更高的综合效益。

二工作研究范围

对整个制造流程的分析（流程图）

流程分析

布置和路线分析

人机操作分析

方法研究操作分析联合操作分析

双手操作分析

设定标准工作法：

动素分析1方法，流程

动作分析2材料

动作经济原则3工具，设备

4，环境与条件

5，作业者资格，技能

密集抽样时间研究

作业测定分散抽样时间研究

决定标准时间

预定时间标准法

***制定工作时间标准工作法+标准时间+其它要求（品质要求等）=工作标准

以作业指导书形式

训练操作工人，实施标准体现出来

1方法研究定义

对现有的工作（加工，制造，装配，操作）方法进行系统的记录和严格的考查，作为开发和应用更容易，更有效的工作方法以及降低成本的一种手段。

目的：

*改进工艺和流程

*改进工厂，车间，工作场所的平面布置

*改进整个工厂和设备的设计

*改进物料，机器，人力的利用，提高生产力

●降低劳动强度

动作经济原则：

1动作能量活用原则。

2动作量节约原则。

3动作改善原则。

一）在人的身体各部位凡是能具有进行动作能力的部分，不管何部位都希望全面能活用：

1脚部或左手能操作的事，不必使用右手。

2尽量使两手同时作业，也同时结束动作。

3双手不要使其同时静止，手空闲时须动脑想另一工作。

二）动作量节约原则：

多余的动作量，不但浪费时间及空间更会消耗体力。

1尽量使用小动作来操作工作。

躯体的运作依序为腕部-----前腕部------手腕部------手指；能使用小运动应使用小运动。

2材料及器具应放置于伸手能及的范围内，并尽量放在近手边。

3小单元的协作次数应尽量减少。

4工具应予以简化，易用。

5材料及零件应使用易拿取之容器。

6工作物长，或重，体积大时应利用保持工具。

三）动作法改善的原则：

能动的部位使其全部活动，可以节约的能量可以省去的徒劳动作也尽量除去，而动作的方法还是有改善的地方。

1动作能予以规范化。

2双手可反向运动，而不可同向动作。

3利用惯性，重力，自然力，等尤其尽量利用动力装置。

4为了减少疲劳作业椅及工作台的高度应适当。

方法研究的分析层次及分析技术

作

业*以材料加工过程单位*以加工，检验，搬运*作业要素*动作单元*基本要素

划为基础的作业划分作业单位为基础要素以作业单位所以一个作业要素以单位动作所

分为基础的作业划分所包含的一系所包含的一系列包含的一系列

列动作为基础的动作单位为基础动作要素为基

动作划分的动作划分础的动作划分

操作分析

流程分析动作分析

流程分析的改善对象：

1，基本原则：

1），尽可能取消不必要的工序

2），合并工序，减少搬运

3），安排最佳作业顺序

4），使各工序尽可能经济化

5），找出最经济的移动方法

6），尽可能减少在制品的贮存

2，考虑下列因素，有无工序，操作可取消，合并，重排，简化。

1），不需要的工序或操作

2），改变工作顺序

3），改变设备或利用新设备

4），改变工厂布置或重排新设备

5），改变操作或贮存的位置

6），发挥每个人的技术专长

3，考虑下列因素，那些搬运可以取消，合并，重排，简化。

1），取消某些操作

2），改变物品存放的场所或位置；

3），改变工厂布置

4），改变搬运方法

5），改变工艺过程或工作顺序

4，考虑下因素，有等待可以取消或缩短时间

1），改变工作顺序；

2），改变工厂布置

3），改变设备或用新设备

5，考虑下列因素，有无检验工作能取消，合并，简化

1）它们真的必需？

有何效果？

2）有无重复？

3）能否用抽样或样资料统计控制？

三动作分析简介

（一）定义

动作动作分析是研究人体各种动作的浪费，以寻求省力，省时，安全和最经济动作。

即：

研究分析人在进行各种操作的细微动作，删除无效协作，使操作简便有效，以提高工作效率。

目的：

发现操作操作人员的无效动作或浪费现象，简化操作方法，减少工作疲劳，降低劳动强度。

并在此基础上制定标准的操作方法，确定动作标准时间。

（二）动作分析的方法

1，目视动作分析：

目视观测寻求动作改进。

2，动素分析：

人完成工作的动作可由17个基本动作构成，将工作中所用的各个动素

逐项分析以谋求改进。

3，影片分析：

通过摄影机，分析动作。

人作业基本动素的简介：

（17种动素）

1，伸手：

空手移动，伸向目标。

改善点：

能否缩短距离

能否减少方向的多变，特别是突变

能否使工具对象移向手边

2，移物：

手持物从一处移至另一地方

改善点：

能否减少其重量

能否应用合适的夹具

搬运方向的突变是否可以取消，各种在障碍物能否搬去

是否身体的有些动作可以取消

双手的动作能否与手的动作相调协

3，握取：

利用手指充分控制物体。

改善点：

可否一次握取多件或减少握取次数

工具，对象可否预先放好

能否用其它工具替代手的握取

4，装配：

两个以上的物体的组合的动作

改善点：

能否用夹具，固定器

能否同时装配数件

工具是否达到最有效的速度及送进

能否用自动设备

是否可用自动工具，以减少人的装配时间

5，使用：

利用器具或装置做的动作

6，拆装：

对两个以上组合的对象，做分解的动作

7，放手：

从手中放掉对象

改善点；能否取消此动作

能否在运输途中放手

放手后，手或运送的位置是否对下动作或下移动有利

8，检查：

将产品和所制定的标准作比较的动作

改善点：

能否取消或与其它操作合并

能否同时使用多种量具或多用处量具

检查物与检查者眼睛的距离是否合适

9，寻找：

确定目的物位置的动作

改善点：

对象给予特别标识（标签，颜色）

良好的工作场所布置

对象，工具有固定的位置，并放置于正常的工作范围

10，选择：

在同类对象中，选取其中一种

改善点：

是否可取消此动素

工具对象能否做标准化和互换使用

能否作标识，以利选择

11，计划：

在操作进行中，为决定下一步骤所作的考虑

12，定位：

将对象置于所需的正确位置而进行的动作

13，予定位：

对象定位前，先将对象安置到予定位的作业

改善点：

对象能否在运输途中正

工具能否悬挂起来，以便一伸手就右拿到

14，持住：

手握物并保持静止状态

改善点：

能否用夹具持物

能否用磨擦力或粘着力

15，休息：

因疲劳而停止工作

改善点：

肌肉的运用与人体动作的等级是否合适

温度，湿度，通讯，噪声，光线，颜色以及其它工作环境是否合适

工作台高度是否合适

操作者是否坐立均可

重物可否用工具装卸

工作时间长短是否合适

16，不可避免的停顿

17，故延：

可避免的停顿

改善点：

改善管理方法，规章，制度，使操作者无抱怨

改善工作环境，提供一个合适，健康，愉快而有效的生产现场

改善工作方法，降低劳动强度

按对操作的影响，以上动素可分为有效动素和无效动素：

1）有效动素：

指对操作有直接贡献者：

装配折卸使用伸手握取移动及放手

2）无效动素：

寻找选择检查持住定位予定为辅助动素；休息故延延迟计划为消耗动素。

在作业中，辅助动作越少越好；消耗性动作应尽可能取消。

（三）在作业设计及研究中，应遵循以下原则

1双手动作应同时而对称。

2人体的动作应尽量用低级动作而得到满意结果。

人体动作等级：

手指最快，最低

手指，手腕动作

手指，手腕及小臂动作

手指，手腕，小臂及大臂动作

手指，手腕，小臂，大臂及身体动作最耗休能，最慢

3尽可能利用物体的动能；曲线动作减少方向突变，弹道式运动较受控制的运动轻快；动作尽可能有轻松节奏。

4工具物料应放于固定场所及作业者前面近处，并依最佳工作顺序排列

5应有适当的照明设备，工作台及座椅试样，高度应使工作者保持良好的姿势

6尽量解除手的工作，而以夹具或工具代替。

7可能时，应将两种或两种以上工具合并为一种

8工具及物料应尽可能放在工作位置

（四）在动作标准化的基础上，可测定作业的标准时间：

标准时间的制定:

定义：

标准时间是指在适宜的操作条件下，用最合适的方法，以普通熟练工人正常速度完成标准作业所需的劳动时间。

时间研究步骤：

1作业标准化：

在对一项作业研究时，可用以下提问技巧（5W1H）

需要做什么？

要做这，是否有必要/？

要达到什么结果？

在何处做？

要在此处做吗？

有无更合适的地方？

在何时做？

要在此时做吗？

有无更合适时间？

由谁做？

要此人做吗？

有无更合适人？

如何做？

要这样做吗？

有无更合适方法？

2划分操作单元：

原则：

*每一单元应有明显易辨认的起点，终点

*单元时间愈短愈好，但一般不小于0.04MIN

*人工操作单元与机器操作单元分开

*尽可能使每一单元的操作动作为基本动作

●由于操作的时间标准仅用于特定的操作，所以每单元应有完整而详细的说明

3现场记录时间值：

4剔除异常值：

美国机械工程协会对异常值定义：

某一单元的秒表读数，由于一些外来因素的影响而使其超越正常范围的数值。

通常采用3倍标准偏差法：

假定一操作单元观测N次：

x1,x2,x3…..xn.

则：

Average（X）=（x1+x2+x3+……+xn）/n

标准偏差S=（x1—X）^2+（x2—X）^2+…….+（xn—X）^2/n

ULC=X+3SLCL=X–3S

将超出UCL，LCL的值剔除。

5决定观测次数：

在误差为5%，可靠度为95%情况下，所应观测的次数为：

nnn

N=40*n*∑xi^2-（∑xi）^2^2/（∑xi）^2

I=1I=1I=1

Xi-----每次秒表读数

n-----试行观测的次数

N----应该观测的次数

6计算观测结果：

7评比：

将观测到的结果与观测者的理想速度作比较，评比方法有60分法，75分法，

100分法。

操作水平与评比值

评比法

操作水平

正常=60

正常=75

正常=100

405067

很慢，笨拙，摸索之动作，操作者似在半睡

半醒状态，对操作无兴趣

6075100

稳定，审慎，从容不迫，操作者似手慢，

但经观察无故意浪费

80100133

敏捷，行动干净利索，似一般操作者所

必须的速度

100150167

很快，操作者表现高度自信，把握，动作

协调，敏捷

120150200

非常快，需要特努力及集中注意

8确定宽放时间：

宽放种类：

生理宽放轻松工作2%~5%较重工作》5%

疲劳宽放其百分比见附表

作业宽放

9制定标准时间：

标准时间性=观测时间*评比系数*（1+宽放率）

关于评比：

平准化法（leveling）又称西屋法（westinghousesystem）,为美国西屋电气公司首创，后来又为lowryMaynard和stegemeten完成为整个体系。

此法应用闻为广泛，它将熟练，努力，作为衡量工作的主要评比因素，每个评比因素再分为超佳（或理想），优，良，平均，可，欠佳六个高低程度的等级。

熟练系数努力系数

超佳

A1+0.15

A2+0.13

A1+0.13

A2+0.12

优

B1+0.11

B2+0.06

B1+0.10

B2+0.08

良

C1+0.06

C2+0.03

C1+0.05

C2+0.02

平均

D+0.00

D0.00

可

E1--0.05

E2--0.10

E1--0.04

E2--0.08

欠佳

F1--0.16

F2--0.22

F1--0.12

F2--0.17

1）熟练是对某一既定工作方法掌握程度反映

2）努力指操作者工作时对提高效率在主观意志上的表现

评比因素的主要评阶标准。

评比因素的主要评价标准

熟练的评价努力的评价

1欠佳1欠佳

对工作未能熟悉，不能得心应手；时间浪费较多；

动作显得笨手笨脚；不具有工作的对工作缺乏兴趣；

适应性；工作犹豫，没有信心；工作显得迟缓懒散；

常常失败。

有多余动作；

工作地布置絮乱；

工作摸索；

2可2可

对机器设备的用法相当熟悉；可以勉强接受建议；

事先安排大致的工作计划；对工作还工作时注意力不太集中；

具备充分的信心；不适宜长时间的工受到生活不正常影响；

作；偶尔发生失败，浪费时间；通常工作方法不太适当

不会有所犹豫。

工作比较摸索

3平均3平均

对工作具有信心；工作速度稍缓慢；显得有些保守；

对工作熟悉；能够得心应手；工作虽然接受建议但不实施；

成果良好。

工作上有良好的安排；

自己拟订工作计划；

按良好的工作方法实行工作。

4良4良

能够担任高精度的工作；可以指导工作有节奏性；

他人提高熟练程度；几乎不需要接受甚少浪费时间；

指导；完全不犹豫；相当稳定的速度对工作有兴趣且负责任；

工作；动作相当迅速。

很乐意接受建议

工作地方布置井然有序；

使用适当的工具

5优5优

对所担任的工作有高度的适应性；能动作很快；

够正确地工作而不需要检查，核对；工工作地方很有系统；

作顺序相当正确；十分有效地使用机器各个动作都很熟练；

设备；动作很快且正确；有节奏性。

对工作改善工作很热心；

6超佳6超佳

有高度的技术；动作极为迅速，衔接很卖力工作，甚至忽视健康；

圆；动作犹如机器作业；熟悉程度这种工作速度不能持续一整天。

最高。

附表：

以正常时间的百分数表示的疲劳宽放

A基本疲劳宽放45F空气情况（包括气候）

较重的疲劳宽放911通风良好，空气新鲜00

B作业宽放2%~~5%通风不良，但无毒气体55

C基本疲劳宽放的可增加时间在火炉边工作或其它515

站立工作24G视觉紧张（密切注意）

轻微不方便01一般精密工作00

不方便（弯曲）23精密工作22

很不方便（躺体展身）77很精密工作55

D用力或使用肌肉（举重，H听觉紧张（噪声程度）

冲压，拉（KG））连续的00

2.501间歇大声22

512间歇很大声55

7.523高音大声55

1034I精神紧张

12.546相当复杂的操作11

1569高复杂或需全神贯注44

17.5812很复杂的工作88

201015J单调---精神方面

22.51218低度00

2514--中度11

3019--高度44

4033--单调-----生理方面

5058--相当长而讨厌00

E光线情况十分长而讨厌21

稍低于规定数值00非常长而讨厌52

低于规定数值22

非常不充分55

宽裕度确定之原则：

1此表意在指导确定每个基本操作的宽裕度。

2宽裕度通常是附加于独立操作之上的，如果某个基本操作的宽裕度较高面紧跟的另一基本操作的宽裕度较低时，就必须采取些措施减小这个操作的受影响因素。

3只有对影响此操作规程的其它因素都作了充分考虑之后，也可对影响此操作的一些现存因素以适当的宽放。

4只有在A，B，C，H项因素才有专门适用于女工的宽裕度。

在其它因素下可以的情况考虑这方面的宽裕。

5如果工人穿戴有保护性衣物，如：

手套，脚套，外套工衣或护目镜等会增加人的疲劳：

因此在A，B，C，D，F，G项因素影响宽裕度时应予以考虑。