工业工程ECRS原则流水线工艺DOC 40页Word文档格式.docx
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1、工业工程的发展历程
工业工程的形成和发展的演变过程，实际上就是各种用于提高效率、降低成本的知识、原理和方法产生与应用的历史，工业工程技术随着社会和科学技术的发展不断充实新的内容。
从科学管理开始，IE发展经历四个相互交叉的时期，他们突出表明了不同时期IE的重大发展及特点。
（1）科学管理时期（20世纪初~20世纪20年代中期）
这是IE萌芽和奠基的时期，以劳动专业化分工、时间研究、动作研究、标准化等方法的出现为主要内容。
（2）工业工程时期（20世纪20年代后期~40年代中期）
这个时期又分为三个阶段，第一阶段发展的内容称为传统IE或经典IE，第二和第三阶段发展的IE内容称为现代IE。
各阶段的发展特点分别如下：
传统IE（20年代后期~10年代后期）。
这是泰勒的科学管理原理和吉尔布雷斯的动作研究的继承和发展。
IE与运筹学结合（40年代中期~70年代中期）这是IE进入成熟的时期。
IE与系统工程结合并共同发展（70年代中后期~现在）。
20世纪70年代开始，系统工程的原理和方法用于IE，使它具备更加完善的科学基础和析方法，得到进一步发展和更广泛的应用。
工业工程正是由于不断地吸收现代科技成就，尤其是以计算机科学、OR、SE及相关的科学知识，有了理论基础和科学手段，才得以由经验为主发展到以定量分析为主；
以研究生产局部或小系统的改善，到研究大系统整体优化和生产率提高，称为一门独立的学科。
2、流水线发展概况
在流水线之前,汽车工业完全是手工作坊型的，每装配一辆汽车要728个人工小时,当时汽车的年产量大约12辆.这一速度远不能满足巨大的消费市场的需求.所以使得汽车成为富人的象征。
福特汽车的创始人亨利.福特的的梦想是让汽车成为大众化的交通工具.所以,提高生产速度和生产效率是关键.只有降低成本,才能降低价格,使普通百姓也能买的起汽。
1913年,福特应用创新理念和反向思维逻辑提出在汽车组装中，汽车底盘在传送带上以一定速度从一端向另一端前行．前行中，逐步装上发动机，操空系统，车厢，方向盘，仪表，车灯，车窗玻璃、车轮，一辆完整的车组装成了．第一条流水线使每辆T型汽车的组装时间由原来的12小时28分钟缩短至10秒钟，生产效率提高了4488倍！
流水线的产生使得每辆汽车降至260美元，1913年,美国人均收入为5301美元,1914年,一个工人工作不到四个月就可以买一辆T型车。
二本文内容架构及相关的理论知识介绍
（一）论文的结构框架
本文拟分四个部分进行论述。
按照理论支持一实践分析一对策建议一经济效果评价的逻辑关系展开，对柳州佳力新电机工厂的励磁系统装配现场出现的实际问题进行分析，依据工业工程的工作研究和流水线设计的相关理论，制定切合实际需要的操作方法，并评价其经济效果。
第一章是绪论，简述研究的背景，提出研究的目的和意义。
并对研究内容、框架和方法作出介绍。
第二章本文的相关理论知识。
本章简单的介绍了工业工程、工作研究、5W1H、ECRS原则、误差界限法、归零测时法、三倍标准差法、平准化法、流水线的节拍、工序同期化等相关的理论知识。
第三章是企业简介、励磁生产系统的工艺和流程分析及改善方案。
结合实际情况，绘制励磁系统的工艺程序图、流程程序图等，利用5W1H、ECRS等方法提出改善方案。
然后根据秒表时间研究的误差界限法、归零测时法、三倍标准差法、平准化法等方法和相关的理论知识制定的标准时间，确定生产节拍、工位布置等建立生产流水线。
第四章是对比方案实行前后的生产率等进行经济效果的评价。
第五章全文总结和展望。
（二）工业工程的产生
工业工程是工业化的产物，一半认为最早起源于美国。
19世纪末20世纪初，美国工业高速发展，工厂由家庭小作坊向社会化大生产转化，劳动力严重不足，劳动效率底下。
当时的工业生产很少有计划生产和组织，生产一线的管理人员对工人作业只是口头上的指导，很少进行训练，作业方法很少得到改进和提高。
即使有所改进也完全是由工人自发、发散的个人行动，管理人员的工作方法缺乏科学性和系统性，主要凭经验办事，很少人注意一个工厂或者一种工艺流程过程的改进和协调，因而效率低，浪费大。
以泰勒和吉尔布雷斯为代表的一大批科学管理先驱者为改变这种情况一提高工作效率、降低成本为目标，进行了卓有成效的工作，开创了科学管理，为工业工程的产生奠定了基础，开辟了道路。
（三）工作研究概述
1、工作研究的起源
工业工程的核心是降低成本，提高质量和生产率，工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术，起源于泰勒提倡的“时间研究”和吉尔布雷斯提出的“动作研究”。
“时间研究”是用科学法则代替经验法则，确定一名工人每日公正合理的作业量，并用秒表测定，制定工时定额。
“动作研究”是通过研究改进操作和动作方法，提高生产效率。
1915年、1924年泰勒和吉尔布雷斯相继去世以后，泰勒研究会重点推广时间研究，工业工程协会重点研究和推广“动作研究”。
直到1930年以后，双方都认识到“时间研究”和“动作研究”是相互联系，不可分割的。
于是，1936年两学会合并为“美国企业管理促进协会”，时间研究和动作研究结为一体。
随着动作研究技术的不断发展，进一步延伸到对操作和作业流程的研究，形成了“方法研究”的完整体系，时间研究的激素也日趋丰富和完善。
到40年代中期，“时间研究”更名为“作业测定”。
至此，“方法研究”与“作业测定”两部分结合在一起统称为“工作研究”。
2、方法研究与作业测定
（1）方法研究
方法研究是指对现有的或拟议中的工作方法进行系统严格的考查和科学分析，以便开发出更简便、更有效的工作方法，从而达到提高生产率和降低成本的目的。
方法研究的目的在于改进生产工艺及管理流程，减少或消除工作中不合理和不必要的环节，改善材料、设备和人员的使用状况，以获得投资少、产出多的效果；
改进工厂、车间或工作场地的平面布置，缩短工艺路线及运输路线，减轻工人劳动强度，节省人力，改善工作环境及劳动条件等。
方法研究一是以物为对象的研究，主要是指对产品生产过程和零部件加工工艺过程，以及对管理业务流程的研究；
二是以人为对象的研究，主要是对操作者操作活动的研究。
方法研究主要包括了流程分析、操作分析和动作分析三大技术。
流程分析是从宏观角度出发，对整个生产过程进行全面的观察记录和整体分析。
操作分析则是通过对以人为主的工序的详细研究，使操作者、操作对象、操作工具三者科学的组合，合理地布置和安排，达到工序结构合理，减轻劳动强度，减少作业的工时消耗，以提高产品的质量和产量为目的而做的分析。
最后，动作分析是在确定合理的工作程序后针对人体细微动作进行研究，消除动作浪费，以寻求省力、省时、安全和最经济的动作。
（2）作业测定
作业测定就是运用各种技术来确定合格工人按规定的作业标准完成某项工作所需的时间。
作业测定的目的是为了制定标准时间、改善作业系统和制定最佳作业系统。
规定的作业标准是经过方法研究后制定的标准工作方法，以及有关设备、材料、负荷、动作等的一切规定。
作业测定是一种科学、客观、令人信服的决定时间标准的方法，目前世界上各工业发达国家均采用此方法来制定劳动定额。
（3）工作研究的特点
工作研究又称基础IE，最显著的特点是：
只需要很少投资或不需要投资的情况下，通过改进作业流程和操作方法，实行先进合理的工作定额，充分利用企业自身的人力、物力和财力等资源，走内涵式发展的道路，挖掘企业内部潜力，提高企业生产效率和效益，降低成本，增强企业的竞争能力。
因此，世界各国都将作业研究作为提高生产率的首选技术。
美国90%以上的企业都应用了工作研究，企业的生产率普遍提高了50%以上。
3、工作研究的分析技术
（1）“5W1H”提问技术
“5W1H”提问技术是指对研究工作以及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问，为了清楚地发现问题可以连续几次提问，根据提问道答案，弄清问题所在，并进一步探讨改进的可能性。
由于前5个提问英语单词的字首都含有“W”，而最后一个提问的字首字母为“H”，因此，常统称为“5W1H”提问技术。
“5W1H”提问方法如表2-1所示。
表2-15W1H提问法
考擦点
第一次提问
第二次提问
第三次提问
目的
做什么（what）
是否要做
有无其他更合适的对象
原因
为何做（why）
为什么要这样做
是否不需要做
时间
何时做（when）
为何需要此时做
有无其他更合适的时间
地点
何处做（where）
为何需要此处做
有无其他更合适的地点
人员
何人做（who）
为何需要此人做
有无其他更合适的人
方法
如何做（how）
为何需要这样做
有无其他更合适的方法和工具
（2）ECRS原则
①取消（Erase）
在进行“完成了什么"
、“是否必要"
及“为什么"
等5W1H问题的提问中不能有满意答复的均属于不必要，要给予取消。
取消是进行改进的最佳方式。
取消不必要的工序、操作活动作是不需要投资的一种改进，是改进的最高原则。
②合并（Combination）
对于无法取消者，看是否能够合并，以达到省力省时的目的。
可以合并一些工序或动作，或将由多人于不同地点从事的不同操作，改进为由一人或一台设备完成。
合并的主要对象为相对作业时间较短的工序，通过利用工人的等待时间、采用某些自动化设备或装置、在线检验、多用途工具等方法进一步减少工序时间，从而将剩余作业合并到其他工序。
③重排（Rearrangement）
经过取消、合并后，可根据“何人、何处、何时”三种提问进行重排，通过工序顺序的变更来取消或重组工序，特别是通过加工、检验工序顺序的变更可减少其他工序的作业量。
④简化（Simplification）
经过取消、合并、重排后的必要工作，就可以考虑能否采用最简单的方法及设备，以节省人力、时间及费用。
在由多个操作者共同完成的作业中，则用工组操作程序图（多人操作程序图）进行分析。
研究集体作业中人与人、人与机器之间的协调配合关系，以提高工作效率，减少消耗。
（3）程序分析
程序分析是依照工作流程，从第一个工作地到最后一个工作地，全面地分析有多余、重复、不合理的作业，程序是否合理，搬运是否过多，延迟等待是否太长等问题，通过对真个工作过程的逐步分析，改进现行的作业方法及空间布置，提高生产率。
也可以说，程序分析是通过调查分析现行工作流程，改进流程中不经济、不均衡、不合理的现象，提高工作效率的一种研究方法。
程序分析的工作流程一般由5中基本活动构成，即加工、检查、搬运、等待和储存。
为了能方便、迅速、正确地表示工作流程，便于分析研究，美国机械工程师学会规定了用表2-2所示的5中符号表示加工、检查、搬运、等待和储存这5中基本活动。
表2-2程序分析的5种基本活动
符号
名称
表示的意义
例如
○
加工
至原材料、零件或半成品按照生产目的的承受物理、化学、形态、颜色等变化
车削、磨削、炼钢、搅拌、打字等都属于加工
□
检查
对原材料、零件、半成品、成品的特性和数量进行测量。
或者说将某目的物与标准物进行对比，并判断是否和合格的过程
对照图样检验产品的加工尺寸、查看仪器盘、检查设备的正常运转情况
→
搬运
表示工人、无聊或设备从一处向另一处在物理位置上的移动过程
物料的运输，操作工人的移动
D
等待或暂存
只在生产过程中出现的不必要的时间耽误
等待被加工、被运输、被检查都属于等待
▽
储存
为了控制目的而保存货物的活动
物料在某些授权下存入仓库
程序分析按照研究对象的不同，可以分为：
工艺程序分析、流程程序分析、布置与经路分析以及管理事务分析这四种，具体如图2-1所示。
图2-1程序分析的内容
（4）工艺程序分析
工艺程序分析是指以生产系统或工作系统为研究对象，在着手对某一工作系统进行详细调查研究和改进之前，对生产系统全过程所进行的大概分析，以便对生产系统进行简略、全面和一般性的了解，从宏观上发现问题，为后面的流程程序分析、布置和经路分析作准备。
工艺程序分析的特点：
以生产或工作的全过程为研究对象；
只分析“加工”和“检查”工作。
工艺程序图：
工艺程序图是对生产全过程的概略描述，其地位相当于机械制造中的装配图，主要反映生产系统的概况以及各构成部分之间的相互关系。
它将所描述对象的各组成部分，按照加工顺序或装配顺序从右至左依次画出，并注明各项材料和零件的进入点、规格、型号、加工时间和加工要求等。
工艺程序图的概念：
工艺程序图提供了工作流程的全面概况以及各程序之间的相互关系，便于研究人员从总体上发现存在的问题以及关键环节。
另外，工艺程序图完全按照工艺顺序进行绘制，并标注没到工序所需要的工时定额。
因此，可作为编制作业计划、供应计划、核算零件工艺成本以及控制外购件进货日期等重要依据。
（5）流程程序分析
流程分析的工具是流程图。
流程程序图由操作（O）、检验（口）、搬运（岭）、暂存或等待（D）、贮存（V）5种符号构成，它以简明而紧奏的方式记录某一路程的图表，用来表示产品生产流程中发生的时间或信息。
流程程序图依据研究对象可分为材料或产品流程程序图（物料型）和人员流程程序图（人型）两种。
流程程序分析的作用：
①让研究者进一步了解产品或零件制造全过程，为流程的进一步优化打下基础②获得生产流程、设备、方法、时间等方面的资料，以便制定恰当的生产计划。
③为设施的优化布置提供必要的基础数据④为进一步制定改进方案提供必要的依据⑤它是进行作业分析、动作分析之前必须要经历的一个环节，是最基本的一种分析方法。
（四）秒表时间研究
1、秒表时间研究的含义
秒表时间研究的含义是作业测定技术中的一种常用方法，也称“直接时间研究-密集抽样”。
它是在一段时间内运用秒表或电子计时器对操作者的作业执行情况进行直接、连续地观测，把工作时间和有关工作的其他参数，以及与标准概念相比较的对执行情况的估价等数据，一起记录下来，并结合组织所定制的宽放政策，来确定操作者完成某项工作所需要的标准时间的方法。
秒表时间研究主要是用于对重复进行的操作寻求标准时间。
重复作业是指具有重复循环形式的作业，重复循环期间持续的时间，大大超过抽样或观察所需要的时间。
当作业具有单独的重复循环、分循环或有限的几种循环时，可以用秒表时间研究法进行研究。
（1）误差界限法
误差界限法原文为Errorlimit，其要点是先对某操作单元试观察若干次，求其平均数与标准差，在按可允许的误差界限求应观测的次数。
该法是基于假定所有观测时间值的变化均属于正常波动，实用上可视观测值呈正态分布，在异常值已经剔除后，仍有相当的观测值样本数。
设
是样本数为n时样本均值的标准差（平均数的标准误），
为总体标准差，则：
（2-1）
要计算平均是的标准误，需知道总体标准差（
）的值。
在实际工作中一般得不到这个数值，因而必须对它进行估计。
一般就以样本的标准差（S）代替总体标准差（
），当样本足够大时，可用公式（2-2）计算：
（2-2）
当样本容量为
（保证一定精度要求时应观测的次数）时，样本均值的标
准差
为：
（2-3）
此时，时间研究人员应决定置信水平（或可靠度）及精确度（误差界限），一般取可靠度为95%，精确度5%（样本均值与总体均值之间的误差范围控制在±
5%以内），则：
（2-4）
式中，0.05为精确度（本试引自陈文哲编著的《工作研究》，P252）
将试（2-3）带入（2-4）得：
则：
（2-5）
当样本数量较少时，可改用下试：
（2-6）
（2）测时
测时是指时间研究人员采用计时工具对操作人员及所需时间进行实际观测与记录的过程。
进行测定时，时间研究人员应将观测位置选择在操作人员的侧后方，以既能清楚地观测操作，便于记录时间，又不干扰操作者工作为原则。
研究人员应操作人员通力协作，态度上平易近人，不要造成操作人员反感或产生紧张心情。
观测时应采取立姿，已示对操作者的尊重，测时期间不要与操作者谈话，以免分心。
绝对不能采取秘密测时方式，否则会导致研究人员与操作者之间的对立，即使瞒过操作者，也决不能得到正确的观测资料。
归零测时法。
在观测过程中，每逢一个操作单元结束，即按停秒表，读取表上读数，然后立即将秒表指针快速回到零点，在下一个操作单元开始时重新启动。
由于上一个操作单元结束点，即使下一个操作单元的开始点，所以秒表指针归零后要立即启动。
归零测时法的优点是可以直接读的记录每个操作单元的持续时间，而且很容易地记下不按规定进行操作的单元时间，在观测过程中就可以比较不同周期内各单元读数的统一性；
缺点是缺乏观测期总工时的完整记录，这对分析观测数据‘制定标准工时并与实际时间作比较是不利的。
另外，指针归零是有时间损失的，一般每次为0.004S，影响测时的准确性，对短要素的影响犹大，但新型电子表可做到没有时间损失。
（3）剔除异常值的三倍标准差法
假设对某一个操作单元观测
次所得的时间为：
X1，X2，X3…Xn，则平均值为：
（2-7）
标准差为：
（2-8）
正常值为
之内的数值，超过者即为异常值。
偏差上限为
，偏差下限为
，在上限与下限之间均为正常值，凡不在这个区域的数值即为异常值，应予以剔除。
根据正态分布的原理，在正常情况下，若计算同一分布的抽样数值，其99.7%的数据应在均值正负三倍标准差区域内。
计算正常时间
某单元的正常时间为：
正常时间=
（2-9）
式中，
为该单元第i次观测值；
为该单元第i次评定值；
n为观测次数。
（4）平准化法
平准化法是确定评定系数应用最广泛的方法。
它来源于美国西屋电气公司首创的西屋法。
后来，罗莱、曼纳特和斯太基门等对西屋法进行改进，发展为平准化评定系统。
此法将熟练、努力、工作环境和一致性四个因素作为衡量工作的主要评定因素，每个评定因素又分为超佳、优、良、平均、可、欠佳六个高低程度的等级。
称为熟练系数、努力系数、工作环境系数与一致性系数。
运用平准化法进行作业评定，其评定系数的计算为：
评定系数=1+熟练系数+努力系数+工作环境系数+一致性系数
上式表示，工人的作业速度与其熟练程度、努力程度、工作环境和操作的一致性有关。
正常情况下，四个因素处于平均状态，系数均为0，评定系数为1，其余情况下，评定系数则采用上试计算。
（五）流水线设计
1、流水线概述
（1）流水线
流水线是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序的通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。
按照输送系列产品大体可以分为：
皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。
一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。
流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。
（2）流水线的特征和形式
它具有以下特征：
①工作地的专业化程度高；
②具有明显的节奏性；
③各工序的生产能力平衡或成比例；
④产品按工艺路线单向移动
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