工业工程在现代工厂中的应用

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1、基礎IE講義大綱IEIE的定義的定義,作用及其所涉及的領域作用及其所涉及的領域.在生産現場在生産現場IEIE的工作職責和常用的幾種優化手法的工作職責和常用的幾種優化手法.IE KPIIE KPI的制定原則和其評估內容的的制定原則和其評估內容的詮詮釋釋.IEIE標準制定的原則和方法標準制定的原則和方法.何謂何謂 工業工程工業工程 “工業工程工業工程”定義定義:工業工程即工業工程即IE,IE,它是它是對人員對人員,物料物料,設備設備,能源和信息組成的集成能源和信息組成的集成系統進行設計系統進行設計,改善和設置的改善和設置的.它綜合運用它綜合運用數學數學,物理學和社會科學方面的專門知識和物理學和社會

2、科學方面的專門知識和技術技術,以工程分析和設計的原理與方法以工程分析和設計的原理與方法,對對該系統所取得的成果進行確定該系統所取得的成果進行確定.預測和評預測和評估估.例如以下例如以下,工業工程工業工程在現實生活中的運用實例在現實生活中的運用實例.1.1.在家庭中日常生活事件的策划在家庭中日常生活事件的策划,如烧水煮茶如烧水煮茶,结婚的运筹结婚的运筹.2.2.工業工程工業工程在商业活动中的应用在商业活动中的应用,如超市物流的配送如超市物流的配送,商品的储备量商品的储备量.3.3.亚特兰大奥运会的筹备及中国奥运会清华大学的参与亚特兰大奥运会的筹备及中国奥运会清华大学的参与,场地的大小场地的大小,

3、交通交通住房的核算等等都有用到工业工程涉及到的项目住房的核算等等都有用到工业工程涉及到的项目.4.4.制造业的应用制造业的应用,节约成本节约成本,进行进行cost downcost down即成本的降低即成本的降低.核算核算.IE定義示意圖定義示意圖生產過程輸入輸出能源損失狹義的IE人料設備信息管理產品服務市場用戶反饋反饋(價格價格,性能性能,質量質量,規格規格,色彩色彩.)匯總分析決策研究開發預測供銷廣義的IE 狭义的狭义的IE核心主要是研究生产过程核心主要是研究生产过程,IE的主要工作地点是在在生产现场的主要工作地点是在在生产现场,要求要求IE有雄厚的专业知识和有雄厚的专业知识和工艺技能工

4、艺技能.广义的广义的IE主要是进行系统主要是进行系统,组织上的评估和优化组织上的评估和优化,给管理部门和决策者提供咨讯给管理部门和决策者提供咨讯,其涉及的领域更加广其涉及的领域更加广泛泛,对对IE的要求也更高的要求也更高,其不但要求拥有雄厚的专业知识和工艺技能外其不但要求拥有雄厚的专业知识和工艺技能外,还要具备管理知识和与人沟通的还要具备管理知识和与人沟通的能力能力,且考虑问题必须有全局意识且考虑问题必须有全局意识.人員設備物料+環境+工業工程的方法=MONEY（錢錢）工業工程的思想信息+能源IE的工作就是通过对系统的资源加以分析研究的工作就是通过对系统的资源加以分析研究,找出最佳的处理方案获

5、取最大的收益找出最佳的处理方案获取最大的收益,IE自身自身不产生增值不产生增值,但是它可以通过对资源的合理化利用但是它可以通过对资源的合理化利用,节约成本节约成本,获取更多的利润获取更多的利润工業工程的目的是使工業工程的目的是使團隊能夠提高生產率能夠提高生產率,利利潤率和效率潤率和效率.(寻求系统的最佳平衡点寻求系统的最佳平衡点,如经济批量的问题如经济批量的问题,因生产准备浪费的因生产准备浪费的工时和库存风险成本的比较工时和库存风险成本的比较)工業工程的功能具體表現為規劃工業工程的功能具體表現為規劃,設計設計,評價和評價和創新創新(IE的工作重心就是创新的工作重心就是创新,IE的一切工作工作都

6、是围绕创新展开的的一切工作工作都是围绕创新展开的.工業工程的意識工業工程的意識:(1)(1)成本意識成本意識 (要考虑投入和产出的比较要考虑投入和产出的比较)(2)(2)問題與改善意識問題與改善意識 (3)(3)工作簡化和標準意識工作簡化和標準意識(发现问题发现问题,然后提出改善问题的方法然后提出改善问题的方法,在予以实施在予以实施,建立标建立标准并依据标准进行维护准并依据标准进行维护,再发现新问题如此循环處理再发现新问题如此循环處理)(4)全局和整體意識(寻求组织寻求组织,系统的優缺点系统的優缺点,改了是否是改善了改了是否是改善了,不能因为局不能因为局部的改善在其它方面又带来了新问题部的改善

7、在其它方面又带来了新问题,如如“翘翘板翘翘板”效应效应)(5)“以人為本”意識(在改善面前人人平等在改善面前人人平等,产线员工可能比工程师更易发现产线员工可能比工程师更易发现问题问题,我们应多听听他们提出的改善意见我们应多听听他们提出的改善意见,毕竟他们工作毕竟他们工作在生产第一线在生产第一线)工業工程的核心爲“提高生産效率,降低不良率,降低成本”(提高生产效率提高生产效率,和降低不良率两者不能发生冲突和降低不良率两者不能发生冲突,不良率不良率降低降低10%,10%,相当于生产效率提高相当于生产效率提高10%,10%,而生产成本的降低可而生产成本的降低可能在能在20%,20%,甚至于更高甚至于

8、更高.).)工業工程常用的技術工業工程常用的技術(一一)(1)方法研究方法研究 (如作業手法如作業手法.Layout等等)(2)作業作業效率的測定效率的測定(秒表法秒表法,抽样法抽样法,预定工时法预定工时法,有的公司也根据自己的国情制订自己有的公司也根据自己的国情制订自己的工时核算方法的工时核算方法,如如SANY等都有自己的工时核算标准等都有自己的工时核算标准,其问题的争其问题的争议就在于宽放率和评比系数的确定议就在于宽放率和评比系数的确定)(3)工廠布置工廠布置(包括厂房布置包括厂房布置,车间布置和办公室布置车间布置和办公室布置,三者三者layout有其共同点但因有其共同点但因规划的对象不同

9、规划的对象不同,其考虑的因素也有差异其考虑的因素也有差异,厂房的布置可能对物流系厂房的布置可能对物流系统统,国家的法规国家的法规,环保消防环保消防,气候环境气候环境,能源的供应能源的供应,市场分析市场分析,公司的发公司的发展前景展前景,车间布置要考虑产品的工艺流程车间布置要考虑产品的工艺流程,设备的产能设备的产能,人员的配备人员的配备,物料的存储和运输及緊急情況人員的疏散物料的存储和运输及緊急情況人員的疏散.办公室布置考虑其环办公室布置考虑其环境和工作性质境和工作性质)(4)物料搬運物料搬運 頻繁的物料搬運只能說明頻繁的物料搬運只能說明Layout的不合理的不合理,頻繁的物料搬運容易產頻繁的物

10、料搬運容易產生更多的不良品生更多的不良品,也浪費了大量的工時也浪費了大量的工時.(5)人機工程人機工程(座椅高度座椅高度,手柄大小手柄大小,表盘形体的设计表盘形体的设计,如气压表指针尖距刻度应在如气压表指针尖距刻度应在1.6mm误误读的机率只有读的机率只有0.1%,生产车间照明的评生产车间照明的评估估,SOP的悬挂高度的悬挂高度,仪器仪表仪器仪表,工作台上工作台上工治具和制品的摆放位置都应该通过工治具和制品的摆放位置都应该通过研究后研究后,建立标准建立标准,形成标准化作业形成标准化作业)(6)動作分析動作分析(7)系統分析系統分析工業工程常用的技術工業工程常用的技術(二二)(9)事故與可操作性

11、分析事故與可操作性分析(工业安全的预防工业安全的预防,如定期對設備儀器的保養如定期對設備儀器的保養.平時的日常巡檢平時的日常巡檢)(10)項目管理項目管理 (11)成本分析成本分析(投入和产出的综合分析投入和产出的综合分析,以确定最佳的投资平衡点以确定最佳的投资平衡点,如自动化设备如自动化设备的引进会提高生产效率的引进会提高生产效率,但同时会增加企业的投资成本但同时会增加企业的投资成本,是否进行是否进行购买购买,应进行投资回收期分析应进行投资回收期分析)(12)庫存控制庫存控制(库存是浪费之源库存是浪费之源,是企业死亡的是企业死亡的坟墓坟墓,为現代工廠的为現代工廠的7种浪费之首种浪费之首,现代

12、许多企业所提出的精益生产现代许多企业所提出的精益生产,都把都把庫存控制庫存控制的能力作为企业的的能力作为企业的有效竞争力有效竞争力,)(13)模擬技術模擬技術(14)價值分析價值分析(15)資源分配資源分配(16)投資分析投資分析(17)組織研究組織研究生産現場生産現場IEIE的工作職責的工作職責 提高生産效率提高生産效率 降低不良率降低不良率 (不良率的降低相当于生产率的提高不良率的降低相当于生产率的提高,从成本的从成本的角度考虑不良率的降低不仅仅是生产率的提高角度考虑不良率的降低不仅仅是生产率的提高,更重更重要的使企业运营的风险降低要的使企业运营的风险降低 )3）減少物料的轉運減少物料的轉

13、運4）控制控制WIPWIP的數量的數量5）消除等待時間消除等待時間6）降低庫存數量降低庫存數量7）縮短換線時間縮短換線時間 (换線时间的缩短會使实现均衡生换線时间的缩短會使实现均衡生产成为可能产成为可能,经济批量的数量也可压经济批量的数量也可压缩到最低缩到最低,它和降低库存量互为因果它和降低库存量互为因果关系关系,縮短换線时间是改善库存量的縮短换線时间是改善库存量的有效方法之一有效方法之一,其核心思想是把内部其核心思想是把内部时间尽量转化為外部准备时间时间尽量转化為外部准备时间,其二其二尽量取消调整时间尽量取消调整时间,如缺口螺丝如缺口螺丝,卡口卡口垫片的设计垫片的设计.)8）降低物料的消耗9

14、）減少動作的浪費 控制控制WIPWIP的數量的數量 降低制程中產品潛在失效的風險性,便於及時發現問題,消除可能潛在的問題,同時加強其對外部市場的應變能力,水石頭WIP示意圖(石头代表生产线的问题或潜在的问题,水代表WIP的數量,如果WIP的數量过多就会掩盖问题,当发现问题时,已产生大量的不良品,如TAB站批次为100.下道工序为電測二測試,即两道工序之间的WIP为100,如果TAB試做后測試是ok品,但是在作業过程中,因機台故障或物料問題,而使作業良率發生變化,甚至于不良品,但只有到電測二后才能发现,而这些工序工时上的浪费,及原材料报废就會造成成本上的损失)降低物料的降低物料的損損耗耗 原物料

15、原物料 (數量上的消耗數量上的消耗(提高素材的利用率提高素材的利用率)模具设计的优化模具设计的优化,如如成形加工时在不影响塑胶流动性的前提下或者改变进胶口成形加工时在不影响塑胶流动性的前提下或者改变进胶口,分模分模面的位置降低水口料的用量面的位置降低水口料的用量,提高塑胶材料的利用率提高塑胶材料的利用率.另外如我廠另外如我廠使用過的乳膠手套使用過的乳膠手套,是否可考慮除塵是否可考慮除塵.消毒后在利用消毒后在利用?質量上的管控質量上的管控 (提高進料品質和製程控制能力及輔助物料用量上的提高進料品質和製程控制能力及輔助物料用量上的 控制能力控制能力)(为避免锡線（焊錫絲）的过度浪費为避免锡線（焊錫

16、絲）的过度浪費,通过焊錫作業時涉及到的通过焊錫作業時涉及到的動作的標準化及用量的嚴格管控提高锡利用率動作的標準化及用量的嚴格管控提高锡利用率)存儲時的管理存儲時的管理(合理的儲存方法合理的儲存方法,降低輔料的報廢降低輔料的報廢)利用柏拉圖法進行重點管控利用柏拉圖法進行重點管控 利用魚骨圖法進行原因分析利用魚骨圖法進行原因分析,找出其找出其根本原因根本原因,予以改善予以改善.現場現場IEIE的幾種優化工具的幾種優化工具 人性化人性化的設計及的設計及自動化自動化 “看板看板”式管理式管理 生產線生產線layoutlayout 現場改善現場改善 最簡單化設備最簡單化設備 (通过较简单的操作完成复杂的

17、工作通过较简单的操作完成复杂的工作,例如通过操作按钮例如通过操作按钮,以电机以电机驱动或依靠伺服控制系统完成精确的定位驱动或依靠伺服控制系统完成精确的定位,避免过长时间的调整避免过长时间的调整,或或主要依赖操作人员的经验主要依赖操作人员的经验,对作业人员的要求过高对作业人员的要求过高,又如塞规公差又如塞规公差0.010.01mmmm的设计的设计,过与不过的夹具设计过与不过的夹具设计)Why?6 6）標準作業標準作業 (IE(IE的職責就是建立標準，包括的職責就是建立標準，包括1.1.工藝標準，如針工藝標準，如針對不同對不同的尺寸的玻璃真空淬火的的尺寸的玻璃真空淬火的溫度溫度.時間的時間的設定設

18、定.2.2.作業标准，如標準工時，作業步驟，環境要求，作業标准，如標準工時，作業步驟，環境要求，3.3.績績效評估標準）效評估標準）7 7）Take timeTake time（節拍式生産）（節拍式生産）8 8）建議體系建議體系9 9）工業安全工業安全人性化的人性化的 自動化自動化 色彩管理重力應用重力應用“雙挚開關雙挚開關”（衝床衝壓時爲防止壓傷雙手，設（衝床衝壓時爲防止壓傷雙手，設計成雙摯開關）計成雙摯開關）自動送出自動送出(如我們廠的如我們廠的COG.COG.自動偏貼機自動偏貼機,玻璃放到傳玻璃放到傳送帶后其它搬運均有機械手臂完成送帶后其它搬運均有機械手臂完成,感应器自动记数感应器自动记

19、数,）柔性配比柔性配比(U形生产线形生产线,或孤岛式或孤岛式layout,提高人员的利提高人员的利用率用率,使组织生产更具有柔性使组织生产更具有柔性,因此能适应多品种小批因此能适应多品种小批量的生产模式量的生产模式)“防錯防錯”法法 色彩管理色彩管理 報警燈報警燈（生产工程中通过报警燈生产工程中通过报警燈.蜂鳴器等进行报警蜂鳴器等进行报警,可以及时发现问题可以及时发现问题,使管理使管理者及时处理问题者及时处理问题)顔色標注顔色標注(紅紅,綠燈式管理綠燈式管理)(不同的颜色代表不同的含义不同的颜色代表不同的含义,区别对待区别对待,例如员工的着装例如员工的着装,物料转运箱不同物料转运箱不同颜色的含

20、义颜色的含义,其目的就是为快速的找到你所需的物品或相关的人员其目的就是为快速的找到你所需的物品或相关的人员)安全警示安全警示(针对高压针对高压,剧毒剧毒,易燃易爆易燃易爆,对人身或生命有潜在危险的地方或物品对人身或生命有潜在危险的地方或物品应有特殊的标注应有特殊的标注)目視管理目視管理 (目视管理的目的是在生产现场巡视时目视管理的目的是在生产现场巡视时,必须是一目了必须是一目了然然,不能有掩盖问题的情况出现不能有掩盖问题的情况出现,如如SOP悬挂的位置要求悬挂的位置要求一目了然一目了然,便于作业者和管理者查看便于作业者和管理者查看)定置管理定置管理 防錯防錯 法法 保護開關保護開關（自動化程度

21、較高但操作危險的一些設備都加有自鎖系統，進行安全保護，如（自動化程度較高但操作危險的一些設備都加有自鎖系統，進行安全保護，如門上加有壓力開關，合上門後電源導通設備進行正常運轉，開門後電源斷開，門上加有壓力開關，合上門後電源導通設備進行正常運轉，開門後電源斷開，機械設備停止工作，人進行維修保養無危險，或加紅外線感應器進行感應保護機械設備停止工作，人進行維修保養無危險，或加紅外線感應器進行感應保護,壓力開關壓力開關,限位開關限位開關,过流过流,过载过载熔斷保護等熔斷保護等)自檢自檢.互檢互檢（後段工序爲前段工序的客戶不允許不良品流向下游工序，人人都是品檢（後段工序爲前段工序的客戶不允許不良品流向下

22、游工序，人人都是品檢员员）標準工治具標準工治具（标准量规标准量规,塞规塞规,角度规角度规,過與不過的設計思想過與不過的設計思想,）流程優化設計流程優化設計(在生产前通过流程的更改对可能发生的问题进行预见性的评估在生产前通过流程的更改对可能发生的问题进行预见性的评估,避免生产过程避免生产过程中可能发生的问题中可能发生的问题)流水線報警設計流水線報警設計生產線的layout(1)(1)短距離原則短距離原則(2)(2)單流向原則單流向原則(避免出现逆流避免出现逆流,交叉交叉,应根据生产产品的结构和工艺流应根据生产产品的结构和工艺流程再根据生产排配的状况程再根据生产排配的状况,也是在车间也是在车间la

23、yout的基础上的基础上 进行进行,這樣比較容易发现问题這樣比較容易发现问题)(3)(3)分工原則分工原則(4)(4)產能平衡原則產能平衡原則 (5)(5)設備零故障原則設備零故障原則 (考虑设备的“坏机率”的配比,尤其是关键设备,理论上的产能平衡,可能因设备坏机率”的不匹配而造成瓶径“)(6)(6)舒適原則舒適原則(人机工程学人机工程学,考虑到人的生理和心理特点考虑到人的生理和心理特点,对温湿度对温湿度,照照明明,通风通风,工作台座椅的高度工作台座椅的高度,人与人之间的间隔人与人之间的间隔,仪器仪器,工工治具的使用方便程度治具的使用方便程度)(7)(7)空間利用原則空間利用原則(空间利用率空

24、间利用率)(8)(8)容易變更原則容易變更原則(孤岛式孤岛式layout,或单元式或单元式layout,目的是易于改变目的是易于改变,适应多适应多品种小批量的生产品种小批量的生产)現場改善(1)工作研究(2)方法研究(3)工程分析(4)時間研究(5)動作研究(6)產線平衡(7)經濟原則IE KPIIE KPI的制定原則的制定原則 制程段作業標準的制定方法制程段作業標準的制定方法(統計方法統計方法,交叉實驗法交叉實驗法,業業內內標準標準),體現形式體現形式SOP(作業流程的標準作業流程的標準,動作的標準動作的標準,作業參數的標準作業參數的標準,使用的工治具的標使用的工治具的標準準)系統作業標準的

25、制定原則系統作業標準的制定原則(從人從人,機機,物物,法法,環五個方面環五個方面有有效評估效評估)IE KPIIE KPI的評估內容的詮釋的評估內容的詮釋(方法研究方法研究)人人 (Man)(Man)設備設備 (Machine)(Machine)物料物料 (Material)(Material)方法方法 (Method)(Method)環境環境 (Environment)(Environment)人人 (Man)直接生産力 全員生産力 間接/直接人員比值 技術支援人員所占的比率 人機比人機比 技能指數技能指數(1(1*3 3達成率達成率)人機比人機比反映該部門的自動化程度,同時掌控設備和人力搭

26、配利用的合理性,也可以通過不同時間段人機比的變化看出該部門生産力的變化狀況人機比=直接生産人員的數量/開動的設備台數 (通过對生产现场通过對生产现场layoutlayout的优化的优化,工时的合理分配工时的合理分配,设备的简单设备的简单化以後將會看到一個明顯的變化化以後將會看到一個明顯的變化)技能指數技能指數(1(1*3 3達成率達成率)此參數主要反映員工掌握多種技能的程度,可以消除因爲人員的變動造成對産能和品質造成波動,同時使生產具有更大的柔性技能指數=掌握3項以上技能的員工人數/直接參與生産的人員數量(1*3達成率):是指每人至少會操作3道工序,每道工序至少有3人會操作(加强员工培训和轮岗

27、制度加强员工培训和轮岗制度,定期考核取得上岗证才可上岗定期考核取得上岗证才可上岗,現在幾乎所有工廠現在幾乎所有工廠均有在使用均有在使用)設備設備 (Machine)(Machine)稼動率 故障率 MTBF MTBF 制程能力制程能力CPKCPK MTBFMTBF(mean time between failure)兩次設備故障的間隔時間,其主要反映設備的穩定性和可靠性 Df=Dn-Dn-1,Df-設備兩次發生故障的間隔時間 (縮短縮短MTBF的有效方法是做好設備的有效方法是做好設備(模具模具)的預防維修的預防維修保養工作保養工作,其中確定保養項目和保養週期是保養工作的其中確定保養項目和保養週

28、期是保養工作的重點重點,尽量减少因人为失误尽量减少因人为失误,或保养项目缺失而造成的损或保养项目缺失而造成的损失失,研究各零部件的失效周期是最有效的方法研究各零部件的失效周期是最有效的方法,在发生失在发生失效之前在生产的休息间隔时间予以更换效之前在生产的休息间隔时间予以更换,决不允许在正决不允许在正常生产期间因设备发生故障而发生生产停滞常生产期间因设备发生故障而发生生产停滞,浪费产能浪费产能.制程能力制程能力CPKCPK 反映設備(模具)的穩定性和可靠性,根據加工成形產品尺寸的變差,來驗證設備的加工能力和改善能力提高制程提高制程Cpk的主要途径是的主要途径是.1提高设备的加工精度提高设备的加工

29、精度,消除制程中的不稳定因素带来的消除制程中的不稳定因素带来的变差变差.2.加强设备及機器的点检和保养工作及时发现可能会在加强设备及機器的点检和保养工作及时发现可能会在生產过程中带来的問題生產过程中带来的問題.3.方法上的改进减少设备方法上的改进减少设备,機器的磨损機器的磨损.提高提高Cpk只是一只是一种理念种理念,它只是制程过程中的确保品质的前提它只是制程过程中的确保品质的前提,但具体的但具体的做如何提高做如何提高Cpk主要还是在工艺的改进和管理办法的改主要还是在工艺的改进和管理办法的改进进.物料物料(Material)外包數量与自制數量比 廢料回收率廢料回收率 呆滯率 備品佔用金額率備品佔

30、用金額率 WIP週轉率 廢料回收率廢料回收率 反映某部門廢料利用回收的能力,同時也體現了材料的利用情況 廢料回收率=回收廢料所佔的金額/材料 (原料+輔料)的總金額備品佔用金額率備品佔用金額率 反映在不同時間段備品金額的變化,以此來判斷該部門備品的管控情況 占用金額率=某一時間段現存備品所佔金額/原料總金額(利用利用柏拉圖根據備品的消耗數量和金額進行分析以確定備品的儲存柏拉圖根據備品的消耗數量和金額進行分析以確定備品的儲存數量數量.).)方法方法(Method)制程平衡率制程平衡率 制程制程wipwip數量數量 生產換線準備時間生產換線準備時間 更換更換機器上所用耗材的機器上所用耗材的時間時間

31、(假壓機主壓機上的熱壓條假壓機主壓機上的熱壓條)物流週轉指數物流週轉指數 制程不良率制程不良率 制程平衡率制程平衡率 反映制程的平衡能力 (制程的平衡能力=各工序的週期時間cycle time)/(瓶頸站的週期時間*工站數)生產換線準備時間生產換線準備時間 反映產線更換生產機種的時間.環境環境(Environment)空間利用率空間利用率 倉儲面積佔有率倉儲面積佔有率 生產安全生產安全 空間利用率空間利用率反映生產車間佈局規劃的合理性狀況 空間利用率空間利用率=有效的有效的生产生产佔用面積佔用面積/整個車間的總整個車間的總 面積面積 倉儲面積佔有率倉儲面積佔有率反映生產物流和WIP的管控情況 物料區的面積/整個車間的總面積