作业测定及生产线平衡分析

1、作业测定及生产线平衡分析工业工程(IE)1生产线平衡分析2总结与QA3目 录作业测定2目 录工业工程(IE)简介1生产线平衡分析2总结与QA3作业测定2IE起源于20世纪初的美国，最早源自于工作研究,而工作研究的主要构成是来自: 泰勒(Frederick W.Taylor 18561915)的作业测定 吉尔布雷斯(Frank B. Gilbreth 18681924)的方法研究u工业工程简介一.IE的起源什么是工业工程？美国质量管理权威朱兰博士说：美国值 得向全世界夸耀的东西就是IE，美国之 所以打胜第一次世界大战，又有打胜第 二次世界的力量，就是美国有IE。二.IE的定义u工业工程简介IE-

2、INDUSTRIAL ENGINEERING工业工程，简称IE，是世界上公认的能杜绝各种浪费，有效地提高生产率和经济效益的把技术与管理有机地结合起来的一门边缘学科。定义1：工业工程是对一个组织中人、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、利润率和效率.-美国 大百科全书 1982年版二.IE的定义u工业工程简介定义 2: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、预测和评价.-美国

3、 工业工程师学会(AIIE) 1995年u 工业工程简介二.IE的定义三.IE的功能的具体表现 IE的基本功能是对生产系统进行:规划、设计、评价和创新1.规划2.设计确定研究对象在未来一定时期内从事生产或服务所应采用的特定行动的预备活动，包括总体目标、政策、战略和战术的制定和各种分期实施计划的制定。u工业工程简介IE基本功能为实现某一既定目标而创建具体实施系统的前期工作，包括技术准则、规范、标准的拟订，最优选择和蓝图绘制。 3.评价4.创新评价是对现存各种系统、规划方案、设计方案以及各类业绩按照一定的评价标准确定活动有效性的活动。包括各种评价指标和规程的制定，评价实施。 改进现行研究对象，使其

4、更有效的生产、服务和运作。 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品，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。使生产系统投入的资源得到有效的利用，降低成本，保证质量和安全，提高生产效率，获得最佳效益。生产资源人 财 物投入转换产出生产的财富产品 服务生产率=产出/投入技术管理生产系统四.IE的目标u工业工程简介1.成本和效率意识2.问题和改革意识3.工作简化和标准化意识4.全局和整体意识5.以人为中心的意识永远有更好方法There is always a better way!五.IE的基本意识u工业工程简介改善对象ECRS

5、(改善4原则)3M动作经济的原则(轻松、简单)（Eliminate) 排除（Combine) 合并（Rearrange) 重组（Simplify) 简化浪费 （Muda）负荷过（Muri）不均衡（Mura）原则：双手同时作业原则：动作力求简单原则：动作距离缩短原则：工作舒适轻松狭产品工 程作 业动 作广工业工程改善的着眼点五.IE的基本意识u 工业工程简介美国G.萨尔文迪主编的对美国667家公司应用IE技术的实际情况调查统计, IE常用的方法与技术分为以下32种:1. 方法研究2. 作业测定(直接劳动)3. 奖励工资制度4. 工厂布置5. 表格设计6. 物料搬运7. 信息系统开发8. 成本与利

6、润9. 作业测定(间接劳动)10.物料搬运设备选用11.组织研究12. 职务评估13. 办公设备的选择14. 管理的发展15. 系统分析16.库存管理与控制17. 计算机编程18. 项目网络技术19. 计划网络技术20. 办公室工作测评21. 动作研究的经济效果22. 目标管理23. 价值分析24. 资源分配网络技术25.工效学26. 成组技术27. 事故与可靠性操作分析28.模拟技术29. 影片摄制30. 线形规划31. 排队论32. 投资风险分析u工业工程简介六. IE常用的方法和技术方法研究动素分析人机操作分析联合作业分析双手操作分析工程分析表工艺流程图线路图分析表布置与物流分析表动作分

7、析操作分析程序分析作业测定时间研究工作抽样工作研究标准作业标准作业要领表标准作业组合图工序能力表技能矩阵图工时测定记录表工作抽样表产品分析产品数量分析加工路线分析PQ分析表加工路线分析表 生产线平衡分析生产线平衡分析表基础IE的常用技术u工业工程简介六. IE常用的方法和技术目 录工业工程(IE)简介1生产线平衡分析2总结与QA3作业测定2 作业测定的起源 作业测定的起源可以追溯到14世纪中期。著名油画蒙娜丽莎的创作者达.芬奇除了是著名的画家、雕刻家、军事家、土木工程师，也是有名的音乐家和科学家。在那个没有钟表的时代，达.芬奇已开始进行时间分析，他利用音乐节拍进行动作的时间分析，将铁锹作业分解

8、为用铁锹翻土2拍，土放在铁锹上1拍，用铁锹抛土1拍，铁锹回到最初状态1拍，再加上1拍的休息时间，铁锹作业的周期时间为6拍。每次作业处理土的质量为5KG，以现在1h等于3000拍换算，每次作业7.2s，每小时2500KG。 利用秒表来测定标准工时，是科学管理父泰勒在1913年左右开始，也是我们今天所重点介绍的作业测定方法。到目前为止，秒表测时的作业测定法仍然是运用最普遍的方法。作业测定简介u作业测定 作业测定的类别作业测定简介时间研究时间研究工作抽样工作抽样预定时间标准预定时间标准法（法（PTS）作业测定作业测定u 作业测定一、定义是一种作业测定技术，意在决定一位合格适当训练有素的操作者，在标准

9、状况下，对一特定的工作以正常速度操作所需要的的时间。二、作用1.制定标准工时，以指导生产配置作业人力；2.作业方法的比较选择；3.工厂产能分析；4.收集工时数据作为改善的依据；5.生产计划的基础；6.确定作业时间辅助生产线平衡。时间研究的定义和作用u作业测定1、合格适当训练有素的操作者操作者必须是一个合格的工人，该工作适合他做。操作者对该项工作必须受过完全训练。工作速度正常，无紧张感，也不能故意拖延时间，保持良好的生理状态。理解定义2、标准状态指用经过方法研究后制定的标准工作方法、标准设备、标准程序、标准动作、标准工具、标准的机器运转速度及标准的工作环境。如果上述条件不能满足，则所测定时间亦不

10、能作为标准。因此首先必须进行方法研究，然后再进行时间研究。u作业测定3、正常速度分发扑克，30秒内将52张扑克分成4堆行走，无负荷，在平直道路上，75秒行走100插销子,将30个插销插入30个孔内，用25秒理解定义u 作业测定一、秒表测时法用秒表进行工时测定、分析，可以说是一种简单而原始的作业测定方法，秒表测时法是作业测定中最基本的方法。常用归零法和连续测量法。二、视频分析法通过观察分析工作的视频进行时间的测定与研究。时间研究的测定方法u 作业测定作业作业时间时间无效无效时间时间总总工工作作时时间间规则性规则性作业作业间歇间歇性性作业作业工作时间的构成时间研究之标准工时测定无效时间一般包括：寻

11、找时间，等待时间，进行本职工作以外的工作外来单元。u作业测定规则性作业时间时间生理生理疲劳疲劳管理标准时间标准时间作业时间作业时间1、作业时间在作业的基本内容下以规则性或间歇性的作业所产生的实际作业时间。宽放时宽放时间间间歇性作业时间2、宽放时间标准时间的构成时间研究之标准工时测定宽放时间是连续作业时需要的停顿和休息时间。生理宽放：指上厕、拭汗、饮水等生理上所需要的宽放；疲劳宽放：对于因疲劳而使作业时间拖延、恢复疲劳(如站立作业)所需的休息的宽放；管理宽放：小组会议，5S设备保养，交接班等。u作业测定放瓶工序规则单元时间规则单元时间1.51秒秒/个整理瓶子包材整理瓶子包材0.12秒秒/个个标准

12、标准工时=(规则性单元规则性单元时间时间+间歇间歇单元单元时间时间）X(1+宽放率宽放率)=(1.51+0.12)X(1+13%)1.84秒秒/瓶瓶标准工时标准工时(1宽放率宽放率)间歇单元时间间歇单元时间规则单元时间单元时间标准工时计算公式u作业测定1.工具准备1.1秒表1.2记录表格 标准工时的测定流程u 作业测定2.确认测时时机测时必须基于生产线稳定，生产开始后2小时已稳定或订单完成量的中后期，适合观测。3.选定测试工站及确认标准状况3.1 选定工站,阅读SOP和观察作业员操作,了解该工站的全部操作内容;并询问作业员加以确认;3.2 确定标准状况a.在标准的作业环境下作业在标准的作业环境

13、下作业b.符合标准的生产线布局方式符合标准的生产线布局方式c.在标准的工作台面上作业在标准的工作台面上作业d.工位布局符合标准工位布局符合标准e.合理使用标准的工装夹具合理使用标准的工装夹具f.作业者完全遵从作业者完全遵从标准作业标准作业所指导的作业手法操作所指导的作业手法操作标准工时的测定流程u作业测定4.拆解动作将工站动作拆解成若干个单元(如重复单元，间歇单元)的操作内容,并填入5.时间测试5.1分解动作时间量测,一般每个动作测量5次10次为宜;5.2量测人员应站在作业员斜后面1米以外,以能看清楚全部操作动作 为准则;5.3测试中不能打扰作业员的正常操作,和引起作业员的紧张。标准工时的测定

14、流程u作业测定x =x1+x2+x3+-+xnn=xin标准工时的测定流程6.数据整理和计算6.1剔除异常数据 关于工时测量数据样本异常数据剔除方法，则运用3倍标准差法： 6.2计算得出所测数据的平均值u作业测定6.3计算标准差以及得出3标准差：=(x1-x)2+(x2-x)2+-(xn-x)2n-1=(xi-x)2n-1 样本的公式标准工时的测定流程u作业测定正常值为x 内的数值，超过者为异常值。3正态分布曲线X99.73%95.45%68.72%123-1-2-3异常值异常值区域区域异常值异常值区域区域管制上限管制上限（UCLUCL）管制下限管制下限（LCLLCL）6.4 结合平均值与3得

15、出上下限数值标准工时的测定流程u作业测定6.5落在3之外的数据做为异常数据进行剔除6.6整理后的数据求得平均值例如：某一操作单元观测20次（其中漏记一次，记为M），观测数据如下：20，20，21，20，22，20，19，24，20，22，19，21，20，28，21，20，20，22，M，20。则：标准工时的测定流程x=xin=39919=21=(xi-x)2n=7819=2.02=2管制上限UCL=21+（3x2)=27; 下限LCL=21-(3x2)=1528的数值大于27，在上限之外，为异常值，应剔除。u作业测定6.7标准工时计算标准工时的测定流程u作业测定 你认为标准工时建立的条件有哪

16、些？ 你认为宽放应该包含哪些因素？思考与练习u作业测定一、定义工作抽样又称瞬间观测法，它是在一段较长时间内，以随机方式对调查对象进行间断的观测，并按预定目的整理、分析调查的资料，得出需要的结果。 二、用途工作抽样在实际中应用很广，主要用于以下两方面。1、工作改善利用工作抽样，可调查出操作者或机器的工作比率与空闲比例。在对空闲比率进行研究时，可根据空闲部分的组成，细分成项目进行观察记录，找出问题并进行改善。2、制定标准工时特别是对个别不规则的大的作业有效，尤其适用于文书性质的作业。工作抽样的定义与用途u 作业测定 现以观测一位操作者在1小时内工作时间与空闲时间的比率来介绍工作抽样与时间研究的区别

17、：1、连续测时法（秒表时间研究）在1小时内，以1分钟为单元进行直接观测，并记录观测结果，即观测记录60次。如下图所示，以绿色表示工作时间，以红色为空闲时间。由图可知，在内60分钟内，有30分钟为空闲，有30分钟为工作，故：工作抽样与秒表测时的差别工作比率=工作时间总观测时间=3060=50%空闲比率=空闲时间总观测时间=3060=50%u作业测定2、工作抽样将1小时分成60格，然后在1-60的数中，随机取出10个数作为观测的时分。设取出的时分为 34，55，4，47，53，29，12，9，19，25将这些时分按先后顺序排列成 4，9，12，19，25，29，34，47，53，55即表示在60分

18、钟内于4分观测一次，9分观测一次，如此观测10次。记下观测结果。工作抽样与秒表测时的差别在10次随机观测中有5次没工作（空闲），5次工作则所占比率为：工作比率=工作次数总观测次数=510=50%空闲比率=空闲次数总观测次数=510=50%由此例可见，秒表时间研究与工作抽样调查的结果是一致的，但采用工作抽样具有省时、可靠、经济等优点。u作业测定上料20%清理垃圾30%走路35%等待10%闲聊5%作业中50%非作业中50%一、利用工作抽样可调查出操作者或机器的工作比率与空闲比率，并依此作出改善。改善分析：非作业占了50%，其中走路占了35%，需重点研究评价现在的供料路径是否合理，重新设计规划合理的

19、供料路线。清理垃圾占30%，研究自动回收垃圾的可行性。案例分享u 作业测定一、定义MOD（Modular Arrangement of Predetermined Time Standards），中文译为单元预定时间标准法。二、起源MOD法是澳大利亚的梅特博士（），在长期研究的基础下，于1966年，把现有的各个动作分析技法的使用经验和人机工程学为基础，发展完成的方法。预定时间标准法MOD法的基本数据，来源于大量的人机工程学实验。根据实验总结出以下结论：1.所有需由人的动作完成的作业，可归纳为21种。2.在作业条件相同的前提下，不同的人做同一动作所需时间基本相同。3.人体不同部位的动作所用的时间

20、值是互成比例的。例如，手的动作时间是手指动作的2倍，小臂的动作时间是手指动作的3倍，因此可定义手指的动作是人体动作的基本单位。其他动作与手指动作成倍数关系。u作业测定MOD基础 1 MOD = .129 sec. 1 MOD = .00215 min. 1 MOD = .000036 hr. 1 sec. = 7.75 MOD 1 min. = 465 MOD 1 hr. = 27933 MOD 1MOD=0.129s 正常值。能量消耗最小动作 1MOD=0.1s 高效值。熟练工人的高水平动作时间值 1MOD=0.143s 包括疲劳恢复时间的10.7%在内的动作时间 1MOD=0.12s 快速

21、值，比正常值快7左右u作业测定B 17S 30A 4( (独独) )W 5P 2( (注意注意) )F 3P 0不需要注意力的动作2-6KgL 1G 3( (注意注意) )需要注意力的动作G 1R 2C 4( (独独) )P 5( (注意注意) )E 2( (独独) )D 3( (独独) )NoYes移移动动动动作作终终结结动动作作其其他他动动作作M 1M 2M 3M 4M 51 MOD = 0.129 Sec = 0.00215分分1 Sec = 7.75 MOD1 min = 465 MODG 02.5cm5cm15cm30cm45cmMOD基本图示u 作业测定MOD法操作分析图案例分享u

22、作业测定练习认识M的动作？目 录工业工程(IE)简介1生产线平衡分析2总结与QA3作业测定2生产线平衡:(line balancing)即对生产的全部工位(岗位)进行平均化，调整作业负荷，以使各作业工位的时间尽可能相近的技术手段与方法。T1T2T3T4T5时间工位S1S2S3S4S5T1T2T3T4T5时间工位S1S2S3S4S5不平衡：堆积产品平衡各工位间的作业时间差距越小，生产线就越平衡。生产线平衡的定义u生产线平衡分析1.提高作业人员及设备工装的工作效率2.减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同提高人均产量）3.减少工序在制品，真正实现“一个流”4.减少或消除物料或半成品周转场所5.提高

23、工作士气，改善作业方法生产线平衡的作用u 生产线平衡分析节拍节拍 最长工位时间（瓶颈岗位时间）决定了整个生产线的产出，即等于节拍。一般要求生产线平衡率达到一般要求生产线平衡率达到85%以上以上生产线生产线平衡损失平衡损失 = 1 - 平衡率平衡率平衡率平衡率= （各工序的各工序的作业作业时间总和）时间总和）瓶颈瓶颈工工位位时间时间*人数人数* 100%平衡率平衡率相关概念u生产线平衡分析平衡平衡损失损失率率48瓶颈的认识瓶颈的认识：在流在流线生产作业线生产作业模式中模式中, ,制制约产能约产能的是瓶的是瓶颈颈工工位位, ,一旦一旦产生产生瓶瓶颈颈, ,前前工工位位的的产品无产品无法流下去法流下

24、去, ,后后工工位无位无产产品可做品可做, ,就就会会造成造成短暂短暂的停止的停止, ,从从而降低而降低产能产能. . .一条生产线一条生产线上可能存在多上可能存在多个瓶颈个瓶颈. . .瓶颈瓶颈是是永远永远存在的存在的, ,克服其中一克服其中一个个, ,又又出现出现另一另一个个工工位位成成为为新的瓶新的瓶颈颈. . .我们只有尽我们只有尽可能地使各可能地使各工工位处于位处于最接近均衡的最接近均衡的状态状态, ,从从而而达到产达到产能和能和生产生产力的最大化力的最大化. .u 生产线平衡分析相关概念1. 将生产线的各工序（作业单位）按顺序列出来填入平衡表内2. 测算各工序实质作业时间, 以秒为

25、单位记入平衡表“周期时间”栏内3.清点各工序作业人数，记入“人数”栏4.周期时间人数=工位时间，记入“工位时间”栏5.此“工位时间”划出平衡柱状图u生产线平衡分析生产线平衡表绘制步骤u 生产线平衡分析生产线平衡表绘制步骤1234生产线平衡率生产线平衡率(%)=产品各工序时间总和产品各工序时间总和瓶颈时间瓶颈时间*人员数人员数如上图表中，生产线平衡率如上图表中，生产线平衡率=32060*12*100% = 44.44%*100%不平衡率（不平衡率（%）=100% 平衡率（平衡率（%）对生产线来说，不平衡率越小越好，一般控制5%-13%之间，至少要控制在15%以下。= 55.56%u生产线平衡分析

26、生产线平衡的计算ECRS原则原则1、Eliminate取消2、Combine合并3、Rearrange 重排4、Simplify简化u生产线平衡分析生产线平衡改善原则作业时间工序12345作业改善压缩S作业时间工序12345分担转移R作业时间工序12345 加 人（作业分解）R作业时间工序12345合并重排C作业时间工序12345减人（分解消除）E作业时间工序12345减人（作业改善压缩）6ECRS法运用图示简介法运用图示简介生产线平衡改善原则问题：问题：Q：依生产流动平衡表（柱状图）中的数据，若每一工序安排一名作业员，其生产线平衡率是多少？平衡损失率是多少？以每天8小时计算（不计DT）每小时

27、生产线产能有多少，每小时人均产量有多少？工序123456789101112总计标准工时151834601426421617451617320秒u生产线平衡分析案例分析 各工序实际时间之和各工序实际时间之和 320320计算：计算： 生产线平衡率生产线平衡率= = = 44.44%= 44.44% 最长工位工时最长工位工时生产线人数生产线人数 720 720 生产线平衡损失率生产线平衡损失率=1-=1-生产线平衡率生产线平衡率=1-44.44% = 55.56%=1-44.44% = 55.56% 每天实际开线时间每天实际开线时间 8 8小时小时6060分钟分钟6060秒秒 生产线产能生产线产能

28、= = = =480= =480件件 最长工位工时最长工位工时 6060秒秒 生产线产能生产线产能 480480件件 生产线每小时产能生产线每小时产能= = =60= = =60件件/ /小时小时 开线工时开线工时 8 8小时小时 生产线每小时产能生产线每小时产能 6060 每小时人均产量每小时人均产量 = = =5= = =5件件/ /每人每人/ /每小时每小时 生产线人数生产线人数 1212u生产线平衡分析案例分析工序123456789101112总计标准工时151834601426421617451617320秒分配人数11241231131121分配时间1518171514131416

29、17151617最长18秒解决方案A:比较工序第1、2、5、8、9、11、12均接近可配1人；工序第4大约可配4人，工序第3和6配2人, 工序第7和10可配3人；重新安排后其分配时间如下： 从以上计算中可知, 每个工序安排一个工位(一个人), 其平衡损失率明显过高,如果由你来安排, 怎样排工位才能达到最佳平衡,使平衡损失最小，从而到提升产能,提升效率之目的; u生产线平衡分析案例分析 各工序实际时间之和（各工序实际时间之和（1 1人）人） 320320计算：计算： 生产线平衡率生产线平衡率= = = 84.65%= 84.65% 最长工位工时最长工位工时生产线人数生产线人数 378 378 生

30、产线平衡损失率生产线平衡损失率=1-=1-生产线平衡率生产线平衡率=1-84.65% = 13.53%=1-84.65% = 13.53% 每天实际开线时间每天实际开线时间 8 8小时小时6060分钟分钟6060秒秒 生产线产能生产线产能= = = =1600= =1600件件 最长工位工时最长工位工时 1818秒秒 生产线产能生产线产能 16001600件件 生产线每小时产能生产线每小时产能= = =200= = =200件件/ /小时小时 开线工时开线工时 8 8小时小时 生产线每小时产能生产线每小时产能 200200 每小时人均产量每小时人均产量 = = = = 9.5 9.5 件件/

31、/每人每人/ /每小时生产每小时生产线线 人数人数 2121u生产线平衡分析案例分析工序123458679101112总计标准工时151834601416264217451617320秒分配人数112122110分配时间33343030343133最长34秒 从以上计算中可知, 通过合理调配人员, 其平衡损失率得到大幅度降低, 但大部分工厂的人员有限，在短期内无法通过大幅度增加人员的方式来提升效率，我们是否可以通过工作分析的方法，合并某些工序，用同样甚至更少的人员来达到提升效率的目的呢？解决方案B:比较工序第1、2可合并由1人完成；工序第3可由1人完成，工序第4由2人完成；工序第5和第8可合并

32、由1人完成，工序第6和7可合并由2人完成, 工序第9和10可合并由2人完成，工序第11和第12合并由1人完成；请注意此种排法需要调整生产的排布方法，如由直线型变成非字型或O型/U型等。案例分析 各工序实际时间之和（各工序实际时间之和（1 1人）人） 320320计算：计算： 生产线平衡率生产线平衡率= = = 94.12%= 94.12% 最长工位工时最长工位工时生产线人数生产线人数 340 340 生产线平衡损失率生产线平衡损失率=1-=1-生产线平衡率生产线平衡率=1-94.12% = 5.88%=1-94.12% = 5.88% 每天实际开线时间每天实际开线时间 8 8小时小时6060分

33、钟分钟6060秒秒 生产线产能生产线产能= = = = 847847件件 最长工位工时最长工位工时 3434秒秒 生产线产能生产线产能 847847件件 生产线每小时产能生产线每小时产能= = 106= = 106件件/ /小时小时 开线工时开线工时 8 8小时小时 生产线每小时产能生产线每小时产能 106106 每小时人均产量每小时人均产量 = = = = 10.6 10.6 件件/ /每人每人/ /每小时生产线每小时生产线 人数人数 1010u 生产线平衡分析案例分析 通过合并工序, 生产效率提升1倍有余, 其效果是显而易见的。但目前市场环境与以前大不相同，消费者的个性化需求使得多批小量订单成为主流，如何应对此种情况已经成为工厂研究的重要课题，是否可以通过减少生产线的人员，将大组分成多个小组来进行订单生产呢？工序12345678910a10b1112总计标准工时15183460142642161722231617320秒分配人数111115分配时间677