提高生产系统的效率

提高生产系统的效率

提高生产效率工作研究理论

工业工程的核心是降低成本、提高质量和工作效率，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”的吉尔布雷斯提出的“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工作量，并采用秒表测定，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。1936年“时间研究”和“动作研究”结合为一体。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，逐步形成了“方法研究”（Method Study）的完整体系，时间研究的技术也日益丰富和完善，尤其是20世纪40年代以后，出现了众多的预定时间标准，它们可以说是动作研究与时间研究的完美结合。到了40年代中期，“时间研究”则更名为“作业测定”（Work Measurement）。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”。工作研究的对象是作业系统。作业系统是为实现预定的功能、达到系统的目标，由许多相互联系的因素所形成的有机整体。作业系统的目标表现为输出一定的“产品”或“服务”。作业系统主要由材料、设备、能源、方法和人员等五方面的因素组成，其结构如图2.1所示。为了使作业系统达到预定目标，在系统转换过程中需经常检查测定作业活动的时间、质量、成本、柔性。“时间”包括作业活动的进度、消耗的人工数及交货期等方面；“质量”既包括制成品的质量，也包括转换过程的质量；“成本”是指变换过程中各项耗费的总和，它反映出作业系统运行的经济性。作业活动的时间、质量、成本和柔性根据检测结果再反馈到作业系统，进行控制和调整，使作业活动按预定项目进行。“柔性”是指企业具备的为顾客提供多种类型产品的能力，以及对需求变化的能力。

工作研究又称为基础IE,最显著的特点是：只需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、物力和才力等资源，走内涵式发展的道路，挖掘企业内部潜力，提高企业的生产效率和效益，降低成本，增强企业的竞争能力。因此，世界各国都将工作研究作为提高生产率的首选技术。工作研究包括方法研究和作业测定两大技术。方法研究在于寻求经济有效的工作方法，主要包括程序分析、作业分析和动作分析。而作业测定是确定各项作业科学合理的工时定额，主要包括秒表测时、工作抽样、预定动作时间标准法和标准资料法。运用这些技术来考察生产和管理工作，系统地调查研究影响生产效率和成本的各种因素，寻求最令人愉快的工作方法和最科学、最合理的工作时间，不断改进和完善，保证人员、物料等资源的有效运作，达到提高生产效率，降低成本的目的。

工作方法研究常用的分析技术是：“5W1H”、“ECRS四大原则”。“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，根据提问的答案，弄清问题所在，并进一步探讨改进的可能性。“5W1H”提问方法。

1）E (Eliminate),即消除。在经过“作什么”、“是否必要”等问题的提问，而答复为不必要则予以取消。取消为改善的最佳效果，如取消目的、取消不必要的工序、作业和动作等以及取消不必要的投资等，取消是改善的最高原则。

（2）C (Combine),即合并。对于无法取消而又必要者，看能否合并，以达到省时简化的目的。如合并一些工序或动作，或将原来有多人进行的操作，改进为有一人或一台设备完成。（3）R (Rearrange),即重排。不能取消或合并的工序，可再根据“何人、何事、何时”三提问进行重排，使其作业顺序达到最佳状况。

（4）S (Simple), 即简化。经过取消、合并、重排后的工作，可考虑采用最简单、最快捷的方法来完成。如增加装夹具、增加附件、采用机械化或自动化等措施，简化工作方法使新的工作方法更加有效。改善时一般遵循对目的进行取消，对地点、时间、人员进行合并或重排，对方法进行简化的原则

在选择某项作业进行工作研究时，必须考虑经济因素、技术因素人的因素。从上面的介绍中可以知道工作研究以生产系统的微观基础——作业或者操系统为研究对象,是工业工程中最早出现的一种主要技术,是工业工程的基础方法,也可以说工业工程是在工作研究基础上逐步发展壮大起来的。工作研究的基本功能是生产系统诊断分块,其最终目的是提高生产率的一种工程与管理相结合的技术,一直受到工业界普遍的重视。工作研究是以系统为对象,要在不断增加投资或投资很少的情况下,通过对生产组织、劳动分工、工装设计、操作方法、工作环境等因素的总和分析与改进,使人、机、物、时间、空间、环境等受到有效地控制和充分利用,从而保证工作质量, 使整个系统处于受控状态,以达到降低消耗、提高产品质量、提高生产效率、提高企业经济效益和竞争能力的目的。工作研究的主要作用具体有：（1）提高工作效率。通过工作研究,使作业程序、操作方法和动作达到优化,提高工作效率生产效率、缩短工作周期和减轻作业疲劳。工作研究不需要增加大量投资、购置设备和增加劳动力,而是靠挖掘现有生产系统的潜力来提高经济效益、降低生产成本和增加生产效率。（2）使作业标准化。通过工作研究,对现行作业进行分析和优化,使作业经济有效,形成一套规范化、标准化的作业方法。这种标准化的作业方法不仅可以保证较高的作业效率,而且也能够保证产品质量的一致性,使产品质量稳定。同时也可以提高操作者的操作技能,并且能够对新工人进行有效的培训,还可以为自动化设备的作业设计提供参考依据。

（3）为确定作业标准时间提供依据。通过工作研究,使作业程序和方法得到优化。在此基础上进行作业测定,确定作业标准时间和编制工时定额标准，使工时定额达到科学合理,为企业生产和经营提供可靠准确的基础数据。

（4）使操作者在保持较高工作效率的情况下，减轻疲劳和提高安全性。通过工作研究,进行操作和动作的分析优化，剔除多余无效的操作和动作,改进不合理的操作和动作。这不仅提高了工作效率,同时也减轻了操作者的劳动强度。工作研究使作业规范化和标准化,也提高了作业的安全性。

流水生产是在“分工”和“作业标准化”的原理上发展来的。流水生产方式的基础是流水生产线。流水生产线是由设备、工作地和传送装置构成的设施系统。流水生产的生产对象、生产能力!生产速率以及设备人力利用率等问题都是在设计阶段中规定好的,因此大量流水线生产的生产组织设计的关键在于合理设计好流水线。这包括确定流水线的生产节拍,合理而均衡地组织流水线上各工作地的分工。这种工作分工的组织称流水线平衡。所谓流水生产是指生产对象按照一定的工艺路线顺序地通过各个工作地,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。它一般具有以下特点：

（1）工作的专业化程度高"在流水生产线上固定生产一种或集中制品,作业分工很细,因此每个工作地仅固定地完成一道或几道工序。

（2）生产按照节拍进行。所谓节拍就是流水线上出产相邻两件制品的时间间隔。一般而言,要求每到工序都按节拍生产。

（3）工艺过程是封闭的"即劳动对象在流水线上从头到尾接受连续的加工,中间不接受线外加工。

（4）组成流水线的各工地设备按工艺过程的顺序排列,生产对象在工序间做单向移动。

（5）工作地之间有传送装置联结。生产对象如同流水般地从一道工序流向下一道工序,消除或者最大向度地减少了劳动对象的等待加工时间或设备加工的间断时间。按一条装配线上所完成的产品类型数量可以分为：单产品线装配线、多产品装配线和多种产品混在一起的装配线。单产品装配线,只装配一种产品多产品装配线,装配多种产品,各种产品的投产间隔较长、多种产品混在一起的装配线,装配多种产品,各种产品的投产间隔较短。

制造业的生产基本上都是在进行细分化之后的多工序流水化连续作业生产线，由于分

工作业，简化了作业难度，使工人的作业熟练度得到提高，从而提高了作业效率。然而，在经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不可能完全相同，这就势必存在工序间作业负荷非均衡的现象，负荷高的工序不能按时完成生产任务同时负荷低的工序却经常停工待料，除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的工件堆积滞留现象，严重的话会造成生产线的中断。为了解决上述问题就必须对各工序的作业时间进行平均化，同时对作业进行研究、对时间进行测定，以使各个生产环节的能力都能够充分利用，生产线才能顺畅运行，即实现生产的平衡性。平衡性也叫节奏性，是指生产过程的各个阶段和各道工序都要按照规定的节奏，在相同的时间间隔内生产和交付等量的成品，使各工作地负荷保持相对稳定，避免发生时松时紧的现象，以均衡地完成生产任务。生产线平衡(Streamline Balancing)就是对生产线的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使作业时间尽可能相近的技术手段与方法，是生产流程设计及作业标准化中最重要的方法体系。其目的是通过平衡生产线使现场人员更加容易理解“一个流”的必要性及“单元生产(Cell Production)”的编制方法，它是一切新理论与新方法的基础。流水生产线平衡就是将所有作业单元分派到生产线各个工作站（工位）,使每个工作站在工作周期内都处于繁忙状态,以完成最多的操作量,从而使各工作站未工作时间（闲置时间）最少。装配线平衡就是为了解决由于工序间节拍不一致出现瓶颈,造成的无谓的工时损失和大量的工序堆积即待制品,严重的还会造成生产的中止这些问题而提出的一种手段与方法,它对各工序的作业时间进行平均化,同时对作业进行研究、对时间进行测定,以使生产线能顺畅活动。

装配线平衡问题可以描述为装配某一产品或者产品的某一部分包括一系列的工序,其中某些工序之间存在时间先后顺序的约束关系,给定节拍时间,在满足先后顺序约束以及一些其它约束的前提下,如何分配各个作业工序,使得需要的工作站最少,并使各工作站的最大作业时间不超过节拍时间、分配到各个工作站的作业的总时间尽可能相等。下面解释几个有关装配线平衡的几个名词：工作地——为了完成某一产品的各道工序,在装配线指定一个工作位置,工人在其中进行操作,这个工作位置就是工作站。作业单元——将操作划分成一个一个的操作单元,这些操作单元一般不能再分,或者是没有必要再分。作业单元时间——完成一个作业元素所需要的标准时间。节拍——从整个生产装配线来说,节拍指的是装配线在稳定生产的情况下,生产出一个产品所需要的时间,即装配线完成单个产品的时间间隔。通常用CT来表示。瓶颈——通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做瓶颈。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度,而且影响了其它环节生产能力的发挥。空闲时间——指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间,可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时,瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。总作业时间一一从产品的整个装配流程来说,装配出一个产品所需要的时间,即装配一个产品的所有作业元素的作业时间总和。通常用W来表示。平衡率——指装配作业分配给各个工作地的平均程度,一般用来直接衡量装配线平衡的好坏标准。平衡生产线的作用：提高作业员及设备工装的工作效率；减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）；减少工序的在制品，真正实现“一个流”；在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，对应市场变化，实现柔性生产系统；通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划（layout）分析、搬运分析、时间分析等全部工业工程手法，提高全员综合素质和生产效率。