人因工程及布局優(yōu)化解析

1、 南京大學(xué)工程管理學(xué)院 魏楚時、胡彬、劉聰、張道渝以IE為舟，護(hù)航中國服裝制造IE在某服裝加工廠中的應(yīng)用案例目錄目錄CONTENTS第一部分第一部分 | 案例背景案例背景第二部分第二部分 | 人因工程人因工程第三部分第三部分 | 產(chǎn)線平衡產(chǎn)線平衡第四部分第四部分 | 布局優(yōu)化布局優(yōu)化第五部分第五部分 | 總結(jié)思考總結(jié)思考1案例背景案例背景現(xiàn)狀l 浙江省l 工貿(mào)一體集工業(yè)企業(yè)和商貿(mào)企業(yè)業(yè)務(wù)于一體l 生產(chǎn)大衣以生產(chǎn)大衣為主，并有部分為外發(fā)生產(chǎn)浙江寧波背景員工400400人每月工作2626天每天上班1010小時月均產(chǎn)量3500035000件背景l(fā) 如何提高企業(yè)生產(chǎn)效率，增加企業(yè)盈利能力？l 同時又能

2、改善勞動條件，減輕勞動強(qiáng)度？2人因工程人因工程工作時間表最長連續(xù)工作時間達(dá)5小時頸部酸疼腰部酸脹眼睛疲勞7：0012：0017：3012：30工作時間工作時間午餐休息午餐休息工作時工作時間間年齡偏高3550歲計件工資制現(xiàn)狀人因工程人因工程工作時間工作時間分析連續(xù)工作時間過長，缺乏休息時間導(dǎo)致了工人出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，可能導(dǎo)致工人工作效率的下降，影響工廠的產(chǎn)出主要猜測個體相對勞動生產(chǎn)率自發(fā)停頓次數(shù)該指標(biāo)可以反映一名工人在某一小時內(nèi)的工作效率水平該指標(biāo)能較好地反映某工種工作對人體所產(chǎn)生的體力腦力綜合負(fù)荷自發(fā)停頓是機(jī)體出現(xiàn)工作疲勞感又不能予以克制的客觀反應(yīng)之一論證指標(biāo)人因工程人因工程工作時間工作時間分析0

3、510152025303540457:308:008:309:009:3010:0010:3011:0011:3012:0012:3013:0013:3014:0014:3015:0015:3016:0016:3017:0017:30系列1猜想證實：長時間連續(xù)工作出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，導(dǎo)致工人工作效率會使工人的下降統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過短暫的休息，工人能夠有效緩解疲勞，提高工作效率人因工程人因工程工作時間工作時間方案擬定休息次數(shù)休息開始時刻休息時間長度9：3015：30權(quán)衡工廠管理層對工人工作時間的要求，將上下午休息次數(shù)均定為1次人因工程人因工程工作時間工作時間方案擬定休息時間長度基礎(chǔ)代謝率BMR相對能量代謝

4、率RMR活動代謝率M1234米勒假定標(biāo)準(zhǔn)能量貯備為24kcal5人因工程人因工程工作時間工作時間方案擬定7：0012：0017：3012：30午餐休息午餐休息9：309：4015：3015：40休息時間休息時間休息時間休息時間人因工程人因工程工作時間工作時間改善效果調(diào)整后的時間表實行一個月之后個體勞動生產(chǎn)率的波動性較之前減少實際產(chǎn)出提高 1%5%工人疲勞程度得到一定緩解個體工作效率提高個體相對勞動生產(chǎn)率散點圖0.00%1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%7.00%8.00%9.00%10.00%0100200300400500600700800234567891011產(chǎn)

5、出提升百分比改進(jìn)前產(chǎn)出改進(jìn)后產(chǎn)出全天實際產(chǎn)出變化圖人因工程人因工程工作時間調(diào)整工作時間調(diào)整工廠現(xiàn)狀1. 工廠工廠實測實測 座椅高度為：34cm2. 問卷調(diào)查問卷調(diào)查（發(fā)放50份問卷） 有70%的人認(rèn)為座椅高度應(yīng)該可調(diào)高度應(yīng)該可調(diào) 有74%的人認(rèn)為現(xiàn)有座椅穩(wěn)定性較差穩(wěn)定性較差 有88%的人感覺工作后有腰腰背背酸痛酸痛人因工程人因工程座椅設(shè)計座椅設(shè)計資料研究坐姿理論人坐在椅子上 ,并非都是靜止不動的, 而是不斷地在作調(diào)整姿勢的細(xì)微動作 , 以消除脊柱部位的不正常壓力。1.設(shè)計理論l 座椅本身的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計家具工程家具工程l 為符合使用者的人體生物力學(xué)要求的設(shè)計工業(yè)設(shè)計或人機(jī)工程學(xué)工業(yè)設(shè)計或人機(jī)工程

6、學(xué)人因工程人因工程座椅設(shè)計座椅設(shè)計資料研究 2.設(shè)計原則l座椅的尺度必須與相對的人體測量人體測量值配合; l座椅的設(shè)計必須能提供人體足夠的支撐與穩(wěn)定支撐與穩(wěn)定作用; l座椅的設(shè)計必須能使坐在其上的人體改改變變其其姿勢姿勢; l靠背靠背, 特別是腰部的支撐 ,可降低脊柱產(chǎn)生的緊張壓力; l座墊必須有充分的襯墊和適當(dāng)?shù)挠捕扔捕?。坐姿與座椅設(shè)計的人機(jī)工程學(xué)探討人因工程人因工程座椅設(shè)計座椅設(shè)計方案數(shù)據(jù) 座椅設(shè)計的基本參數(shù)指標(biāo)參考中國成年女性人體測量數(shù)據(jù)資料，結(jié)合公式，得出以下座椅設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)膝蓋高度H1、肘部高度H2、大腿厚度H3、臀部寬度W1、臀部至膝蓋長度L1、上身長L2、坐姿的肩中部寬度W2、頭

7、到椅面的高度H4、頭上L3、頭寬W3座高座高420mm座深座深400mm座寬座寬420mm扶手高扶手高200mm腰靠長腰靠長300mm人因工程人因工程座椅設(shè)計座椅設(shè)計3產(chǎn)線平衡產(chǎn)線平衡現(xiàn)狀分析生產(chǎn)流水線現(xiàn)狀分析現(xiàn)狀分析平衡率=65%日產(chǎn)能=10h*3600/34.24=1051件計算生產(chǎn)線平衡率：計算生產(chǎn)線平衡率：平衡率平衡率=ST=ST總總/ /（瓶頸時間（瓶頸時間* *N N）* *100%100%STST總總=（工序標(biāo)準(zhǔn)時間（工序標(biāo)準(zhǔn)時間* *各工序人數(shù)各工序人數(shù)）瓶頸工序:成衣質(zhì)檢瓶頸時間=34.24s改善前平衡圖0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.

8、0040.001357911131517192123工序時間圖（單位：秒）分析方法0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24工序時間圖（單位：秒）小燙 劃線釘位釘住 釘孔位半成品質(zhì)檢成品質(zhì)檢分析方法由工序測量時間表知，小燙和劃線分別耗時9.11s、2.22s。兩個工序的標(biāo)準(zhǔn)時間明顯小于工序的平均標(biāo)準(zhǔn)時間，操作人員沒能充分發(fā)揮其勞動力，故考慮將小燙和劃線工序合并，由1人完成。同時能夠省出1名工人，補(bǔ)充到質(zhì)檢工序中。合并9.112.2211.550

9、2468101214小燙小燙劃線劃線小燙及劃線小燙及劃線工序分析方法訂位訂住、定孔位工序的標(biāo)準(zhǔn)時間分別為8.00s、4.56s，考慮將訂位訂住和定孔位工序取消，并將操作合并到袖片打孔工序。E EC C分析方法E EC C8.004.5622.8932.280.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.00釘位釘住釘位釘住釘孔位釘孔位袖片打孔袖片打孔釘孔位及袖片打孔釘孔位及袖片打孔工序分析方法由工序時間圖可以看出瓶頸工序為成衣質(zhì)檢，耗時34.24s，并且能夠看出四個質(zhì)檢環(huán)節(jié)均耗時較多。經(jīng)考察分析，半成品質(zhì)檢承擔(dān)了對之前較多工序的質(zhì)檢，而后三道質(zhì)檢工序相隔太近，浪費了部分

10、勞動力。故考慮在工序9和工序10之間增加一個半成品質(zhì)檢，同時取消總質(zhì)檢工序，并將合并大燙、劃線工序省出的1名工人分配到成衣質(zhì)檢工序上，將流水線的質(zhì)檢任務(wù)分散化。質(zhì)檢工序調(diào)整R R C CE E分析方法改進(jìn)前改進(jìn)后0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.001357911131517192123工序時間圖（單位：秒）0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0013579111315171921工序時間圖（單位：秒）分析方法四個質(zhì)檢總步驟的時間從123.3s縮減到103.9s，減少了14.06%34.1934.2431.60

11、23.230.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.00半成品質(zhì)檢半成品質(zhì)檢成衣質(zhì)檢成衣質(zhì)檢總質(zhì)檢總質(zhì)檢出廠質(zhì)檢出廠質(zhì)檢改善前質(zhì)檢工序標(biāo)準(zhǔn)時間（單位：秒）23.3325.8929.2025.510.005.0010.0015.0020.0025.0030.00半成品質(zhì)檢半成品質(zhì)檢1半成品質(zhì)檢半成品質(zhì)檢2成衣質(zhì)檢成衣質(zhì)檢出廠質(zhì)檢出廠質(zhì)檢改善后質(zhì)檢工序標(biāo)準(zhǔn)時（單位：秒）分析方法操作優(yōu)化 經(jīng)過質(zhì)檢工序調(diào)整后，對耗時較多的左右口袋縫合工序（耗時34.10s）進(jìn)行分解，并進(jìn)行重排和簡化。 分析方法68.2145.47010203040506070改進(jìn)前改進(jìn)后 工序改進(jìn)前后耗

12、時對比圖（單位：秒）工序改進(jìn)前后耗時對比圖（單位：秒）分析方法瓶頸工序:成衣質(zhì)檢瓶頸時間=34.24s作業(yè)總?cè)藬?shù)N=37平衡率=65%工位數(shù)=24日產(chǎn)能=10h*3600/34.24=1051件瓶頸工序：成衣質(zhì)檢瓶頸時間=29.20s作業(yè)總?cè)藬?shù)N=36平衡率=74.68%工位數(shù)=21日產(chǎn)能=10h*3600/29.20=1233件改善前改善后0.0010.0020.0030.0040.001357911131517192123工序0.0010.0020.0030.0040.001357911 13 15 17 19 21工序分析方法E EC CR RS Sl 合并小燙與劃線工序l 取消訂位訂住

13、和定孔位工序，合并到袖片打孔工序l 增加一個半成品質(zhì)檢，同時取消總質(zhì)檢工序l 分解左右口袋縫合，并進(jìn)行重排和簡化4布局優(yōu)化布局優(yōu)化布局優(yōu)化SLPFLEXSIMAHP設(shè)計優(yōu)化方案設(shè)計優(yōu)化方案仿真測試方案仿真測試方案綜合評價綜合評價SLP設(shè)計優(yōu)化方案布片縫制布片縫制袖片打孔袖片打孔袖片釘扣袖片釘扣領(lǐng)袖縫合領(lǐng)袖縫合成衣釘扣成衣釘扣大燙大燙布片縫制布片縫制領(lǐng)袖縫合領(lǐng)袖縫合珠邊珠邊質(zhì)檢質(zhì)檢按照該車間加工和處理事務(wù)的特點，我們把生產(chǎn)車間分為10個基本作業(yè)單位對生產(chǎn)車間應(yīng)用SLP車間工藝分析布片縫制1袖片打孔袖片釘扣領(lǐng)袖縫合1珠邊大燙1布片縫制2領(lǐng)袖縫合2成衣釘扣質(zhì)檢19452310678大燙211走動頻繁

14、線路交叉通路擁擠車間原始布置1234567891011布片布片縫制縫制1領(lǐng)袖領(lǐng)袖縫合縫合1大大燙燙1袖片打孔袖片打孔袖片釘扣袖片釘扣成衣釘扣成衣釘扣珠邊珠邊質(zhì)檢質(zhì)檢布片布片縫制縫制2領(lǐng)袖領(lǐng)袖縫合縫合2大大燙燙2UUUUUUI/3A/2I/3I/3UUA/2UUE/2E/2A/5X/4X/4X/4X/4X/4X/4X/4X/4X/4X/4E/2A/5O/3X/4X/4X/4X/4A/5UUUUUO/3UUUA/2E/5E/2UUI/1UUUU根據(jù)作業(yè)單位間密切程度選取5個影響因素代碼代碼理由理由1人的走動2物料搬運3作業(yè)性質(zhì)相似4安全監(jiān)控5工作聯(lián)系頻繁程度代碼代碼密切程度密切程度A絕對必要E特別

15、重要 I重要O一般U不重要X不要靠近作 業(yè) 單 位 相 關(guān) 圖把密切程度分為6個等級判斷每兩個作業(yè)單位之間的聯(lián)系的密切程度列出作業(yè)單位相關(guān)圖相關(guān)性分析SLP分析布置方案通過考慮對車間中作業(yè)單位間相互關(guān)系及車間的工作面積的計算，得出新的布置方案備選方案1備選方案2路路徑徑距距離離物物流流量量路路徑徑距距離離物物流流量量WijijijWF D設(shè)給定平面系統(tǒng)有n個設(shè)施，每兩個設(shè)施i、 j 之間的物流量為Fij(i、 j=1,2,n)距離為Dij則兩設(shè)施之間的物料搬運量如式 ( ,1,2,. )ijijijWWF Di jn令系統(tǒng)的物料搬運量 W 則： ( ,1,2,. )ijijijijCWCWC

16、F Di jn若C為以設(shè)施i到設(shè)施j 的單位搬運費用為CW ( ,1,2,. )ijijijijCWCWC F Di jn當(dāng)平面設(shè)施布置位置改變時， 則有若 CW CW，則方案 CW 優(yōu)于 CW若將設(shè)施每調(diào)整一次，則有一個可行方案，這樣最佳設(shè)計方案 CWp為：12min(,.)pnCWCW CWCW采用費用對比法，用該法進(jìn)行設(shè)施優(yōu)化分析與設(shè)計的原理是系統(tǒng)內(nèi)設(shè)施間物流費用最小化。 優(yōu)化初步評價路徑路徑距離距離（m）物流量物流量(kg)路徑路徑距離距離（m）物流量物流量(kg)141012.91061311.894512.6671.510.145114.2711112.1521012.873212

17、.2510111.2118210.926313.438311.4WA831.7路徑路徑距離距離（m）物流量物流量(kg)路徑路徑距離距離（m）物流量物流量(kg)14312.91061511.894312.667210.1451014.2711412.152512.873212.2510311.2118210.9261513.438211.4WB646.65A方案B方案經(jīng)過計算得出WA=831.7，WB=646.65因此初步判定B方案優(yōu)于A方案原始布局優(yōu)化方案優(yōu)化初步評價FLEXSIM仿真測試方案備選方案1備選方案2非生產(chǎn)區(qū)域65781334910112辦公區(qū)域Flexsim仿真模擬備選方案1

18、備選方案2現(xiàn)有布局模擬Flexsim仿真模擬現(xiàn)有布局模擬Flexsim仿真模擬現(xiàn)有布局模擬Flexsim仿真模擬總路徑長度總路徑長度平均庫存水平平均庫存水平產(chǎn)量產(chǎn)量單位路徑長度單位路徑長度現(xiàn)有布局13915.6034.34114122.07改進(jìn)方案一15031.5921.46129116.52改進(jìn)方案二10119.6410.4214569.79020406080100120140160現(xiàn)有布局改進(jìn)方案一改進(jìn)方案二三種布局績效對比圖單位路徑長度平均庫存水平產(chǎn)量Flexsim仿真模擬AHP綜合評價層次分析法（層次分析法（The analytic hierarchy process,簡稱AHP ）1

19、234構(gòu)造成對比較構(gòu)造成對比較矩陣矩陣A層次總排序及決策層次總排序及決策建立層次結(jié)構(gòu)模型建立層次結(jié)構(gòu)模型一致性一致性檢驗檢驗分析方法1建立層次結(jié)構(gòu)模型建立層次結(jié)構(gòu)模型目標(biāo)層目標(biāo)層準(zhǔn)則層準(zhǔn)則層方案層方案層選擇最佳布局A庫存積壓工作環(huán)境管理便利協(xié)調(diào)物流效率y1y2y3B1B2B3B4分析方法A庫存積壓B1工作環(huán)境B2管理便利協(xié)調(diào)B3物流效率B4庫存積壓B11342工作環(huán)境B21/314/31/2管理便利協(xié)調(diào)B31/43/411/3物流效率B41/2231構(gòu)造成對比較矩陣構(gòu)造成對比較矩陣A分析方法2一致性檢驗一致性檢驗n123456789RI000.580.901.121.241.321.411.45max(A)對應(yīng)的特征向量經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化為：U= 0.4698, 0.1450, 0.1059, 0.2793，此向量為權(quán)向量權(quán)向量 3分析方法3層次總排序及決策層次總排序及決策依次對每個指標(biāo)分別進(jìn)行每個候選方案的評估，得出4個33矩陣經(jīng)驗證，以上4個