工业工程（IE）印刷生产线平衡时间研究

　　内容提要：工业工程（IE）利用跨学科的研究工具和方法，通过缩短物料转化时间和新产品开发周期、降低成本等来提高生产效率和企业竞争力。特别在汽车、电子行业取得很大的成功。合理的利用IE改善工具对印刷企业提高生产效率和市场竞争力具有重大意义。

　　关键词：工业工程（IE）　印刷　生产线平衡　时间研究

　　基础IE是以工业企业中的生产系统为研究对象，运用方法研究与作业测定等技术手段，对产品的设计、工艺、作业程序及人的作业动作加以分析研究，从而制定最佳工作方法，设定标准时间。IE工具在汽车，电子等行业的应用比较广泛也比较成熟，是一种十分有效的改善工作绩效，提高生产效率的方法。印刷行业IE应用相对较晚，目前不少企业也正在大力引进IE，实现企业的管理升级，本文主要在于介绍IE运用中主要使用的几种工具，推进印刷企业开展IE应用实践和研究。

　　基础IE方法就是以人的活动为中心，以事实为依据，用科学的分析方法对生产系统进行观察、记录、分析并对系统问题进行合理化改善，最后达到理想的产出效果。基础IE的实用方法从大类上分为以下几个方面：

　　1）量化类：柏拉特图 (ABC分类)、流程图、人机关系图、生产线平衡等

　　2）工效类：工作地设计、环境设计(噪音、光照、微气候等)等

　　3）现场优化类：工作测量、时间研究、工作抽样等

　　4）决策分析类：方案取舍分析等

　　一、量化类方法分析

　　1.1、ABC分类法

　　ABC分类法是由意大利经济学家帕雷托首创。该分析方法的核心思想是在决定一个事物的众多因素中分清主次，识别出少数的但对事物起决定作用的关键因素和多数的但对事物影响较小的次要因素，也叫主次因素分析法，由于它把被分析的对象分成A, B, C三类，所以又称为ABC分析法。在ABC分析法的分析中把事物重要频率分为三级，与之相对应的因素分为三类：

　　1）A类因素，发生频率为70%-80%，是主要影响因素。

　　2）B类因素，发生频率为10%-20%，是次要影响因素。

　　3）C类因素，发生频率为0-10%，是一般影响因素。

　　ABC分类法应用步骤

　　1）收集数据。针对不同的分析对象和分析内容，收集有关数据。

　　2）统计汇总。

　　3）编制ABC分析表。

　　4）ABC分析图。

　　5）确定目标对象。

　　这种方法的作用就是找到生产过程中需要改善的方向，抓住主要方面。实践中IE改善要达到很好的效果，正确的方向是关键。在印刷企业准备开始IE改善的阶段，就需要运用各种管理工具找出改善的突破点。譬如在印刷质量方面，有很多的因素可能会导致质量不稳定。员工技术水平、印刷机性能、QC等都可能引起质量问题，那么就需要收集质量问题的基础数据，进行ABC分析，找出最大的问题所在，然后开展改善活动。

　　1.2、流程图分析

　　在IE获取原始数据以及现状分析阶段，往往采用流程图技术，通过对现行的方法、工艺等采用专用的图表和符号对其进行详细的观察、记录，然后应用5W1H及ECRS( E ,Eliminate取消，C Combine合并，R ,Rearrange重排，S, Simplify简化)原则进行改进。分析的内容为产品流动的数量、搬运的距离、消耗的时间、工艺方法、作业地点、作业人员、机器设备、容器等。

　　绘制流程程序图的注意事项：

　　(1)图表上记述内容为直接观察所得

　　(2)图表应提供尽可能全面的信息

　　(3)产品、设备或服务的名称

　　(4)所记录的流动程序，应明确起点、终点，以及该方法是现行的还是建议的

　　(5)进行操作的地点

　　(6)距离、时间的总计

　　对于流程中的每一个事件，分析者都要对其进行描述，选择合适的流程符号，记录处理时间或者发生延误的时间，以及发生的传输/移动距离，并且留有记录改进建议的相应空间。印刷企业是典型的生产性企业，从印前、印刷、装订每个阶段相互独立又联系紧密。独立是指生产界限很清晰，紧密是指上下工序的生产顺序，上工序的完成时间直接影响下工序的开始时间。在印刷企业中，排书在整个生产流程图上，可以说说是个关键工序。为了优化此工序，可以引进流程图技术，分析排书的流程，改善排书工作。

　　1.3、人机关系图

　　在现代企业中，机器设备几乎都是全自动或半自动的，印刷企业的自动化程度也逐渐提高，操作印刷机器的工人变成“监督”机器的工人，在每一个操作周期中，总有闲余时间，这些闲余时间如能加以利用，即可提高生产率，又能降低成本。特别是某些设备性能较稳定，生产印件为长版时，所以人机关系研究是IE的重要方法之一。人机关系图主要研究分配给操作者的理想机器设备数量。人机关系有以下两种类型：

　　1）同步服务型的人机关系

　　同步服务系统就是指机器的运行时间、操作者的操作时间是固定的，同时不考虑机器的失效故障，根据给定的参数，计算操作者无空闲和机器设备满负荷情况下产品生产的期望成本，根据成本最低原则，选择合适的人机分配关系。

　　2）随机服务型的人机关系

　　随机服务系统就是机器何时需要操作者操作、每次操作的时间均不确定，此时借助概率与数理统计知识，确定不确定因素的期望值。根据机器的失效概率，运行时间，机器数量，机器的小时费用，生产率(小时产量)，在给出操作者数量为从1-n各种情况下计算产品的生产成本，以不同情况下的生产成本来确定人机分配关系。

　　对于印刷生产而言，标准化工时等相比电子企业有较大的确定难度，多倾向于随机性的人机关系，但也是可以通过车间的生产记录报表，计算人机成本，确定匹配关系。

　　1.4、生产线平衡

　　生产线平衡是将合适的操作人数分配给生产线的各个工作站，使各个工作站产能匹配，生产节拍合理，产生较高的人机效率。通过生产线平衡可以达到以下几个目的：

　　(1)提高作业人员工作效率及设备的利用率

　　(2)减少产品的工时消耗

　　(3)在平衡生产线的基础上实现单元生产，提高生产应变能力，对应市场变动实现柔性生产

　　生产线平衡的原则：

　　(1) 首先考虑对瓶颈工序进行作业改善

　　(2) 将瓶颈工序的作业内容分派到其他工序

　　(3) 合并相关工序，重排生产工序

　　(4) 分解作业时间较短的工序到其他工序

　　在印刷企业中真正称得上“线”的机器较少，因为印刷机、折页机、串线机等都是单台的机器，生产界限非常明显，操作人员一般也都很固定。只有排书机、胶装机和精装机因工作量的变化所要求的工作人员而不同，具有生产线平衡改善的空间。[next]

　　二、工效类方法分析

　　工效学就是基于对人和机器、技术的深入研究，发现并利用人的行为方式、工作能力、作业限制等特点，设计合适的工作场所、操作工具、设备以及人机交互界面，以提高作业者的生产效率、安全性和有效性。它的基本目标就是提高生产效率和保障作业者的健康。

　　2.1、工作地和环境设计

　　工作场所是作业者在操作时所需要的空间及在作业中所需的机器、设备、工具以及操作对象所占用的空间。工作地设计的任务就是使机器、设备、工具及被加工物根据人的操作要求进行空间布置，达到舒适、方便，提高工效的目的。工作地设计是IE(或辅助生产管理，生产组织和工艺设计人员)的一个重要任务。工作地的设计包括工作高度的设计，坐椅的设计，作业空间等多方面的内容。

　　印刷企业中大部分的物料都比较沉重，在搬运的过程中需要浪费的体力很大。在工作地设计中要尽量减少过高过远的人工搬运，减少车间人工拖车的托运距离，在排书等环节适当增加卡板的高度，减少工人搬运的劳动强度。

　　作业环境直接影响作业者以及整个人机系统的效率，与作业者的身心健康与安全也有很大关系。作业环境涉及的范围很广，包括环境微气候、环境照明、环境噪声、环境色彩调节、环境空气质量等，其中温度、照明、噪音是IE考虑最多的因素。

　　1）微气候

　　微气候即生产环境的气候条件，指生产环境局部的气温、湿度、气流速以及工作现场中的设备、产品、零件和原料的热辐射条件。气温、湿度、气流速以及热辐射对人的影响可以互相替代，某一条件的变化对人的影响可以由另一条件相应的变化所补偿。

　　2）环境照明

　　照明对作业的影响表现为能否使视觉系统功能得到良好发挥。人工照明系统对该环境中人的绩效、舒适感以及人对环境的反应均有较大影响。改善照明条件不仅可以减少视觉疲劳，而且也会提高工作效率，因为提高照度值，可以提高识别速度和主体视觉，从而提高工作效率和准确度，达到增加产量、减少差错、提高产品质量得效果。

　　3）环境噪声

　　噪声泛指一切与目前状况无信息方面的联系或与眼下完成的任务无关的听觉刺激物。在噪声环境里，作业者容易疲劳，反应迟钝，注意力不易集中等，都直接影响作业能力与工作效率。对于IE而言，重要的是选择一种合适的噪声评价指标，对当前的工作环境进行测量测评，判断其是否符合相关的噪音标准要求，以及如何改善。

　　噪声对人的影响与声源的物理特性、暴露时间和个体差异等因素有关。所以噪声标准的制订是在大量实验基础上进行统计分析的，主要考虑因素是保护听力、噪声对人体健康的影响、人们对噪声的主观烦恼度和目前的经济、技术条件等方面。对不同的场所和时间分别加以限制。即同时考虑标准的科学性、先进性和现实性。

　　印刷企业中产生比较大的噪声工序不是很多，主要集中在印刷（包括轮转），折页和串线。对于这些高噪声的工序，主要还是依赖于通过消声工具（耳塞）来消减噪声的影响。[next]

　　三、现场优化类分析

　　工作测量也称作业测定，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。其中： 一个合格工人必须具备必要的身体素质，智力水平和教育程度，并具备必要的技能知识，使他所从事的工作在安全、质量和数量方面都能达到令人满意的水平。规定的作业标准是经过方法研究后制定的标准工作方法，基础IE的主要工作是：利用程序分析、操作分析、动作分析获得最佳程序和方法，再利用作业测定制定出标准时间。作业测定的方法有： (1)时间研究，(2)工作抽样。

　　时间研究是一种作业测定技术，旨在决定一位合格、训练有素的操作者，在标准状态下，对一特定的工作以正常速度操作所需要的时间。用抽样调查技术来对操作者的作业进行观测，以决定作业的时间标准。

　　时间研究的工具

　　①秒表

　　②观察板：用于安放秒表和时间研究表格

　　③时间研究表格：记录一切有关的资料

　　时间研究的步骤

　　第一步：收集资料

　　第二步：划分操作单元

　　第三步：测时

　　第四步：对观测时间加以评定、宽放得出标准时间;

　　标准时间=平均操作时间+宽放

　　测时的方法为：

　　①归零法：第一单元开始，开动秒表，第一单元结束时，即按停秒表，读取表上读数然后使表针回复到零位。次一单元开始，再开动秒表。

　　②连续测时法：当第一单元开始时，开动秒表，在整个测时过程中不使秒表指针回零，而任其继续走动，仅当每一单元完毕时看指针并记录其表面时间(R值)。待全部记录完毕，再将两相邻单元的表面时间相减，以求得每一单元时间(T值)。

　　工作抽样是统计抽样方法在工时调查中的应用，又称瞬间观察法。它是通过对现场的操作者或机器设备进行随机的瞬时观察，记录各种作业事项的发生次数和发生率，进行工时研究的一种方法。

　　根据数理统计理论，以概率法则为基础的方法：即由样本推断总体的状态，工作抽样主要用于： (1)调查工时利用和设备开动状况，拟定克服工时损失或设备停台的措施。(2)评价操作者在工作班内各类操作活动比例的适当性，确定合理的作业负荷。(3)调查并制定时间定额中各类工时消耗比率。(4)调查和制定专业生产条件下，零件加工的作业时间或产量定额。工作抽样只能得到作业现场的一般情况，不易得到观测对象的个别差异。因此，在许多情况下，作抽样需要和工作测时等方法结合起来使用。

　　抽样步骤：

　　(1)确立调查目的与范围

　　(2)调查项目分类

　　(3)决定观测方法

　　(4)试观测，决定观测次数

　　(5)正式观测

　　(6)整理数据，作出结论

　　四、决策分析

　　应用IE技术对既定目标进行诊断、改善之后，IE会得到一些新的方案，在新方案的取舍以及新方案的实施过程有许多与决策有关的问题。

　　① 优缺点量化对比法：优缺点量化对比法是从质量、性能、成本等各个方面详细列出各方案的优缺点，根据方案的优缺点对比，评价选择最优方案。这种方法灵活简便，也便于全面地考虑问题，但评价比较粗糙，缺乏定量依据 。

　　② 定量评价法该方法，又分为两类：

　　第一类是直接打分法这种方法是根据各种方案能够达到各项功能要求的程度，按十分制进行打分，然后算出每个方案达到功能要求的总分。比较各方案的总分，决定最优方案。

　　第二类是加权打分法这种方法特点是把成本、功能各种因素，根据要求的不同予以加权计算，然后算出综合分数再加以选择。后者较为常用。

　　小结

　　本文限于篇幅和实践时间，主要给出进行基础IE改善的工具分析。目的在于明确IE的功能，推动IE在印刷企业的应用。IE改善是个系统工程，需要灵活运用各种改善工具，也需要整个企业各个部门的通力合作。随着印刷市场的发展，竞争变得更加激烈这是个趋势，何况还受到电子书等电子传媒的冲击，加强印刷企业管理势在必行，其中基础IE提供了很好的工具。

[时间：2012-01-04  作者：姜员泉 张亚洲  来源：中华商务]