程序分析
程序分析（Program Analysis）
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程序分析是对产品生产过程的工序状态进行记录、分析和改善的必要有效的IE手法，它是把工艺过程中的物流过程及人的工作流程以符号形式进行记录、设计的方法，通过它可以反映工序整体的状态，从而有效地掌握现有流程的问题点，并研究制定改善对策，以提高现有流程效率。
这里特别强调的是程序分析的目的性，任何工作开始之前最为重要的是要抱有鲜明的目的，才能在工作中明确方向达到目标。因此我们要明确IE程序分析的目的是消除产品生产过程中的全部浪费与不合理，从而提高效率。所以加工、检查、停滞、搬运任何工序并不因为其存在而合理，衡量的标准是创造价值的合理，否则是浪费。由此看来除加工以外的任何过程都有浪费的嫌疑。掌握全部生产过程包括工艺过程、检验过程、运输过程的实际状态发现并去除过程浪费与不合理，是程序分析的主要目的和作用。
程序分析的目的有如下几点：
1、准确掌握工艺过程的整体状态
2、发现工序问题点
- 发现并改进产生浪费的工序；
- 发现工时消耗较多的工序，重排简化此工序；
- 减少停滞及闲余工序；
- 合并一些过于细分或重复的工作。
1、程序分析的种类
程序分析包括：工艺程序分析；流程程序分析；布置与路线分析；闲余能量分析；操作时两手的移动分析。
2、程序分析的图表
进行程序分析时，应根据研究对象的不同而采用不同图表进行记录，如下图所示：
实施的基本程序，一个十分重要的步骤是记录现行方法的全部事实。整个改进能否成功，主要取决于所记录事实的准确性，因为这是严格考查、分析和开发改进方法的基础。
为了能方便、迅速、正确地表示任何工作的程序，美国机械工程师学会(ASME)将吉尔布雷斯设计出的40种符号加以综合制定出5种符号，1979年由美国制定为国家标准(ANSLYl5—1979)，以便以标准格式精确地记录详细信息。我国参考美国、日本等国标准，制定了自己的标准：
这些程序分析记录符号在实际使用时还可根据具体情况灵活变换，设计出其它的派生符号，如：
掌握了记录符号和记录技术后，下一步是应用分析技术对记录的全部事实进行分析。程序分析的技巧具体包括的内容是“一个不忘，四大原则，五个方面和六大提问技术”。分别为：
1、分析时的动作经济原则
动作经济原则在程序分析时有极大的作用，应根据动作经济原则建立新方法并不断加以 改进。应用动作经济原则，可在同样或更少的花费下获得更多的产值。
2、分析时的“ECRS”四大原则
对现行的方案进行严格考核与分析的目的是为了建立新方法。在建立新方法时，要灵活运用下列四大原则。
1) E(Eliminate)——取消。在进行“完成了什么”、“是否必要”及“为什么”等问题的提问中不能有满意答复者都属于不必要的，要给予取消，取消是改进的最佳方式。取消不必要的工序、操作或动作是不需要投资的一种改进，是改进的最高原则。
2) C(Combine)——合并。对于无法取消而又必要者，看是否能合并，以达到省时简化的目的。如可合并一些工序或动作，或将由多人于不同地点从事的不同操作，改为由一人或一台设备完成。
3) R(Rearrange)——重排。经过取消、合并后，可再根据“何人、何处、何时”三种提问进行重排，使其能有最佳的顺序，除去重复，办事有序。
4) S(Simple)——简化。经过取消、合并、重排后的必要工作，就可考虑能否采用最简单的方法及设备，以节省人力、时间和费用。
程序分析时通过“ECRS”四大原则，首先考虑取消不必要的工序、动作、操作；其次将某些工序或动作合并，以减少处理的手续；再次，是将工作台、机器以及储运处的布置重新调整，以减少搬运的距离。有时也许要变更操作或检验的顺序，以避免重复。最后是用最简单的设备、工具替代复杂的设备、工具，或用较简便、省力、省时的动作代替繁重的动作。
3、分析时的五个方面
由于记录是从操作、搬运、检验、储存和等待等五个方面进行的，所以分析也可以从这五个方面着手。
1)操作分析。这是最重要的分析。它涉及到产品的设计。如产品设计有微小变动时，就很有可能改变整个制造过程；或通过操作分析省去某些工序，减少某些搬运；或合并某一工序；或将两处工序合二而一等。
2)搬运分析。搬运问题需要考虑搬运的重量、距离及消耗时间。而运输问题应考虑运输方法和工具，这样可以减轻搬运工人的劳动强度和消耗的时间；合理安排厂区、车间或设备的位置，可以大大缩短运输的距离和时间。
3)检验分析。检验的目的是剔除不合格的产品，应根据产品的功能和精度要求，选择合理适宜的检验方法及决定是否需要设计更好的工夹量具等。
4)储存分析。应着重对仓库管理、物资供应计划和作业速度等进行检查分析。以保证材料及零件的及时供应，避免不必要的物料的积压。
5)等待分析。等待应减至最低限度，要分析引起等待的原因，如等待是由设备造成的，则应从改进设备入手。
实际分析时，应对以上五个方面按照提问技术逐一进行分析。然后采用“ECRS”四大原则进行处理，以寻求最佳、最经济合理的方法。
4、分析时的六大提问
为了使分析能得到最多的意见，而不致有任何遗漏，需要采用提问技术(即六大提问技术)依次进行提问。
| 考察点 | 第一次提问 | 第二次提问 | 第三次提问 |
|---|---|---|---|
| 目的 | 做了什么What | 是否必要 | 有无其他更合适的对象 |
| 原因 | 为何做Why | 为什么要这样做 | 是否不需要做 |
| 时间 | 何时做When | 为何需要此时做 | 有无其他更合适的时间 |
| 地点 | 何处做Where | 为何需要此处做 | 有无其他更合适的地点 |
| 人员 | 何人做Who | 为何需要此人做 | 有无其他更合适的人 |
| 方法 | 如何做How | 为何需要这样做 | 有无其他更合适的方法与工具 |
这种提问技术在国外又称6W技术，或5W1H技术。当进行程序分析时，以上问题必须有系统的一一询问，这种有系统的提问技巧仍是程序分析成功的基础，切不可有任何疏漏。上述的第一、第二次提问的目的在于弄清问题的现状，第三次提问在于研究和探讨改进的可能性。
上述分析技巧，特别是“5W1H”技术、“ECRS”四大原则和动作经济原则，可在任何发现问题的场所使用。
1、程序分析的基本原则。尽可能取消不必要的工序；合并工序，减少搬运；安排最佳的顺序；使各工序尽可能经济化；找出最经济的移动方法；尽可能地减少在制品的储存。
2、“ECRS”四大原则在工序、操作时应考虑的因素。必要的工序或操作；工作顺序的变更，设备的变更和更新；工厂、车间的布置或设备重新组合；操作、储存位置的改变；材料规格的重新订购，发挥操作者的个人技术特长。
3、“ECRS”四大原则在搬运时应考虑的因素。取消不必要的操作；改变物品存放的场所或位置；改变工厂、车间布置；采用另一种搬运方法；重新制定工艺路线和工作顺序；重新进行产品设计；改变原材料或零部件的规格。
4、等待时取消或缩短时间应考虑的因素。改变工作顺序、工厂、车间布置；改造设备或采用新设备。
5、“ECRS”四大原则在检验时应考虑的因素。它们是否真的有必要?有何效果?有无重复性？别人做是否更适合？能否采用数理统计原理？
根据工作研究，程序分析大致可分为以下几个步骤。
1、选择。选择所需研究的工作。
2、记录。利用程序分析的图表对现行的方法全面记录。
3、分析。采用“5W1H”提问技术，对所记录的事实进行逐项提问；并根据“ECRS”四大原则，对有关程序进行处理。
4、建立。在上述基础上，建立最实用、最经济、最合理的新方法。
5、实施。将所建立的新方法得以实现。
6、维持。坚持规范及经常性的检查，维持标准方法不变。
程序分析时有些需注意的地方，多加留意会更好地达到目的实现目标。
1、注意明确区分分析对象是产品还是作业者。
2、为达到改善目的，开始前首先明确分析的目的。
3、最开始就要明确范围，不要遗漏问题。
4、在现场与作业者和管理者共事分析。
5、临时的工序流程变更是以最基本的主流程为基准进行分析。
6、分析过程是思考改善方案。
7、研讨改善方案时，以流程整体的改善为最优先考虑目标。
1、程序分析的优点
- 产品在流动的情况下被加工，什么样的工序都可以分析；
- 与工序管理图对照易于分析；
- 易于发现作业者的多余动作；
- 作业者自已对作业方法的改善比较有效；
- 彼此之间的时间关系及空闲时间清楚明了；
- 人与机械的运转状态清楚明了。
2、程序分析的缺点
- 作业者的动作不明了，因为作业者不同而结果有所差异；
- 必须紧随作业者行动方可观察记录；
- 彼此之间没有时间关系的情况下分析也没用；
- 需要一定程度的时间精度要求。
案例一:程序分析在摩托车曲轴生产车间的分析[1]
一、曲轴生产车间现状及程序分析简述
1.曲轴生产车间现状某大型摩托车集团发动机厂自制摩托车曲轴,在满足自身发动机装配的情况下,根据市场需要生产一定数量的外销曲轴,其生产属典型的大批量生产方式。
摩托车曲轴主要由左曲轴、右曲轴等部件构成(见下图,以CG125型摩托车曲轴为例)。左、右曲轴毛坯经初加工、精加工后压装而成曲轴总成。
该发动机厂的曲轴生产车间其设备承袭传统按机群式进行排列,占地面积较大。
目前,由于曲轴的产量较大,曲轴生产车间存在的主要问题有:
- 生产现场显得拥挤、混乱,管理难度大;
- 产品质量问题不能及时发现和反馈,隐患多;
- 零部件和再制品库存量大,状态不明;
- 作业人员单机种操作,效率低,技能提高缺乏动力;
- 未控制生产节拍,设备难以发挥整体效率,设备故障导致停产时间多;
- 设备布局不合理,搬运路线长,无效搬运多,劳动强度大。
产生以上问题的原因很多,改善是一项系统工程,需要从多方面入手。本文主要采用工业工程优化方法之一的程序分析方法对曲轴的工艺程序、制造流程程序进行分析,通过工艺流程分析去除多余工序;通过制造流程分析发现制造过程中的非增值环节和浪费环节,并结合设备布置和经路分析,改善曲轴生产车间的生产现状,提高曲轴的生产效率[2][3]。
2.程序分析方法简述。
程序分析是通过调查分析现行工作流程,改进流程中不经济、不均衡、不合理的现象,以提高工作效率的一种研究方法[4][5]。
程序分析主要包括以下内容
(1)工艺程序分析。
以生产系统为对象,对生产全过程进行分析,常使用梗概程序图来进行分析。
(2)生产流程程序分析。对产品或材料的流程或人员活动的全过程进行系统分析,常使用流程程序图来进行分析。
(3)布置与经路分析。以作业现场为对象,对现场布置及产品和作业者的移动路线来进行分析,常使用物流线路图及设备布置简图来进行分析。
二、曲轴工艺程序分析
1.曲轴工艺流程
如前文所述,曲轴总成由左、右曲轴毛坯经过粗加工、精加工后压装而成,左、右曲轴以及压装生产工艺流程分别如图所示。
2.曲轴工艺程序分析
用梗概程序图来分析曲轴工艺程序,以反映曲轴生产流程中各构成部分之间的相互关系。梗概程序图为作业研究活动提供工作程序的全面概况及各工序之间的相互关系情况,便于发现全过程总体上存在的问题及关键环节。
曲轴车间原生产梗概程序图如下图所示。右曲轴有9道工序,左曲轴有12道工序,压装有7道工序。
应用“5W1H”、ECRS等工具进行分析,发现左、右曲轴加工完毕后,均要进行清洗、检验后再进入半成品库等待进行组装,组装时又要进行一次清洗。
左、右曲轴在半成品入库之前的清洗是不必要的,因为即使清洗了,半成品待库过程中还是有可能被脏污或生锈,而且组装前还要进行一次清洗,因此左、右曲轴半成品入库之前的清洗为多余的工序,应予以删除。
改进后的曲轴生产梗概程序图如上图所示,减少了2道工序。
三、曲轴制造流程程序分析
流程程序分析是以产品或零件的加工制造全过程为研究对象,运用程序分析的方法和工具,把整个制造流程划分为加工、检查、搬运、等待和储存等5种状态加以记录和分析的一种方法。
流程程序分析与工艺程序分析相似,都属于对工作现场的宏观分析,它借助于各式流程程序图进行记录和分析,常常是对某一主要零部件的加工制造全过程进行研究,以发现搬运、等待、储藏等“隐藏”的成本浪费。
左、右曲轴及曲轴总成的流程程序如图所示。
左曲轴加工流程程序图
由流程程序图可知,整个曲轴的加工过程中较为突出的问题是工件搬运次数多、搬运路线长,对大批量生产来说,大量的工件搬运会产生大量的搬运成本,降低生产率。
针对这一突出的问题,优化工件在加工过程中的流动路线是非常必要的,即须对经路和设备进行重新布置。
由上图可知,在左曲轴加工过程中,工件搬运距离约为32·5m,搬运距离太长,从图10曲轴车间的原生产线路图也可看出(图中实线箭头),加工过程中过长的搬运路线不利于生产效率的提高和车间内部物流成本的节约,并给车间管理造成困难。随着曲轴生产批量的加大,以上问题将更加明显。
同理可知,上图中右曲轴在加工过程中的搬运路线也太长,约为56m。
由上图可知,曲轴总成装配过程中,工件搬运距离约为6.4m,较为经济,从下图曲轴原生产线路图也可知,装配在一个区域内进行。
基于此,左、右曲轴加工设备的重新布置,缩短工件加工过程中的运输距离是提高曲轴生产效率、降低生产成本的一条有效途径四、布置和经路分析。
布置和经路分析是指以作业现场为分析对象,对产品、零件的现场布置或作业者的移动路线进行的分析。布置和经路分析的主要目的是通过优化设施布置,改变不合理的物流路径和方向,减少移动距离,达到降低运输成本的目的。
布置和经路分析的主要工具仍然是“5W1H”以及“ECRS”4大原则。通常考虑平面或空间的移动距离是否可以缩小、运输方法是否适当等,常与流程程序图配合使用,以达到缩短搬运距离和改变不合理流向的目的。
通过流程程序图可以了解产品的搬运距离或人的移动距离,但产品或人在现场流动的方位并不清楚,因此需要借助物流线路图来表明实际流动路线或移动路线。曲轴原物流路线及加工设备布置简图如上图所示。
显然,原设备布置是按机群布置,即同类型设备成组布置,对生产工序较复杂、大批量生产的曲轴来说,按机群布置的生产物流路线长、乱,车间内部物流成本较高,且由于工件搬运占时较多,严重影响了生产率的提高,随着生产批量的加大,这个问题将更加突出。
同理运用“5W1H”、ECRS等工具进行分析,将原设备的机群式布置方式改为按照加工顺序的方式布置,可以大大减少工件在加工途中的搬运距离。
改进后的曲轴物流路线及设备布置简图如下图所示。
经初步测量,设备布置改善后,左右曲轴加工过程中的运输距离将分别减少到18m、26m,见下表所示。改善后左曲轴搬运距离缩短44.8%;右曲轴搬运距离缩短54%。
加工设备布置改善前后左右曲轴搬运情况对比
| 状态 | 左曲轴搬运 | 右曲轴搬运 | |||
| 次数 | 距离/m | 次数 | 距离/m | ||
| 改善前 | 10 | 32. | 5 | 9 | 56 |
| 改善后 | 10 | 18 | 9 | 26 | |
通过的研究和应用,左右曲轴可以分别减少1道清洗工序;左右曲轴加工设备的重新布置,使得左曲轴加工路线缩短约44.8%,右曲轴加工路线缩短54%。
综上,程序分析方法在车间总体工序分析、制造流程分析、物流线路分析等方面具有很好的实用性,可以从较为宏观的方面为节约车间工序、缩短物流路线提供分析工具。但在实际生产中,还应结合作业分析与动作研究、生产线平衡等工业工程方法,使车间进行更全面的经济化生产,降低生产成本。