IE的應(yīng)用論文.doc

IE技術(shù)在浙江昱輝陽(yáng)光能源有限公司的應(yīng)用研究專業(yè)：工業(yè)工程 姓名：XXX 指導(dǎo)老師：XXX摘要：本文是針對(duì)浙江昱輝陽(yáng)光能源有限公司的單晶硅生產(chǎn)流程，應(yīng)用基礎(chǔ)工業(yè)工程技術(shù)對(duì)切割車間，清洗車間和檢驗(yàn)車間的作業(yè)流程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不合理操作并加以改善。 通過分析和改善，在整體上優(yōu)化了生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)改善了整體生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。關(guān)鍵詞：工業(yè)工程 工作研究 作業(yè)測(cè)定1 引言 IE的全稱是Industry Engineering（工業(yè)工程），起源于美國(guó)，發(fā)揚(yáng)于日本，服務(wù)于制造業(yè)。2000年左右，對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)，很多大中型制造企業(yè)或加工廠開始重視如何提高生產(chǎn)力和降低成本這些方面的問題，開始重視工業(yè)工程的應(yīng)用了。隨著企業(yè)對(duì)IE認(rèn)識(shí)的加深和了解，工業(yè)工程在我國(guó)的發(fā)展慢慢進(jìn)入良性循環(huán)。在這個(gè)制造業(yè)發(fā)展日新月異的時(shí)代，IE的存在，使得一個(gè)企業(yè)更具有競(jìng)爭(zhēng)力。浙江昱輝陽(yáng)光能源有限公司主營(yíng)產(chǎn)品為生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)電池單硅片，集先進(jìn)硅片回收處理專利技術(shù)及大規(guī)模硅晶生產(chǎn)、切割工藝為一體，是世界領(lǐng)先的廢硅片回收商和晶硅再生產(chǎn)商。公司生產(chǎn)的太陽(yáng)能硅片質(zhì)量達(dá)到行業(yè)內(nèi)最高標(biāo)準(zhǔn)。公司致力于光伏能源的開發(fā)和發(fā)展，力爭(zhēng)打造世界光伏領(lǐng)域一流企業(yè)。本論文是應(yīng)用基礎(chǔ)工業(yè)工程的工作研究方法對(duì)陽(yáng)光能源公司的單晶硅生產(chǎn)流程中的切割、清洗和檢驗(yàn)車間進(jìn)行分析、研究和改善，力求最大限度的優(yōu)化單晶硅的生產(chǎn)流程、縮短生產(chǎn)周期，同時(shí)還從操作者的角度進(jìn)行分析，減少無效操作，降低操作者的疲勞，并針對(duì)檢驗(yàn)車間的一些作業(yè)采用秒表時(shí)間研究，制定了該作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。2 方法研究在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用2.1 程序分析 單晶硅的生產(chǎn)流程：分選 腐蝕拉晶切斷切方切片 清洗 檢查。 分選車間就是為了挑選出質(zhì)地較好的硅材料，腐蝕車間就是為了去除硅塊表面的氧化物和雜質(zhì)以保證硅原料的純度。硅原料在單晶爐中經(jīng)過拉晶的過程拉成硅棒。考慮到分選車間和腐蝕車間的操作過程十分簡(jiǎn)單，對(duì)操作工的要求也不高，同時(shí)也沒有嚴(yán)格的操作標(biāo)準(zhǔn)。拉晶車間硅原料在爐中的時(shí)間約為60小時(shí)，人工裝卸時(shí)間為30分鐘左右，考慮到操作時(shí)間只占整個(gè)拉晶總時(shí)間的1%左右，工作研究沒有意義。為了更加有效和準(zhǔn)確的對(duì)加工過程進(jìn)行工作研究，因此我只對(duì)切斷、切方、切片、清洗和檢查車間進(jìn)行工作分析。同時(shí)考慮到工作研究的連貫性和整體性，我將切斷、切方和切片車間作為一個(gè)整體切割車間來研究，而清洗車間和檢查車間則作為單獨(dú)的車間進(jìn)行研究。2.1.1 切割車間流程程序分析 切割車間進(jìn)入的是合格的單晶硅硅棒，產(chǎn)出的是單晶硅硅片。對(duì)切割車間我采用流程程序圖的方法對(duì)硅棒切割流程進(jìn)行分析，同時(shí)用“ECRS四大原則”對(duì)切割車間進(jìn)行改善1。切割車間的流程程序如圖2.1。 圖2.1切割車間的流程程序2.1.2 用ECRS原則改善切割車間表2.1中的現(xiàn)行方法統(tǒng)計(jì)中可以看出，整個(gè)流程中需要搬運(yùn)5次，而搬運(yùn)對(duì)于生產(chǎn)是沒有意義的，因此要盡量減少；現(xiàn)行方法中還有一個(gè)10min長(zhǎng)的等待。因此，運(yùn)用“5W1H”的提問方法和“ECRS”原則將取下硅棒與搬運(yùn)至倒圓機(jī)兩個(gè)步驟并為一個(gè)步驟，同時(shí)將“運(yùn)硅棒至切片機(jī)”、“粘膠”進(jìn)行重排，這樣就減少了等待時(shí)間，甚至可以做到?jīng)]有等待時(shí)間，縮短了整個(gè)加工周期。表2.1切割車間流程程序表2.1.3 清洗車間流程程序分析由于經(jīng)過切割車間加工后得到的硅片，其表面粘有各種污物和雜質(zhì)，例如油污、剩余的膠等，所以必須對(duì)加工后的硅片進(jìn)行多重清洗，才能使硅片達(dá)到客戶的要求，同時(shí)也是決定硅片質(zhì)量的關(guān)鍵的一步。清洗車間進(jìn)入的帶有污物的大量單晶硅片，產(chǎn)出的是25片塑料盒裝的干凈的硅片。清洗車間的流程程序圖如圖2.2所示。：圖2.2清洗車間的流程程序圖2.1.4 用ECRS原則改善清洗車間 表2.2很明顯的能夠看出現(xiàn)行方法中搬運(yùn)過于頻繁，應(yīng)該盡量減少無效的多余的搬運(yùn)過程，減少時(shí)間的浪費(fèi)，從而加快清洗的整個(gè)流程，縮短周期。在第一個(gè)水槽中現(xiàn)行方法中純水沖洗和單片沖洗是由兩個(gè)不同的工人操作的，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)可以合并到一個(gè)工人同時(shí)完成這項(xiàng)操作，因?yàn)楣杵瑢儆谝姿槠?，且十分容易被污染，所以接手的人越少，就越不容易?dǎo)致硅片破碎和污染。表2.2清洗車間流程程序圖2.1.5 檢驗(yàn)車間流程程序分析硅片清洗之后，必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。隨著光伏行業(yè)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，質(zhì)量是企業(yè)的靈魂，因此必需要對(duì)硅片進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，不能讓不合格品出廠。 檢驗(yàn)車間主要是對(duì)硅片的外觀（表面劃痕、污染等），尺寸（邊長(zhǎng)、厚度等），電阻率，極性（分為P型和N型），少子（載流子）壽命和C、O含量進(jìn)行檢查。檢驗(yàn)車間流程程序圖如圖2.3所示。 圖2.3檢驗(yàn)車間流程程序圖2.1.6 用ECRS原則改善檢驗(yàn)車間檢驗(yàn)車間時(shí)一個(gè)人工操作耗時(shí)最多的車間，檢驗(yàn)車間用ECRS原則改善前后的流程程序圖如表2.3所示。從表2.3我們很容易看出現(xiàn)行方法中最大的一個(gè)問題就是每檢查一項(xiàng)時(shí)都要把硅片裝入盒中，然后進(jìn)行下一項(xiàng)檢驗(yàn)時(shí)又全部拿出來檢驗(yàn)，如此循環(huán)好幾次，這樣做的目的主要是為了防止在搬動(dòng)硅片的過程中碰撞硅片和員工的手直接接觸硅片，導(dǎo)致硅片缺陷以及造成污染，嚴(yán)重影響硅片的質(zhì)量。改善后的操作次數(shù)有原來的8次減少到3次，減少了5次；檢驗(yàn)次數(shù)有5次減少到4次，減少了1次；整個(gè)流程的時(shí)間有原來的92分鐘減少到62分鐘，減少了30分鐘。表2.3檢驗(yàn)車間流程程序圖2.2 作業(yè)分析作業(yè)分析是以人為主的，即人操作消耗時(shí)間占總時(shí)間的比例越大，應(yīng)用作業(yè)分析的意義也就越大，改善后就能更大程度上縮短作業(yè)時(shí)間。分別計(jì)算經(jīng)過ECRS原則改善后的切割車間、清洗車間以及檢驗(yàn)車間中人操作消耗的時(shí)間占總時(shí)間的百分比：切割車間，人在搬運(yùn)及操作中消耗的總時(shí)間為66min，整個(gè)流程總時(shí)間為383min，人消耗的只是見占總時(shí)間的66/383x100%=17.2%；清洗車間，人在搬運(yùn)及操作中消耗的總時(shí)間為43min，整個(gè)流程總時(shí)間為102min，人消耗的只是見占總時(shí)間的43/102x100%=42.2%；檢驗(yàn)車間，人在搬運(yùn)及操作中消耗的總時(shí)間為49min，整個(gè)流程總時(shí)間為62min，人消耗的只時(shí)間占總時(shí)間的49/62x100%=79%。由上分析結(jié)果，選擇檢驗(yàn)車間進(jìn)行作業(yè)分析，為了使作業(yè)分析更加具有針對(duì)性，在檢驗(yàn)車間，針對(duì)外觀檢驗(yàn)、邊長(zhǎng)和電阻率檢驗(yàn)這兩道工序采用雙手作業(yè)分析法進(jìn)行分析2。2.2.1 繪制雙手作業(yè)分析圖（1）外觀檢驗(yàn)雙手作業(yè)分析圖對(duì)于現(xiàn)行方法（經(jīng)過前面程序分析干善后的狀況），繪制外觀檢驗(yàn)工人雙手作業(yè)分析圖如圖2.4所示。圖2.4外觀檢驗(yàn)雙手作業(yè)分析圖使用“5W1H”提問技術(shù)考察現(xiàn)行方法的細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)以下問題： 為什么左手取硅片之后要持住？ 必須持住硅片嗎？是否可以取消持住過程？ 為什么左手持住的硅片要轉(zhuǎn)至右手，然后放到存放區(qū)？ 對(duì)記錄圖研究分析之后，得到問題的答案如下： 左手持住硅片是為了觀察硅片，檢查硅片外觀。 必須持住硅片，不能取消，但是可以和后面的翻轉(zhuǎn)硅片合并到一起。 因?yàn)楣杵娣艆^(qū)在右手邊，但是可以通過改變工作臺(tái)的布置來改變。硅片外觀檢驗(yàn)改善后的方法如圖2.5所示：圖2.5硅片外觀檢驗(yàn)改善后的方法（2）邊長(zhǎng)電阻率檢驗(yàn)雙手作業(yè)分析圖對(duì)于現(xiàn)行方法（經(jīng)過前面程序分析圖改善后的狀況），繪制邊長(zhǎng)及電阻率檢驗(yàn)過程中工人雙手作業(yè)分析圖2.6（注：檢查前工人已經(jīng)佩帶好手套，且在正常工作的情況下開始操作）。分析：使用“5W1H”提問技術(shù)考察現(xiàn)行方法的細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)以下問題： 左手的等待測(cè)量過程是否可以取消或者簡(jiǎn)化？ 左手的持住過程是否可以取消？ 右手的定位動(dòng)作是否可以取消？ 是否可以改變工作臺(tái)布置，使雙手動(dòng)作減少或者更加協(xié)調(diào)？對(duì)記錄圖研究分析之后，得到問題的答案如下： 左手的等待測(cè)量不能取消，因?yàn)橛糜螛?biāo)卡尺測(cè)量時(shí)需要時(shí)間定為和讀數(shù)。 左手的持住過程可以簡(jiǎn)化，可以將硅片放在電阻率檢測(cè)儀上測(cè)量尺寸。 右手的定位動(dòng)作不能取消，因?yàn)闇y(cè)量電阻率時(shí)采用5點(diǎn)測(cè)量法，必須平放定位。 可以改善工作臺(tái)的布置來減少操作者手的移動(dòng)距離。圖2.6尺寸電阻率檢驗(yàn)雙手作業(yè)流程圖改善后的工作臺(tái)布置和工人雙手作業(yè)分析圖如圖2.7。圖2.7硅片尺寸和電阻率檢驗(yàn)改善后的方法（3）雙手作業(yè)分析總結(jié)分析檢驗(yàn)車間硅片外觀檢驗(yàn)和尺寸電阻率檢驗(yàn)，從改善前和改善后進(jìn)行比較，可以得出一個(gè)結(jié)論：要想最大限度的減少工人雙手的動(dòng)作，減少工作疲勞和提高工作效率，很關(guān)鍵的一點(diǎn)就是工作臺(tái)的布置。只有合理的布置好工作臺(tái)，才能在工作臺(tái)上建立一套合理、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的操作動(dòng)作，最后把動(dòng)作規(guī)范化，根據(jù)規(guī)范擬定作業(yè)規(guī)程，為編制標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書提供參考。2.3 動(dòng)作分析由以上的工人雙手作業(yè)分析改善后，尺寸電阻率檢驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)布置圖2.8。 圖2.8尺寸電阻率檢驗(yàn)工作臺(tái)布置圖 根據(jù)改良后的工作臺(tái)和改良后的工人雙手操作作業(yè)流程，繪制動(dòng)素分析表，如表2.4所示。 表2.4尺寸電阻率檢驗(yàn)動(dòng)素分析表3 作業(yè)測(cè)定秒表時(shí)間研究在檢驗(yàn)車間的應(yīng)用在雙手動(dòng)作研究和動(dòng)素分析中都是以檢驗(yàn)車間測(cè)硅片尺寸和電阻率為研究對(duì)象，為了更加深入的分析和改善檢驗(yàn)車間測(cè)硅片尺寸和電阻率這個(gè)操作，所以在此對(duì)該操作進(jìn)一步進(jìn)行作業(yè)測(cè)定，最后制定這一操作的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間3。 在這個(gè)檢驗(yàn)過程中，從操作者的手接觸硅片開始到檢驗(yàn)后把硅片放入存儲(chǔ)區(qū)，這個(gè)過程是不斷重復(fù)循環(huán)的。3.1 制定作業(yè)分解表為了在秒表時(shí)間研究中，秒表測(cè)量時(shí)間段的明確性和準(zhǔn)確定，同時(shí)為了時(shí)間研究中易于測(cè)定性，制定操作作業(yè)分解表3.1。 表3.1檢驗(yàn)硅片尺寸和電阻率的作業(yè)作業(yè)分解操作單元觀測(cè)點(diǎn)1）坐到椅子上，調(diào)整好姿勢(shì)1）移到待檢硅片處手抓住硅片的瞬間2）戴好手套，取半導(dǎo)體紙3）移到待檢硅片處4）硅片移到工作臺(tái)2）移到電阻率測(cè)試儀硅片離開游標(biāo)卡尺瞬間5）測(cè)量硅片邊長(zhǎng)6）移到電阻率測(cè)試儀7）電阻率測(cè)試3）硅片放到存儲(chǔ)區(qū)硅片放到存儲(chǔ)區(qū)手松開硅片瞬間8）移動(dòng)硅片換點(diǎn)測(cè)試9）測(cè)試好的硅片放到存儲(chǔ)區(qū)由上表可知，在測(cè)定過程中，一個(gè)周期中能測(cè)得兩個(gè)時(shí)間段，兩個(gè)時(shí)間段分別記做測(cè)尺寸時(shí)間和測(cè)電阻率時(shí)間。3.2 確定觀測(cè)次數(shù)誤差界限法采用誤差界限法來確定觀測(cè)次數(shù)，在計(jì)算中可靠度取為95%，精確度為5%（樣本均值與總體均值之間的誤差范圍控制在5%以內(nèi)）。對(duì)作業(yè)進(jìn)行10次測(cè)量，統(tǒng)計(jì)如表3.2所示。表3.2各單元操作時(shí)間測(cè)量次數(shù)n尺寸檢驗(yàn)時(shí)間X/s電阻率檢驗(yàn)時(shí)間Y/s1122821027392441029511266122579248102891222101125總時(shí)間106258平方和11366700=11.6次12次 由計(jì)算結(jié)果可知，尺寸檢驗(yàn)和電阻率檢驗(yàn)的應(yīng)觀測(cè)次數(shù)不等，實(shí)際觀測(cè)次數(shù)應(yīng)該取各單元中次數(shù)最大者，即實(shí)際觀測(cè)次數(shù)取20次。采用連續(xù)記時(shí)法對(duì)該作業(yè)進(jìn)行20次的連續(xù)記時(shí)，得到表3.3. 表3.3連續(xù)記時(shí)法 得到兩組數(shù)據(jù) X：12，9，10，11，12，10，7，12，10，11，9，9，12，10，11，16，10，9，10，11. Y：25，28，24，26，27，29，25，28，20，22，24，29，19，26，27，24，25，33，24，25.3.3 采用三倍標(biāo)準(zhǔn)差法剔除異常值根據(jù)正態(tài)分布的原理，在正常情況下，若計(jì)算同一分布的的抽樣數(shù)值，其99.7%的數(shù)應(yīng)在均值正負(fù)三倍標(biāo)準(zhǔn)偏差區(qū)域內(nèi)。超過3界限的為異常值。=X/n=201/20=10.05s x=1.8 (3.1)管制上限UCL=+3x=10+5.4=15.4s。管制下限LCL=3x=105.4=5.6s。經(jīng)過觀察，16大于15.4，在管制上限之外，為異常值，剔除。=Y/n =510/20=25.5s, y=3.1s (3.2)管制上限UCL=+3y=25.5+9.3=34.8s管制下限LCL=3y=25.5-9.3=16.2s 經(jīng)過觀察，Y中所有數(shù)據(jù)都在管制范圍之內(nèi)。對(duì)于X，剔除異常值16之后，重新求得平均值為9.74s。3.4 計(jì)算正常時(shí)間正常時(shí)間是指以正常速度完成一項(xiàng)作業(yè)或操作單元所需要的時(shí)間。一般來說，對(duì)于周期短而重復(fù)的動(dòng)作，整個(gè)研究時(shí)間在30min之內(nèi)的作業(yè)，應(yīng)對(duì)整個(gè)研究加以評(píng)定。對(duì)于檢測(cè)硅片尺寸和電阻率的作業(yè)，整個(gè)研究在30min之內(nèi)，因此整個(gè)作業(yè)點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間即實(shí)際時(shí)間為9.74+25.5=35.24s。 正常時(shí)間=觀測(cè)時(shí)間X評(píng)定系數(shù)觀測(cè)時(shí)間已知是35.24s，為了確定評(píng)定系數(shù)，我采用速度評(píng)定法。常用的速度評(píng)比尺度有三種：60分法、100分法和75分法。通常采用前兩種，在這里我采用100分法。由于觀察的工人為熟練工，做該項(xiàng)作業(yè)已經(jīng)1年多了，因此其作業(yè)速度敏捷，動(dòng)作干凈利落，很像平均合格的工人，確實(shí)可以達(dá)到必要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和精度。我的評(píng)比為133分。則正常作業(yè)時(shí)間=35.24X（133/100）=46.9s47s.3.5 確定寬放時(shí)間正常時(shí)間并沒有考慮操作者個(gè)人需要和各種不可避免的延遲因素所耽誤的時(shí)間，例如疲勞、喝水、上廁所、更衣等。所以在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間以前，必須找到操作者操作者所需的停頓與休息，加入正常時(shí)間這才符合實(shí)際要求，也更能使操作者維持正常的操作。在時(shí)間研究中，寬放時(shí)間通常表現(xiàn)為寬放率。寬放率（%）=（寬放時(shí)間/正常時(shí)間）X100%目前寬放種類通常劃分為私事寬放、疲勞寬放、延遲寬放和政策寬放。在硅片檢驗(yàn)中不存在政策寬放，主要涉及到的寬放為