工作研究2.0：信息问题精益改善的理论与方法（智能制造系列丛书）

本书构建了工作研究2.0理论方法框架，基于该框架给出了制造系统信息场、信息流和信息引擎一场作用模型，提出了信息加工经济原则和任务复杂性测度方法，结合案例探讨了同时考虑动作经济原则和信息加工经济原则的全要素精益改善方法，并在展望中对文献中与本书知识体系相关的研究方向进行了综述。
本书可供从事智能制造与制造业数字化和信息化的研究人员、生产现场改善的技术人员以及精益生产推进人员参考使用，也可供高等院校工业工程、机械工程、物流工程以及管理科学与工程等专业师生学习基础工业工程课程时参考。

孔繁森，吉林大学工业工程系系主任、教授、博士生导师，教育部高等学校工业工程类教学指导委员会委员，未来工厂设计规划吉林省重点实验室主任。主要从事制造系统的设计规划、设计复杂性、制造复杂性、可靠性、维修决策、人因质量事故分析、制造系统重构建模、仿真与优化等理论研究。曾获吉林大学首批本科课堂教学质量奖“卓越奖”、第三届西浦全国大学教学创新大赛年度教学创新二等奖、吉林大学首批创新示范课（金课）主讲教师等奖项。

通过阅读本书可使读者掌握工业4.0时代生产现场信息问题的内涵与改善方法。

　　工作研究是20世纪初由泰勒、吉尔布雷斯等人建立的工业工程基本方法体系，是一个由宏观到微观解决现场管理技术问题的科学方法体系。它由方法研究和时间测定两大技术组成。而方法研究又由程序分析、操作分析和动作分析组成，在管理现场改善过程中需遵循ECRS、流程经济性和动作经济性原则。工作研究的基本目的是对现有的各项作业、工艺和工作方法进行系统分析，寻求完成某项工作的最经济合理的方法，达到减少人员、机器以及无效动作和物料消耗的目的，并使工作方法标准化； 从人的角度考虑，工作研究的核心目的是降低人的劳动负荷提升流程和动作的经济性。进入工业4.0时代，自动化程度大幅上升，信息化和数字化技术的快速发展使人们在完成任务过程中消耗的物理负荷比例下降，而信息负荷或者认知负荷比例上升。传统工作研究解决问题的方法需要升级。借由各种技术方法X.0的东风，作者提出了工作研究2.0的概念，即考虑信息(认知)负荷的工作研究。工作研究2.0在原工作研究方法体系基础上对称性地增加了信息研究与复杂性测定，以及在管理现场改善过程中所应遵循的信息加工经济原则。

　　本书共包括9章内容，第1章介绍了本书研究内容的背景和意义，并对相关研究的国内外现状进行了综述。第2章系统地给出了工作研究2.0理论框架。第3章介绍了作者提出的信息场的概念、测度与应用。从现场管理的角度给出了信息场场作用特征值的确定方法。按照管理颗粒度和信息需求空间的变化实现了制造系统信息场的可视化。并阐明了在信息场框架下对制造系统进行改善和优化所应遵循的信息原则和改善流程。第4章和第5章分别介绍了信息流价值的定性与定量评价方法。第6章主要介绍了信息引擎的概念和作者提出的信息引擎场作用模型，该模型为信息流的改善提供了切实可行的方法。第7章在简单回顾动作经济原则基础上给出了信息加工经济原则和改善案例，并在此基础上构建了工作站任务复杂性的定性分析与定量测度的理论方法框架。第8章给出了建立在工作研究2.0理论方法基础上的全要素现场改善方法案例。第9章介绍了作者在信息研究过程中所涉猎的相关研究，如分布式认知、系统化创新改善的方法工具TRIZ中的流分析等内容，供读者在进一步研究中参考。

　　本书的研究得到吉林省科技厅的大力支持，是未来工厂规划设计吉林省重点实验室的主要研究成果。部分成果发表在International Journal Production Research，Advanced Engineering Informatics和《机械工程学报》上，另一部分成果尚未公开发表，现辑录于本书，希望为读者呈现完整的工作研究2.0理论方法的体系、框架。作者期望本书内容能够为从事基础工业工程教学的老师和学生提供参考，拓展学生们的想象空间，期望回答工业4.0时代工业工程的作用和价值。本书提供的工作研究2.0的内容是初步的，还有大量问题亟待解决，如布局与信息(认知)负荷的关系、信息场的作用机理——这个机理作者考虑很久，它是物理与意识的作用问题，期望本书能为感兴趣的研究者提供一点启迪。本书出版的另一个目的是期望为企事业的现场改善提供新的视角和方法工具。展望未来，期望借由本书的出版，促进国内更多的研究者为工业工程在工业4.0时代的应用贡献力量，期望对塑造5G时代制造业车间未来的工作空间提供理论支撑，为丰富工业工程学科理论体系，拓展精益生产方法使其适应工业4.0时代制造业的发展尽绵薄之力。

作者

2022年12月31日于长春审苑

第1章 绪论
1.1 背景和意义
1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.3 任务复杂性和认知负荷的测度
1.3.1 任务复杂性测度
1.3.2 认知负荷的测量
1.4 本章小结
第2章 工作研究2.0理论框架
2.1 理论背景
2.2 考虑信息负荷的工作研究2.0理论框架
2.3 本章小结
第3章 制造系统中的信息场：概念、测度与应用
3.1 制造系统信息场的分析框架
3.1.1 制造系统信息场的概念框架
3.1.2 制造系统信息场分析的测度框架
3.1.3 信息场场作用的物理解释
3.2 现场管理应遵循的信息原则
3.3 案例研究
3.3.1 模型构建
3.3.2 各个工作站信息场的场强
3.3.3 制造系统信息场分析
3.3.4 学术贡献、限制和实际意义
3.4 本章小结
第4章 信息流价值的定性分析与定量测度
4.1 信息流理论概述
4.1.1 信息及信息流的概念
4.1.2 制造企业信息流的分类
4.1.3 信息流的特征
4.1.4 信息流的浪费
4.2 信息流的表征工具
4.2.1 设计结构矩阵介绍
4.2.2 数据流图介绍
4.2.3 输入-过程-输出图介绍
4.2.4 信息价值流映射4.0
4.2.5 可视化、分析和评估信息流的方法
4.3 信息流表征工具与表征所应遵循的原则
4.3.1 信息流的可视化
4.3.2 基于信息流可视化原则的改善
4.3.3 信息流表征工具的比较
4.4 案例研究
4.4.1 案例的信息流分析与表征
4.4.2 信息流的改善
4.4.3 现场信息流改善后的可视化表征与改善效果评价
4.5 本章小结
第5章 信息流价值的定量评价方法
5.1 基于数据的信息流浪费的定量评价方法
5.2 信息流透明度的定量评价方法
5.3 建立在精益基础上的信息流浪费定量评价方法
5.4 经过改善的信息流浪费和透明度的定量评价方法
5.4.1 经过改善的信息流浪费的定量评价方法
5.4.2 经过改善的具有时间约束的信息流透明度定量评价方法
5.5 信息流定量评价方法的比较
5.5.1 从浪费角度对信息流定量评价方法进行比较
5.5.2 从透明度角度对信息流定量评价方法进行比较
5.6 案例研究
5.6.1 改善前信息流定量评价
5.6.2 改善后信息流定量评价
5.6.3 改善前后信息流浪费对比
5.7 本章小结
第6章 信息引擎-场作用模型
6.1 基本概念
6.1.1 整合
6.1.2 信息熵与热力学熵
6.2 信息引擎
6.2.1 信息引擎的内涵
6.2.2 信息引擎的工作步骤
6.2.3 信息传输效率的定量评价
6.3 工厂采购系统的信息研究
6.3.1 案例简介
6.3.2 不确定性和评估
6.3.3 信息流分析
6.3.4 信息流的优化
6.4 场作用模型
6.4.1 概念模型
6.4.2 信息引擎-场的传输模型
6.4.3 案例
6.4.4 结果讨论
6.5 本章小结
第7章 信息加工经济原则与工作站作业复杂性测度方法
7.1 动作经济原则的简要回顾
7.2 生产现场信息加工经济原则
7.2.1 人的操作行为模型
7.2.2 信息加工经济原则的基本概念
7.2.3 信息加工经济原则的作用
7.2.4 信息加工经济原则的进一步解读
7.2.5 信息加工经济原则的应用
7.3 作业过程与作业难度复杂性分析评价模型框架
7.4 生产作业综合复杂性评价指标体系
7.4.1 作业难度评价指标体系
7.4.2 生产作业复杂度评价指标的建立
7.4.3 生产作业的时间压力
7.4.4 辅助装置影响指数
7.4.5 生产过程的综合复杂性评价
7.5 结构件生产过程综合复杂性案例分析
7.5.1 拼焊作业难度评价
7.5.2 拼焊作业复杂度评价
7.5.3 拼焊作业的综合复杂性评价
7.6 本章小结
第8章 生产现场全要素综合改善案例
8.1 案例背景介绍
8.2 解决问题的思路
8.3 现场布局改善
8.3.1 现场布局改善的原则与目的
8.3.2 现场宏观布局的改善
8.3.3 中后桥总装产线物流的改善
8.4 考虑操作复杂性的装配线平衡问题
8.4.1 装配线各操作单元操作标准时间的制定
8.4.2 生产线平衡
8.4.3 基于时间效率的生产线平衡
8.4.4 基于复杂性的生产线平衡
8.5 生产现场全要素改善
8.5.1 关于“人体运用”的改善
8.5.2 关于“工具设备”的改善
8.5.3 关于“工作地布置”的改善
8.6 基于信息加工经济原则的改善
8.6.1 关于法——标准作业要领书的改善
8.6.2 关于“环境与安全信息系统”的改善
8.6.3 关于“测量方法与工具”的改善
8.7 本章小结
第9章 展望
9.1 分布式认知
9.2 基于TRIZ的信息流分析
9.2.1 流的概念
9.2.2 不足流
9.2.3 过度流（信息冗余）
9.2.4 有害流
9.2.5 流进化趋势与反趋势
9.2.6 流分析的益处
9.2.7 流功能模型