工业工程课件第4章

第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 内容提要 4.1 方法工程概述 4.2 程序分析 4.3 作业分析 4.4 动作分析 1 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 工作研究 ：用科学的方法对运营（工业领域和非工业领域 ）的全过程，涉及人、机、环进行系统的实证研究。工作研 究包括两部分内容，即 方法工程 (Methods Study)和 作业测 定 (Work Measurement)。 方法工程 是将工作方法进行改进及标准化的技巧之总称 ，旨在消除生产系统中不合理、不均衡、不经济的因素，寻 求最有效的标准工作方法。 作业测定 是对生产活动中劳动力如何使用及应当如何使 用的问题进行定性、定量的测定，在方法工程的基础上正确 测定作业量并制定标准时间。因此，两者是相辅相成的。 2 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 方法工程和作业测定的关系 3 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.1 方法工程概述 方法工程的目的是通过改进来逐步完善 。具体表现 如下 : 改进工艺程序。 改进工厂车间和工作场所的平面布局。 改进工厂设备的平面设置。 改善工作环境，实现文明生产。 改进物料、人力、机器的利用，提高生产率。 降低劳动强度。 方法工程的特点 如下： 求新意识 系统意识 4 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 方法工程 主要包括 程序分析 、 作业分析 和 动作分析 三部分。 下表以汽车车身为例阐述了方法工程的层次和技术。 5 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 方法工程分析技术的类别和方法 6 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 方法工程的一般 程序 ： 确定研究对象 进行分析前的准备工作 进行调查 进行分析研究 确定实施方案 试行实施方案 实施和进度管理 7 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.2 程序分析 l 程序分析 是以整个生产过程为对象，研究分析一个完整的 工作程序。从第一个到最后一个工作，全面研究和分析有无 多余的作业，程序是否合理，搬运是否太多，等待是否太长 ，以便进一步改善工作和工作方法。 l 程序 主要包括两类： 流程程序 和 工艺程序 。 l 程序分析的原理 主要通过 “ 5W1H” 技术、 ECRS 四大原则及 IE改善法 得 以体现 。 8 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 5W1H技术 表 4-5 5W1H的分析 第一 类问题 （ 5W1H） 第二 类问题 （ Why） 第三 类问题 （ Other Options） 目的 做什么（ What） 为 何需要做 有无其他更适合的工作代替 地点 何 处 做（ Where） 为 何需此 处 做 有无其他更合适的地点 时间 何 时 做（ When) 为 何需此 时 做 有无其他更合适的 时间 人 员 何人做（ Who） 为 何需此人 做 有无其他更合适的人 选 方法 如何做（ How） 为 何如此做 有无其他更合适的方法 原因 为 何 这样 做（ Why ） 为 何需 这样 做 有无其他更合适的原因 9 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 ECRS四大原则 程序分析的 ECRS四大原则 取消 (Eliminate) 合并 (Combine) 重排 (Rearrange) 简化 (Simplify) 10 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 IE改善法 从 ECRS四大原则还可以衍生出 IE的改善方法。 排除法 从另外角度看，发现无用的作业工序。 结合法 将类似的作业一起分析。 交换法 改变作业的顺序，替换作业人员。 精减法 消减作业的次数和距离。 11 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 程序分析的描述 为了简化记录及分析工作过程，程序分析时有必要规定一些专用符 号。美国和日本分别于 1947年、 1960年颁布了工序与流程图标准，随后我 国也颁布了相应的符号标准。 我国根据美国机械工程师学会 ASME颁布的标准，结合我国具体情况 ，也制订了工作程序分析图表所用的图形符号标准 (如下图 ) 。 操作 工艺过程或工作程序中的主要步骤 运送 研究对象从一处到另一处的移动 检验 对物体的品质，数量及操作执行情况的检查 等待 延迟或耽搁 存储 受控制的存储 操作和检验 同一时间或场所由同一人执行操作和检验工作 12 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 程序分析的步骤： 找出问题 确定目标 制订计划 调查现状 制定措施 调查结果 巩固成果。 具体如下： 选择 选择所需要研究的工作。 记录 用程序分析有关图表，对现行的方法进行全面记录。 分析 用 5W1H技术，对所记录的事实进行逐项提问，并根据 ECRS四大 原则，对有关程序进行取消、合并、重排与简化，并用 IE改善法进行分 析。 建立 在上述步骤的基础上，建立最实用、最经济、合理的新方法。 实施 采取措施使新方法得以实现。 维持 坚持规范及经常性的检查，维持该标准不变。 程序分析的步骤 13 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.2.2 工艺程序分析 1. 工艺程序分析的内容 ： 工艺程序分析是对现场的宏观分析，将整个生产系统 作为分析对象，分析的目的是改善整个生产过程中不合理的 工艺内容、工艺方法、工艺程序和作业现场的空间配置，通 过严格的考查与分析，设计出最经济合理的、最优化的工艺 方法、工艺程序、空间配置。 2. 工艺程序图： 工艺程序图包含以下内容。 含有工艺程序的全面概况及各工序之间的相互关系，根据 工艺顺序编制，需标明所需时间。 能清晰地表明各种材料及零件的投入，可作为制订采购计 划的依据。 包含各生产过程的机器设备、工作范围、所需时间及顺序 。 14 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 工艺程序图基本形式 15 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 工艺程序图的实例分析 现以国内某厂电子枪生产 线的工艺程序图为例进行分 析 上图为电子枪结构图 右图为改进前电子枪生 产线工艺程序图 16 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 右图为改进后电子枪 生产线工艺程序图 经改进，将 0 18分解为装灯丝和焊 芯柱两个作业，并将 装灯丝作业排到最后 ，避免灯丝的损坏。 改进后每年节约灯丝 19.56万根，节约返修 工时 540小时。 17 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.2.3 流程程序分析 流程程序分析是对生产现场的整个制造程序做详细的记录，以便 于对整个制造程序中的操作、检验、运送、储存、等待等做详细的研究 与分析，特别是可用于分析运送距离、等待等隐藏成本的浪费。 企业的作业流程包括各项作业活动、管理活动等核心流程。 图为企业作业流程 18 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 流程的组成要素和特点 u （ 1） 流程的六要素指输入的资源、活动、活动的相互作用、输出的 结果、客户和价值等 ,其结构如图所示。 u（ 2） 流程的特点 目标性 有明确的输出（目标或任务）。 相关性 流程的活动是互相关联的。 动态性 流程中的活动具有时序关系。 层次性 活动中又有子流程。 机构性 有串联、并联、反馈等结构。 4.2.3 流程程序分析 19 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 流程管理 （ BPM）是从流程角度出发，关注流程是否增值的一套管理 体系。 流程管理体系图 供应链环境下的流程 价值链 供应链流程模式 4.2.3 流程程序分析 20 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 流程程序图 生产流程分析 是以产品生产过程为研究及改进对象的一种分析技术。通 常包括两方面：一方面是加工工艺和作业的方法改进；另一方面则是改 进生产过程管理，减少停放时间和缩短运输路程等。 流程程序图 由 操作 () 、 检验 () 、 搬运 ( )、 暂存或等待 (D)、 贮存 ()5 种符号构成。 绘制流程程序图必须注意以下事项： （ 1） 图表上记录的内容必须是直接观察所得到的。 （ 2） 图表应提供尽可能全面的信息，所有的图表都应具备有关信息 。 4.2.3 流程程序分析 21 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 生产流程分析 流程分析图示： 工序的连接 为了表示生产流程，用一条实线把各工序 连接起来。 工序的集合 在装配作业中，将若干个零件装配成部件 ，或将部件装配成机器。 工序的分离 在检修机器时，先将机器拆成部件，再将 各部件拆成零件，即分解作业。 工序的并行 相同的工序同时进行时，把表示的工序系 列并排画出，然后在并行工序的上面或下面集中起来。 记录时间 作业、检验或运送等所需的时间， 记录运送距离 运送距离可目测或步测。 4.2.3 流程程序分析 22 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 流程分析的调查项目 调查的目的不同，调查的内容也不完全一样。教材中表 4-9比较全面 地列出了调查的项目，实际使用时，可以从表中选择适当的内容进行调 查。通常可用 调查分析图 或 表格 来记录调查结果。 流程程序分析调查事项的表示 4.2.3 流程程序分析 23 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 流程分析研究 在调查现状的基础上，将流程程序图进行整理，对各工序 的数量、时间及距离加以汇总，并填写汇总表 ,最后根据汇 总表进行分析研究 (见表 4-10)。分析研究时应着重考虑以下 问题。 所有活动的目的是什么？能否采取措施排除不必要的活动 ？ 作业地点、时间 是否合适，能否变动？ 作业人员是否可以变动，或 合并由一人作业 ？ 各作业工序使用的工夹模具情况如何？有无实现机械化、 自动化的可能性？ 工序划分是否合理，能否简化或改善作业方法、合并作业 工序？ 是否可以变更作业或检查顺序，从而获得更高的效率？ 运输路线是否合理？能否改进？ 4.2.3 流程程序分析 24 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 流程分析举例及流程程序图分析与改进 某机械厂对阀体加工工序的流程进行了分析与改进。原有的工艺 路线工序划分过细，运输及等待时间较长，因此改进后的流程合并了部 分加工工序，并减少作业及检查等工序的次数，缩短了时间及运输距离 ，从而大大减低了成本。改进后的流程程序见表 4-11。从表中可见运输 距离缩短了 1 791 m，单件成本减低 2.20元。某机械厂改进后的流程程序 分析的主要内容是通过厂区布局及车间设备布置状况的调查，研究原材 料和制品的运输路线。其目的在于缩短流程（加工路线）和运输路线， 以便缩短生产周期。 流程程序分析实例见教材例 4-1 4.2.3 流程程序分析 25 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.2.3 线路图和线图 线路图 以作业现场为对象，对现场布置及物料（包括零件、产品 、设备等）和作业者的实际流通路线进行分析，常与流程程序图配合使 用，以达到改进现场布置和移动路线、缩短运输距离的目的。 气缸头的加工线路图 26 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.2.3 线路图和线图 气缸头的加工线路图 27 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 线图 是线路图的一种特殊形式，是按比例绘制的平面布置 图或模型。 线图 4.2.3 线路图和线图 28 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.3 作业分析 4.3.1作业分析概述 1 作业分析的定义 作业分析 是研究如何使工人的作业及工人与机器的相互配合达到最 经济、最有效的程度。 2 作业分析的基本要求 通过删减、合并、简化，使 作业总数减至最低 、工序排列最佳，并使 每一作业简单易行。 合理地分配负荷 ，发挥两手作用，平衡两手负荷，尽量使用工具。 要求机器设备完成更多的工作。 减少 作业循环，减少物料的运输和转移次数，缩短运输和移动距离， 使运输和移动方便易行 。 改进设备、工具、材料规格或工艺性。 工作地点应有足够的空间，使作业者有充足的回旋余地。 消除不合理的空闲时间，尽量实现人机同步工作。 29 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.3.2 人机作业 1.人机作业概述 人机作业分析 又称闲 余能量分析 ，主要分析一个作业周期内设 备与人的作业的相互关系，以减少空闲时间。主要分析方法是 人机作业 程序图 。 为了求得一个工人操作的机器所需最少数，可用以下公式。 进行人机作业程序分析时，关于工人与机器数的确定，常用公式： L为装卸工件的时间； W为工人从一台机器移动到另一台机器 所需时间； M为机加工时间；（ L+W）为工人操作机器所需时 间；（ L+M） 为一台机器的作业周期。 操作的机器的最少数目 例如，一个工人操作一台机器的时 间为 1 min，机加工时间为 4 min， 则机器数目 5台 30 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.3.2 人机作业 2.人机作业实例分析 图 4-23所示为在立式铣床上粗铣铸件（工件 ）时人机作业情况的详细记录图。图 4-24所示为改 进后的记录图 ,由图可见，重新安排工作后，不需增 加设备和工具，仅在 2 min内就节省了工时 0.6 min ，提高工效 30%。 31 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 图 4-23 精铣铸件人机操作图（现行 ） 图 4-24 精铣铸件人机操作图（改良） 4.3.2 人机作业 32 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 1 联合作业概述 联合作业 是指两个或两个以上人员对同一台设备进行作 业，主要分析方法是采用联合作业分析图，力求通过对各对象 的工作合理调配，取消空闲或等待时间，达到缩短周期的目的 。 联合作业程序图 又称 多种作业程序图 ，是记录在同一时 间坐标上，一组工人共同作业一台机器或不同工种的工人共同 完成一项工作时，他们之间相互配合关系的图表。 4.3.2 联合作业 33 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.3.2 联合作业 联合作业分析的基本原则： 人与机器的动作若能同时完成为最佳。 （ a）为串行作业 （ 工序串行 ） 加等待需 8h； （ b）为串行作业 （ 工序串行 ） 无等待需 7h； （ c）并行作业（ 工序并行 ）仅需 4h。 34 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 联合作业程序图 其绘制方法如下： 在图纸的正中央画出等距离的 水平间隔刻度线 ，表示时间单位，并标出 刻度数值。 在左边 现行方法栏 中，按作业活动发生的 先后顺序 ，记录每一工人或不 同工种的工人活动的内容及消耗的时间。用带有斜线的方块表示工作时间 ，空白表示空闲时间。 经过现行方法考查后， 将改进的方法画入右边栏 内，并填写节省时间的 百分率。 4.3.2 联合作业 35 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.3.4双手作业概述 u 生产现场的具体作业，主要是靠 工人的双手 完成的。 调查了解如何用双手进行实际作业则称为双手作业分析。其作用是 研究双手的动作及其平衡 ,发掘 “ 独臂 ” 式作业 ,发现伸手、寻找和笨拙 无效的动作 ,发现工具、物料、设备等不合适的放置位置 ,使动作规范化 。分析时常采用双手作业程序图。 u 双手作业程序图 是按作业者双手动作的相互关系记录其手（或上、 下肢）的动作的图表。 分析研究双手作业程序图的目的，在于平衡左右手的负荷，减少无 效动作，减轻工人疲劳，缩短作业时间，使作业过程合理化，并据此拟 定作业规程。 双手作业实例： P145-146 4.3.4 双手作业 36 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.4 动作分析 u 动作分析 是方法工程中的一种微观分析。它是以作业者 在作业过程中，手、眼和身体其他部位的动作作为分析研究 对象的。通过动作分析，找出并剔除不必要的动作要素，在 此基础上制定出最佳作业方法和预定动作时间标准，以达到 使作业简便、高效省力的目的。 u 动作分析的目的 是发现作业人员的无效动作或浪费现象 ，简化作业方法，减少工作疲劳，降低劳动强度。 u 人们的作业活动可分为 17个基本要素 ，即 动素 ：人完成 工作的动作可分解成的基本动作。其有关符号表示及含义如 表 4-12、表 4-13所示。 37 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.4.2 动作分析的方法 常用的动作分析方法有三种 :目视分析、摄影分析和预定时间标准法 。 目视分析 主要凭研究人员的观察，用动作要素符号进行记录和分析 的一种研究方法。 摄影分析 采用摄像或录像的方法进行动作分析，它不仅可以记录人 的全部作业活动，而且事后可以根据分析的需要，反复再现。具体方法 包括： 瞬时动作分析 ； 细微动作分析 。 预定时间标准法 预定时间标准法即 PTS（ predetermine time standard）法。 38 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 4.4.3 动作经济原则 动作经济原则 为吉尔布雷斯首创，后经多位学者研究并 改进，美国巴恩斯总结为 22条。 关于人体的运用的原则 （ 8条） 关于工作地点布置 （ 8条） 关于工具设备（ 6条） 任何工作中的动作，凡符合以上 22条原则的，皆为经济 有效的动作 ;否则，就应该改进。 将以上原则总结为以下 10条分别介绍 39 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 第一条原则 ： 双手的动作应同时而对称 。 用一只手：插完 30只销子需 30S 用双手：插完 30只销子只需 23S， 节约时间 29% 10条原则 40 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 人体的动作等级表 级别 运动枢纽 人体运动部位 1 指节 手指 2 手腕 手指及手腕 3 肘 手指、手腕及小臂 4 肩 手指、手腕、小臂及大臂 5 身体 手指、手腕、小臂、大臂及肩 电灯开关的设计 第二条原则 ： 人体的动作应以尽量应用最低级而能得到满意结果为妥 41 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 上下型挥动：最佳效果的效率为 9.4%。动能未得到利用，为 肌肉所制止。 圆弧型挥动：后面挥上，前面打下，效率可达为 20.2%，不 易疲劳。 第三条原则 ： 尽可能利用物体的动能，曲线运动，弹道式运动 42 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 第四条原则 ： 工具、物料应置于固定处所及工作者前面近 处，并依最佳的工作顺序排列。 43 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 第五条原则 ： 零件、物料应尽量利用其重量坠送至工作者前面近处 。 44 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 第六条原则 ： 应有适当的照明设备，工作台及座椅式样和高度 应使工作者保持良好的姿势。 45 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 第七条原则 ： 尽量解除手的工作，而以夹具或足踏工具代替 46 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 第八条原则 ： 可能时应将两种或两种以上工具合并为一 47 第四章 方法工程 武汉科技大学工业工程基础 第九条原则 ： 手指分别工作时，各指负荷应按其本能力予以分配。手柄 的设计应尽可能与手接触面大；机器上的杠杆、手轮的位置应尽可能使 工作者少变动其姿势。 英文打字键位置安排与各手指能力匹配 右手 左手 手指 食指 中