ie动作分析基础知识讲义

IE基础1.0动作分析1.1动作分析的目的与方法1.1.1动作分析的目的1) 动作的定义按工艺流程、作业和动作的顺序分析制造系统。从投入原材料开始到成品为止的流程称为工艺流程。一旦确定了工艺流程，紧接着要确定要一道工序最理想的作业方法。在实施各种作业的时间，操作者身体的各个部位，如手、足、眼等有一个一个的活动。在此，我们将动作定义为工艺流程和作业的具体实施方法，如为寻找、掘取、移动、装配必要的目的物、操作者身体各个部位的每个一个活动。2) 动作分析动作分析的定义：按操作者实施的动作顺序观察动作，用特定的记号记录以手、眼为中心的人体各部位的动作内容，把握实际情况，并将上述记录图表化，以此为基础，判断动作的好坏，找出改善着眼点的一套分析方法。通过对各种各样的作业不断地进行动作分析，可进入“在日常生产中不管对任何作业者抱有问题意识，仔细观察事物，判断动作的好坏，构思设计更好的动作顺序和方法”这样的境界。这种境界称为动作意识。对管理人员而言，具有动作意识是理所当然的事。操作者也要培训出动作意识。3) 动作分析的目的简单地讲，动作分析的目的是把握动作的现状，找出问题并加以改善，具体有以下几个方面：了解操作者身体部位的动作顺序和方法；了解以两手为中心的人体各部位是否能尽可能同时动作，是否相互联系；明确各种动作的目的，动作过程中的必要动作和不必要动作；了解必要的作业动作中两手的平衡。1.1.2动作分析方法可以分类以下两大类：目视动作观察法、影像动作观察法。基于目视动作观察的有动素分析和双手操作分析法，基于影像动作观察的对应于不同类型的作业有高速摄影分析（也称为细微动作影像分析）、常速摄影分析、慢速摄影分析及VTR 分析 （也称为录相摄影分析）等。下面简介其中常用的一种：动素分析，就是观察人体中的手、足动作和眼、头活动，把两手的动作顺序和方法与眼睛的各种活动联系起来，用18个描述动作最小单位的动素记号记录动作并加以分析的一种方法。1.2动素分析1.2.1动素与动素分析的概念1）概述在双手操作分析中如果把握了作业动作的实际情况，可以得到一定程度的改善。但在此步，仅把握和分析了动作大概的实施顺序和方法，还不能深入探讨每一个细微的动作和状态动素分析就是把作业动作进一步细分为手、足、眼、头等人体各部位的一个一个的动作，以便进行极其细微的分析和讨论。吉尔布雷斯把这些以手、眼活动为中心的基本动作总结为 18种，并将之取名为动素。这种用动素记号详尽分析动作实际状态的方法就是动素分析。【动素分析】就是通过观察手、足动作和眼、头活动，把动作的顺序和方法与两手、眼的活动联系起来详尽地分析，用动素记号记录和分类，找出动作顺序和方法存在的问题，单手等待以及不合理动作、浪费动作等问题并加以改善的一种分析方法。2）动素及其记号，前面提及的 18 种动素可以分成以下3 大类动素：第1类为有效动素，即进行作业时必要的动作。主要有：伸手、握取、移物、定位、装配、拆卸、使用、放手、检查等 9 种。对操作者的动作进行分析时，这类动素应该取消的不会很多，分析、改善的重点是如何缩短其时间。第2类为辅助动素。主要有：寻找、发现、选择、思考、预置等 5 种。虽然此类动作有时是必要的，但有了此类动作后，将延缓第1类动作的实施，使作业时间消耗过多，降低作业效率，除了非用不可者外应尽量取消。第3类为无效动素。主要有：拿住、不可避免的迟延、休息和可以避免的耽搁等 4 种。由于此类动素不进行任何工作，这是一定要设法取消的动素。1.2.2动素分析的目的和用途1）动素分析的目的把动作分类归纳成 18 种基本的最小动作单位，了解每个动作的过程和状态，明确动作的顺序、方法与双手、眼、足、头等人体各部位动作之间的关系。区别必要动作、辅助动作和不必要动作，找出产生辅助动作和不必要动作的原因。2）动素分析的用途取消不必要的动作；探讨最适当的动作顺序；1.2.3动素分析的方法动素分析的对象是普通的重复进行的手工短作业，由于区分动作的记号多达 18 个，因此与双手操作分析相比，需要更细微且一无遗漏地分析动作。动素分析的步骤几乎与双手操作分析相同。表6-2 动素的名称、记号、代号与定义类别序号名称记号代号例：用书桌上放着的铅笔写字动素定义及注意事项记 号 说 明第一类为完成工作所必要的动作有效动素1伸手TE把手伸到放置铅笔的位置处空手移动接近或离开目的物的动作空手、移动距离指实际路径，此动素不能取消可以改善：缩短距离，减少其方向的多突，尤其是突变。空手的形状2握取G用手抓住铅笔用手或身体的某一部位抓取或控制目的物的动作手指，时间很短。改善一次握取多件；改进物体以利握取；工具物体预先放好以利握取。用手抓目的物的形状3移物TL用手抓住铅笔移动用手或身体的某一部位承受载荷改变目的物位置的动作，拉送，推送和滑送也属于此类动素，减量，适当器具。手中放置着目的物的形状4定位P把铅笔尖对准写字的位置把手持的目的物与其他的装配或使用的目的物取得正确有位置关系的动作把目的物放在指尖的形状5装配#A为铅笔套上笔套使两个或两个以上的目的物合并的动作组合形状第一类为完成工作所必要的动作有效动素6拆卸艹DA打开铅笔套将一物分解为两个或两个以上目的物的动作从组合形状中拆除一物体7使用UU正在写字的时候利用器具或装置所做的动作。用手改变目的物形状态，性质的动作也属于此类动素自动，减少注意力英语Use 的第一个字母U8放开RL把手中的铅笔放下放开由手或身体的某一部位控制着的目的物的动作。改进：减少放开的注意力；在运输途中放手从手中落出目的物的形状9检查I检查所写的字是否正确将目的物的性能、质量、数量与规定标准相比较的支作。取消或合并；改善条件，减少时间放大镜的形状第二类将延缓第一类动作辅助动素10寻找SH寻找铅笔放在何处用眼、手等五种感官寻找目的物的动作用眼寻找目的物的形状第二类将延缓第一类动作辅助动素11发现F看见铅笔在寻找动作之后，找到目的物瞬间的动作用眼看到目的物的形状12选择ST从数支铅笔中选择恰当的一支铅笔使作五官从数个物件中选定目的物的动作指向目的物的形状13思考PN回忆忘记掉的单词以思考为主的理解和判断等心理活动用手摸着头的形状14预置PP改正铅笔的握持以便于写字为了便于下一个动作的实施调整目的物的位置使其正好处于最好的朝向而完成的动作保龄球瓶立着的形状第三类与工件无关的动作动素15拿住H在写字的时候要压紧纸用手或身体的某一部位保护目的物维持原状的动作用磁石吸住目的物的形状16不可避免的迟延UD由于停电而无法写字由于机械的自动进给而造成的等待以及双手操作时的某只手的空闲。迟延不是有效动作，但操作者不负责任人被绊倒的形状第三类与工件无关的动作动素17可以避免的耽搁AD由于观望别处而停止写字不含有效动作，但操作者可以控制的迟延。人躺着的形状18休息R由于手发酸而停止写字为了恢复疲劳，身心活动处于休息状态人坐在椅子上的形状1.3动作经济原则1.3.1动作经济原则的定义在生产现场最必要的是人、机器和物料，称之为生产的三要素。在生产的三要素中，必须正视，操作者的体力是不能贮存起来的。为此，应重视在生产中省力装置和机构的使用，推进机械化的实施，将操作者用在非用人不可完成的工位上，改善作业环境，实施合理化的作业方法，取消作业中的不合理、不稳定因素和浪费，充分发挥人的潜力。因此，有必要遵循动作经济的原则来分析和研究生产现场的作业动作。1.3.1.1在作业过程中要经济地使用动作，必须观察和分析动作：1）是否只使用右手而让左手空闲着；2）工作是否处于难于处理的位置；3）若使用工夹具是否减少人数也能轻松地进行作业；通过对上述问题的改善，既可以提高作业的效率，也能确保产品的质量。1.3.1.2要追求动作经济，必须具备动作意识，经常分析一个一个的操作动作，彻底排除动作中的不合理成分和浪费，达到动作意识：1）明白合理动作与不合理动作的区别；2）明确动作错误的原因，判断合理动作，认获得进一步改善；3）全身心地投入动作研究，思考合理动作方法、作业配置和工夹具。以上三条称为动作意识，具备动作意识后可以进一步提高问题意识和改善意识。1.3.1.3动作经济原则，就是人为了以最低限的疲劳获取最高的效率，寻求最合理的作业动作时应遵循的原则。1.3.2动作经济的 4 条基本原则:1.3.2.1减少动作的数量1.3.2.2双手同时进行动作1.3.2.3缩短动作的距离1.3.2.4轻松动作1.3.3关于动作的三要素:1.3.3.1动作方法1.3.3.2作业现场布置1.3.3.3工夹具与机器1.4动作经济原则的应用1.4.1基本原则 I 减少动作数动作数越多，作业时间越长。因此，要避免不必要的动作，物料和工具的放置要便于使用，尽量减少动作数，或一次完成 2 个以上的动作。关于动作方法,取消不必要的动作如果存在不必要的动作，当然要使作业时间变长，使宝贵的时间消耗在无用的动作上。例如：利用定量容器取消计数动作1.4.2基本原则II 双手同时进行动作人们经常用一只手代替万用夹钳等夹拿住工件，结果造成动作浪费。因此有必要经常注意到同时使用双手动作，同时要改善作业现场和工夹具以便于双手同时动作。关于动作方法1) 双手同时开始同时完成动作2）双手对称、反向同时动作例如：人们经常利用夹钳拿住待加工零件，另一只手将螺钉放入螺孔，然后再拿取电动起子锁紧螺丝，可以利用特殊工装夹具将工件固定然后一只手取螺钉，同时另一只手取电动起子锁紧螺钉。1.4.3基本原则III 缩短动作距离1.4.3.1关于动作方法1)便于用最适当的人体部位动作2)用最短的距离进行动作例如：利用桥式操作台缩短动作范围。1.4.3.2关于作业现场布置:在不防碍作业的前提下尽量使作业区域狭窄1.4.3.3关于工夹具与机器1)利用重力和机械动力送进、取出物料2) 用人体最适当的部位操作机器例如：运用滑槽缩短工件的运送作业距离。1.4.4基本原则IV 轻快动作1) 使动作不受限制轻松进行2）利用重力及其他机械电磁力动作3）利用惯性力和反冲力动作4）连续圆滑地改变运动方向1.5动作经济原则的发展巴恩斯的22条原则动作经济原则为吉尔布雷斯首创，后经多位学者研究改进，美国巴恩斯将此原则分为22条，归纳为三大类：1.5.1关于人体的运用（第18条）1) 双手应同时开始并同时完成其动作。2) 除规定的休息时间外，双手不应同时空闲。3) 双臂的动作应该对称，反向并同时进行。4) 手的动作应以最低的等级而能得到满意的结果。5) 物体的运动量应尽可能地利用，但是如果需要肌力制止时，则应将其减至最 小的程度。6) 连续的曲线运动，比方向突变的直线运动为佳。7) 弹道式的运动，较受限制后收控制的运动轻快自如。8) 动作应尽可能地运用轻快的自然节奏，因节奏能使动作流利及自发。1.5.2关于工作地布置（第916条）9) 工具物料应放置在固定的地方。10) 工具物料及装置应布置在工作者前面近处。11) 零件物料的供给，应利用其重量坠送至工作者的手边。12) 下移应尽量利用重力实现。13) 工具物料应依最佳的工作顺序排列。14) 应有适当的照明，使视觉舒适。15) 工作台及座椅的高度，应保证工作者坐立适宜。16) 工作椅式样及高度，应能使工作者保持良好的姿势。1.5.3关于工具设备（第1722条）17) 尽量解除手的工作，而以夹具或脚踏工具代替。18) 可能时，应将两种工具合并使用。19) 工具物料应尽可能预放在工作位置上。20) 手指分别工作时，其各指负荷应按照其本能予以分配。21) 设计手柄时，应尽可能增大与手的接触面。22) 机器上的杠杆、十字杆及手轮的位置，应能使工作者极少变动姿势，且能最大地利用机械力。2.0秒表测时法2.1概述2.1.1秒表测时法的定义秒表测时法是作业测定的一种主要技术，以秒表为主要计时工具，通过对工序作业时间的直接测定，并经过评比和宽放，从而建立和制订按规定标准完成一项作业的标准时间。2.1.2秒表测时法的特点：1）以工序作业时间为对象，常应用于第二阶次的工作；2）在一段时间内，连续地直接观测并记录作业人员的作业时间消耗；3）需要评比；4）常应用于重复循环型作业。2.1.3秒表测时法的用途：1）对于新作业，用于制定标准时间；2）对于旧作业，因原有作业方法或材料发生变化，用于修订原有标准时间；3）比较工时标准与实际工时的差别，可以及时发现与处理生产中的问题；4）为制订工资奖励制度提供科学的依据；5）便于在生产前预先确定成本，控制预算；6）决定工作日程及工作计划；7）决定机器的使用效率，并用以帮助解决生产线的平衡。2.1.4秒表测时法的测时工具1）秒表2）记录板3）记录表（见表1-1）4）铅笔5）计算器6) 测量距离及速度的仪器等表1-1 常用秒表测时主表秒表测时主表部 门：研 究 号：作业： 总号车间 / 机器： 号工具和量具：第 页 共 页开始时间：结束时间：延续时间：操作人：时钟号：产品 / 零件： 号图号： 材料质量：研究人员：日期：审定人：注意：现场平面布置图、装配图、部件图见反面或另面工作要素说明评比秒表读数扣除的时间基本时间工作要素说明评比秒表读数扣除的时间基本时间2.2秒表测时法的实施步骤2.2.1选择研究的作业这取决于秒表测时的目的。通常进行秒表测时是出于下列原因：2.2.1.1新作业，过去没有标准时间；2.2.1.2原有作业方法或材料发生变化，必须修订原有标准时间；2.2.1.3生产中出现瓶劲，要研究改进措施；2.2.1.4配合方法研究，确定更合理的作业方法；2.2.1.5为实施新的工资奖励制度作准备；2.2.1.6某些作业成本过高，要研究改进措施。作为秒表测时研究的作业，必须是经过方法研究后确定的标准作业，即首先要确保方法正确2.2.2选择操作者通常在所选择的作业上工作的操作者不止一个，选定的人员应该是一个“合格工人”。即能使用正确有操作方法，受过良好的训练，具有相当的实际操作经验，操作技术在同类操作人员中达平均选进水平，并能与工作研究人员进行良好的合作。2.2.3 收集和记录一切可能影响工作开展的有关作业、操作人员和环境条件的资料。需要收集的资料可分为以下几类：2.2.3.1需要时可迅速检索和鉴别研究内容的资料：2.2.3.2可正确识别制造的产品或零件的资料：2.2.3.3能正确识别工艺、方法、工厂或机器的资料：2.2.3.4能识别操作者的资料2.2.3.5研究的期间2.2.3.6工作条件温度、湿度、照明度、噪声以及其它影响操作者生理与心理的资料2.2.4将作业划分为单元为便于评比，并确保生产工作（或有效时间）与非生产工作（或无效时间）分开，需要将作业划分为单元。2.2.4.1划分的目的1）便于评比。一个作业所包括的动作，不但数量多，且性质亦很复杂，很难评比其快慢。因此将作业分为若干单元，每一单元的动作不但数量减少，并且均为性质相同的动作，个别评比每一单元的快慢要容易而准确得多。而这些个别单元的时间加起来，亦同样等于整个作业的总时数，这就是为什么要分解作业的主要原因。2）介绍一作业内容的最好方法，就是将此作业分为若干具体可量计的单元。详细记述的单元还可做为“作业标准”培训新工人。3）可对不同类型的单元进行鉴定和区分，以便不同的单元按其类型得到适当的处理。4）便于检验工作方法，这样可以很快地发现遗漏的或增加的单元。5）确保生产工作（或有效时间）与非生产工作（或无效时间）分开。6）如已制定出每个单元的标准时间，将其综合，即为整个作业的标准时间。且以后单元如遇有增减时，亦可迅速算出其标准时间。2.2.4.2单元的类型1）重复型单元：是在作业的每一工作循环中都出现的单元。例：拿起零部件进行组装的单元；将完工的零件放在一旁的单元等。2）临时型单元：是一种不在作业的每一工作循环中出现，而是定时或不定时出现的单元、临时性单元是一种有用的工作，是作业的一部分。它将包括在最终的作业标准时间内。例：校正压力或机器安装；接受工厂指令。3）固定型单元：是一种在任何情况下基本时间保持不变的单元。例：启动机器，检测尺寸；旋紧螺帽，安装刀具。4）变化型单元：是基本时间随产品，设备或工艺的特性（如规格、重量、质量等）不同而变化的一种单元。2.2.5 测时测时方法包括归零法、累计测时法、周程测时法、连续测时法2.2.5.1归零法：在第一单元的始点启动秒表，于第一单元的终点按停秒表，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，如此不断记录每一单元时间，这一方法的优点是不必进行减法运算，缺点是因要归零，所以费时，易漏记。2.2.5.2累计测时法：用两个秒表，由一连杆机构连接。一标开动，另一表停止；一表停另一表即开动，停止表上的时间，读取后即归回零位。此法最大缺点是携带不便。2.2.5.3周程测时法：单元甚小且周程甚短的作业，可用此法。此法采用每次去掉一个单元的办法来测时。2.2.5.4连续测时法：为了避免秒表指针归零时产生的时间累计误差，连续测时法在启动秒表后，持续不停的进行测定，即在每个单元的始末处，从转动的指针位置读取并记录时间值，各个要素的时间值待观测值终止后，用减法求之。测时后需对记录的结果进行整理和分析，检查各个观测时间，删去其中的异常值。2.2.6 计算正常时间所谓正常时间则是以一种不快不慢的正常速度完成工作所需的时间。正常时间 = 观测时间 评比系数某作业的正常时间 = 每一单元的观测时间 评比系数。（如何求评比系数将在下一节详细阐述）2.2.7 确定宽放时间如果以正常时间为标准时间，则必然使操作者从早到晚工作，而不能有任何的停顿或休息。所以在制定标准时间以前，必须找出操作时所需的停顿或休息，加入正常的时间，这才符合实际的需要，也才能使操作者稳定的维持正常的操作。这种进一步进行修正的时间称为“宽放时间”。宽放时间的种类：1） 休息宽放时间：消除在特定条件下从事特定工作产生的生理和心理疲劳，并照顾工人个人的需要所给予的宽放时间，休息宽放时间的长短取决于工作的性质。休息宽放时间有两个主要组成部分：固定宽放时间和可变宽放时间。A）固定宽放时间包括： 个人需要的宽放时间：用这种宽放时间可离开工作地点，满足个人需要，如盥洗，上厕所、喝水，许多企业一般规定占基本时间的 5-7%。 基本疲劳的宽放时间：这种宽放时间，一般是常量，主要考虑到工作时体力的消耗和缓解单调乏味的心理状态，一般占基本时间的 4%。这种规定适合于坐着工作，在良好工作条件下人事轻微劳动，以及只正常使用手、脚和感官的工人。B）可变宽放时间：是在工作条件与上述情况情况显著不同情况下附加在固定宽放时间中的时间，比如由于环境条件恶劣无法改善，使得工作进增加了紧张和精力，等等。2）意外宽放时间：是一小部分宽放时间，用以从事合法的和预料到的工作项目或诞误，由于不正常发生或发生得不规律，所以精确衡量是不经济的。通常规定此类宽放时间不得超过正常时间的 5%。3）特别宽放时间：可用于不属于工作循环正常部分、但对顺利完成工作至关重要的任何活动。这种宽放时间可以是永久性的，也可以是临时性的，确定时应当慎重。按发生的情形可分成 2 类 周期动作宽放时间：如刃磨工具、清洁机器或工厂、周程检查、发生在一固定间隔或某一定周期之后的动作时间。 干拢宽放时间：一人操作多台机器，当在这台机器操作时，另一台机器已停止，等待来操作。4）政策宽放时间：政策宽放并非“作业测定”的一部分，但应用上实际有效。它是作为管理政策上给予的宽放时间。它不但能配合事实上的需要，而且能保持“作业测定”的原则不受破坏。例如因某种原因，某类工人在市场上的工资已升高，按工厂标准工资已无法雇到此类工人时，则可以将其差额用“政策宽放”的给予补偿。其它如材料的品质不良，或机器的机能欠佳时，也都给予此类宽放，当这些影响因素消失时，这种宽放也就取消。固定宽放时间可变宽放时间休息宽放时间意外宽放时间特别宽放时间政策宽放时间总宽放时间基本时间工作量图2.2.7意外、特别、政策宽放时间在特定情况下使用宽放时间计算的基本模式:宽放时间计算的基本模式见图2.2.7从模式中可以看出，休息宽放时间是唯一加入基本时间的主要组成部门。其它宽放时间，如意外的、政策的和特别的宽放时间，只在某些情况下才使用。宽放率（%） = （宽放时间 / 正常时间） 100%2.2.8计算标准时间标准时间可用以下几个公式计算标准时间 = 平均观测时间 评比系数 + 宽放时间标准时间 = 正常时间 + 宽放时间标准时间 = 正常时间 （1+宽放率）2.3评比的等级为了有效地对观察的操作与理想速度进行比较，必须有一个数字等级供评估。这时评比可以作为一种系数，乘观察的时间，求出正常。使用的评比等级有多种，最常用的速度评比等级有100130，75100，6080，0100 共4 种，其中 0100 的速度评比等级是英国标准学会批准的等级。表 2.3.1是根据上述级别所定的各种工作速度。表中列出了各等级评比的标准及参考的数字，每个等级的较低数字，表示计时工资制的工人达到的工作速度，较高数字表示在奖励制度推动下努力工作达到的正常速度，如果工人的操作超出了标准速度，评比高于等级的上限，如果工人的操作低于标准速度，则所取评比低于等级的下限。这样，作业测定人员可根据他的观测，选取当的数字作为速度评比。选取时一般按 5 的倍数取齐，例如不取 73，91 而取75，90表2.3.1主要评比等级的各种工作速度等级说明可比的步行速度6080751001001330100英里/小时公里/小时标准0000无活动0040506750甚慢；笨拙，乱摸，操作者似在半睡状态，对工作无兴趣。23.2607510075稳定，从容，不忙乱地操作，如同未实行计件工资制在适当监督下工作的工人，似乎缓慢，但在观察下时间并无有意地浪费。34.880100133100轻快有条理地进行工作，（标准测速）正如一个实行计件工资制的合格工人，有信心地达到了必要的质量标准和精确度46.4100125167125甚快；操作者表现有高质自信心，操作熟练，动作协调，大大超过中等训练水平工人。58.0120150200150特别快；精神集中，紧张，似乎不能持久，只有少数拔尖的工人才能达到这种“完美”的水平。69.6 3.0流水线平衡分析方法3.1流水线的概念与特征3.1.1流水生产的概念【流水生产】指劳动对象按照一定的工艺路线，顺序地通过各个工作中心，并按照一定的生产速度（节拍）完成作业的连续重复生产的一种生产组织形成。3.1.2流水生产的基本特征 流水生产，又称为流水线，它的基本特征如下：1）流水线上固定生产一种或少数几种产品（零件），其生产过程是连续重复进行的，最大限度地减少了制品的等候时间和设备的加工间歇时间。2）工作中心的专业化程度很高，在流水线上，各个工作中心是按照产品工艺过程的顺序排列的。在制品按单向运输路线移动，每个工作中心只固定完成一种或少数几种作业。3）按照规定的节拍进行生产，所谓节拍，就是流水线上相继出产两件相同产品之间的时间间隔。4）流水线上各工序的生产能力是平衡的、成比例的，即各道工序的工作中心（设备）数同各道工序单件作业时间的比例相同。设流水线上各道工序的工作中心数分别为s1，s2，sm；各道工序的单件作业时间分别为t1，t2，tm；流水线节拍为r。为使流水线各工序之间保持平衡，必须是：5）工艺过程是封闭的。在流水生产条件下，生产过程的连续性、平等性、比例性、节奏性都很高，故流水线具有提高工作中心专业化水平、提高劳动生产率、降低产品成本、稳定产品质量，以及提高生产的自动化水平第一系列优越性。但流水生产也存在一些不利的方面，如由于设备高度专用化，对产品的变化缺乏适应性；一旦流水线上某台设备发生故障，就可能导致整条线停工，系统的可靠性较差；还有也是很重要的一点，就是从社会心理角度来看，流水线上的操作工人长时间重复简单而单调的操作，容易感到乏味、疲劳、对工作缺乏满足感。所以如何充分发挥流水线的优越性和克服某缺陷，将是现代生产与作业管理面临的一个主要课题。3.2流水线的分类流水线有多种形式，需要用不同的标准进行分类。3.2.1固定流水线和移动流水线 按生产对象的移动方式可以分为：1）固定流水线。是指生产对象固定，工人携带工具沿着顺序排列的生产对象移动，经过循环过错成一批产品的加工或装配。例如机床等重型机器的装配，船舶的装配等。2）移动流水线。是指生产对象移动，工人、设备和工具位置固定，生产对象顺序地经过各个工作中心的加工或装配后，成为成品或半成品，如汽车、电视机等的装配线。3.2.2单一对象流水线和多对象流水线按流水线上生产对象的数目可以分为：1）单一对象流水线。是指只生产一种产品（或零件），品种是固定不变的，又称为不变流水线。这种流水线适用于大量生产类型。2）多对象流水线。是指生产两种或两种以上的产品（或零件），又可进一步分为：（1）可变流水线，是固定成批轮番地生产几种产品，这些产品虽然品种不同，但在结构上、工艺上最近似的，在变换生产对象时，一般要相应地调整设备和工艺装备。可变流水线比不变流水线的产品结构适应面广，但生产效率比之要低。（2）混合流水线（又称混流生产）不是成批地轮番生产，而是在一定时间内同时生产几中产品，由于产品的结构、工艺特征相似，故在变换品种时，基本耻不需要重新调整设备和工艺装备。混合流水线是近几十年来为了适应多品种生产的需要发展起来的一种有效的生产组织形式，其基础是成组技术，生产管理的重点是生产的同步化和合理地确定不同产品的投入顺序。日本丰田汽车公司创造的准时制生产方式（JIT）就是一种混合流水线生产方式。3.2.3连续流水线和间断流水线按生产过程的连续程度可以分为：1) 连续流水线。指生产对象从投入到生产连续地从一道工序转入下一道工序不断地进行加工，中间没有停放等待时间。生产过程是完全连续的。它一般适用于大量生产，是一种完善的流水线形式。2) 间断流水线。指由于各道工序的劳动量不等或不成倍比关系，生产能力不平衡。生产对象在各工序之间会出现停放等待。生产过程是不完全连续的。3.2.4强制节拍流水线和自由节拍流水线 按流水线节拍的方法可以分为：1) 强制节拍流水线是采用机械化运输装置等专门装置来强帛实现规定的节拍，工人必须在规定的时间内完成自己的工作，如有延误或违反技术规程，就会影响下道工序的生产。2) 自由节拍流水线是由操作者自行保持节拍，要求各工序必须按节拍进行生产，但每件制品的加工时间，则由工人自己掌握，一般在各工作中心之间都设有安全在制品以调节生产的节奏。3.2.5无专用运输设备流水线和有专用运输设备流水线 按产品运输方式可以分为：1) 无专用运输设备流水线。是由流水线上的操作工人直接用手，或是由辅助工人利用普通的运输器具将制品传送给下道工序。2) 有专用运输设备流水线。是采用专门的运输设备，如重力滑道、悬挂输送装置或是采用传送带。传送带又可分为：（1）分配式传送带。是将需要加工的制品送到设在传送带一侧或两侧的各个工作中心上，工人从传送带上取下制品，在工作中心上进行加工，加工完毕后又把制品放到传送带上，由传送带将制品送到下一个工作中心去继续加工。（2）工作式传送带。这种传送带并不把制品从传送带上取下来，而是工人按规定的地段站在传送带的旁边，当制品运来时，工人应在传送带上进行加工。这样的传送带即是运输装置，又连接很多个工作中心。3.2.6 手工流水线、机械化流水线和自动化流水线 按流水线的机械化程度还可以分为：手工流水线、机械化流水线和自动化流水线。自动化流水线由自动机床和自动化输送装置组成，工件在一道工序加工完成后，自动地由一机床送到另一机床，这时流水线上的工人起监督和管理作用。流水线的分类如图 3.2.6 所示。流水线产品移动流水线产品固定流水线单一对象流水线多对象流水线单一对象流水线单一对象流水线单一对象流水线强制节拍流水线连续流水线间断流水线自由节拍流水线有专用运输设备的流水线无专用运输设备的流水线机械化流水线自动化流水线手工流水线分类标志对象移动方式对象数目对象轮换方式连续程度节奏性运输方式机械化程度图3.2.6流水线的曲型代表是手工为主的移动装配流水线，这种流水线在汽车、家用电器、自行车、仪表、玩具等工业中应用十分普遍。而单一对象移动装配线又是这种流水线中最简单的型式。下面我们就以手工为主的单一对象移动装配线（以下简称为装配线）为代表，较为深入地讨论一下流水线组织和设计的关键问题 流水线的平衡问题。3.3 装配线的平衡问题装配线平衡问题，又称为工序同期化，就是对于特定的产品，给定流水线节拍，求出使装配线所需的工作中心数量或工人数量最少的配置方案。装配线平衡的问题还可以表述为：对于特定的产品，给定工作中心数量，求出使流水线节拍最小化的配置方案。这两种表述方式都是要使各工作中心的单件作业时间尽可能等于节拍或节拍的倍数，从而使每个工作中心或工人的作业空闲时间最少。在实际应用中，究竟选择哪一种表述方式，取决于事先给定的条件是节拍还是工作中心或工人数量。3.3.1 装配线平衡的基本方法 是将整个作业任务细分为许多小工序（或称作业元素），然后以适当的方式，将相邻的小工序合并成大工序，并使这些大工序的单件作业时间接近于节拍或节拍的倍数。作业任务分工的详细程度，取决于产品的结构和工艺特性，一般来说，作业任务分解得细一些，在进行装配线平衡时，工序合并与分派的灵活性更大一些。下面是一些在叙述装配线平衡问题时常用的符号及其定义。N：沿装配线的工作中心数量。在手工方式为主的装配流水线上，通常工作中心是一个工人所占据的空单。有些情况下，一个工作中心可以分派多于 1 个的工人，或者一个工人可操纵多于一个的工作中心。我们这里假定一个工作中心一个工人，除非特别说明。C：节拍，它是任何工作中心的最大允许作业时间，也是装配线上相继的完工产品之间的间隔时间。ti：第 i 项作业元素的作业时间，每项作业元素只分派给一个工作中心。ti：产品装配的总作业时间。3.3.2装配线平衡的步骤3.3.2.1确定装配线的节拍。节拍是一种期量标准，是装配线组织和设计的重要数据，它决定了装配线的生产能力，以及生产的速度和效率。确定节拍的依据是计划期的产量和有效工作时间，计算公式如下：C = （2-7）计划期的有效工作时间是指制度规定时间减去必要的停歇时间，如维护设备、更换工具、工人休息等时间。计划期的产量包括计划出产量和预计不合格的量。例如，某产品装配线计划日产量为 150 件，采用现金班制生产，每班规定有 21 分钟停歇时间，计划不合格品率为 2%，节拍应为： C = 3.3.2.2计算装配线上需要的最少工作中心数 Nmin。当节拍已知后，我们就可以按下式计算Nmin：Nmin = （2-8）式中，符号 ：大于或等于 ti / C 的最小整数；Nmin ：装配线实现完全平衡的理想最少工作中心数。3.3.2.3组织工作中心。按装配线平衡要求，将各小工序分配到工作中心。所谓平衡要求，最指向每一个工作中心分配小工序时必须满足下列条件：1）保护各工序之间的先后顺序关系。2）每个工作中心分配到的小工序作业时间之和，不能大于节拍。3）各工作地的单件作业时间应尽量相等或接近节拍。4）应使工作中心数目尽量少。常用的工序分派方法有启发式方法和分枝定界法，前者适于手工计算，但通常只能求得一个满意解；后者的计算量比较大，必须借助计算机，但可以得到最优解。3.3.2.4计算装配线的负荷系数 。流水线的负荷系数越大，表明流水线的生产效率越高。一般机械化流水线的负荷系数不应低于0.75 ，以手工为主的装配流水线的负荷系数应在 0.85 0.9 以上。装配线负荷系数可按下式计算：（2-9）式中，ti第i工作中心的（总）作业时间 ：装配线负荷系数(平衡率）；C：装配线节拍；N：装配线平衡后实际采用的工作中心数。与装配线负荷系数相反的是装配线平衡损失率，即平衡损失系数（Bal-ance Delay），记作 BD ，其计算公式如下：BD =1- （2-10）3.3.3装配线平衡程序下面我们通过一个实例来进一步说明装配线平衡的程序。【例3.3.3-1】三轮童车装配线的平衡过程3 启明公司开发出一种款式新颖的三轮童车，试销结果表明深受顾客欢迎。公司决定建立一条装配流水线，大批量生产这种三轮童车，面向全国市场销售。现需要这条装配线进行组织和设计，装配线平衡过程如下。1）装配作业的分解和节拍的确定。三轮童节的装配图如 图 2-13 所示。从图中可以看出，整个装配过程包括：图2-13 三轮童车的装配图先将左大中型两个后轮装在车后架上；接着是车前叉、档泥板和前轮的分装；然后将装好的前轮从下面插入车前架的套管里并拧紧定位螺丝；接下来是将两个橡胶手柄装在车把上；然后将车把插进车前架的套管中并上紧定位螺丝；最后是将车座装在车架上。装好的童车经最后检验通过，就下了装配线。装配作业的工序分解结果如表 2-11 所示。表中对每道工序都编了号，并同时给出了各道工序的工作时间和总装配时间。从表 2-11 中可以看出，最大工序时间 ti 是18 秒，该工序时间也就设定了装配线节拍的下限。此外，节拍还不应超过总装配时间，故节拍的取值范围为：max ti C ti （2-11）将表 2-11 中的数据代入式（2-11），得到：18 C 2532）计算最少工作中心数。初步假定，将节拍定为 20 秒。公司实行单班制，每日一班，每班有效工作时间为 7 小时或 420 分钟，则可以计算出日产量为 1 260 辆 （420 / 0.333）。从而，可以计算出装配线的最少工作中心数为：Nmin = （253 / 20） = 12.65 = 133）组织工作中心。在将工序分派给各个工作中心之前，要特别注意的是必须先搞清工序的先后顺序，图 2-14 给出了三轮童车装配作业的先后顺序图。先后顺序图规定了任何后道工序必须在它所有的前道工序完成后才能开始。例如，左后轮的装配次序应当是选装内垫圈，再依次安装轮子、外垫圈、锁紧插销、装轮毂盖。但是窨是先装左后轮还是右后轮是无关紧要的，因为二者的安装顺序是平行的。接下来是决定如何向各个工作中心分派工序。我们采用一种常用的、适合于手工计算的启发式装配线平衡方法，这种方法称为最少前道工序法。这种方法首先按各道工序的前道工序数量从少到多的顺序重新排列各道工序，结果见表 2-12。然后先从有最少前道工序的工序开始，将它分派给第 1个工作中心；如果该工作中心还有剩余作业时间，接着再从表 2-12 中依次选择下一个有最少前道工序的工序，将其继续分派给第1 个工作中心，直到该工作中心的作业时间达到节拍时间，或者剩余作业时间不够安排下一个工序时为止。于是，再转向组织第 2 个工作中心。用同样的方法依次组织工作中心直到全部装配工序都分派完为止。需要注意的是，在选取下一个有最少前道工序数的工序时，必须遵守选后顺序图的规定。当存在多于一个的具有同样数量前道工序的工序，而又不违反选后顺序图的规定时，应当根据工作中心剩余的作业时间，尽可能优先安排作业时间长的工序。按最少前道工序原则制定的三轮童车装配线平衡方案，如表 2-13 所示。4）计算装配线的负荷系数。按最少前道工序原则得到的三轮童车装配线平衡结果表明，此装配线需要 15 个工作中心（见表 2-11）。相应的可以计算出装配线的负荷系数 n 和损失系数 BD，即BD=1- = 1-0.84 = 0.16用双列式布置。当工序和工作中心的数量更多时，可采用 U 型 及 S 型布置。山字型布置通常用于零件加工与部件装配相结合的情况。表2-11 三轮童车的装配作业表工序编号*说明作业时间（秒）1起点0左车轮2在左车轴上安装内垫圈103将左车轮安装在左车轴上184在左车轴上安装外垫圈105插入和固定锁定销156插入和固定轮毂盖17右车轮7在右车轴上安装内垫圈108将右车轮安装在右车轴上189在右车轴上安装外垫圈1010插入和固定锁定销1511插入和固定轮毂盖1712虚工序0前轮装配13将前轮叉插入车架1814在前叉上安装套管1115将车把插入前叉套管中1516拧紧前叉套管的定位螺丝1817安装左手柄1218安装大右手柄12安装车座19将车座插入车加920拧紧车座定位螺丝1821终点0总装配时间253* 工序1，12，21 的引入是为了方便计算机处理图2-14 三轮童车装配作业先后顺序图3.3.4传统装配线的改进单一对象装配线，由于品种单一不变，故生产效率很高，但是也存在一些严重缺陷。其中两种主要的缺陷是：1）品种单一，不能适应市场向多品种小批量演变的大趋势；2）由于品种单一和分工过细，使工人操作高度专业化、简单化、呆板化，由此造成工人容易疲劳，工作兴趣减退，人员流动率高和操作差错率上升等社会心理后果。对于前一个缺陷，解决的办法是采用混合流水线，实行混流生产。为了消除单一对象装配线带来的不良社会心理后果，通常可考虑采取以下的措施加以改进1）采用几条平行配置的装配线，生产同一产品（见图 2-18），这样使每一条装配线的节拍延长，工作中心减少，从而使每个操作工人的工作多样化。2）采用小组和工作队的方式在装配线上工作，增加工人们在工作中的社会交往。3）采用自由节拍装配线，在工作中心之间适当增加缓冲在制品，以消除强制节拍给工人造成的心理压力。图2-18 流水线平行配置示意图第1 种改进措施对资本密集型装配线是不现实的，因为这要增加大量投资；但对人力密集型的装配线则是一个很值得考虑的选择。平行配置的优点是：1）提高了生产系统的可靠性。如果某个工作中心出了故障，只会局部受到影响。2）丰富了职务内容。消除了单行配置带来的工人乏味和疲劳。3）提高了生产能力的柔性。可以通过增加平行的流水作业组的方式，扩大生产能力，而当市场需求减少时，可以通过暂停某个流水作业组的方式缩减生产能力。而不必像单行配置流水线那样，使整条流水线开工不足。4）容易开发新产品。例如在一个