基于工作抽样的车轮生产线宽放时间研究-解充

摘 要在我国的一些国有企业，特别是一些重工企业，生产管理是仍然按照传统的模式进行，生产管理流程比较落后，而不注意生产线的时间研究，所以我们很有必要在生产管理中引入生产线宽放时间研究，同时对企业进行生产流程再造，使企业的性能指标和业绩得到巨大的改善。本课题是基于工作抽样的车轮生产线宽放时间研究，通过采取工作抽样的方法，对大连机车厂车轮生产线进行实地观测，收集车轮生产线工序机器和操作者的瞬时作业状态数据作为研究依据，对车轮生产线的宽放时间进行研究。参考资料掌握宽放时间的概念分类以及获取方法和工作抽样的实施步骤等，做好前期准备工作。确定调研目标，选取合理的样本框及样本单元，确定观测项目并设计好观测表格，制定好观测路径，计算好调查的次数等。对生产线工序进行随机抽样调查并记录好数据。调研结束后，对数据进行统计整理，确定生产线宽放率，检查宽放率的符合度，根据现场调查所收集到的数据与信息，按照“5W1H”法对结果进行分析，找出存在的问题并提出改善的措施，为企业优化生产管理，提高生产效率提供参考。关键词：车轮生产线 工作抽样 宽放时间 “5W1H”法 ABSTRACTSome of the state-owned enterprise in our country, especially some heavy industry enterprises, the production management is in accordance with the traditional mode, still, production management process is relatively backward, and do not pay attention to the time study production line, so we are necessary put wide time study into production management in production line, at the same time for enterprise production process engineering, make the enterprise performance index and performance get a huge improvement. This topic is the study of allowance based on the work of the wheels of sampling production line, through the method of work sampling of Dalian Locomotive and Rolling Stock CO.,LTD. CNR Group wheel production line for field observation wheel, collect and process machine production line operator instantaneous operating states data as a research basis, to the production line of wide put study time. Reference material master wide put the concept of time and the method and work for the classification of the steps, such as sampling do preparatory work. Sure, the selection of the objective investigation reasonable sample box and sample unit, sure observation projects and design good observation form, making a observation, the path the number of survey. Process of production line random sampling questionnaire survey and record the data. After investigation, the data were statistically arrangement, make sure production line, draw up rate of allowance degree, put rate according to the site survey data collected for and information, according to “5W1H“ method analysis of the results, and find out the existing problems and puts forward the measures to improve, for enterprise optimize production management, provide the reference for improving the production efficiency. Key words：Wheel production line work sampling allowance “5W1H“ method目 录第一章 绪论 .11.1 课题研究的来源和意义 11.2 国内外该课题的发展状况 21.3 课题的内容 3第二章 基于工作抽样的宽放时间研究基本原理 .42.1 调研方法的概况 42.1.1 工作抽样的概念及发展 42.1.2 调研方法的特征.42.1.3 工作抽样的用途.52.2 宽放时间概述 62.2.1 宽放时间的定义.62.2.2 工厂调研考虑宽放时间的原因 62.2.3 宽放时间确定方法.62.2.4 宽放种类及给值方法.7第三章 车轮生产线宽放时间研究 113.1 车轮生产线概况 .113.2 工作抽样的实施 .123.2.1 确定生产线的抽样样本及样本单元 .123.2.2 确定抽样观测项目并设计观测表格133.2.3 制定车轮生产线工作抽样观测路径 .143.2.4 确定抽样观测次数 .153.3 向生产线操作人员说明调查目的 .183.4 宽放时间的观测 .183.4.1 根据观测条件确定观测时间 .183.4.2 车轮生产线实地观测 .193.5 整理调研观测数据，确定宽放率 .193.5.1 综合统计观测数据 .193.5.2 计算项目的发生率 .20第四章 车轮生产线宽放时间分析与改善 224.1 生产线宽放时间分析 .224.2 改善措施23第 五 章 结 论 .25谢 辞 .26参考文献 .27大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）1第一章 绪论1.1 课题研究的来源和意义自从工业工程（Industrial Engineering，简称 IE）学科于 20 世纪初在美国诞生以来，在世界各国得到了较快的发展。工业工程就是在人们致力于改善生产系统、提高工作效率和生产率、降低成本的实践中产生的一门学问，它把技术和管理有机的结合起来，研究如何把生产要素组成生产力水平更高和运行更有效的系统，去实现提高生产率目标的工程技术。工业工程技术是提高企业生产率的直接途径，特别是应用工作研究，可以用较少的投资或不增加投资即可对现行生产系统进行不断改进，达到提高生产率的目的。在一般企业的管理领域中，生产管理虽得到应有的重视，因为它直接影响着企业的效益和生产出产品的质量。但在我国的一些国有企业，特别是一些重工企业，生产管理是仍然按照传统的模式进行，生产管理流程比较落后，而不注意生产线的时间研究，总认为只要生产在进行就能带来利润，而没有认识到一个好的生产管理流程、一个合理的时间分配会带来意想不到的效益，所以我们很有必要在生产管理中引入生产线宽放时间研究，同时对企业进行生产流程再造，使企业的性能指标和业绩得到巨大的改善。如果工作能以最快的速度永不停歇地进行下去，这样的产出将是最高的。可是，即使是机械设备，运行一段时间以后也必须进行适当的保养、检修，才能确保其使用寿命和稳定性，更何况人呢？在任何的工作环境下，疲劳、生理需求（上厕所、喝水等）都不可避免地会造成一定的工作停顿。此外，一些作业准备、突发事件、配合不当都可造成工作停顿。休息宽放时间是在工作班中为消除疲劳、恢复体力所必需的短时休息时间。在生产劳动过程中，任何一项劳动总是伴随着一定的能量消耗。随着能量的不断消耗，人体产生疲劳现象，就需要进行适当休息。能量消耗越大，所需休息时间越长。人体在疲劳状态下工作，不仅会引起工作效率、工作质量下降，还会导致事故率增高。由此可见，休息宽放时间是劳动过程中必需的一种保健时间，先进合理的劳动定额应以不超过劳动者所能承受的劳动负荷为限度。因此，以评价后的基本时间作为标准时间来要求作业者，显然还不尽合理。必须在基本时间之外，考虑一定的宽放，才能与现实情况更吻合。休息宽放时间的确定，对于制定先进合理的劳动定额，保障劳动者的身心健康，提高工作效率具有十分重要的意义。大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）2本课题依据当今世界上先进的工作抽样宽放时间研究方法，以大连机车厂的车轮实际生产线管理流程为背景，结合现场调查数据，并在传统生产管理理论的基础上，提出了基于宽放时间的生产管理流程再造，其研究成果或许能成为制造企业的库存管理流程再造提供参考。1.2 国内外该课题的发展状况工业工程是工业化的产物，最早起源于美国。以泰勒和吉尔布雷斯为代表的一大批科学管理先驱者为改变这种状况，以提高工作效率、降低成本为目标，进行了卓有成效的工作，开创了科学管理。IE 自从诞生以来，在世界各地发展迅速，对国内外经济发展和神会进步起到了重要的推动作用。美国工程师 F.泰勒于 1881 年创立了“时间研究” 。他选择工作效率最高的工人，把操作活动分解成基本动作，取消动作，并以它们组成新的操作方法。把有用动作所需的时间相加，再加上一点必要的停滞时间，就得出某种操作活动所允许的劳动时间，用此法来改进操作活动，提高劳动生产率。这里，令人深思的问题是，当初泰勒是如何考虑要加上一点必要的停滞时间？为什么要加上这一时间？以必要的停滞一点工作时间，反而能提高生产效率。这就是人们最开始对这一问题的注意和关注。1883 年高尔顿进行了关于个别差异的第一个科学研究。他应用测验来研究人的差异，发表了“人类能力及其发展问题” 。解释了不同劳动者热体存在作业能力的差别，在制定工作计划和劳动力使用安排及制定休息时间标准时，应考虑这一问题。19 世纪末，莫塞对人的肌肉工作和疲劳进行了实验研究，并研究出工作能力记录器。第一次世界大战中，由于劳动生理学和劳动心理学受到普遍重视，如英国生理、心里学家通过设计和进行身体素质和心理测验，以选拔飞行员或特殊能力的兵种；德国、法国也相继开展这门学科的应用，使之后来形成一套基础理论和方法。日本在 1945 年第二次世界大战结束后，继续战前的操作与疲劳的研究，尤其在宽放时间研究方面，做了大量工作。波兰劳动保护研究中心 1956 年对信息周期、夜班及轮班作息制进行了探讨。1956 年胜木新次在作业时间和恢复时间的指标筛选方面做了大量实验。1957 年斋藤一编著劳动、时间、休息、交替制一书，详细阐述了此类问题。中国学者于永中 1961 年对农民劳动休息及劳动负荷进行了初步的研究。尽管如此，各国学者至今尚未提出满足生产中劳动组织管理需要的切实可行的方法，但都承认采用生理指标（如能量消耗）和心理指标（如紧张度）是评价劳动恢复时间的一项理想指标。对恢复期界限值的确立则看法不一。在知识经济时代，生产是企业的利润之所在，在现代企业中，如能在生产管理上投入更多的重视，并对原有不合理的管理模式进行再造，必定对企业本身有极大的帮大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）3助，生产管理已经成为现代企业管理中极值得注重的宝藏。因此，作为一个企业，如何组织有限的资源，高效率、高质量、低成本地满足客户的需求，在市场竞争中立于不败之地，是企业生产运作与管理必须解决的问题。1.3 课题的内容本课题是基于工作抽样的车轮生产线宽放时间研究，主要研究内容是车轮生产线宽放时间的研究，采用工作抽样的方法，通过对大连机车厂的车轮生产线现场进行调研采集数据，记录机器和操作者的工作状态。收集到合理的数据后，进行分类整理和汇总，统计观测数据，计算得出操作人员的宽放率。将得到的宽放率与标准相对比，检查宽放率的符合度，根据现场调查所收集到的数据与信息，加以综合分析，分析此宽放产生的原因，根据不同的岗位要求，找出合理的改善方法，合理调整宽放时间，使操作者稳定正常的工作，提高企业的生产效率。大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）4第二章 基于工作抽样的宽放时间研究基本原理2.1 调研方法的概况本课题研究是通过采用工作抽样方法来完成的，在进行实际抽样观测之前，我们要掌握工作抽样的基本概况，明确工作抽样的基本工作原理。下面介绍一下工作抽样的基本概况。2.1.1 工作抽样的概念及发展工作抽样（work sampling）是统计抽样方法在工时调查中的应用，又称瞬间观察法。它是通过对现场的操作者或机器设备进行随机的瞬时观测，调查各种作业事项的发生次数和发生率，进行工时研究，并用统计方法推断各种观测项目的时间构成及变化情况的一种方法。也可以说,它是利用统计法则,通过瞬时观测,用必需而且最小限度的样品,把作为对象的整个现象的状态,以实际上能够满足的可靠性和精度,进行推定的方法。1934 年英国统计学者 L.H.C.狄培德首次把统计学与概率论原理应用于纺织业，调查织布机的停台率。40 年代传入美国，用于调查工厂各类延误和中断时间，以后又进一步应用于时间定额制定方面。至 1956 年美国加利福尼亚州大学教授 R.M.巴恩斯在动作与工作研究一书中，开始称这种方法为工作抽样。50 年代以后，工作抽样在欧美、日本以及苏联等国家广泛应用。最近几年，中国的一些企业开始推广应用这种方法。2.1.2 调研方法的特征本次调研采用工作抽样，与秒表时间研究相比，其特点如下表所示。由下表可见，工作抽样具有测定效率高、经济性好、方法简便、易于掌握、测量精度高等特点，能满足使用要求，并能适用于多种作业。表 2-1 工作抽样法的特点项目 工作抽样 秒表时间研究测定方法 对观测者的状态进行瞬时观测对观测对象的状态进行连续测定大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）5测定工具 目视 秒表或计时器项目 工作抽样 秒表时间研究观测者的疲劳程度不太疲劳 相当疲劳，观测者必须专心观测对象 1 名观测者可以观测多名对象；可以同时观测作业者和设备1 名观测者只能观测 1 名对象；同时观测作业者和设备有困难观测时间 根据观测目的可自由决定 实际上难以在很长时间观测观测结果 得到的是工作率 直接得到时间值2.1.3 工作抽样的用途工作抽样法是对作业直接进行观测的时间研究方法，最适合对周期长、重复性较低的作业进行测定，尤其对布置工作地、维修、等待、空闲以及办公室作业等进行的观测比较方便。工作抽样对众多的观测对象进行调查时，具有省时，省力，调查费用低，调查结果可靠等优点。因此，在很多情况下可以代替在作业现场长时间连续观测的工作日写实方法。其用途可归结如下：（1）作业改善。通过抽样可测定操作者或机器的空闲比率以及工作比率，并在此基础上对其可能出现的空闲原因进行项目细分，加以观测记录，并针对问题查找原因，采取相应对策改进作业，提高工作效率。可用于调查人员的工作状态,找出作业者在工作中存在的问题,针对问题制订改进措施,提出切实可行的改善方案,提出改进的对策和建议。a) 研究时间消耗的构成比例，分析劳动者在劳动过程中各类时间消耗的构成比例；b) 分析工时消耗和浪费的原因，改进工时利用和消除工时损失；c) 分析研究各岗位工作负荷情况，调整岗位负荷量和人员配备比例，为进一步调整组织机构及合理的人员配备提供依据；d) 调查工作班内各类设备的利用情况，研究设备开动状况，为合理组织生产提供依据。空闲比率与工作比率的计算如下：空闲比率=空闲次数总观测次数100%工作比率=工作次数总观测次数100%（2）制定标准时间。利用工作抽样可以制定标准时间，见下式。同时，也可以通过大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）6抽样方法确定宽放时间：每件产品标准时间=观测总时间生产总数量作业率评定系数（1+宽放率）2.2 宽放时间概述本课题是针对大连机车厂车轮生产线的机器和操作者的作业状态进行研究，最终调研目的是车轮生产线的宽放时间。通过参考资料，可以掌握宽放时间的概况。2.2.1 宽放时间的定义宽放时间是指在生产过程中进行非纯作业所消耗的附加时间，以及补偿某些影响作业的时间。它是标准时间的组成部分之一，而非指所消耗的时间宽放时间是用于补偿个人需要、不可避免地延迟以及由于疲劳而引起的效能下降。在正常时间上增加多少合适的宽放时间，是工时研究中争议最大的一个方 面 ，因此尽可能精确地确定公允的宽放时间是很重要的。 2.2.2 工厂调研考虑宽放时间的原因工厂正常时间并未考虑操作者个人需要和各种不可避免的延迟因素所耽误的时间，而实际生产过程中，操作者可能因下列原因停止工作：（1）操作者疲劳，需要休息；（2）个人需要，如喝水、上厕所、擦汗、更衣等；（3）听取班长或车间主任指示，或本人指示助手等而造成的工作停顿；（4）领材料、工件、物件及完成件、工具的送走等；（5）等待检验、等待机器的维修、保养、等待材料等；（6）从事操作前的准备工作，如清理工作场所、擦拭机器、所需物件的准备和操作；操作完后工作场所、机器、物料及工具的清理工作。（7）从事刀具的刃磨、更换皮带、调整机器等工作。如果以正常时间作为标准时间，则会使操作者从早工作到晚，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，加入正常时间，这才符合实际的需要，也更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”。2.2.3 宽放时间确定方法大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）7科学的确定宽放时间有两种方法：连续观测法与工作抽样法。（1）连续观测法。该法是工作日写实的方法。时间研究人员通常要对一个工作小组的成员在一个整班内活动作连续观测，将生产中的任何中断，如个人的需要。工具修理。非工人原因造成的停机等统统记录下来，然后进行分析。即使是中断时间，也要进行效能评定，加以适当的调整，换成正常的效能水平，连续观测法的工作量相当大，时间研究人员要整班观测，非常疲劳，而且及时观察数日，样本容量仍不够大，偏差在所难免。（2）工作抽样法。该法是通过大量的随机观测，研究操作者的各种活动占用总工时的比例的方法。时间研究人员随机地走进现场，将操作者工作于中断的内容记录下来，最后加以综合分析，即可获得宽放时间与操作时间的比例，以确定宽放时间。使用工作抽样方法，研究人员不必整班从事观测活动，也不必用秒表记时，完成起来比较轻松，样本量又大，比较准确。为保证工作抽样的顺利进行，要注意抽样的随机性，并要持续一段时间，保证样本容量足够大。为使抽样工作准确、高效，应根据企业实际问题事先设计好表格。表格包括观测项目、观测者姓名及日期、被观测的对象情况、观测时刻等内容。在时间研究中，宽放时间通常表现为宽放率。宽放率的表示有两种，一种为宽放时间与正常时间的比率，另一种为宽放时间与标准时间的比率。即：宽放率（%）=(宽放时间正常时间)100%或宽放率（%）=(宽放时间标准时间)100%2.2.4 宽放种类及给值方法在制定标准时间时，合理地确定宽放时间是重要的，但又无法制定一种适合所有情况而被普遍接受的宽放时间，因为宽放时间与操作者的个人特征、工作性质和环境因素有关，必须根据具体情况进行分析。例如家电生产厂的总宽放率可能只有 10%，而钢铁厂的总宽放率可能达到 35%。因此，尽管许多组织与研究者对宽放进行了大量研究，国际劳工组织至今没有通过与确定宽放时间有关的标准。宽放时间一般分为以下五种：私事宽放、疲劳宽放、程序宽放、特别宽放及政策宽放。 （ 1） 私 事 宽 放私 事 宽 放 并 非 影 响 正 常 操 作 时 间 之 因 素 ， 而 是 要 维 护 员 工 工 作 舒 适 所 需 要 的 时间 。 包 括 解 决 私 事 ， 满 足 喝 水 、 上 厕 所 、 擦 汗 、 更 衣 等 生 理 要 求 的 时 间 等 。若工厂的作业环境良好，人的生 理 需 求 基本一致，对个人或作业不单独设定，全厂统一安排。若上下午工厂有统一规定的休息时间，则标准时间中不再考虑。在不良大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）8的环境下如高温、吵杂、粉尘、恶臭的环境下，其所需的宽放时间率就要高点。 （ 2） 疲 劳 宽 放疲 劳 宽 放 跟 私 事 宽 放 有 密 切 关 系 ， 为 宽 放 时 间 中 最 复 杂 、 最 重 要 且 也 最 受 争议 的 一 种 。 而 在 疲 劳 宽 放 中 ， 主 要 有 生 理 疲 劳 和 心 理 疲 劳 二 大 类 ， 生 理 疲 劳 已 渐 渐由 改 进 操 作 方 法 或 者 设 备 之 途 径 来 加 以 改 善 ， 例 如 自 动 化 设 备 ， 而 心 理 疲 劳 则 衡 量及 减 少 比 较 困 难 。 为 了 消 除 疲 劳 ， 必 须 给 予 宽 放 时 间 。 它 是 由 作 业 环 境 ， 作 业 条 件的 不 同 而 产 生 的 体 力 上 ， 精 神 上 疲 劳 引 起 。 表 3-1 为 机 械 厂 、 钢 铁 厂 疲 劳 宽 放 率（ %） 。表 3-1 机 械 厂 、 钢 铁 厂 疲 劳 强 度 宽 放 率 （ %）作 业 一 般 机 械 厂 钢 铁 冶 金 厂极 轻 作 业 05 10轻 作 业 510 15中 作 业 1020 20重 作 业 2030 30极 重 作 业 30 40（ 3） 延 迟 宽 放延迟宽放是操作中无法避免的延迟所需要的宽放时间，即并非有操作者本人所能控制的中断。如班长布置任务、管理原因造成的延迟等考虑的宽放。具体包括以下三种。a、 操 作 宽 放 。 是 指 操 作 过 程 中 由 于 操 作 程 序 或 操 作 上 的 特 性 而 发 生 的 不 可 避 免的 中 断 时 间 。 例 如 ， 工 人 到 仓 库 领 料 、 刃 磨 工 具 、 清 洁 机 器 、 周 程 检 查 等 发 生 在 一固 定 间 隔 或 某 一 定 周 期 之 后 的 动 作 时 间 。b、 机 器 干 扰 宽 放 。 机 器 干 扰 宽 放 表 现 为 操 作 工 正 在 一 台 机 器 上 工 作 时 ， 另 一 台机 器 已 完 成 上 道 工 序 而 等 待 操 作 工 去 操 作 ， 从 而 产 生 了 延 迟 。c、偶发宽放。考虑生产中不规则发生的中断延迟时间。如打扫卫生、维护机器，以及由管理原因造成的中断（如填写生产日报，停工待料，停电停水等） 。偶发宽放是考虑生产中不规则发生的中断延迟时间，这部分宽放时间很不稳定，可通过工作抽样确定。（ 4） 政 策 宽 放政 策 宽 放 并 非 “时 间 研 究 ”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 “时 间 研 究 ”的 原则 不 受 破 坏 。 例 如 因 某 种 原 因 ， 某 类 操 作 者 在 市 场 上 的 工 资 已 升 高 ， 按 工 厂 标 准 工资 已 无 法 雇 到 此 类 操 作 者 ， 则 可 以 将 其 差 额 用 “宽 放 时 间 ”给 予 补 偿 。 其 它 如 材大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）9料 不 良 ， 或 机 器 的 机 能 欠 佳 时 。 也 都 常 给 予 此 类 宽 放 ， 当 这 些 影 响 因 素 消 失 时 ， 这种 宽 放 也 就 取 消 。 在不同的场合中，对于宽放类型有着不同的分类情况，在此课题中是基于大连机车厂进行宽放的研究。通常我们将机械厂的宽放时间分为设备与人员的宽放两种形式，在进行宽放时间研究分析时，需要进行分开研究分析。因此，一般机械厂对于宽放的分类如图 2-1 和图 2-2 所示。大分类 中分类 小分类工作 工作中 加工准备机械准备中 准备工具整理加工品全 等待 （ 有工作 ）作 等待中业 停工 等待 （ 无工作 ）时 修理中 修理间 走动中不在岗 缺席工人不足闲置 机械休止 制造能力不均衡订货计划不均衡图 2-1 设备观测项目分类大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）10全作业时间作业非生产作业非作业基本作业辅助作业修理保养管理等待开工时的准备 、 下班时间的收拾及其他（ 开灯 、 开窗 、 清扫 、 关灯关窗 ）洗手 、 上厕所休息 （ 喝水 、 拭汗 、 消除疲劳 ）怠工 （ 迟到 、 早退 ）作业监视正规作业临时作业自动化学机械化学反应计器等标准作业 （ 收拾作业 ）随时作业搬运作业 （ 搬运工作 ）调整机械测量等（ 研磨工具 、 机器设备的小修理 、 注油等 ）作业等待 （ 原材料 、 半成品 、 检验 、 搬运 ）商洽 （ 联络 、 原始记录 ）工厂走动大分类 中分类 小分类狭义作业作业操作作业时间作业宽放管理宽放生理宽放疲劳宽放可避免宽放宽放时间图 2-2 操作人员的观测项目分类在实际观测中我们发现以上图所分的小分类中，不是每个小分类都符合机车厂的实际情况，有些小分类在机车厂中不会出现。根据实际情况，进行整理可得到调研表格用来进行以后的对操作人员和设备的抽样调查。大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）11第三章 车轮生产线宽放时间研究3.1 车轮生产线概况在调研中，调查目的不同，则观测的项目及分类、观测的次数、观测表格的设计、观测时间及数据处理的方法也不同。例如，调查设备开动率，则要明确调查的范围，是一台设备，还是车间主体设备，或是全部设备。若观测人的工作比率，也要明确测定的对象和范围，以便后面工作开展。因此，首先要明确调查对象的范围。在对工厂进行在实施工作抽样之前，要先对工厂进行试调研，收集工厂车轮生产线的的加工工序和车间布局，明确工件流动路线，确定好工作抽样的前期工作。表 3-1 车轮生产线加工工序工序 内容 设备 台数 工人 备注1 毛坯2 划线检查 平台3 粗车加工 加工中心4 加工腹板 加工中心该工序不在此车间内，在金州分厂进行加工5 精加工一面 加工中心 1 16 精加工二面 加工中心 1 17 磁粉探伤 加工中心 1 1 探测表面或 浅层8 超声波探伤 平台 1 19 钻工艺孔 加工中心 1 110 钻注油孔 钻床 2 2 手工作业11 组装制动盘 在别车间进 行表 3-1 为工厂车轮生产线的具体加工工序，其中工序 14 在金州的分厂进行加工，由于调研地域条件受限，不列入本次调研对象。同样，工序 11 也在别的车间，受观测条件限制，也不予考虑。由于对车轮生产线宽放时间的抽样的目标是研究整个生产线大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）12上的操作人员与设备的宽放时间，所以研究的对象的总体就定为 510 道工序的机器和操作者。3.2 工作抽样的实施3.2.1 确定生产线的抽样样本及样本单元由于采用工作抽样的方法进行调研，因此要确定好抽样对象的抽样框和样本单元，并确定好实际进行抽样的样本及样本单元。结合对大连机车厂初调研时所得到的信息，可以得到初步的抽样框，如表 3-2 所示。表 3-2 样本框与样本单元序号 样本框 抽样单元加工中心 A1 精车一操作者 a加工中心 B2 精车二操作者 b加工中心 C3 磁粉探伤操作者 c加工中心 D4 超声波探伤操作者 d加工中心 E5 钻工艺孔操作者 e钻床 F操作者 f钻床 G6 钻注油孔操作者 g通过对抽样框进行观察分析可以看出，样本框 6 有两台机器和操作者，但在实际观测中，钻注油孔的两台设备中的一台是备用设备，在钻床 F 工作量出现堆积时才开启钻床 G，平时钻床 G 处于关闭状态，因此在观测抽样时暂定不予考虑。所以抽样单元定为加工中心 AE、钻床 F 和操作者 af，经重新整理可得如表 3-3 所示。大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）13表 3-3 样本和抽样单元序号 样本 抽样单元加工中心 A1 精车一操作者 a加工中心 B2 精车二操作者 b加工中心 C3 磁粉探伤操作者 c加工中心 D4 超声波探伤操作者 d加工中心 E5 钻工艺孔操作者 e钻床 F6 钻注油孔操作者 f3.2.2 确定抽样观测项目并设计观测表格根据本课题的调查的目的和范围，调查对象分为机器和操作者。确定好观测项目，并尽可能详细分类。为使抽样观测表准确、高效，应根据大连机车厂车轮生产线的实际问题事先设计好表格。表格一般包括观测项目、观测者姓名及日期、被观测的对象情况、观测时刻等内容。根据调研目的和内容，并依据图 2-1，图 2-2 设计观测表格如表 3-4,表 3-5 所示。表 3-4 设备抽样观测表格机器 工作 停工 闲置工作中 准备中 等待中修理中 不在岗 机械休止工序加工准备机械准备工具整理加工品等待（有作业）等待（无作业） 修理走动中缺席工人不足制造能力不均衡订货计划不均衡大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）14表 3-5 操作人员抽样观测表格作业时间 宽放时间作业操作搬运作业作业宽放 管理宽放 生理宽 放 疲劳宽放可避免宽放作业监视收拾作业随时作业搬运工作研磨小修理注油 作业等待 洽商工厂走动开工准备下班收拾洗手上厕所休息 怠工操作人员调整机械测量原材料半成品检验搬运联络原始记录喝水拭汗消除疲劳迟到早退3.2.3 制定车轮生产线工作抽样观测路径在对机车厂车轮生产线实际观测前，首先绘制被观测的设备及操作者的平面位置图和巡回观测的路线图，并注明观测的位置，研究人员按事先规定好的巡回路线在指定的观测点上作瞬间观测，判定操作者或机器设备的瞬时活动状态，并记录在调查表上。图 3-1 为工厂布局图，图 3-2 为车轮生产线工作抽样观测路径图。图 3-1 工厂布局图大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）15图 3-2 车轮生产线工作抽样观测路径图3.2.4 确定抽样观测次数1 、确定总观测次数 n工作抽样观测次数的确定原则是：在满足可靠度及观测精度的前提下，确定合理的抽样次数。确定观测次数的方法有计算法和图表法。图表法是在作业率（工作率）已知条件下，根据观测目的、观测精度（相对精度或是绝对精度）确定观测次数，利用已知的图表。但是在初次调研中得到此次抽样的工作率是未知的，因此要用另一种方法计算法。计算法是根据已有公式进行计算，计算时首先要确定可靠度和精确度。可靠度就是指观测结果的可信度，其含义是指子样符合母体（总体）状态的程度。工作抽样可靠度一般都是预先给定，通常可靠度定为 90%以上。精确度就是允许的误差，工作抽样的精确度分为绝对精度 E 和相对精度 S。(3-1)P(1)E2n(3-2)S126345机人 机人 机人机人 机人 机人操 作 者 观 测 位 置大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）16式中 为标准差， （P 为观测事项的发生率（开始为估计值） ；n (1)n为抽样观测次数（即样本数） 。统计学证明，若 P 不是很小（5%以上） ，当 nP5 时，则二项分布非常接近正太分布。对一般的工作抽样来说，通常取绝度精度 E 为 2%3%，相对精度 S 为5%10%。对于绝对精度依据经验规定，按工作抽样的目的不同可在表中查出允许的绝对精度值的大小。表 3-6 不同抽样目的的允许的绝对精度 E目 的 E调查停工，等待时间等管理上的问题 3.6%4.5%作业改善 2.4%3.5%决定工作地布置等宽放率 1.2%1.4%制定标准时间 1.6%2.4%由于此次抽样的目的主要是作业改善，由表可得到此次抽样应该选择的绝对精度 E 应该在2.4%3.5%之间。用计算法计算观测次数 n 时，有公式（3-1） 、公式（3-2）可推得：(3-3)24P(1)/E(3-4)S式中 E 为绝对精度；S 为相对精度；P 为观测事件发生概率；n 为需要观测的次数。关于式中的 P 值有两种求法，一是根据以往的经验统计数，先大致选定一个 P值；另一种方法是可预先进行 100 次左右的试观测来求 P。本次调研选用预先进行 120 次的试观测来求 P。通过试观测求得该观测事项的发生率（作业率或空闲率），然后根据式（3-4）计算正式观测次数。观测车轮生产车间 6 人的作业状态，试观测一天，观测 20 次，则一天得到了620=120 个观测数据，详见表 3-7，3-8。表 3-7 试观测机器作业率分类 作业 空闲A 16 4B 15 5C 7 13机器 D 8 12大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）17E 16 4F 10 10（续）分类 作业 空闲合计 72 48作业率（%） 60表 3-8 试观测操作者作业率分类 作业 空闲a 9 11b 8 12c 7 13d 9 11e 9 11操作者f 13 7合计 55 65作业率（%） 45.8对操作者观测数据进行统计后有 55 次作业，65 次空闲，则操作者的作业率为P=55/120=45.8%，当可靠度（置信度）规定为 90%，相对精度为10%时，则由式（3-4）求得观测次数为：对机器观测数据进行统计后有 72 次作业，48 次空闲，则由式（3-4）求得观测次数为：2 、确定抽样观测时间和一天观测次数车轮生产线工作内容比较稳定而均匀，日产量也很均衡，故可取较短观测时间，确定为 6 天，共有 6 台设备和 6 个人，由此计算得每天观测次数为： 47=16观 测 次 数一 天 观 测 次 数 （ 操 作 者 ） 次 观 测 对 象 数 观 测 天 数 28观 测 次 数一 天 观 测 次 数 （ 机 器 ） 次 观 测 对 象 数 观 测 天 数一般地讲观测次数决定精度大小，为保证精度，观测次数尽可能多。本次调研实际选取总观测数为 558 次，每天观测次数为 93 次。224(1)(60%)7.PnS次224(1)(45.8)7nS次大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）183.3 向生产线操作人员说明调查目的为使工作抽样取得成功，必须将抽样的目的、意义与方法向被观测对象讲清楚，以便消除不必要的疑虑，并要求操作者按平时状态工作，避免紧张或做作。因此，在对大连机车厂车轮生产线进行实际观测时，要预先和操作者沟通好。3.4 宽放时间的观测3.4.1 根据观测条件确定观测时间根据抽样理论，观测时刻应该是随机的，以免观测结果产生误差。随机决定观测时刻的方法有很多，主要有三种方法。（1）采用随机时刻作为观测时间。a) 利用随机数表决定观测时刻。常用的随机数表，通常是二位或是三位的，先随机抽取序列号，选择此序列号所对应的时刻表。由于此次调研时间已经由大连机车厂规定好，一般只给出上午的时间作为调研时间，而随机时刻表给出的是全天得随机时刻，若采用这种方法，有一半的时间是需要扣除的。b) 用卡片抽取观察时刻。抽样前准备一套按一定时间间隔作成的卡片，间隔时间应大于巡回一次所需时间。卡片使用前应充分混合，根据要求确定巡回观察次数，随意从卡片中抽取相应的张数，然后，将抽出的卡片按时间顺序排列出来，便是一张随机观察的时刻表。（2）利用系统抽样原理确定观测时刻。系统抽样是依据一定的抽样距离，从母体中抽取样本，又称等距抽样。设每天工作时间为 t 分钟要求抽样观测 n 次，则在每一个 时段内随机选取一个观测时间，以tn后每隔 时间就观测一次。这种方法除了每天第一次的观测时刻是由随机原理决定的，n其余的观测时刻随机性不强。（3）利用分层随机抽样原理决定观测时刻。分层抽样原理是将总体分为若干层，再从若干层中随机的抽取所需的样本。例如某工作单位的时间安排如下：上午 8:008:30 30min 正式工作前的准备8:3011:45 195min 工作11:4512:00 15min 收拾下午 1:001:15 15min 下午正式工作前的准备大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）191:154:30 195min 工作4:305:00 30min 一天工作结束后进行整理、整顿、清洁、清扫工作显然各段工作性质不同，所以应按分层抽样的原理来决定观测的次数和随机数来确定观测时刻。假设每天需观测的总次数 n=150 次，每天工作 8 小时。其观测的次数如下：上午 8:008:30 次3015948中午 11:4512:00 次下午 1:001:15 15048次4:305:00 次39上午与下午工作时间 次150248显然，分层抽样法更加的符合抽样的随机性，也会是结果更加的贴切实际，反应真实情况。大连机车厂给予我们的观测时间仅限于上午的工作时间。这样我们恰好能在上午的正常工作时间做调研，免去了进行分层这个步骤。综合以上三种方法的优缺点，结合观测条件的限制因素，最终决定在正常的工作时间段采用用卡片抽取的随机时刻作为观测时刻来进行采取调研数据。3.4.2 车轮生产线实地观测在每天确定的观测时刻里，按照既定的观测时刻和观测路径，根据预定的抽样项目对大连机车厂车轮生产线进行现场观测。观测时要逐个观测并将观测结果准确的记录在设计的表格上。记录时以刚看到的观测对象的瞬时工作状态为记录标准，不能犹豫迟延，切忌用主观的想象推断来代替客观发生的事实。3.5 整理调研观测数据，确定宽放率全部抽样观测结束后，将全部的观测数据进行统计、整理及分析，求得车轮生产线机器的开动率和操作者的宽放率。大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）203.5.1 综合统计观测数据调研结束后，将所有观测数据进行综合统计，并核对各个时刻的记录有无差错，得出表 3-9 机器与操作者观测细分综合表。表 3-9 机器与操作者观测细分综合表分类 操作停工工作中没人工作准备闲呆搬运等材料等检查清扫洗手打电话喝水玩手机吃东西聊天作业小计操作率（%）A 76 17 76 82B 67 26 67 86C 37 56 37 40D 31 62 31 33E 76 17 76 82机器F 43 50 43 46a 31 1 32 8 7 1 3 8 39 42b 32 2 19 7 9 2 1 17 1 3 39 42c 31 20 6 21 10 6 1 2 8 47 51d 30 48 1 2 1 7 31 33e 17 3 34 10 1 14 3 1 6 28 30操作者 f 45 13 12 16 2 4 1 63 683.5.2 计算项目的发生率计算出每一个分类项目的发生次数并计算各个项目的发生率，即：大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）21某项目发生率=（某项目的发生次数全部观测次数）100%通过综合计算，得出表 3-10 机器的开动率和机器开动率和操作者作业率，和表 3-11 车轮生产线操作者宽放率。表 3-10 机器开动率和操作者作业率分类 操作 空闲 合计 操作率（% ）A 76 17 93 81.72B 67 26 93 72.04C 37 56 93 39.78D 31 62 93 33.33E 76 17 93 81.72机器F 43 50 93 46.24合计 330 228 558 59.14a 39 54 93 41.94b 39 54 93 41.94c 47 46 93 50.54d 31 62 93 33.33e 28 65 93 30.11操作者f 63 30 93 67.74合计 247 311 558 44.27表 3-11 车轮生产线操作者宽放率分 类 宽 放 率 （ %）a 58.06b 58.06c 49.46操作者 d 66.67大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）22e 69.89f 32.29第四章 车轮生产线宽放时间分析与改善4.1 生产线宽放时间分析大 连 机 车 厂 车 轮 生 产 线 的 操 作 人 员 进 行 操 作 的 机 器 都 是 数 控 机 床 ， 因 此 工 作强 度 不 是 很 大 ， 属 于 一 般 机 械 厂 的 中 等 强 度 作 业 。 由 表 3-1 可 知 ， 对 于 一 般 机械 厂 的 中 等 强 度 作 业 ， 操 作 者 宽 放 率 保 持 在 1020%的 范 围 内 就 可 以 了 ， 而 大 连机 车 厂 车 轮 生 产 线 的 操 作 者 的 宽 放 率 都 远 远 超 过 这 个 范 围 ， 也 就 是 说 操 作 者 宽 放时 间 太 长 ， 浪 费 了 大 量 的 时 间 ， 也 相 当 于 闲 置 了 大 量 的 劳 动 力 。根 据 表 3-10 得 出 机 器 和 操 作 者 宽 放 率 的 直 观 图 4-1、 4-2。010203040506070a b c d e f图 4-1 机 器 的 开 动 率 图 4-2 操 作 者 的 操 作 率由 图 4-1 可 以 看 出 车 轮 生 产 线 上 的 6 台 机 器 的 开 动 率 有 着 明 显 的 差 距 ， 机 器A、 B、 E 基 本 上 属 于 正 常 的 开 动 ， 而 机 器 C、 D、 F 的 开 动 率 比 较 低 。 在实际调查中发现，操作人员的工作状态也是不尽相同的，通过图 4-2 可以明显的看出来。在调查期间，一些操作人员一直在忙工作的事情，而有些操作人员则显得非常空闲，经常在做无关工作的事情或是无限制的休息。通 过 采 用 “5W1H”法从原因、对象、地点、时间、人员、方法等六个方面提出问题进行分析，如图 4-5 所示。020406080100A B C D E F大连交通大学 2011 届本科生毕业设计（论文）23图 4-5 “5W1H”技术分析经过分析主要存在以下几个方面问题：（ 1） 生 产 计 划 安 排 的 不 均 衡 。 每 道 工 序 的 标 准 工 时 均 不 一 致 ， 而 且 差 距 比 较大 ， 精 车 和 钻 孔 工 序 都 属 于 长 时 间 连 续 作