工业工程(5)

操作分析 人机操作分析 联合操作分析 双手操作分析 一、操作分析的定义 研究分析以人为主体的工序，使操作者、操作 对象、操作工具三者科学地组织、合理的布局 和安排，以减轻工人的劳动强度 ， 减少作业时 间的消耗，使工作质量得到保证。 第一节第一节 关于操作分析关于操作分析 二、操作分析的类型 根据不同的调查目的，操作分析可分为： 人机操作分析。 联合操作分析。 双手操作分析。 人机操作分析（目的）： 寻求合理的操作方法，使 人和机器的配合更加协调，以充分发挥人和机器的 效率。 联合操作分析（目的）： 发现空闲与等待的作业时 间，使共同工作中的每一个作业人员的工作负荷趋 于平衡，以获得更好的较低的人工成本。减少周期 （程）时间。 双手操作分析 是以双手操作为对象，研究双手的动 作及其平衡，左、右手分工是否恰到好处。指导作 业者如何有效地运用双手。 三、 作业分析的基本要求 我们在进行作业分析过程中，需要注意的问题主要有以下 7点 ： 通过删减、合并、简化，使操作总数减至最低、工序排列 最佳，并使每一操作简单易行。 合理利用肌肉群，防止某些肌肉群由于动作过于频繁而产 生劳损。发挥双手作用，平衡双手负荷，避免用手长时间 握持物体，尽量使用工具。（ 双手作业分析时考虑的原则 ） 要求机器完成更多的工作，例如：自动进刀、退刀、停车 、自动检测、自动换刀等。大量生产应设计自动上料落件 装置。改进零件箱或零件放置方法。 减少作业循环和频率。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、工装与工位器具、物料规格或工艺，采用经济 的切削用量。 工作地点应有足够的空闲，使操作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，使某些 准备工作、布置工作地点的工作、辅助性工作放在机动时 间进行。 总的来说，通过对某个工序活动进行作业分析，应能达到使 作业的结构合理、减轻作业者的劳动强度、减少作业的时 间消耗，保证生产质量，提高作业效率。 一 、 人机操作分析的意义与目的 记录机器与操作者在 同一操作生产循环 内 的工作情况，分析 两者时间配合关系 ，寻求 合理的操作方法的一种分析技术。 其目的是 使操作者的操作和机器的运转协 调 配合，以充分发挥人和机器的效率。 第二节第二节 人机操作分析人机操作分析 二、人机程序图的构成 1） 表头部分 信息内容不固定 2） 表身部分 左边记录人的各项操作内容和顺序； 中间为时间标尺； 右边记录机器的运转情况； 3） 表尾部分 统计、对比分析以及改进的建议事项； 例 1、某工人操作一台车床， 作业程序及时间值为： 装夹工件： 0.5min， 车削： 2.0min， 卸下零件： 0.3min , 去毛刺并检查尺寸 : 0.5min 。 该车床能自动加工，试绘 制出此作业的人机作业图。 图例： 空闲 操作 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 人 时间 min 机 装夹 工件 0.5 空闲 卸下工件 0.3 去毛刺并检查尺寸 0.5 0.5 被装夹工件 车削 空闲 0.5 作业名称：车削零件 编号： 图号： 日期： 开始动作：装夹零件 结束动作：卸下零件 研究者： 统 计 人 机 周 程 工作时间 空闲时间 利用率 3.3 1.3 2 3.3 2.8 1.3 0.3 被卸下工件 %853.32.8 %393.33.1 = = 22 卸下 0.3卸车床 1 0.3 空闲 0.2 去毛刺并检查 1 0.5 车削 1.5 去毛刺并检查 2 0.5 装车床 2 0.5 卸下 0.3 装夹 0.5 车 削 2 卸车床 2 0.3 车削 0.5装夹 0.5装车床 1 0.5 车床 2车床 1人 对例 1中车削零件的改进。 由于人的空闲太多，应采用 “ 5W1H” 技术和 “ ECRS” 原则进行分析改进。 问： 为什么去毛刺并检查尺寸要在 机器停止时进行？ 答： 过去一直是这样的。 问： 有无改进可能性？ 答： 有。 问： 怎么改？ 答： 在机器车削下一零件时，可以 去毛刺并检查已车削好的上一 工件。 改进后的人机操作图是右上图。 0.3 被卸下工件卸下工件 0.3 空闲 1.5 车 削 2 去毛刺并检查 0.5 0.5 被装夹工件装夹 工件 0.5 机人 100% 0 2.82.8机 46% 1.5 1.32.8人 利用率空闲时间工作时间周程 统 计 作业名称：车削零件 编号： 图号： 日期： 开始动作：装夹零件 结束动作：卸下零件 研究者： 上例中人的空闲时间仍很多，但要进 一步缩短周程却比较难，这时有 两种 改善方法 ： 一是 增加其它工作， 二是 利用空闲多操作一台机床。见右下图 人机操作分析的目的 了解工人或机器的闲余能力，设法利用以提高工 效。闲余能力的分析可从下面两个方面进行。 1机器的闲余能力 加工的过程中，装、卸工件、机器工作能力的不平 衡、影响机器加工时间的因素等。 2工人的闲余能力 主要考虑在机器自动加工时而产生的人工空闲，注 意把两个不同作业交叉进行 三、闲余能力分析 在单人单机操作的工作周期中，如果机器自动工 作时间远大于人的操作时间，则有可能考虑一人 操作多台机器。 1）单人多机操作的必要条件 人的操作时间 +人在机器间步行的时间 +必要的 照管机器的时间 机器自动工作时间 2）能操作机器台数的确定 NTm/(Ts+Tc+t) Tm 机器连续自动工作时间； t 步行时间； Tc 必要的照看机器和休息时间； Ts 在一台机器上总的操作时间； N=(L+M)/（ L+W)=一台机器的作业周期 /工人 操作机器所需时间 （？） 式中 N 一个工人操作机器最低数； L 工人装、卸工件时间（ h)； M 机器完成该项作业的时间； W 工人由一台机器走到另一台机器所需时间； 例 1： 工人操作一台机器装、卸工件时间为 5min，工 人由一台机器走到另一台机器所需时间 5min，机器完 成该项作业的时间 10 min 。 练习 某工人操作三台同样的机床（ A、 B、 C）加工同一种工 件，若工人装加工件的时间为 1.5min，卸载工件时间 为 0.5min，机床自动加工时间为 8min，工人在机床间 移动的时间忽略不计。假设以工人在机床 A上装夹工件 为开始动作，试绘制出该操作的人机程序图，并分别 统计人、机床在一个周期内的工作和空闲时间，计算 人、机利用率。 例 2、 某工人操作车床车削工件，作业程序及时间值 为：装夹工件： 0.5min，车削： 2.0min，卸下零件 ： 0.3min，去毛刺并检查尺寸： 0.5min，该车床自 动加工。试绘制出此作业的人 -机作业图，并对其 作业进行改进。 解： 1、首先绘制人 -机作业图如下，由图可以看出，人的空闲时间 太多，人的利用率仅为 39%。 2. 采用 “ 5W1H” 提问技术和 “ ECRS” 原则进行分析改 进 问：为什么去毛刺并检查尺寸要在机器停止时去毛刺并 检查？ 答：过去一直是这样的。 问：有无改进的可能性？ 答：有。 问：怎么改？ 答：在机床车削下一个工件时，可以去毛刺并检查已车 削好的上一个工件。3、改进后的人机作业图如图示： 0.3 被卸下工件卸下工件 0.3 空闲 1.5 车 削 2 去毛刺并检查 0.5 0.5 被装夹工件装夹 工件 0.5 机人 100% 0 2.82.8机 46% 1.5 1.32.8人 利用率空闲时间工作时间周程 统 计 作业名称：车削零件 编号： 图号： 日期： 开始动作：装夹零件 结束动作：卸下零件 研究者： 通过重排，不需增加设备和工具，而是 尽量利用机器工作时间进行手工操作， 从而缩短了周程，提高了工效和人机利 用率。 （ 作业周程由 3.3MIN缩短为 2.8分钟，工效 从 39%提高到 46%，机器利用率从 61%提 高到 71%）。 4、进行闲余能力分析 一是增加其他工作（比如利用空余时间做一些其他的 额外工作） ; 二是利用空闲操作一台机床（闲余能量分析）。 根据闲余能量分析： N=(L+M)/（ L+W)=(0.8+2.0)/(0.8+0.5(去毛刺检查工 件时间 )=2.8/1.3=2.15=2 式中 N 一个工人操作机器最低数； 为 2台 L 工人装、卸工件时间（ h)； 0.8min M 机器完成该项作业的时间； 2min W 工人由一台机器走到另一台机器所需时间 ;忽 略 5、第二次改进方法方案：一人操作两台机器 6、绘制改进后的人机作业图如下图。 7、改进效果： 工作周程虽未改变，均为 2.8min，但第二次改进方法中 因完成了两件，也就是每件加工时间仅为 1.4min，即 总产量增加了 50%。工人的劳动效率也从 46%提高到 95%。 8、总结： 说明永无止境的求新意识说明永无止境的求新意识 是方法研究的一个显著特点 ， 通过改善可以充分利用工人的空闲时间，即闲余能 力 。 这也充分体现了工业工程的本质： 持续改善持续改善 。 例例 3、 打磨飞机发动机螺栓 因为这些螺栓用于飞机上， 因此加工后必须去掉毛刺。 原方法： 操作者从工作台上的贮藏箱中拿起一个螺栓， 用手握住螺栓的一端靠近布轮（布轮旋转着），用手 旋转去掉毛刺，然后再换螺栓的另一头去掉毛刺。打 光的螺栓被扔到放在桌上右边贮藏盒内，试绘制人机 作业图并进行改进。 解： 1、首先要绘制人机程序图。 工作名称： 打光柱螺栓 方法： 现 行方法 机器名称： 布 轮 机器号 码 ： B2 操作者： 日期： 研究者： 人 机 器 操作者 时间 布 轮 左 边 时间 布 轮 右 边 时间 握 紧 柱螺栓并把一端 对 着布 轮 16 空 闲 16 空 闲 53 碰着布 轮 旋 转 柱螺栓 7 打光柱螺栓 7 调换 柱螺栓另一端 对 着 布 轮 18 空 闲 18 碰着布 轮 旋 转 柱螺栓 7 打光柱螺栓 7 处 理打光 过 的柱螺栓 5 空 闲 5 统 计 工 人 机 器 布 轮 左 边 布 轮 右 边 空 闲时间 0 39 53 工作 时间 53 14 0 周 程 53 53 53 利用率（ %） 0 工作 空闲 时间单位： 1/1000min 打光柱螺栓的人 机程序图 2、问题分析 布轮的右边完全没有被利用； 布轮左边的利用率仅 26%。 采用提问技术：采用提问技术： 问：问： 为什么布轮右边完全没有被利用？ 答：答： 因为操作者一次只能用手握一只螺栓打光毛刺，只需 用一边。 问：问： 为什么布轮的左边有那么多的空闲时间？ 答：答： 空闲的原因是因为工人要用手去握紧螺栓，然后把一 端对着布轮，及调换螺栓的另一端，并把另一端对着布轮 ，以及处理打光的螺栓，此三次动作时，机器空闲着。 问：问： 有无更好的方法？ 答：答： 如果不用人握着，而靠一种夹具来自动进料，既解决布 轮两边的利用率，又可以减少机器等待人握紧螺栓，并调换 一端的时间 3、改进方法、改进方法 安装一个简单的夹具，它由平行放置于工作台上的两个金 属管组成，如下图所示：柱螺栓被装在两个管中，布轮快速 地旋转，打光螺栓。 打光柱螺栓的夹具图打光柱螺栓的夹具图 工作名称： 打光柱螺栓 方法： 改 进 方法 机器名称： 布 轮 机器号 码 ： B2 操作者： 日期： 研究者： 人 机 器 操作者 时间 布 轮 左 边 时间 布 轮 右 边 时间 双手各 拣 起一个柱 螺栓，插 进 料管并 放手 30 当柱螺栓通 过 布 轮 左 边 的 进 料管即被抛光 30 当柱螺栓通 过 布 轮 右 边 的 进 料管即被抛 光 30 统 计 工 人 机 器 布 轮 左 边 布 轮 右 边 空 闲时间 0 0 0 工作 时间 30 30 0 周 程 30 30 30 利用率（ %） 4、通过实施新方法，取得显著效益 改进前每小时只生产： 改进后每小时生产： 工作效率提高： 不但提高了工作效率，而且让工人工作起来更轻松 愉快 例 3、中兴机械厂油箱口盖总成加强板与连接板 焊接工序如图所示，试绘制其人机作业图，并 进行分析。 解：观察录像，划分工作单元，测定各单元时间，绘制人 机作业图如下： 人的利用率已经达到了 100%，而机器的利 用率却只有 30.58%。 如此低的机器利用率是否可以对其进行改 进呢？ 人机操作时，工人可以操作机器台数为： N = t+M/t =(433+1416)/1416 = 1.