作业分析工业工程

第四章作业分析 4 1作业分析概述4 2人 机作业分析4 3联合作业分析4 4双手作业分析 第四章作业分析 4 1作业分析概述 4 1 1作业分析的含义4 1 2作业分析与程序分析的区别4 1 3作业分析的基本要求4 1 4作业分析的特点4 1 5作业分析的类型 作业分析概述 4 1 1作业分析的含义 通过对以人为主的工序的详细研究 使作业者 作业对象 作业工具三者科学合理地布置和安排 达到工序结构合理 减轻劳动强度 减少作业工时消耗 缩短整个作业的时间 以提高产品的质量和产量为目的而作的分析 称为作业分析 作业分析概述 4 1 2作业分析与程序分析的区别 作业分析是研究一道工序 一个工作地点的工人使用机器或不使用机器的各个作业 操作 活动 它与前一章阐述的程序分析的区别在于 程序分析是研究整个生产的运行过程 分析到工序为止 而作业分析则是研究一道工序的运行过程 分析到操作为止 例如 机械加工中车削工件的外圆 电子文档签阅中电脑键盘及鼠标的使用等 都是一种作业分析活动 作业分析概述 4 1 3作业分析的基本要求 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 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 作业分析概述 4 1 5作业分析的类型 根据不同的调查目的 作业分析可分为 人 机作业分析联合作业分析双手作业分析 作业分析概述 4 2人 机作业分析 4 2 1人 机作业分析的含义4 2 2人 机作业分析的特征4 2 3人 机作业分析的主要用途4 2 4人 机作业分析的作业过程4 2 5人 机作业分析图4 2 6人 机作业分析图的实例分析4 2 7闲余能力的分析 人 机作业分析 4 2 1人 机作业分析的含义 人 机作业分析是应用于机械作业的一种分析技术 通过对某一项作业的现场观察 记录操作者和机器设备在同一时间内的工作情况 并加以分析 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 人 机作业分析 4 2 2人 机作业分析的特征 研究对象 人和机器作业配合情况 人和机器在一个作业周期内各自的作业情况 一般用于分析1人操作1台机器或1人操作多台机器的情况 发现影响人 机作业效率的原因 判断操作者能够同时操作机器的台数 判定操作者和机器两方面哪一方对提高工效更为有利 进行安全性研究 以保证操作者的安全问题 设备改造 实现自动化及改善作业区的布置 人 机作业分析 4 2 4人 机作业分析的作业过程 观察和记录操作者与机器设备在一个作业周期 周程 内各自的操作步骤和操作内容 用作业测定法确定这些操作活动的时间 按照操作者和机器设备操作活动的时间配合关系 在作业分析图表中清晰地表示出来 运用工作简化和合并交叉的原则 研究改进操作的各种可能性 提出切实可行的改进方案 绘出新的操作分析图表 新的操作方法经过现场验证以后 即应用于生产 并对改进的效果进行评价 人 机作业分析 4 2 5人 机作业分析图 人 机作业图是记录在同一时间坐标上 表明作业者与机器的协调和配合关系的一种图表 它可以清楚地显示人的工作周期与机器的工作周期在时间上的配合关系 因此 通过对人 机作业图的分析 可以获得减少人 机等待 空闲 时间 提高人 机效率的新方法 人 机作业分析 表头部分 人 机作业图由以下三部分构成 包括作业名称 工作部门 产品名称 表号 作业者 编号 图示 日期 开始动作 结束动作等 表头内容依具体情况而制定 图表部分 取适当的比例尺 如以1cm代表1min 用垂直竖线把人与机器分开 分别在人与机器栏内 用规定的符号表示人 或机器 工作或空闲或人与机器同时工作 并依作业程序和时间由上而下记录人与机器的活动情况 如用表示人或机器处于工作状态 用表示人或机器处于空闲状态 用表示人与机器处于同时工作状态 也可用涂黑的粗实线表示人或机器处于工作状态 用虚线表示人或机器处于空闲状态 用细实线表示人与机器处于同时工作状态 图形的长短由工作时间或空闲时间而定 左 右 边注写出人作业单元内容 右 左 边注写出机器设备的作业单元内容 只绘出一个操作周程 加工完一个零件的整个过程称为操作周程或周期 统计部分 统计内容包括操作周程 期 人 机在一周程内工作时间和空闲时间 以及人 机利用率 4 2 6人 机作业分析图的实例分析 例1 在立式铣床上精细铸铁件的平面 例4 1 在立式铣床上精细铸铁件的平面图4 1左侧为在立式铣床上精铣铸铁件时人 机操作情况的详细记录图 图中可见 工作中铣床有3 5的时间没有工作 这是由于当工人操作时 机床停止工作 机床自动切削时 工人则无事做 工人将工件夹紧在机床台面上和加工完后松开夹具 取下零件是必须在机床停止时才能进行的 但用压缩空气清洁零件 用样板检验工件的深度等是可以在机床开动中同时进行的 因此要缩短其周程时间 应尽量利用机器工作的时间进行手工操作 如检查工作物 去除加工面的毛刺 将加工完的工件放进成品盒 取出铸件做好加工前的准备 在放回工件的同时取出待加工件 用压缩空气吹洗已加工的铸件等 图4 1精铣铸铁件的人 机作业图 现行方法和改良方法 由图可见 重新安排工作后 不需增加设备和工具 仅在2min内就节省了工时0 64min 提高工效32 人 机作业分析 图4 2打光螺栓的人机作业图 原方法 例4 2 打光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 原方法是 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 图4 2打光螺栓的人机作业图 原方法 分析和改进 从上图中可以看到 1 布轮的右边完全没有被利用 2 布轮的左边利用率仅为26 采用提问技术 问 为什么布轮右边完全没有被利用 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 为什么布轮的左边有那么多的空闲时间 答 由记录图上可以看到 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 图4 3打光柱螺栓的夹具图 人 机作业分析 采用提问技术 问 为什么布轮右边完全没有被利用 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 为什么布轮的左边有那么多的空闲时间 答 由记录图上可以看到 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 有无更好的方法 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 改良方法是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4 3所示 可以看出 柱螺栓被装在两个管中 布轮快速地旋转 打光螺栓 改进后的人机作业图如下图4 4 建立新方法 人 机作业分析 图4 4打光螺栓的人机作业图 改良方法 改进前每小时只生产 改进后每小时生产 工作效率提高 经改进不但提高了工作效率 而且让工人工作起来更轻松愉快 由此例可以知道通过改善工具 减少了等待和空闲时间 缩短了周期 从而提高了工效 这是提高工效的方法之一 实施 通过实施新方法 取得显著效益 人 机作业分析 例4 3 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 图4 5 由图可以看出 人的空闲时间太多 人的利用率仅为39 人 机作业分析 图4 5车削时的人机作业图 原方法 人 机作业分析 人 机作业分析 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 改进后的人机作业图如图4 6 人 机作业分析 图4 6车削时的人机作业图 改进方法 由此可看出 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 人 机作业分析 可对其再作进一步改进以提高工效 由图4 6可以看出虽然缩短了周程 提高了利用率 但是在每一个周程内 人仍有很多的空闲时间 但要进一步缩短周程却比较难 这时改善方法有两种 一是增加其他工作 二是利用空闲操作一台机床 因为在一周程内 工人有1 5min的空闲 足够操纵另一台机床 1 3min 这样既充分利用工人的空闲时间 提高了工作效率 也节省了劳动力 图4 7为改进方法 人 机作业分析 图4 7车削时的人机作业图 第二次改进方法 人 机作业分析 由图4 7与图4 6相比可知 工作周程虽未改变 两种方法均为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 此例正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 在用人 机作业分析闲余能力时 确定一个作业者可同时操作几台机器的计算公式如下 人 机作业分析 N 代表一个作业者操作的机器台数t 代表一个作业者操作一个机器所需的时间 包括从一台机器走到另一台机器的时间 M 代表机器完成该项作业的有效时间 在闲余能力分析的利用上 人不等待机器 机不待人 如例4 2中 人 机的利用率均达到100 显然这是一种理想安排 因为作业过程的各种宽放时间是客观存在的 但这是追求的目标 4 2 7闲余能力的分析 4 3联合作业分析 4 3 1联合作业分析的含义4 3 2联合作业分析的特征4 3 3联合作业分析的过程4 3 4联合作业分析的目的4 3 5联合作业分析图4 3 6联合作业分析实例分析 联合作业分析 联合作业分析是指当几个作业人员共同作业于一项工作时对作业人员时间上的关系的分析以及排除作业人员作业过程中存在的不经济 不均衡 不合理和浪费等现象的一种分析方法 4 3 1联合作业分析的含义 联合作业分析 4 3 6联合作业分析实例分析 1 联合作业分析的基本原则利用联合作业分析图对联合作业分析的基本原则是 人与机器的动作若能同时完成为最佳 如图 a 为串行作业加等待需8h 图 b 为串行作业无等待需7h 图 c 并行作业仅需4h 联合作业分析 图4 8串 并行工作方式对比 由此可知 人与机器如能同时工作 则在某一固定生产时间内 能获得最低的生产成本 联合作业分析的目的是 如何设法将各个对象的工作进行调配 一方面取消空闲或等待时间 另一方面 则是缩短周期 2 联合作业分析的实例例4 4某车间用吊车搬运零件 每天由工人甲和工人乙负责将零件装入集装箱 装满后 由吊车搬运到车间出口处暂存 吊车只能搬运一箱 来回一次需5min 而一人装满一箱零件需10min 集装箱搬运场地平面布置如下图所示 联合作业分析 图4 9集装箱搬运场地平面布置图 现行方法如下 联合作业分析 第一次5min 吊车运送工人乙装的No2集装箱 工人甲处在装No1集装箱状态 工人乙处在等待状态 第二次5min 吊车处于等待状态 工人甲仍处于装No1集装箱状态 工人乙处于装No2集装箱状态 第三次5min 吊车运送工人甲装的No1集装箱 工人甲处在等待状态 工人乙仍处在装No2集装箱状态 试绘出联合作业的联合作业图 图4 10左边部分是现行方法 然后对此记录的图进行 5W1H 的提问技术来分析并用 ECRS 四大原则进行改善 改善的联合作业图见图4 10右边部分 最后将现行方法与改善后的方法作业时间分别进行统计比较 可见改善后的效率大大地得以提高 对现行方法的提问如下 首先就第一次5min提问 问 工人乙完成了什么 答 什么也没做 正在等待 问 是否必要 答 按现行方法 工人乙必须等待集装箱 所以此等待是必要的 问 为什么 答 因为现行方法中工人甲 乙各装一集装箱 故当工人乙装满一箱由吊车运走后 必须等待集装箱返回 问 有无更好的方法 避免工人乙在第一次5min内空闲 答 工人甲和工人乙可合装 共同装 一箱 省去等待集装箱回来的时间 联合作业分析 联合作业分析 图4 10装运零件联合作业图 作业改进前 后的对比 由上图可见 通过改善以后 工人甲 乙 吊车均不需等待 15min可装运3箱 周程由15min降至10min节省了33 的时间 搬运效率大大地得以提高 例4 5某工厂化学反应器催化剂检查采取联合作业 根据作业需求 需要配有电工 装配钳工 吊车工 起重工或准备工 和检验工4名作业人员 他们按事先的分工 分别完成各自不同的工作 通过现场观察和记录 这四名作业人员的作业程序及相互配合关系如图4 11所示 联合作业分析 图4 11维修工组操作者作业分析 记录联合作业分析图如下图所示 联合作业分析 图4 12化学反应器催化剂检查 检查改进前 改进后对比 联合作业分析 分析改善通过 5W1H 提问技术的提问 为什么有如此多的空闲 有无办法使这些空闲减少 为什么必须等待电工拆除电热器后 钳工才能松开容器顶盖 为什么必须钳工上紧顶盖后 电工才可开始将电热器重新装上 通过初步分析 产生上述情况的是因为作业人员是依次完成他们的作业 当某一作业人员在进行工作时 其余作业人员处于等待状况 这就影响了联合作业人员的作业负荷及整个作业的效率 联合作业分析 建立新方法根据联合作业分析的基本原则 通过现场仔细观察分析 认为其中有些工种之间可以适当进行平行交叉作业 则可减少空闲 缩短周程 例如 当电工开始移动加热器时 装配钳工可以同时松开和移动反应器的顶盖 而在反应器还原安装时 亦同时还原加热器 新方法的联合作业分析图如图4 12的右半边部分所示 经这样的改善 整个反应器催化剂检查工作的周程时间从原来的5 9min降至4 0min 作业人员空闲等待时间大为缩短 作业效率显著提高 如表5 1所示 联合作业分析 表5 1现行方法与改善方法的作业统计 4 4双手作业分析 4 4 1双手作业分析的含义4 4 2双手作业分析的特征4 4 3双手作业分析的作用4 4 4双手作业分析图4 4 5双手作业分析图实例分析 双手作业分析 双手作业分析 绘制双手作业分析图时的注意事项开始记录前 要对整个作业周期认真研究若干次 每个作业周期开始时 应以拿起新的工件的动作作为开始记录的起点 一次记录一只手的动作 从左手或右手开始均可 一般应从工作最多的一只手开始 并将全部操作记录完毕 当左 右手同时动作时要记录在同一水平线上 顺次发生的动作 要记录在不同水平线上 要多次核对左右手动作关系 使记录准确无误 双手作业分析 双手作业分析 图4 13检查轴的长度并装入套筒的现行方法 对现行方法进行5W1H提问及ECRS四大原则的改善 双手作业分析 图4 14检查轴的长度并装入套筒的现行方法 对现行方法进行5W1H提问及ECRS四大原则的改善 此改良方法不但使双手动作数目均减少 尤其完全达到双手同时对称的动作原则 改良方法中已取消了下列3种无效的动作 双手作业分析 一手持物 另一手的往复动作 将套入的方法改变 使轴直接套入套筒 节省套筒拿起与放下的无效动作 改变原来用的普通尺为标准长度的尺 并固定台上 省去每次将尺重复的拿起 放下的动作 此例说明 对工作场地重新布置和改变工具的使用就能对原不良作业方法进行改进 使双手达到对称 平衡 动作规范化 效率显著提高 双手作业分析 图4 15将玻璃管切成定长的现行方法 例4 7将玻璃管切成定长记录 原方法是将玻璃管压到夹具末端的停档上 用锉刀做标记 然后松回一些 开切口 接着从夹具中取出 双手把它折断 这一方法的双手作业图如图4 15 分析 用 5W1H 提问技术考察原方法的细节 立即就会发现一些问题 双手作业分析 为何玻璃管放在夹具中必须用手握住 为何不在管子旋转时开切口 而免得右手闲着 为何要从夹具中取出玻璃管来折断 为何在每次工作循环的结束拿起和放下锉刀 不能把它一直拿在手里吗 对记录图进行研究之后 问题的答案就清楚了 因为夹具夹住的长度与管子总长度相比是很短的 因此需始终拿住管子 没有理由说明管子为什么不能边转边切口 必须将玻璃管取出才折断 因为如果将管子靠在夹具端面弯曲而折断 则断下的短头必须取出 如果没有多少伸出在外面 这就是一种很难做的操作 如果把夹具设计成能使短头在折断时自动掉出 就不必取出管子了 用旧方法需要两手折断管子 如