工业工程概论课件第9章--作业测定与学习曲线

2020/6/6,工业工程第7章工作研究,本课内容,第1章工业工程的概念与意识第2章工业工程的发展与应用第3章工业工程的学科构成第4章IE与运筹学OS第5章IE与系统工程学SE第6章IE与创新工程第7章生产率工程第8章工作研究与方法研究第9章作业测定与学习曲线第10章现场管理第11章现代工业工程的发展,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,第9章作业测定与学习曲线,9.1作业测定概述9.2工时消耗分类与标准时间构成9.3作业测定的方法概述9.4秒表时间研究法9.5.模特排时法9.6学习曲线9.7案例工作研究在鞍钢的应用,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.1作业测定概述,9.1.1作业测定的起源9.1.2作业测定的定义9.1.3作业测定的步骤9.1.4作业测定的目的9.1.5作业测定的用途,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.1.1作业测定的起源,经过方法研究后，获得了最佳的操作程序、最省力的动作和工作方法，接下来就是要确定运用新的程序和方法完成工作所需的时间标准，并将之视为管理的基本工具。如何确定工人完成某项操作所需的时间呢？其制定方法随人们对于该项工作的重要性的认识及工业工程学科的发展不断完善。到目前为止，有三种确定时间标准或工时定额的方法，即经验判断法、历史记录法（统计分析法）和作业测定法。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.1.2作业测定的定义,作业测定(工作衡量)是运用各种技术来确定合格工人按照规定的操作标准，完成某项工作所需时间的过程。这里所说的“合格工人”，必须具备必要的素质、技能和知识，接受过某工作方法的完全训练，能独立完成所从事的工作，并在安全、质量和数量方面达到令人满意的水平。按照规定的操作标准是指工人按照经过方法研究后制定的标准的工艺方法和科学合理的操作程序完成操作。此外，还应使生产现场的设备、工位器具、材料、操作环境、人的动作等方面达到操作标准要求的状态。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.1.3作业测定的步骤图9-1,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.2工时消耗分类与标准时间构成,9.2.1时间的几个概念9.2.2工时消耗分类9.2.3标准时间构成,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.2.1时间的几个概念,1)标准时间:在适宜的操作条件下，用最合适的操作方法，以普通熟练工人的正常速度完成标准作业所需的劳动时间。标准时间ts正常时间tn+宽放时间tk2)正常时间(NormalTime)：一个一般受过训练的操作者，在正常工作条件和正常速度下，完成一定工作所需要的时间。3)宽放时间:是为了使正常时间符合实际而进行修正的时间。是个人需要和延迟的时间。4)实际时间：一个操作者完成一项任务所必需的观测的时间。5)定额时间：是指在正常的生产技术组织条件下，工人为完成一定量的工作所必需消耗的时间。是根据标准时间，由有关部门规定，下达操作者执行的操作规定时间。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.2.2工时消耗分类图9-2,图9-2全部工作时间的构成,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,定额时间由四部分组成：1）作业时间（T作）：直接用于生产产品，完成工序中各项操作所必需消耗的时间。它是定额时间中最主要的部分，其时间消耗的长短与加工批量大小成正比。它又可分为：基本作业时间（T基）：指实现基本操作，直接作用于劳动对象并改变劳动对象的尺寸、形状、性质、组合、外观等的时间。辅助作业时间（T辅）：指工人为保证完成基本工艺而执行的各种辅助性动作所消耗的时间。,9.2.2工时消耗分类,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,2）布置工作地时间（T布）：工人在工作班中用于照看和保持工作地的正常状态所必须消耗的时间。3）休息和生理需要时间（T休）：指工人在轮班中用以恢复体力、视力和生理需要所消耗的时间。4）准备与结束时间：指工人在工作班内为完成一项生产任务，事先进行准备和事后结束工作所必须消耗的时间。非定额时间（t):是指在一个工作班内因停工而损失的时间，或执行非生产性工作所消耗的时间。,9.2.2工时消耗分类,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.2.3标准时间构成图9-3,标准时间:在适宜的操作条件下，用最合适的操作方法，以普通熟练工人的正常速度完成标准作业所需的劳动时间。标准时间ts正常时间tn+宽放时间tk,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.3作业测定的方法概述,秒表时间研究=密集时间抽样法=直接时间研究(DirectTimeStudy)利用秒表，在一段时间内连续地观测一位合格的操作者，对一特定的工作以正常速度操作所需要的时间。工作抽样(WorkSampling)=离散时间抽样法，瞬时观测法在较长时间内，以随机间隔的方式观测操作者的操作，并分析所调查的资料，得出需要的结果（空闲比率）。预定时间标准法=PTS法(PredeterminedTimeSystem)利用预先为各种动作制定的时间标准来确定进行各种操作所需要的时间。常用的方法是模特法。标准资料法将直接由上述作业测定法所测得的测定值，根据不同的操作内容，分析整理为某操作的时间标准。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,作业测定的阶次划分,制定标准时间时，应首先决定研究工作的阶次。工作阶次通常分成下列四种:（1）第一阶次：动作人的基本动作测定的最小工作阶次.例如：伸手，握取等。（2）第二阶次：单元由几个连续动作集合而成。例如：伸手抓取材料，放置零件等。（3）第三阶次：作业通常由两、三个操作集合而成。（4）第四阶次：制程为进行某种活动所必须的作业串联。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,1.时间研究的工具介绍时间研究最重要的工具是秒表，在工厂，常用的秒表分为电子型和机械型。电子型的秒表可直接进行显示，且操作方便，一般使用的秒表都为电子型，如图所示：,正常画面显示：时.分.秒.星期按B制1次：画面出现0:0000按C制开始计时、暂停;按A制可作周期计时及调校回0:0000,9.4秒表时间研究法,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,2.时间研究的步骤(1)第一步：收集资料，确定研究对象。(2)第二步：划分操作单元。划分操作单元的原则：每一单元应有明显易辩认的起点和终点。单元时间愈短愈好，但以使时间研究人员能精确测记为宜。一般以0.04min为宜。人工操作单元应与机器单元分开。尽可能使每一人工单元内的操作动作为基本动作，以便易辨认。不变单元与可变单元应分开。规则单元、间歇单元和外来单元应分开。关于操作的时间标准仅用于其特定的操作，所以每一单元应有完整而详细的说明。,9.4秒表时间研究法,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.5模特排时法Mod,ModModularArrangementofPredeterminedTimeStandard模特法的原理所有人力操作时的动作，均包括一些基本动作。在相同的条件下，不同的一般人做同一动作所需的时间值基本相等。使身体不同部位做动作时，其动作所用的时间互成比例，可根据其手指一次动作时间单位的量值，直接计算人体其他不同部位动作的时间值。1Mod=0.129s1s=7.55Mod1min=465Mod,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.5模特排时法,模特法的特点易懂、易学、易记：21种动作分两大类，只有8个不同的时间值。实用:不需测时，比秒表法精确。模特法的应用步骤正确描述操作过程；操作动作分解；对动作组合单元进行动作分析；确定正常时间计算标准时间,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6学习曲线,7.4.1学习曲线的概念7.4.2影响学习曲线的因素7.4.3对数学习曲线的建立7.4.4学习率的测定方法7.4.5学习曲线的应用,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6.1学习曲线的概念,“学习曲线”，也称为熟练曲线，是指在大批量生产过程中，用来表示单件产品工时的消耗和连续累计产量之间关系的一种变化曲线。随着累计产量的增加，意味着操作者生产制造熟练程度的提高，产品单件工时消耗必然呈现下降趋势，这样就形成了一条工时递减的函数曲线。学习曲线由此而得名。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6.1学习曲线的概念,20世纪30年代美国康乃尔大学的莱特（T.P.Wright）博士首先在航空科学期刊上提出了学习曲线。波音公司发现，每一架飞机的工时消耗在前一架飞机制造完后都会有所下降，而且还是以一个可预测的比例下降，从生产第一架飞机开始，累计产量每增加一倍，工时下降约20%。工人逐渐学会了怎样更快地工作，更少误操作以及最大程度地减少浪费，直到他们达到最大的生产率为止，这就是知识学习的掌握的直接结果。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6.1学习曲线的概念,由此他们得出如下普遍认识：1）完成一项操作或某种产品的工时消耗，随着生产重复程度提高而逐渐减少。2）单件产品工时消耗按一定递减率（称为学习率）随累计产量增加而降低，呈指数函数关系。3）学习率与产品的结构，制造过程机械化，自动化程度以及企业的生产组织技术相联系，各种产品都有其特定的学习率，因而也各有其特定的学习曲线。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,图9-5某飞机厂的飞机构架加工制造的学习曲线图,图中。横轴表示学习次数，纵轴表示学习效果。在生产实践中，学习次数通常用累计产品产量来表示，学习效果用累计平均工时表示，因此，学习曲线表示了产品制造工时与累计产量之间的变化规律。,9.6.1学习曲线的概念例9-1图9-5,由图可知，随着累计产品产量的增加，产品累计平均工时在递减，但其递减速度却随累计产量增加而逐渐变小，直到趋于稳定。,t,s,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,飞机构架加工制造直接人工工时表,例9-1表9-1,表中所列的就是和图表对应的相关数据。表中第1列表示产品的累计产量数，第2列表示与这个累计台数相应的单件产品直接人工工时。由于表中取得累计产量的关系都是增加一倍，即累计产量为2n。这样单件产品直接人工工时按20%递减的规律就清楚地显示出来。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,例9-1,在表9-1中，加工制造第2架飞机构架的工时只有第1架的80%，加工制造第4架飞机构架的工时只有第2架的80%，第8架只用了第4架工时的80%，第16架只用了第8架工时的80%等等。第3列为累计直接人工工时，将第3列累计直接人工工时除以第1列产品累计数，就得到第4列的累计平均直接人工工时。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6.1学习曲线的概念,学习曲线通常有狭义和广义两种解释。,狭义学习曲线：指操作人员的个人学习曲线，随着时间的推移，知识和经验得到有效的累积，它反映了个人操作技术熟练程度的提高。,广义学习曲线：指一个生产单位中直接劳动者（操作工）和间接劳动者（设计、制造及管理者）加工制造某种产品时的学习曲线，它除了反映操作者个人操作技术熟练程度以外，还包含了生产方式、设备的改进、管理的改善与技术创新共同努力的结果。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6.1学习曲线的概念,学习曲线又称为制造进步函数、经验曲线、效率曲线、成本曲线、改进曲线。更广义的学习曲线是指某一行业或某一产品从引入期、成长期、成熟期以至衰退期的整个学习曲线。学习曲线现象告诉我们，生产中永远有潜力可挖。研究与制定学习曲线对提高生产率有很大的作用，这是工业工程师应掌握的理论与方法。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6.2影响学习曲线的因素,1）操作者动作的熟练程度；2）改善操作者的工装设备及工位器；3）产品设计变更有助于降低工时；4）高质量的原材料和充足的供应可减少学习中断现象；5）专业化分工，使每个操作者做简单重复工作；6）管理科学化。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6.3对数学习曲线的建立,为了利用学习曲线进行定量化分析，需要将它表达为数学解析式。按上述学习曲线现象所反映的规律，它的变化呈指数函数关系，可用以下关系式来表示：t=kcn(9-1)s=2n(9-2)式中，t生产第s件产品的工时；k生产第1件产品的工时；c学习率（即工时递减率，如上例c=80%）；s累计生产的件数；n累计产量翻番指数（即倍增次方数）。,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,对上面两式取对数，可得：lgt=lgk+nlgclgs=nlg2设(9-3)式中，a学习系数。由此可得：lgt=lgk+algs(9-4)从而t=ksa(9-5)式(9-5)叫莱特公式，它表示了学习效果即累计平均工时Y随累计产量X（即学习次数）而变化的情况，其图形如图9-5。,9.6.3对数学习曲线的建立,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,9.6.4学习率的测定方法例9-2,例9-2已知某机械厂生产某种机器，第10台的成本为3000元，生产第30台的成本为2000元，求该产品的学习率。解：由已知条件可得：故该产品的学习率为77,2020/6/6,工业工程第7章工作研究,学习曲线在工业工程中应用较为广泛，它可用于1)制订标准时间；2)计算产品销售价格；3)预测产品的制造工时；4)考察系