工业工程教材《第五章 作业分析》

1、,适用专业：工业工程专业三年级学生,课程性质：专业必修课,内容提要,第五章 作业分析,第九章 预定时间标准法,第一章 生产与生产率管理,第二章 工业工程概述,第三章 工作研究,第四章 程序分析,第六章 动作分析,第八章 工作抽样,第十章 标准资料法,第七章 秒表时间研究,第五章 作业分析,1.理解双手操作分析的定义及主要用途；掌握双手操作分析图的基本结构及分析改进重点。 2.理解人-机操作分析的定义及主要用途；掌握人-机联合操作分析图的基本结构及分析改进的重点。 3.理解工组联合操作分析的定义及主要用途；掌握工组联合操作分析图的基本结构及分析改进的重点。,教学目的与要求,第五章 作业分析,1.

2、理解双手操作分析的定义及主要用途；掌握双手操作分析图的基本结构及分析改进重点。 2.理解人-机操作分析的定义及主要用途；掌握人-机联合操作分析图的基本结构及分析改进的重点。 3.理解工组联合操作分析的定义及主要用途；掌握工组联合操作分析图的基本结构及分析改进的重点。,第四节 双手作业分析,教学内容,第一节 作业分析的概述,第二节 人-机作业分析,第三节 联合作业分析,复习与思考,第一节 作业分析概述,五、作业分析的类型,一、作业分析的定义,二、作业分析与程序分析的区别,三、作业分析的基本要求,四、作业分析的特点,一、操作分析的定义,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

3、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做的分析，称为作业分析。,二、操作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。 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。,三、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，防止某些肌肉群因动作频繁而产生劳损。 要求机械完成更多的工作。 减少作业循环和频率。 改进设备、工装或工位

4、器具、物料规格或工艺，采用经济的切削用量。 消除不合理的空闲时间，尽量实现人机同步工作。,综上所述，通过作业分析，应达到使作业的结构合理、作业者的劳动强度减轻、作业的时间消耗减少，保证生产质量，提高作业效率。,四、作业分析的特点,把详细地分析、改进一个工作地上的作业作为分析的对象和目标； 应用程序分析的基本手法，对以人为主的作业系统进行分析； 对影响该项作业效率和作业质量各种因素进行分析,通常包括作业方法、原材料、设备与工装工位器具、作业环境条件等方面。,五、操作分析的类型,双手操作分析（操作者作业分析）； 人机操作分析； 联合操作分析（工组作业分析）。,根据具体分析对象的不同，操作分析可划分

5、为：,第二节 人机作业分析,五、人机作业分析图,一、人机作业分析的含义,二、人机作业分析的特征,三、人机作业分析的主要用途,四、人机作业分析的主要过程,七、闲余能量分析,六、人机作业分析图的实例分析,一、人机操作分析的含义,以机械化作业为研究对象，用来研究和分析人-机操作过程中，操作者手动操作和机械设备机动操作之间的相互配合关系，以达到尽可能多消除操作者和机械设备在工作循环周期内的空闲时间，并提高人-机作业的生产率。,关键是反映出人和机作业配合情况，人机分析图上应该清楚反映出人和机在一个作业周期内各自的作业情况，以及人和机作业是如何相互衔接的，尤其要注意人和机器操作活动是否存在交叉情况。 所谓

6、相互交叉就是利用机器设备自动工作的时候，操作者完成一部分手工操作活动。 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。,二、人机操作分析的特征,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。,三、人机操作分析的主要用途,四、人机操作分析的主要过程,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。

7、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。,五、人机操作分析图,人一机程序图(Man-machine chart)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。 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。 人机作业图由以下三部分组成：表头部分、图表部分和统计部分。,1、表头部分,表头内容依具体情况而制定，一般包括作业名称、工作部门、产品名称、表号、作业者、编号、图示、日期等，示例如下表。,2、图表部分,用垂直竖线把

8、人与机器分开。 取适当的比例尺。 分别在人与机器栏内，依作业程序和时间由上而下用规定的图标（见下表）记录人与机器工作或空闲的情况，并注写作业单元内容。 只绘出一个操作周程（加工完一个零件的整个过程）。,3、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。,例5-1 在立式铣床上精细铸铁件的平面 例5-2 打光发动机螺栓 例5-3 某工人操作车床车削工件 实例：某汽车发动机厂连杆螺栓生产人机操作分析 人机操作分析的改善着眼点,六、人机操作分析应用实例分析,如图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时间没有工作，

9、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。,例5-1. 在立式铣床上精细铸铁件的平面,图 5-1 精铣铸铁件的人机作业图,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。,是否可以改善呢？,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。,例5-1. 在立式铣床上精细铸铁件的平面,图5-1右侧为改进后的记录图，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。,图5-1 精铣铸铁件的人机作业图（现行

10、方法和改良方法）,例5-2 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。,1. 首先绘出原方法的人机作业图（图5-2）,图5-2 打光螺栓的人机作业图（原方法）,打光柱螺栓 布轮 1 1 1,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。,现行

11、方法 B3 1 1 1,紧握柱螺栓并把一端对着布轮,空闲,16,碰着布轮旋转柱螺栓,打光柱螺栓,调整柱螺栓另一端对着布轮,空闲,碰着布轮旋转柱螺栓,打光柱螺栓,处理打光过的柱螺栓,空闲,空闲,53,0,53,53,53/53=100%,39,14,53,14/53=26%,53 0 53 0,2、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%,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。,采用提问技术：,答：因为操作者

12、一次只能用手握一只螺栓打光毛刺，只需用一边。,问：为什么布轮右边完全没有被利用？,问：为什么布轮的左边有那么多的空闲时间？,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5-3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5-4。,3、建立新方法,问：有无更好的方法？,?,图5-3 打光柱螺栓的夹具图,图5-4 打光螺栓的人机作业图（改良方法）,改进前每小时只生产：,实施:通过实施新方法，取得显著效益,经改

13、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。,改进后每小时生产：,工作效率提高：,例5-3. 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。,1.首先绘制人-机作业图（图5-5），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,答：在机床车削下一个工件时，可

14、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5-6。,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？,图5-6 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。,可对其再作进一步改进以提高工效,由图5-6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，,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

15、作效率，也节省了劳动力，图5-7为改进方法。,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。,图5-7 车削时的人机作业图（第二次改进方法）,由图5-7与图5-6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。,观看录像某汽车发动机厂连杆螺栓生产过程 绘制人机操作分析图 提出改善方向或说明改善重点,实例：某汽车发动机厂连杆螺栓生产人机操作分析,可以看出

16、该作业过程人机配合已经比较好，可改善的方向是作业区域的改善，如物料的摆放位置,某汽车发动机厂连杆螺栓生产人机操作分析图,人机操作分析的改善着眼点,缩短自动运转时间、使机械高速化,对机械进行改善 寻找可以在机械自动运转时同时进行的作业,缩短作业者单独作业的时间 改善手操作的时间或使手操作作业自动化：如采用自动化的送料装置；采用自动进刀装置；采用自动化装卸工件装置，如利用滑道，坠送加工好的零件,考虑改变作业顺序 前两项改善着眼点易可考虑,考虑是否有缩短各段作业时间的可能：如提高主轴转速和走刀量；使用效率更高更耐用的刀具,七、闲余能力分析,机器的闲余能力 操作者的闲余能力 操作者可同时操作的机器的数

17、量,闲余能力分析是对人员及设备能力进行准确调查分析后将作业内容合理地再分配的工作，目的是使各工序的人员及设备负荷合理，最大限度地减少人及设备的闲余时间，从而提高工效。,闲余能力分析可以从以下三个方面进行：,1. 机器的闲余能力; 2. 操作者的闲余能力; 3. 操作者可同时操作机器数量的确定。,闲余能力的调查手段与方法有：,1. 作业测定； 2. 联合作业分析； 3. 人机作业分析。,特别说明第三点，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：,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：

18、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5-2中人、机的利用率均达到100%。,第三节 联合作业分析,五、工组联合操作分析图,一、工组联合操作分析的含义,二、工组联合操作分析的特征,三、工组联合操作分析的过程,四、工组联合操作分析的目的,六、联合操作分析实例分析,一、工组联合操作分析的定义,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。,二、工组联合操作分析的特征,联合作业分析是对一组作业人员（两个或两个以上）所进行的分析。 借助于联合作

19、业分析图，对以下各项进行调查分析： （1）各作业人员的待工（空闲）情况； （2）各作业人员的作业率； （3）联合作业中耗费时间最长的作业是哪个。,首先以各作业人员的各自作业流程为基础（进行详尽的观察和记录），然后使各作业人员的作业时间坐标应一致，最后合并绘制出联合作业分析图。 以联合作业分析图为基础上，进行改进分析，拟定改进方案等。 并通过联合作业分析图清晰地表示最终所形成的改进方案，改进前后对比。,三、工组联合操作分析的过程,发现空闲与等待的作业时间。 使工作平衡。 减少周期（程）时间。 获得最大的机器利用率。 合适指派人员和机器。 决定最合适的方法。,四、工组联合操作分析的目的,与人机作业

20、图的画法基本相同，它也由表头、图表、统计三部分构成。 表头、图表以及统计三部分的内容见前部分内容.,五、工组联合操作分析图,六、工组联合操作分析应用实例,1、联合作业分析的基本原则,2、联合作业分析的实例 例5-4 某车间用吊车搬运零件 例5-5 某工厂化学反应器催化剂检查采取联合作业 3、工组联合操作分析改善要点,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，分析见图例。 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。,如图（a）为串行作业加等待需8h； 图（b）为串行作

21、业无等待需7h； 图（c）并行作业仅需4h。,图5-8 串、并行工作方式对比,例5-4 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。,图5-9 集装箱搬运场地平面布置图,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。,现行方法如下：,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。,第二次5min：吊车处于等待状态；工人甲仍处于装No

22、1集装箱状态，工人乙处于装No2集装箱状态。,试绘出联合作业的联合作业图：,答：什么也没做，正在等待。,图5-10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5-10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？,问：是否必要？,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。,答：按现行方法，工人乙必须等待集装箱，所以此等待是必要。,问：为什么？,答：因为现行方法中工人甲、乙

23、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？,图5-10 装运零件联合作业图（作业改进前、后的对比）,由图可见，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5-5 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5-11所示。,图5-11 维修工

24、组操作者作业分析,1、记录 联合作业分析图如下图所示。,图5-12 化学反应器催化剂检查（检查改进前、改进后对比）,2、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。,3、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

25、，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5-12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。,表5-1 现行方法与改善方法的作业统计,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。,工组联合操作分析改善的着眼点,能

26、否减少人员：改变作业分配等 能否缩短总的时间：改变作业顺序；检讨并行的作业方式等,是否能减少等待时间太多的人 对于作业负荷多的人，优先改善他们的作业,检讨各作业的改善：使用人型流程分析或动作分析等方法,第四节 双手操作分析,五、双手作业分析图实例分析,一、双手操作分析的定义,二、双手操作分析的特征,三、双手操作分析的作用,四、双手作业分析图,一、双手操作分析的定义,生产现场的某些作业以工序的操作过程为研究对象，详细观察和记录其过程，重点是了解双手如何进行实际的操作，称为“双手作业分析”。,双手作业分析的主要对象是作业者的双手; 双手作业分析是借助于双手作业图进行分析; 双手作业分析简单明了，随

27、时随地都可记录分析，清楚地反映出动作是否符合动作经济原则。,二、双手操作分析的特征,三、双手操作分析的作用,研究双手动作及其平衡，左、右手分工是否恰到好处。 发掘“独臂”式的作业。 发现伸手、找寻以及笨拙而无效的动作。 发现工具物料、设备等不合适的放置位置。 使动作规范化，并据此拟定作业规程，为编制标准化作业指导书提供参考。,四、双手作业分析图,1.双手作业分析图的作用 2.双手作业分析图的画法 3.绘制双手作业分析图时的注意事项,双手作业分析图以双手操作为对象，采用标准流程图符号来记录其动作，表示其关系，并可指导作业者如何有效地运用双手，从事生产性的工作，提供一种新的动作观念，找出一种新的改

28、善途径。,1、双手作业分析图的作用,2、双手作业分析图的画法,图的左上部：填写常规项目，包括编号、作业名称、地点、作业人员、作业的起点、终点（结束）、日期等。 图的右上部：填写工作地布置平面简图，并表明各种零件、工具、设备的位置。 图的中间部分：分别在左右两边填写左、右手动作的代表符号及动作说明。 图的右下方：对左、右手的动作进行统计。,3、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

29、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。,例5-6 对加工完的一批轴套零件检查其长度并装入套筒。 例5-7 将玻璃管切成定长。 例5-8 组装螺栓和螺帽的双手作业分析。 实例:剪鼻毛刀双手操作分析 应用双手操作分析时需要注意的问题,五、双手操作分析图实例分析,图5-13 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：,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：,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

30、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。,例5-7 将玻璃管切成定长,（1）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5-15。,图5-15 将玻璃管切成定长的现行方法,（2）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，对记录图进行研究，问题的答案就清楚了。,为何玻璃管放在夹具中必须用手握住？,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。,为何不在管子旋转时开切口，而免得右手闲着？,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