操作分析-天津大學(xué)

實(shí)事求是基礎(chǔ)工業(yè)工程國(guó)家級(jí)精品課程ManagementSchoolofTianjinUniversity第二部分工作研究第4章操作分析開(kāi)篇案例A公司機(jī)加工車間成立時(shí)產(chǎn)量較低，車間富余很大空間，隨著公司訂單的日益增多，陸續(xù)增加四條生產(chǎn)線（功能類似）。由于每條線投產(chǎn)時(shí)間不一樣，機(jī)器擺放隨意，車間布局稀疏，存在較為嚴(yán)重的孤島效應(yīng)（如圖a所示）。公司一直采用一人一機(jī)的方式，員工閑置率高。當(dāng)前訂單猛增使工人常常加班，一方面感覺(jué)人手不夠，且一線員工招聘越來(lái)越困難，另一方面公司領(lǐng)導(dǎo)覺(jué)得員工總工作時(shí)間較同行略低，在加薪問(wèn)題上遲遲不給員工答復(fù)，員工積極性受挫。圖a改善前車間布局開(kāi)篇案例公司領(lǐng)導(dǎo)在參觀了本地享有“精益車間”美譽(yù)的B公司的機(jī)加車間后，決定學(xué)習(xí)B公司的一人多機(jī)方式，聘請(qǐng)B公司的工業(yè)工程人員指導(dǎo)改善，并對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行調(diào)整。首先采用程序分析的各種方法優(yōu)化工藝流程，利用流程程序分析和線路圖分析的方法改變當(dāng)前的車間布局模式，改“孤島型布局”為“U型布局”，如圖b所示；圖b改善后車間布局開(kāi)篇案例接著通過(guò)人機(jī)操作分析，計(jì)算得到理論人機(jī)配比應(yīng)該為1:3，但是由于當(dāng)前的限制條件比較多，例如機(jī)器加工程序設(shè)置不合理導(dǎo)致每間隔5-8分鐘就需要對(duì)機(jī)器操作一次，一個(gè)周期時(shí)間被劃分得零零碎碎，為了充分保證機(jī)器利用率，當(dāng)前只能夠采用1人2機(jī)的運(yùn)作模式。操作方法改善時(shí)發(fā)現(xiàn)，常常由于意外，導(dǎo)致員工忙不過(guò)來(lái)而導(dǎo)致機(jī)器閑置，雖然工資有所提升，但員工還是抱怨勞動(dòng)量增加、工作緊張、心理壓力大。為了解決這些問(wèn)題，公司決定深入推進(jìn)工業(yè)工程的理念與方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行改革與改善。開(kāi)篇案例通過(guò)工業(yè)工程師的指導(dǎo)，車間管理人員領(lǐng)導(dǎo)全體員工積極參與，改變?cè)械募庸し椒?，減少上下料次數(shù)和上下料難度；設(shè)計(jì)部分專用工具，提高上下料效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度；對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)，學(xué)習(xí)雙手操作，降低疲勞強(qiáng)度、減輕職業(yè)病危害；并對(duì)每個(gè)工位的布局進(jìn)行優(yōu)化。數(shù)控機(jī)床加工時(shí)間降低、上下料的時(shí)間和次數(shù)減少、工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，成功實(shí)現(xiàn)1人3機(jī)的運(yùn)作模式。開(kāi)篇案例改善后在不增加機(jī)器設(shè)備和人員的情況下很好地滿足了客戶訂單，公司領(lǐng)導(dǎo)層在整個(gè)制造業(yè)工資日增的環(huán)境下，開(kāi)始逐步提高一線工人的工資。員工操作時(shí)間確有增加，但操作時(shí)間和勞動(dòng)負(fù)荷分布均衡、節(jié)奏性強(qiáng)，操作反而容易，工作壓力減小。開(kāi)篇案例研討題1、操作分析主要解決哪些問(wèn)題？2、你能從本案例中歸納出哪些值得學(xué)習(xí)的方法或領(lǐng)域？3、作為一個(gè)工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生或?qū)I(yè)工程師，如何說(shuō)服公司領(lǐng)導(dǎo)和員工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改善？主要內(nèi)容4.1操作分析概述4.2人機(jī)操作分析4.3聯(lián)合作操分析4.4雙手操作分析操作分析（或作業(yè)分析）研究分析以人為主體的工序，使操作者、操作對(duì)象、操作工具三者科學(xué)地組織、合理的布局與安排，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少作業(yè)時(shí)間的消耗，使工作質(zhì)量得到保證。4.1操作分析概述4.1操作分析概述操作分析內(nèi)容操作分析人機(jī)程序圖（man－machineprocesschart）——人機(jī)閑置能力分析雙手操作分析（operatorprocesschart或LeftandRighthandprocesschart）——人的操作流程分析聯(lián)合操作分析（multiple－activitychart）——人機(jī)配合關(guān)系分析4.1操作分析概述人機(jī)操作分析使用人機(jī)程序圖，對(duì)于單人單機(jī)或單人多機(jī)的作業(yè)操作，分析人和機(jī)器的空閑及相互配合，以提高人-機(jī)利用率；聯(lián)合操作分析使用多動(dòng)作程序圖，記錄在同一時(shí)間坐標(biāo)上，一組工人共同操作一臺(tái)機(jī)器或不同工種的工人共同完成一項(xiàng)工作時(shí)，他們之間的相互配合關(guān)系；雙手操作分析也叫操作者作業(yè)分析，是流程分析的進(jìn)一步細(xì)化，對(duì)由一名操作者承擔(dān)的作業(yè)的全部操作活動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)的記錄和分析，消除多余活動(dòng)，特別是左右手多余和笨拙的動(dòng)作。4.1操作分析概述關(guān)注焦點(diǎn)機(jī)動(dòng)時(shí)間（機(jī)器空閑）手動(dòng)時(shí)間（人員空閑）閑余能量（主要是機(jī)器閑余能力）核心：人和機(jī)器能力的有效利用，作到“最佳”操作人員空閑時(shí)間最少一個(gè)工人看管的最佳機(jī)器臺(tái)數(shù)機(jī)器閑置的時(shí)間最少一定數(shù)量的機(jī)器最佳工人數(shù)成本最?。ㄈ斯こ杀?機(jī)器成本）4.2人機(jī)操作分析—人機(jī)程序圖以適當(dāng)線段的長(zhǎng)短代表時(shí)間，如1cm代表10min等；以適當(dāng)間隔分開(kāi)人與機(jī)，最左方為工人操作時(shí)的動(dòng)作單元及時(shí)間記錄，由上向下記錄工人每一動(dòng)作單元所需時(shí)間；操作時(shí)用實(shí)線（或其它方式）表示，空閑用虛線（或其它方法）表示；機(jī)器工作與空閑分析與人的操作分析相同，在右方；待人與機(jī)器的操作時(shí)間均已記錄之后，在此圖的下端將工人與機(jī)器的操作時(shí)間、空閑時(shí)間及每周期人工時(shí)數(shù)予以統(tǒng)計(jì)，供分析時(shí)參考。4.2人機(jī)程序圖法人機(jī)程序圖示例0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0移開(kāi)銑成件用模板量深度銼銳邊取新鑄件清潔機(jī)器開(kāi)動(dòng)機(jī)器空閑精銑第二面空閑人機(jī)時(shí)間(min)操作空閑人機(jī)程序圖示例一人工人操作一臺(tái)機(jī)器，內(nèi)容是：把裝在模子的液體材料（稍有粘性）投入機(jī)器后開(kāi)始操作，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間從機(jī)器取出模子，再?gòu)哪Ｗ又腥〕龀善?，然后再裝入液體材料等反復(fù)性的作業(yè)。目前，因機(jī)器的使用率不高，而未能達(dá)成預(yù)期生產(chǎn)量，問(wèn)如何加以改善，其改善的重點(diǎn)是什么？人機(jī)程序圖示例操作員的作業(yè)把材料裝入模子（放材料） 100秒把模子放入機(jī)器（放模） 16秒開(kāi)動(dòng)機(jī)器 13秒等待機(jī)器加工 ——

停止機(jī)器 8秒取出模子（取模） 12秒取出成品 18秒人機(jī)程序圖示例機(jī)器的作業(yè)

放入模子 16秒開(kāi)動(dòng)機(jī)器 13秒加工 90秒停止機(jī)器 8秒取出模子（取模） 12秒等待放入模子 ——人機(jī)程序圖示例作業(yè)員與機(jī)器的同步關(guān)系

（作業(yè)員） （機(jī)器）放?！?/p>

放模開(kāi)機(jī)——————————

開(kāi)機(jī)停機(jī)——————————

停機(jī)取?！?/p>

取模作業(yè)作業(yè)員時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)間（秒）機(jī)器時(shí)間作業(yè)放模開(kāi)機(jī)等待停機(jī)取模取成品放材料16139081218100放模開(kāi)動(dòng)機(jī)器加工停機(jī)取模等待16139081211829119127139157257人機(jī)程序圖示例人機(jī)程序圖示例現(xiàn)狀：周期時(shí)間為257秒，機(jī)器等待為118秒，因此，一周期中的機(jī)器作業(yè)率為：(257-118)/257=54.09%操作人員作業(yè)效率為：(257-90)/257=64.98%為減少作業(yè)員及機(jī)器的“等待時(shí)間”，檢討是否可以利用“機(jī)器加工”的時(shí)間，由作業(yè)員來(lái)“放材料”，如此，即需另增1個(gè)模子。使用2個(gè)模子的作業(yè)過(guò)程如下：③放材料

（空模）

（放入材料的模子）第一次周期第二次周期第三次周期③放材料

（空模）

（放入材料的模子）①放模人機(jī)程序圖示例①放模②開(kāi)機(jī)④停機(jī)⑤取模⑥取成品

（機(jī)器加工）①放模②開(kāi)機(jī)④停機(jī)⑤取模⑥取成品

（機(jī)器加工）取成品取模停機(jī)18128作業(yè)作業(yè)員時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)間（秒）機(jī)器時(shí)間作業(yè)放模開(kāi)機(jī)放材料1613100放模開(kāi)動(dòng)機(jī)器加工停機(jī)取模16139081229167等待18等待10129137149人機(jī)程序圖示例：改善后周期時(shí)間由原來(lái)的257秒縮減為167秒，此周期中機(jī)器的使用率為：（167-28）/167=83.23%

較改善前的54.1%提高了29.1%。操作人員作業(yè)效率為100%，較改善前提高了35%。人機(jī)程序圖示例：改善后人機(jī)操作分析有時(shí)，經(jīng)過(guò)分析改善后，機(jī)器的周期時(shí)間仍然較長(zhǎng)，在每一操作周期內(nèi)，人仍有較多的空閑時(shí)間。此時(shí)，可改善的方法有兩種：增加其它工作利用空閑時(shí)間多操作一臺(tái)機(jī)器90%機(jī)42%人利用率60周程時(shí)間sec6機(jī)35人空閑時(shí)間sec54機(jī)25人工作時(shí)間sec節(jié)省改良現(xiàn)行項(xiàng)目工作：車心棒外圓

圖號(hào)：B239/1產(chǎn)品：B239機(jī)器：L25速度：80r/min走刀量：380mm/min制作：

XXX日期：

2008/04/28單獨(dú)工作共同工作空閑5從料箱取材料開(kāi)動(dòng)車床空閑3335空閑空閑人機(jī)時(shí)間裝上工件自動(dòng)切削122353被卸下工件1015202530353045505560將材料裝上車床10停止車床2卸下成品放入成品箱573半自動(dòng)車床車心軸外圓人機(jī)程序圖示例工作：車心棒外圓圖號(hào)：B239/1產(chǎn)品：B239機(jī)器：L25+L26速度：80r/min走刀量：380mm/min制作：通力達(dá)日期：2000/08/18項(xiàng)目現(xiàn)行改良節(jié)省工作時(shí)間sec人2560機(jī)15454機(jī)2--54空閑時(shí)間sec人35--35機(jī)166機(jī)2--6周程時(shí)間sec6060利用率人42%100%58%機(jī)190%90%0機(jī)2--90%工作空閑5從料箱取材料開(kāi)動(dòng)車床133空閑空閑人機(jī)1時(shí)間裝上工件自動(dòng)切削12353被卸下工件1015202530354045505560將材料裝上車床1停止車床1車床1卸成品放入成品箱733空閑空閑機(jī)2裝上工件自動(dòng)切削12203被卸下工件7至車床2車床2卸成品放入成品箱從料箱取材料將材料裝上車床2開(kāi)動(dòng)車床2至車床110255停止車床2253310225自動(dòng)切削15人機(jī)程序圖示例：一人雙機(jī)改良機(jī)器閑余能量分析機(jī)器時(shí)間加工時(shí)間裝卸時(shí)間等待時(shí)間SMEDLineBalancingVE/VA工人閑余能量分析工人與機(jī)器數(shù)機(jī)器1機(jī)器2機(jī)器3機(jī)器4機(jī)器5工人操作時(shí)間機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間N=L+ML+WN—工人可操作的機(jī)器數(shù)L—裝、卸工件時(shí)間M—機(jī)器工作時(shí)間W—工人從一臺(tái)機(jī)器走到另一臺(tái)機(jī)器的時(shí)間4.3聯(lián)合作操分析生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，兩個(gè)或兩個(gè)以上操作人員同時(shí)對(duì)一臺(tái)設(shè)備(一項(xiàng)工作)進(jìn)行操作，即為聯(lián)合操作作業(yè)目的發(fā)掘空閑與等待時(shí)間使工作平衡減少周期時(shí)間獲得最大的機(jī)器利用率合適的指派人員與機(jī)器決定最合適的方法4.3聯(lián)合作操分析基本原則：人與機(jī)器如能共同完成工作為最佳通過(guò)聯(lián)合操作分析，設(shè)法調(diào)配各個(gè)對(duì)象的工作，一方面取消空閑或等待時(shí)間；另一方面，縮短周期。工作A工作B4h1h3h等待8h工作A工作B4h3h7h工作A工作B3h4h4h聯(lián)合作業(yè)分析的實(shí)例例：某車間用吊車搬運(yùn)零件，每天由工人甲和工人乙負(fù)責(zé)將零件裝入集裝箱，裝滿后，由吊車搬運(yùn)到車間出口處暫存，吊車只能搬運(yùn)一箱，來(lái)回一次需5min，而一人裝滿一箱零件需10min，集裝箱搬運(yùn)場(chǎng)地平面布置如下圖所示。集裝箱搬運(yùn)場(chǎng)地平面布置圖現(xiàn)行方法第一次5min：吊車運(yùn)送工人乙裝的No2集裝箱；工人甲處在裝No1集裝箱狀態(tài)；工人乙處在等待狀態(tài)。第二次5min：吊車處于等待狀態(tài)；工人甲仍處于裝No1集裝箱狀態(tài)；工人乙處于裝No2集裝箱狀態(tài)。第三次5min：吊車運(yùn)送工人甲裝的No1集裝箱；工人甲處在等待狀態(tài)；工人乙仍處在裝No2集裝箱狀態(tài)。聯(lián)合作業(yè)分析的實(shí)例試?yán)L出聯(lián)合作業(yè)的聯(lián)合作業(yè)圖圖左邊部分是現(xiàn)行方法，然后對(duì)此記錄的圖進(jìn)行“5W1H”的提問(wèn)，并用“ECRSI”原則進(jìn)行改善改善的聯(lián)合作業(yè)圖見(jiàn)圖右部分最后將現(xiàn)行方法與改善后的方法作業(yè)時(shí)間分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，可見(jiàn)改善后的效率大大地得以提高。聯(lián)合作業(yè)分析的實(shí)例聯(lián)合作業(yè)分析的實(shí)例對(duì)現(xiàn)行方法的提問(wèn)，首先就第一次5min提問(wèn)：?jiǎn)枺汗と艘彝瓿闪耸裁?？答：什么也沒(méi)做，正在等待。問(wèn)：是否必要？答：按現(xiàn)行方法，工人乙必須等待集裝箱，所以此等待是必要的。問(wèn)：為什么？答：因?yàn)楝F(xiàn)行方法中工人甲、乙各裝一集裝箱，故當(dāng)工人乙裝滿一箱由吊車運(yùn)走后，必須等待集裝箱返回。問(wèn)：有無(wú)更好的方法，避免工人乙在第一次5min內(nèi)空閑？答：工人甲和工人乙可合裝（共同裝）一箱，省去等待集裝箱回來(lái)的時(shí)間。聯(lián)合作業(yè)分析的實(shí)例裝運(yùn)零件聯(lián)合作業(yè)圖（作業(yè)改進(jìn)前、后的對(duì)比）聯(lián)合作業(yè)分析的實(shí)例聯(lián)合作業(yè)分析的實(shí)例可見(jiàn)，通過(guò)改善以后，工人甲、乙、吊車均不需等待，15min可裝運(yùn)3箱。周程由15min降至10min節(jié)省了33％的時(shí)間，搬運(yùn)效率大大得以提高。4.4雙手操作分析意義與作用調(diào)查、了解、分析如何用雙手進(jìn)行實(shí)際操作研究雙手的動(dòng)作及平衡發(fā)掘“獨(dú)臂”式的