《工業(yè)工程導(dǎo)論-方法與案例》課件-第4章 操作分析

第四章操作分析第四章操作分析§1操作分析概述§2人機操作分析§3聯(lián)合操作分析§4雙手操作分析第四章操作分析§1操作分析概述一、操作分析的概念通過對以人為主的工序的詳細(xì)研究，使操作者、操作對象、操作工具三者科學(xué)合理地布置和安排，達到工序結(jié)構(gòu)合理，減輕勞動強度、減少作業(yè)工時消耗、縮短整個作業(yè)的時間，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量為目的而做的分析，稱為操作分析。例如:“車某工件外圓”工序可劃分為:

安裝工件，開動，切削，停止，卸下零件，檢驗（測量尺寸），存放等七個操作。操作是指作業(yè)分割時的一個精確度的單位，是用秒表測時的最小單位；一般把操作可稱之為比工序小，但又比動作高一個臺階的作業(yè)的綜合。操作二、操作分析的基本要求通過刪減、合并、簡化，使操作總數(shù)減至最低，排列最佳，并使每一操作簡單易行。合理利用肌肉群，防止某些肌肉群因動作頻繁而產(chǎn)生勞損。利用機械完成更多的工作。減少作業(yè)循環(huán)和頻率。改進設(shè)備、工裝或工位器具、物料規(guī)格或工藝。消除不合理的空閑時間，盡量實現(xiàn)人機同步工作。三、操作分析的類型根據(jù)研究對象的不同，操作分析可劃分為：人機操作分析聯(lián)合操作分析雙手操作分析第四章操作分析§2人機操作分析一、人—機操作分析的概念

人—機操作分析（Man-MachineAnalysis）以操作機器設(shè)備的作業(yè)為研究對象，用來研究和分析人-機操作過程中操作者手動操作和機械設(shè)備自動操作之間的相互配合關(guān)系，以達到盡可能多消除操作者和機械設(shè)備在工作循環(huán)周期內(nèi)的空閑時間，并提高人-機操作的效率。引言－廚房里的人機分析做飯是一項系統(tǒng)工程，要耗費多少工時？如何省時省力？今晚菜譜（兩菜一湯）今晚吃什么呀？

清蒸魚15分鐘蒸米飯30分鐘準(zhǔn)備工作20分鐘排骨湯30分鐘炒花菜5分鐘老婆，還沒好??？要不我們出去吃吧？很快就好了，再等會……現(xiàn)行做法：耗時100分鐘改進方法：耗時35分鐘佳肴節(jié)約65分鐘排骨湯15分鐘清蒸魚10分鐘炒花菜5分鐘準(zhǔn)備工作20分鐘蒸米飯30分鐘找出影響人－機操作效率的原因。判斷操作者能夠同時操作機器的臺數(shù)。進行安全性研究，以保證操作者的安全問題。設(shè)備改造、實現(xiàn)自動化及改善作業(yè)區(qū)的布置。作用2、確定操作活動的時間，按照操作者和機器設(shè)備操作活動的時間配合關(guān)系，在分析圖表中表示出來。二、人—機操作分析的主要過程1、觀察和記錄操作者與機器設(shè)備在一個作業(yè)周期（周程）內(nèi)各自的操作步驟和操作內(nèi)容。3、運用工作簡化和合并交叉的原則，研究改進操作的各種可能性，提出切實可行的改進方案。4、繪出新的操作分析圖表。確定新的操作方法，并對改進的效果進行評價。三、人—機操作分析圖

人一機操作分析圖（Man-machinechart）是記錄在同一時間坐標(biāo)上，表明操作者與機器的協(xié)調(diào)和配合關(guān)系的一種圖表。通過對人－機操作分析圖的分析，可以獲得減少人－機等待（空閑）時間，提高人－機效率。人機操作分析圖由以下三部分組成：表頭部分、圖表部分和統(tǒng)計部分。①表頭：表頭的格式和內(nèi)容根據(jù)操作分析的具體任務(wù)而定，一般應(yīng)包括：研究對象的名稱或編號、研究對象的文字說明、圖號、研究內(nèi)容、研究者、審核者、研究日期、研究時間、現(xiàn)行方法還是改進方法、部門等內(nèi)容。工作部門表號產(chǎn)品名稱作業(yè)名稱機器名稱操作者年齡技術(shù)等級文化程度制表者審定者②圖表：用垂直豎線把人與機器分開。取適當(dāng)?shù)谋壤叩臅r間坐標(biāo)軸。分別在人與機器欄內(nèi)，依作業(yè)程序和時間由上而下用規(guī)定的圖標(biāo)（見下表）記錄人與機器工作或空閑的情況，并注寫作業(yè)單元內(nèi)容。只繪出一個操作周程（加工完一個零件的整個過程）。③統(tǒng)計：

統(tǒng)計內(nèi)容包括操作周程（期），人、機在一周程內(nèi)工作時間和空閑時間，以及人、機利用率。統(tǒng)計項目現(xiàn)行方法改進方法節(jié)省效果人周程時間/min工作時間/min空閑時間/min時間利用率（％）機周程時間/min工作時間/min空閑時間/min時間利用率（％）例1：精銑鑄件的人機操作分析操作者流程程序圖銑床工作流程程序圖根據(jù)現(xiàn)場觀察、測時，畫出操作者和機器的工作流程圖如圖：

根據(jù)流程圖，將同步點的位置于相同的水平線上，繪制出人機操作分析圖。工作：銑平面

圖號：B239/1產(chǎn)品：B239鑄件機器：4號立銑速度：80r/min走刀量：380mm/min制作：

XXXXXX

日期：

XXXXXX項目現(xiàn)行方法改良方法節(jié)省工作時間(min)人6機4空閑時間(min)人4機6周程時間(min)10利用率人60%機40%單獨工作空閑共同工作原銑床加工零件過程人機操作圖12345678910準(zhǔn)備新零件裝上零件，開動機器等待空閑人機時間(min)空閑被裝上零件精銑端面停機，卸下零件去毛刺，存放零件用壓縮空氣清潔機器被卸下零件分析：

工作中人有40%的時間，銑床有60%的時間沒有工作，這是由于當(dāng)工人操作時，銑床停止工作；銑床自動精銑時，工人則無事可做。改進：

工人將工件夾緊在銑床臺面上和加工完后松開夾具、取下零件是必須在銑床停止時才能進行的，但準(zhǔn)備零件，去毛刺和存放零件等是可以在銑床開動中同時進行的。因此要縮短其周程時間，應(yīng)盡量利用機器工作的時間進行手工操作：如檢查工作物、去除加工面的毛刺，將加工完的工件放進成品盒，取出鑄件做好加工前的準(zhǔn)備，在放回工件的同時取出待加工件等。單獨工作空閑共同工作改進后銑床加工零件過程人機操作圖1234567用壓縮空氣清潔機器裝上零件，開動機器等待人機時間(min)空閑被裝上零件精銑端面停機，卸下零件去毛刺，存放零件準(zhǔn)備新零件被卸下零件項目現(xiàn)行方法改進方法節(jié)?。ㄌ岣撸┕ぷ鲿r間(min)人66-機44-空閑時間(min)人413機633周程時間(min)1073利用率人60%85.7%25.7%機40%57%17%統(tǒng)計表人時間(min)機轉(zhuǎn)身雙手取新的PCB空閑放板理線手按按鈕取防靜電片上的PCB讀碼測試放PCB于傳送帶空閑測試完的PCB放在防靜電片上空閑12345678910單獨工作空閑共同工作例2：FT測試過程統(tǒng)計事項操作員機工作時間66空閑時間44周程10利用率60%60%原測試過程的人機操作圖1、為什么人和機器只利用了60%？2、為什么人要等機器？

為什么機器要等人？3、為什么人要轉(zhuǎn)身？

4、為什么要讀碼？能否取

消讀碼？5、為什么要放在靜電片上？為什么人要轉(zhuǎn)身？將機臺架于傳送帶，不用轉(zhuǎn)身為什么要讀碼？能否取消讀碼？無價值，取消讀碼為什么要放在防靜電片上？不需要，直接放在傳送帶上能否1人操作2個機臺？怎么實現(xiàn)？分析：人時間(min)機1機2取機1的PCB放在傳送帶上空閑測試從傳送帶上取新PCB到機1放板理線（機1）手按按鈕（機1）空閑測試取機2的PCB放在傳送帶上空閑從傳送帶上取新PCB到機2放板理線（機2）手按按鈕（機2）12345678910單獨工作空閑共同工作改進測試過程的人機操作圖統(tǒng)計事項操作員機1機2工作時間866空閑時間244周程10利用率80%60%60%

由上面兩圖相比可知，操作周程雖未改變，兩種方法均為10min，但第二次改進方法中因完成了兩件，也就是每件測試時間為5min，工作量增加了一倍。此例說明通過改進可以充分利用操作者的空閑時間，即閑余能力。四、機器閑余能力分析機器時間裝卸時間等待時間快速切換SMED線平衡LineBalancing價值工程（VE）加工時間五、操作者閑余能力分析操作者與機器數(shù)N=L+ML+WN—操作者可操作的機器數(shù)L—人工操作機器時間M—機器工作時間W—操作者從一臺機器走到另一臺機器的時間機器1機器2機器3機器4機器5工人人工操作時間機器運轉(zhuǎn)時間操作者步行時間

利用閑余能力組織多設(shè)備操作的一個條件是：每臺設(shè)備的自動工作時間大于或等于作業(yè)者操作其他設(shè)備手工操作時間之和。手工操作時間主要包括：完成該工序所需的機手并動時間、基本的和輔助的手動時間，作業(yè)者由一臺設(shè)備到另一臺設(shè)備的最長行走時間，作業(yè)者監(jiān)視設(shè)備自動工作所需的時間等。機器自動工作時間越長，手工操作時間越短，作業(yè)者能夠操作了的設(shè)備臺數(shù)就越多，反之就越少。

在閑余能力分析的利用上，最好能做到人不待機，機不待人，即人、機的利用率均達到100%，顯然這是一種理想安排，因為作業(yè)過程的各種寬放時間是客觀存在的，但這是追求的目標(biāo)。練習(xí)：操作機器臺數(shù)？裝卸工件時間每臺為3min/次；從一臺機器走到另一臺機器的時間為0.5min；機器自動切削時間為6min.則一個工人操作機器最低數(shù)

N=2.57取整2臺。第四章操作分析§3聯(lián)合操作分析一、聯(lián)合操作分析的概念聯(lián)合操作分析是指當(dāng)幾個作業(yè)人員共同作業(yè)于一項工作時對作業(yè)人員時間上的關(guān)系的分析以及排除作業(yè)人員作業(yè)過程中存在的不經(jīng)濟、不均衡、不合理和浪費等現(xiàn)象的一種分析方法。

二戰(zhàn)中，日本為了南下奪取澳大利亞和菲律賓一線，必須消滅美國太平洋艦隊這個最大的絆腳石。1942年4月，美國航母艦載機對東京的偷襲成了日本人在中途島發(fā)動海戰(zhàn)的最好借口。5月7日開始的珊瑚海戰(zhàn)中，美國約克城號和列克星頓號航母與日本聯(lián)合艦隊的翔鶴號和瑞鶴號進行了決斗。列克星頓遭到襲擊后由于燃油爆炸而沉沒，約克城號也受到了重創(chuàng)。此時日本人企圖集中海軍的優(yōu)勢兵力在中途島消滅美國的太平洋艦隊。在他們的戰(zhàn)略計劃中，僅剩2艘航母的美軍太平洋艦隊是無法與日本的8艘航母對抗的。案例約克城號(YorktownCV-5)“約克城”號被日軍重創(chuàng)，船體嚴(yán)重傾斜“約克城”號經(jīng)過奇跡般的搶修后參加了中途島海戰(zhàn)

日本人沒有料到的是，5月27日，約克城號拖著10英里長的油膜返回了珍珠港，在日本人策劃中途島戰(zhàn)役的時候，從各個崗位抽調(diào)的1400名工人在珍珠港參加了約克城號的搶修，經(jīng)過周密的計劃和安排，僅用了72小時，就修復(fù)了約克城號。二戰(zhàn)美軍的勝利至少有一半的功勞要算在這些技術(shù)嫻熟、配合默契的工程技術(shù)人員和工人身上。

抵達中途島的日本艦隊始終對美國人的軍力不了解，他們以為約克城號已經(jīng)變成了廢物。出乎日本意料的是，約克城號與企業(yè)號、大黃蜂號一起執(zhí)行了成為太平洋戰(zhàn)爭轉(zhuǎn)折點的中途島任務(wù)。被日本人忽略的“約克城”號，在中途島戰(zhàn)役中用17架俯沖轟炸機證明了自己的存在。在短短的5分鐘之內(nèi)，強大的日本航母編隊就毀于美國轟炸機的猛烈轟炸之下。發(fā)現(xiàn)操作人員及機器的空閑與等待時間；使工作平衡；減少整個周期（程）時間；獲得最大的機器利用率；合理指派人員和機器；確定最合適的工作方法。目的首先以各作業(yè)人員的各自作業(yè)流程為基礎(chǔ)（進行詳盡的觀察和記錄），然后使各作業(yè)人員的作業(yè)時間坐標(biāo)應(yīng)一致，最后合并繪制出聯(lián)合操作分析圖。以聯(lián)合操作分析圖為基礎(chǔ)上，進行改進分析，擬定改進方案等。并通過聯(lián)合操作分析圖清晰地表示最終所形成的改進方案，改進前后對比。二、聯(lián)合操作分析的過程

聯(lián)合操作分析圖與人－機操作圖的畫法基本相同，也由表頭、圖表、統(tǒng)計三部分構(gòu)成。三、聯(lián)合操作分析圖工件壓力測試。某生產(chǎn)線需要進行工件耐壓力測試，該工序由兩名檢測員和一臺測試儀共同完成，每名檢測員輪流操作測試儀器，一次完成20個工件的檢測，整個操作周程耗時12分鐘，由于只有一臺儀器，因此一人測試時另一人處于等待的狀態(tài)。該操作的聯(lián)合操作圖如下圖所示。例1：工件壓力測試測試儀器時間(min)檢測員1檢測員2空閑把20個工件裝在測試架上等待空閑把測試線插在工件上測試輸入3個壓力點采集數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)有無誤差空閑拆掉測試線拆卸工件單獨工作空閑共同工作原測試過程123456789101112分析：由聯(lián)合操作圖可知，每名檢測員的操作周程都為12分鐘，測試儀器的利用率為33.3%，一名檢測員的利用率達到100%，而另一名檢測員則在等待中。在此操作中，檢測員的工作忙閑不均，且操作時勞動強度較大，工作時間沒有得到有效利用。事項檢測員1檢測員2機工作時間1204空閑時間0128周程12利用率100%033.3%改進：根據(jù)測試工作的操作情況，考慮由兩名檢測員聯(lián)合操作一臺測試儀器。一名檢測員把工件裝在測試架上，由另一名檢測員插上測試線，兩人共同完成數(shù)據(jù)采集和檢測工作，然后一人拆掉測試線，另一人拆卸下工件。改進方法的聯(lián)合操作圖如下圖所示。測試儀器時間(min)檢測員1檢測員2空閑把20個工件裝在測試架上把測試線插在工件上測試輸入3個壓力點采集數(shù)據(jù)輸入3個壓力點采集數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)檢測數(shù)據(jù)有無誤差檢測數(shù)據(jù)有無誤差空閑拆掉測試線拆卸工件123456

統(tǒng)計事項測試儀器檢測員1檢測員2工作時間266空閑時間400周程6利用率33.3%100%100%單獨工作空閑共同工作改進測試過程改進效果：兩名檢測員聯(lián)合操作一臺測試儀器后，操作周程時間縮短了6分鐘，檢測員勞動強度減輕，工作時間得到了有效利用。工作量比較：按每日工作8小時計算（不計寬放時間）。改進前：兩人輪流操作，每天完成800個工件測試；改進后：兩人共同操作，每天完成1600件，工作量增加了一倍。聯(lián)合操作分析的基本原則：人與機器的動作能同時完成。

由此可知，人與機器如能同時工作，則在某一固定生產(chǎn)時間內(nèi)，能獲得最低的生產(chǎn)成本。聯(lián)合操作分析就是考慮如何設(shè)法將各個對象的工作進行調(diào)配，一方面取消空閑或等待時間，另一方面則可以縮短周期。

分析結(jié)果改善重點等待太多的場合

是否能減少人員，如改變作業(yè)分配等。是否能夠縮短總時間，改變作業(yè)順序，考慮采用并行的作業(yè)方式等。等待集中于某部分人的場合

是否能減少等待時間太多的人。對于作業(yè)負(fù)荷重的人，優(yōu)先改善他們的作業(yè)。等待不多的場合

檢討各作業(yè)的改善：使用人機程序分析或動作分析的方法。聯(lián)合操作分析改善重點例2某工廠化學(xué)反應(yīng)器催化劑檢查采取聯(lián)合作業(yè)，根據(jù)作業(yè)需求，需要配有電工、裝配工、吊車工和檢驗員等四名操作者，他們按事先的分工，分別完成各自不同的工作，通過現(xiàn)場觀察和記錄，這四名操作者的工作流程圖及相互配合關(guān)系如下圖所示。電工裝配工吊車工檢驗員8min拆除加熱器8min等待15min等待19min等待13min修理8min松開容器頂蓋1min準(zhǔn)備吊車25min等待3min用吊車移開頂蓋3min移開頂蓋9min等待9min等待9min檢查和調(diào)整催化劑5min放回頂蓋5min放回頂蓋13min上緊頂蓋1min移開吊車13min裝上加熱器13min等待25min等待31min等待ABCDEFGHEFLM四位操作者的工作流程圖1、記錄

現(xiàn)行方法的聯(lián)合操作分析圖如下圖所示：操作者作業(yè)項目現(xiàn)行方法作業(yè)時間現(xiàn)行利用率電工作業(yè)3458%等待25裝配工作業(yè)2949%等待30吊車工作業(yè)1017%等待49檢驗員作業(yè)915%等待50周期59統(tǒng)計表2、分析改善根據(jù)“5W1H”提問：? 為什么每名操作者都有如此多的空閑？? 有無辦法使這些空閑減少？? 為什么必須等待電工拆除加熱器后，裝配工才能松開容器頂蓋？? 為什么必須裝配工上緊頂蓋后，電工才可開始將加熱器重新裝上？…通過對聯(lián)合操作分析圖進行分析，產(chǎn)生上述情況的是因為操作者是依次完成他們的作業(yè)，當(dāng)某一操作者在進行工作時，其余操作者處于等待狀況，這就使得各操作者的作業(yè)負(fù)荷不平衡，并影響了整個作業(yè)的效率。3、建立新方法根據(jù)聯(lián)合操作分析的基本原則，通過現(xiàn)場仔細(xì)觀察分析，認(rèn)為其中有些工種之間可以適當(dāng)進行平行交叉作業(yè)，則可減少空閑，縮短周程。例如，當(dāng)電工開始移動加熱器時，裝配工可以同時松開和移動反應(yīng)器的頂蓋，而在反應(yīng)器還原安裝時，亦同時還原加熱器。經(jīng)這樣的改善，整個反應(yīng)器催化劑檢查工作的周程時間從原來的59min降至38min，操作人員空閑等待時間大為縮短，作業(yè)效率顯著提高。改進后的聯(lián)合操作分析圖如下圖所示?；瘜W(xué)反應(yīng)器催化劑檢查聯(lián)合操作分析圖（改進方法）現(xiàn)行方法與改進方法的作業(yè)統(tǒng)計作業(yè)人員作業(yè)項目現(xiàn)行方法作業(yè)時間改進方法作業(yè)時間比較現(xiàn)行利用率改進利用率電工作業(yè)3434058%89%等待254-21裝配工作業(yè)2929049%76%等待309-31吊車工作業(yè)1010017%26%等待4928-21檢驗員作業(yè)99015%24%等待5029-21周期593821-36%第四章操作分析§4雙手操作分析

生產(chǎn)現(xiàn)場的具體工作，主要由操作者的雙手完成，調(diào)查、了解如何用雙手進行實際操作的情況，稱雙手操作分析。一、雙手操作分析的概念雙手操作分析的主要對象是操作者的雙手；借助于雙手操作圖進行分析；雙手操作圖簡單明了，可以清楚地反映出操作動作是否符合動作經(jīng)濟原則。特征研究雙手的動作及其平衡，左、右手分工是否恰到好處；發(fā)掘“獨臂”式的作業(yè)；發(fā)現(xiàn)笨拙而無效的動作；發(fā)現(xiàn)工具物料、設(shè)備等不合適的放置位置；使動作規(guī)范化，并據(jù)此擬定作業(yè)規(guī)程，為編制標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書提供參考。作用二、雙手操作分析的工具—雙手操作圖

雙手操作圖以雙手的操作為分析對象，采用標(biāo)準(zhǔn)流程圖符號來記錄操作中左、右手的動作，并表示出兩只手動作的關(guān)系，通過分析改進得出最合理的雙手動作流程，指導(dǎo)操作者有效、經(jīng)濟地運用雙手進行操作。1、圖的左上部：填寫常規(guī)項目，包括編號、作業(yè)名稱、地點、操作者、作業(yè)的起點、終點（結(jié)束）、日期等。2、圖的右上部：填寫工作地布置平面簡圖，并表明各種零件、工具、設(shè)備的位置。3、圖的中間部分：分別在左右兩邊填寫左、右手動作的代表符號及動作說明。4、圖的右下方：對左、右手的動作進行統(tǒng)計。雙手操作圖的畫法1、開始記錄前，要對整個作業(yè)周期認(rèn)真研究若干次。2、每個作業(yè)周期開始時，應(yīng)以拿起新的工件的動作作為開始記錄的起點。3、一次記錄一只手的動作，從左手或右手開始均可，一般應(yīng)從工作最多的一只手開始，并將全部操作記錄完畢。4、當(dāng)左、右手同時動作時要記錄在同一水平線上，順次發(fā)生的動作，要記錄在不同水平線上。要多次核對左右手動作關(guān)系，使記錄準(zhǔn)確無誤。繪制雙手操作圖時的注意事項—放置、使用、放手的動作—手的移動動作—手的延遲、停頓—手持住工件、工具或材料的動作雙手操作圖圖標(biāo)例1組裝螺栓和螺帽的雙手操作分析記錄：把螺栓和螺帽組成一套，再把組裝件放到組件箱內(nèi)，現(xiàn)場布置如下圖。作業(yè)：組裝螺栓和螺帽方法：現(xiàn)行開始：雙手空的結(jié)束：裝好一套放入組件箱操作者：***組裝螺栓和螺帽的雙手操作圖（現(xiàn)行方法）分析改善：

由于螺栓和螺帽都是在操作者的正側(cè)面，當(dāng)用左手拿螺栓時，操作者的身體朝向左邊，重心偏左，左手再進行操作；接著拿螺帽時，身體朝向右邊，重心向右，右手再進行操作，這樣的動作方法使得左手和右手分別產(chǎn)生了等待和持住現(xiàn)象，雙手不能同時工作，動作不平衡，使操作者易產(chǎn)生疲勞。

像這樣設(shè)法使雙手能同時操作，減少等待、持住現(xiàn)象，這便是一種改善措施，但雙手同時動作是需要符合一定條件的，這在動作分析中我們將會加以詳細(xì)說明。改善后螺栓和螺帽組裝作業(yè)如下圖所示：

為了改善上述情況，根據(jù)動作經(jīng)濟原則，將螺栓盒與螺帽盒再往前移，把三個盒子位置放在操作者同一視線上，操作者可在正常視角之內(nèi)觀察到，使左右手能同時拿取螺栓和螺帽，減少了等待、持住現(xiàn)象，效率顯著提高。

作業(yè)：組裝螺栓和螺帽方法：改進開始：雙手空的結(jié)束：裝好一套放入