工业工程第五章操作分析

1、操作分析Operation Analysis,操作分析,通过对以人为主的工序的详细研究，使操作者、操作对象、操作工具三者科学地组合、合理地布置和安排，达到工序结构合理，减轻劳动强度，减少作业的工时消耗，以提高产品的质量和产量为目的而作的分析，称为操作分析,流程分析是要改变不合理流程，从而减少空闲，主要做法是ERCS达到流水线平衡，工序间没有等待,操作分析主要分析人、对象和工具之间配合是否有空闲，比流程费纳西更加详细,动作分析主要是看动作是否经济，是否有浪费的动作,操作分析的类型,根据不同的调查目的，操作分析可分为： 1人机操作分析（含闲余能量分析）; 2联合操作分析; 3双手操作分析。 作用

2、对现有操作进行改善 设计新的操作体系,目前新的款式、新的面料、新的工艺、新的设备层出不穷，很多没有经验可以借鉴，需要设计新的操作系统,服装企业管理者习惯用经验判断，对现状习以为常，因而就很难发现不合理的操作,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

3、率。 改进设备、工装或工位器具、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,1. 人机操作分析,人机操作分析,在机器的工作过程中，调查、了解在操作周期（加工完一个零件的整个过程称为一个操作周期或周程）内机器操作与工人操作的相互关系，以充分利用机器与工人的能量及平衡操作。 利用人机操作图，可将生产过程中，工人操作的手动时间和机器的机动时间清楚地表现出来,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

4、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

5、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,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

6、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,人机操作图的构成,以适当的线段的长短代表时间比例。如1cm代表10min等。 在纸上采用适当的间隔分开人与机，作出垂线。最左方为工人操作时的动作单元及垂线，在此垂线上按所取的时间比例，由上向下记录工人每一动作单元所需时间。当工人

7、操作时用实线（或其它方式）表示，空闲用虚线 （或其它方法）表示，机器同样。 待人与机器的操作时间均已记录之后，在此图的下端将工人与机器的操作时间、空闲时间及每周期人工时数予以统计，供分析时参考,人机操作程序分析图,人机操作图实例分析,工作：铣平面 图号：B239/1 产品：B239铸件 机器：4号立铣 速度：80r/min 走刀量：380mm/min 制作： 通力达 日期： 2000/08/18,是否可以改善呢,工人将工件夹紧在机床台面上和加工完后开 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的,因此要缩短其周程时间，应尽量

8、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（现行方法和改良方法,改良方法,工作：铣平面 图号：B239/1 产品：B239铸件 机器：4号立铣 速度：80r/min 走刀量：380mm/min 制作： 通力达 日期： 2000/08/18,改善示例,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,准备下一工件,装上工件,空闲,卸下工件,完成件放箱内,空闲,空闲,人,机,时间,单独工作,空闲,共同工作,被装上

9、工件,加工,卸下工件,工作：铣平面 图号：B239/1 产品：B239铸件 机器：4号立铣 速度：80r/min 走刀量：380mm/min 制作： 通力达 日期： 2000/08/18,改善一,1,2,3,4,5,6,7,8,准备下一工件,装上工件,空闲,卸下工件,完成件放箱内,空闲,人,机,时间,被装上工件,加工,卸下工件,将“准备下一工件” 放在加工周期内进行,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,准备下一工件,装上工件,空闲,卸下工件,完成件放箱内,空闲,空闲,人,机,时间,单独工作,空闲,共同工作,被装上工件,加工,卸下工件,工作：铣平面 图号：B239/1 产品：B239铸件

10、机器：4号立铣 速度：80r/min 走刀量：380mm/min 制作： 通力达 日期： 2000/08/18,改善2,1,2,3,4,5,6,准备下一工件,装上工件,卸下工件,完成件放箱内,人,机,时间,被装上工件,加工,卸下工件,将“准备下一工件”、 “完成件放入箱内” 放在加工周期内进行,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,准备下一工件,装上工件,空闲,卸下工件,完成件放箱内,空闲,空闲,人,机,时间,单独工作,空闲,共同工作,被装上工件,加工,卸下工件,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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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,有时，经过分析改善后，机器的周期时间仍然较长，在每一操作周期内，人仍有较多的空闲时间。此时，可改善的方法有两种： 1。增加其它工作 2。利用空闲时间多操作一台机器,5,从料箱取材料,开动车床,空闲,3,3,35,空闲,空闲,人,机,时间,单独工作,共同工作,装上工件,自动切削,12,2,35,3,被卸下工件,10,15,20,25,30,35,30,45,50,55

17、,60,将材料 装上车床,10,停止车床,2,卸下成品,放入成品箱,5,7,空闲,3,工作：车心棒外圆 图号：B239/1 产品：B239 机器：L25 速度：80r/min 走刀量：380mm/min 制作： 通力达 日期： 2000/08/18,半自动车床车心轴外圆,5,从料箱取材料,开动车床1,3,3,空闲,空闲,人,机1,时间,工作,装上工件,自动切削,12,35,3,被卸下工件,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,将材料 装上车床1,停止车床1,车床1卸成品,放入成品箱,7,空闲,3,工作：车心棒外圆 图号：B239/1 产品：B239 机器：L25+L

18、26 速度：80r/min 走刀量：380mm/min 制作： 通力达 日期： 2000/08/18,一人双机改良,3,空闲,空闲,机2,装上工件,自动切削,12,20,3,被卸下工件,7,至车床2,车床2卸成品,放入成品箱,从料箱取材料,将材料 装上车床2,开动车床2,至车床1,10,2,5,5,停止车床2,2,5,3,3,10,2,2,5,自动切削,15,人机操作分析步骤,实施预备调查 分析一周期的作业 找出人机同步点 测定个步骤时间 绘制人机程序图 对结果进行整理，计算各时间比例 制定改善方案 标准化 p 89,练习：人-机操作图,某人操作两台半自动车床，程序为： 进料：0.5min；

19、车削：1min； 退料：0.25min 此两台车床加工同一零件，能自动车削和自动停止。 试绘制此操作的人-机操作图,闲余能量分析,从前例可知： 工作周期未改变 一人操作双机 工作周期内完成2件 总产量增加100% 机器的空闲时间 机器闲余能量 工人的空闲时间 工人闲余能量,机器闲余能量分析,机器 时间,加工 时间,装卸 时间,等待 时间,SMED,Line Balancing,VE/VA,工人闲余能量分析,工人与机器数,机器1,机器2,机器3,机器4,机器5,工人,操作时间,机器运转时间,N,L+M,L+W,N工人可操作的机器数 L装、卸工件时间 M机器工作时间 W工人从一台机器走到 另一台机

20、器的时间,练习：可操作几台机器,装卸工件时间每台为1.41min/次； 从一台机器走到另一台机器的时间为0.08min； 机器自动切削时间为4.34min,N,1.41+4.34,1.41+0.08,3.86,2.联合操作分析,联合操作,联合操作： 在生产现场，两个或两个以上的操作员同时对一台机器（一项工作），进行工作,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

21、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,例：某工厂的成品用小木箱包装后，堆放在工厂的库内，每天由甲、

22、乙两人用两小时将小木箱放在搬运板上。再由堆高机运送到储运库（待运出厂）。堆高机每次搬运一块板，回程则将空板运回，再继续搬运另一块板。每装满一块运板需6min；堆高机来回一次需3min,仑 库,甲,板1,储运处,板2,机,乙,联合作业图,1,运板2,3,机,甲,时间,装板1,6,2,3,4,5,6,7,8,9,3,空闲,乙,3,空闲,6,装板2,3,空闲,运板1,3,联合作业图,1,运板2,3,机,甲,时间,装板1,3,2,3,4,5,6,装板1,乙,3,装板2,3,运板1,3,装板2,3,联合分析应用步骤P95 实例背景,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

23、,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

24、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

25、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

26、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

27、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,为何