《工业工程导论-方法与案例》课件-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人机操作分析§3联合操作分析§4双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，称为操作分析。例如:“车某工件外圆”工序可划分为:

安装工件，开动，切削，停止，卸下零件，检验（测量尺寸），存放等七个操作。操作是指作业分割时的一个精确度的单位，是用秒表测时的最小单位；一般把操作可称之为比工序小，但又比动作高一个台阶的作业的综合。操作二、操作分析的基本要求通过删减、合并、简化，使操作总数减至最低，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。利用机械完成更多的工作。减少作业循环和频率。改进设备、工装或工位器具、物料规格或工艺。消除不合理的空闲时间，尽量实现人机同步工作。三、操作分析的类型根据研究对象的不同，操作分析可划分为：人机操作分析联合操作分析双手操作分析第四章操作分析§2人机操作分析一、人—机操作分析的概念

人—机操作分析（Man-MachineAnalysis）以操作机器设备的作业为研究对象，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自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-机操作的效率。引言－厨房里的人机分析做饭是一项系统工程，要耗费多少工时？如何省时省力？今晚菜谱（两菜一汤）今晚吃什么呀？

清蒸鱼15分钟蒸米饭30分钟准备工作20分钟排骨汤30分钟炒花菜5分钟老婆，还没好啊？要不我们出去吃吧？很快就好了，再等会……现行做法：耗时100分钟改进方法：耗时35分钟佳肴节约65分钟排骨汤15分钟清蒸鱼10分钟炒花菜5分钟准备工作20分钟蒸米饭30分钟找出影响人－机操作效率的原因。判断操作者能够同时操作机器的台数。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。作用2、确定操作活动的时间，按照操作者和机器设备操作活动的时间配合关系，在分析图表中表示出来。二、人—机操作分析的主要过程1、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。3、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。4、绘出新的操作分析图表。确定新的操作方法，并对改进的效果进行评价。三、人—机操作分析图

人一机操作分析图（Man-machinechart）是记录在同一时间坐标上，表明操作者与机器的协调和配合关系的一种图表。通过对人－机操作分析图的分析，可以获得减少人－机等待（空闲）时间，提高人－机效率。人机操作分析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：表头的格式和内容根据操作分析的具体任务而定，一般应包括：研究对象的名称或编号、研究对象的文字说明、图号、研究内容、研究者、审核者、研究日期、研究时间、现行方法还是改进方法、部门等内容。工作部门表号产品名称作业名称机器名称操作者年龄技术等级文化程度制表者审定者②图表：用垂直竖线把人与机器分开。取适当的比例尺的时间坐标轴。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：

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。统计项目现行方法改进方法节省效果人周程时间/min工作时间/min空闲时间/min时间利用率（％）机周程时间/min工作时间/min空闲时间/min时间利用率（％）例1：精铣铸件的人机操作分析操作者流程程序图铣床工作流程程序图根据现场观察、测时，画出操作者和机器的工作流程图如图：

根据流程图，将同步点的位置于相同的水平线上，绘制出人机操作分析图。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：

XXXXXX

日期：

XXXXXX项目现行方法改良方法节省工作时间(min)人6机4空闲时间(min)人4机6周程时间(min)10利用率人60%机40%单独工作空闲共同工作原铣床加工零件过程人机操作图12345678910准备新零件装上零件，开动机器等待空闲人机时间(min)空闲被装上零件精铣端面停机，卸下零件去毛刺，存放零件用压缩空气清洁机器被卸下零件分析：

工作中人有40%的时间，铣床有60%的时间没有工作，这是由于当工人操作时，铣床停止工作；铣床自动精铣时，工人则无事可做。改进：

工人将工件夹紧在铣床台面上和加工完后松开夹具、取下零件是必须在铣床停止时才能进行的，但准备零件，去毛刺和存放零件等是可以在铣床开动中同时进行的。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：如检查工作物、去除加工面的毛刺，将加工完的工件放进成品盒，取出铸件做好加工前的准备，在放回工件的同时取出待加工件等。单独工作空闲共同工作改进后铣床加工零件过程人机操作图1234567用压缩空气清洁机器装上零件，开动机器等待人机时间(min)空闲被装上零件精铣端面停机，卸下零件去毛刺，存放零件准备新零件被卸下零件项目现行方法改进方法节省（提高）工作时间(min)人66-机44-空闲时间(min)人413机633周程时间(min)1073利用率人60%85.7%25.7%机40%57%17%统计表人时间(min)机转身双手取新的PCB空闲放板理线手按按钮取防静电片上的PCB读码测试放PCB于传送带空闲测试完的PCB放在防静电片上空闲12345678910单独工作空闲共同工作例2：FT测试过程统计事项操作员机工作时间66空闲时间44周程10利用率60%60%原测试过程的人机操作图1、为什么人和机器只利用了60%？2、为什么人要等机器？

为什么机器要等人？3、为什么人要转身？

4、为什么要读码？能否取

消读码？5、为什么要放在静电片上？为什么人要转身？将机台架于传送带，不用转身为什么要读码？能否取消读码？无价值，取消读码为什么要放在防静电片上？不需要，直接放在传送带上能否1人操作2个机台？怎么实现？分析：人时间(min)机1机2取机1的PCB放在传送带上空闲测试从传送带上取新PCB到机1放板理线（机1）手按按钮（机1）空闲测试取机2的PCB放在传送带上空闲从传送带上取新PCB到机2放板理线（机2）手按按钮（机2）12345678910单独工作空闲共同工作改进测试过程的人机操作图统计事项操作员机1机2工作时间866空闲时间244周程10利用率80%60%60%

由上面两图相比可知，操作周程虽未改变，两种方法均为10min，但第二次改进方法中因完成了两件，也就是每件测试时间为5min，工作量增加了一倍。此例说明通过改进可以充分利用操作者的空闲时间，即闲余能力。四、机器闲余能力分析机器时间装卸时间等待时间快速切换SMED线平衡LineBalancing价值工程（VE）加工时间五、操作者闲余能力分析操作者与机器数N=L+ML+WN—操作者可操作的机器数L—人工操作机器时间M—机器工作时间W—操作者从一台机器走到另一台机器的时间机器1机器2机器3机器4机器5工人人工操作时间机器运转时间操作者步行时间

利用闲余能力组织多设备操作的一个条件是：每台设备的自动工作时间大于或等于作业者操作其他设备手工操作时间之和。手工操作时间主要包括：完成该工序所需的机手并动时间、基本的和辅助的手动时间，作业者由一台设备到另一台设备的最长行走时间，作业者监视设备自动工作所需的时间等。机器自动工作时间越长，手工操作时间越短，作业者能够操作了的设备台数就越多，反之就越少。

在闲余能力分析的利用上，最好能做到人不待机，机不待人，即人、机的利用率均达到100%，显然这是一种理想安排，因为作业过程的各种宽放时间是客观存在的，但这是追求的目标。练习：操作机器台数？装卸工件时间每台为3min/次；从一台机器走到另一台机器的时间为0.5min；机器自动切削时间为6min.则一个工人操作机器最低数

N=2.57取整2台。第四章操作分析§3联合操作分析一、联合操作分析的概念联合操作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。

二战中，日本为了南下夺取澳大利亚和菲律宾一线，必须消灭美国太平洋舰队这个最大的绊脚石。1942年4月，美国航母舰载机对东京的偷袭成了日本人在中途岛发动海战的最好借口。5月7日开始的珊瑚海战中，美国约克城号和列克星顿号航母与日本联合舰队的翔鹤号和瑞鹤号进行了决斗。列克星顿遭到袭击后由于燃油爆炸而沉没，约克城号也受到了重创。此时日本人企图集中海军的优势兵力在中途岛消灭美国的太平洋舰队。在他们的战略计划中，仅剩2艘航母的美军太平洋舰队是无法与日本的8艘航母对抗的。案例约克城号(YorktownCV-5)“约克城”号被日军重创，船体严重倾斜“约克城”号经过奇迹般的抢修后参加了中途岛海战

日本人没有料到的是，5月27日，约克城号拖着10英里长的油膜返回了珍珠港，在日本人策划中途岛战役的时候，从各个岗位抽调的1400名工人在珍珠港参加了约克城号的抢修，经过周密的计划和安排，仅用了72小时，就修复了约克城号。二战美军的胜利至少有一半的功劳要算在这些技术娴熟、配合默契的工程技术人员和工人身上。

抵达中途岛的日本舰队始终对美国人的军力不了解，他们以为约克城号已经变成了废物。出乎日本意料的是，约克城号与企业号、大黄蜂号一起执行了成为太平洋战争转折点的中途岛任务。被日本人忽略的“约克城”号，在中途岛战役中用17架俯冲轰炸机证明了自己的存在。在短短的5分钟之内，强大的日本航母编队就毁于美国轰炸机的猛烈轰炸之下。发现操作人员及机器的空闲与等待时间；使工作平衡；减少整个周期（程）时间；获得最大的机器利用率；合理指派人员和机器；确定最合适的工作方法。目的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操作分析图。以联合操作分析图为基础上，进行改进分析，拟定改进方案等。并通过联合操作分析图清晰地表示最终所形成的改进方案，改进前后对比。二、联合操作分析的过程

联合操作分析图与人－机操作图的画法基本相同，也由表头、图表、统计三部分构成。三、联合操作分析图工件压力测试。某生产线需要进行工件耐压力测试，该工序由两名检测员和一台测试仪共同完成，每名检测员轮流操作测试仪器，一次完成20个工件的检测，整个操作周程耗时12分钟，由于只有一台仪器，因此一人测试时另一人处于等待的状态。该操作的联合操作图如下图所示。例1：工件压力测试测试仪器时间(min)检测员1检测员2空闲把20个工件装在测试架上等待空闲把测试线插在工件上测试输入3个压力点采集数据显示数据检查数据有无误差空闲拆掉测试线拆卸工件单独工作空闲共同工作原测试过程123456789101112分析：由联合操作图可知，每名检测员的操作周程都为12分钟，测试仪器的利用率为33.3%，一名检测员的利用率达到100%，而另一名检测员则在等待中。在此操作中，检测员的工作忙闲不均，且操作时劳动强度较大，工作时间没有得到有效利用。事项检测员1检测员2机工作时间1204空闲时间0128周程12利用率100%033.3%改进：根据测试工作的操作情况，考虑由两名检测员联合操作一台测试仪器。一名检测员把工件装在测试架上，由另一名检测员插上测试线，两人共同完成数据采集和检测工作，然后一人拆掉测试线，另一人拆卸下工件。改进方法的联合操作图如下图所示。测试仪器时间(min)检测员1检测员2空闲把20个工件装在测试架上把测试线插在工件上测试输入3个压力点采集数据输入3个压力点采集数据显示数据检测数据有无误差检测数据有无误差空闲拆掉测试线拆卸工件123456

统计事项测试仪器检测员1检测员2工作时间266空闲时间400周程6利用率33.3%100%100%单独工作空闲共同工作改进测试过程改进效果：两名检测员联合操作一台测试仪器后，操作周程时间缩短了6分钟，检测员劳动强度减轻，工作时间得到了有效利用。工作量比较：按每日工作8小时计算（不计宽放时间）。改进前：两人轮流操作，每天完成800个工件测试；改进后：两人共同操作，每天完成1600件，工作量增加了一倍。联合操作分析的基本原则：人与机器的动作能同时完成。

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。联合操作分析就是考虑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，另一方面则可以缩短周期。

分析结果改善重点等待太多的场合

是否能减少人员，如改变作业分配等。是否能够缩短总时间，改变作业顺序，考虑采用并行的作业方式等。等待集中于某部分人的场合

是否能减少等待时间太多的人。对于作业负荷重的人，优先改善他们的作业。等待不多的场合

检讨各作业的改善：使用人机程序分析或动作分析的方法。联合操作分析改善重点例2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、装配工、吊车工和检验员等四名操作者，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，这四名操作者的工作流程图及相互配合关系如下图所示。电工装配工吊车工检验员8min拆除加热器8min等待15min等待19min等待13min修理8min松开容器顶盖1min准备吊车25min等待3min用吊车移开顶盖3min移开顶盖9min等待9min等待9min检查和调整催化剂5min放回顶盖5min放回顶盖13min上紧顶盖1min移开吊车13min装上加热器13min等待25min等待31min等待ABCDEFGHEFLM四位操作者的工作流程图1、记录

现行方法的联合操作分析图如下图所示：操作者作业项目现行方法作业时间现行利用率电工作业3458%等待25装配工作业2949%等待30吊车工作业1017%等待49检验员作业915%等待50周期59统计表2、分析改善根据“5W1H”提问：• 为什么每名操作者都有如此多的空闲？• 有无办法使这些空闲减少？• 为什么必须等待电工拆除加热器后，装配工才能松开容器顶盖？• 为什么必须装配工上紧顶盖后，电工才可开始将加热器重新装上？…通过对联合操作分析图进行分析，产生上述情况的是因为操作者是依次完成他们的作业，当某一操作者在进行工作时，其余操作者处于等待状况，这就使得各操作者的作业负荷不平衡，并影响了整个作业的效率。3、建立新方法根据联合操作分析的基本原则，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，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。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59min降至38min，操作人员空闲等待时间大为缩短，作业效率显著提高。改进后的联合操作分析图如下图所示。化学反应器催化剂检查联合操作分析图（改进方法）现行方法与改进方法的作业统计作业人员作业项目现行方法作业时间改进方法作业时间比较现行利用率改进利用率电工作业3434058%89%等待254-21装配工作业2929049%76%等待309-31吊车工作业1010017%26%等待4928-21检验员作业99015%24%等待5029-21周期593821-36%第四章操作分析§4双手操作分析

生产现场的具体工作，主要由操作者的双手完成，调查、了解如何用双手进行实际操作的情况，称双手操作分析。一、双手操作分析的概念双手操作分析的主要对象是操作者的双手；借助于双手操作图进行分析；双手操作图简单明了，可以清楚地反映出操作动作是否符合动作经济原则。特征研究双手的动作及其平衡，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。作用二、双手操作分析的工具—双手操作图

双手操作图以双手的操作为分析对象，采用标准流程图符号来记录操作中左、右手的动作，并表示出两只手动作的关系，通过分析改进得出最合理的双手动作流程，指导操作者有效、经济地运用双手进行操作。1、图的左上部：填写常规项目，包括编号、作业名称、地点、操作者、作业的起点、终点（结束）、日期等。2、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。3、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。4、图的右下方：对左、右手的动作进行统计。双手操作图的画法1、开始记录前，要对整个作业周期认真研究若干次。2、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。3、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。4、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。绘制双手操作图时的注意事项—放置、使用、放手的动作—手的移动动作—手的延迟、停顿—手持住工件、工具或材料的动作双手操作图图标例1组装螺栓和螺帽的双手操作分析记录：把螺栓和螺帽组成一套，再把组装件放到组件箱内，现场布置如下图。作业：组装螺栓和螺帽方法：现行开始：双手空的结束：装好一套放入组件箱操作者：***组装螺栓和螺帽的双手操作图（现行方法）分析改善：

由于螺栓和螺帽都是在操作者的正侧面，当用左手拿螺栓时，操作者的身体朝向左边，重心偏左，左手再进行操作；接着拿螺帽时，身体朝向右边，重心向右，右手再进行操作，这样的动作方法使得左手和右手分别产生了等待和持住现象，双手不能同时工作，动作不平衡，使操作者易产生疲劳。

像这样设法使双手能同时操作，减少等待、持住现象，这便是一种改善措施，但双手同时动作是需要符合一定条件的，这在动作分析中我们将会加以详细说明。改善后螺栓和螺帽组装作业如下图所示：

为了改善上述情况，根据动作经济原则，将螺栓盒与螺帽盒再往前移，把三个盒子位置放在操作者同一视线上，操作者可在正常视角之内观察到，使左右手能同时拿取螺栓和螺帽，减少了等待、持住现象，效率显著提高。

作业：组装螺栓和螺帽方法：改进开始：双手空的结束：装好一套放入