基础工业工程(第五章 作业分析)

合肥工业大学工业工程系蒋增强基础工业工程第五章程序分析HFUTIE一、作业分析的含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作的分析，称为作业分析。第一节作业分析概述HFUTIE二、作业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。例如：机械加工中车削工件的外圆，电子文档签阅中电脑键盘及鼠标的使用等，都是一种作业分析活动。HFUTIE三、作业分析的基本要求1.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。2.合理利用肌肉群，防止某些肌肉群由于动作过于频繁而产生劳损。发挥双手作用，平衡双手负荷，避免用手长时间握持物体，尽量使用工具。3.要求机器完成更多的工作，例如：自动进刀、退刀、停车、自动检测、自动换刀等。大量生产应设计自动上料落件装置。改进零件箱或零件放置方法。HFUTIE4.减少作业循环和频率。减少物料的运输和转移次数，缩短运输和移动距离，使运输和移动方便易行。5.改进设备、工装与工位器具、物料规格或工艺，采用经济的切削用量。6.工作地点应有足够的空闲，使操作者有充足的回旋余地。7.消除不合理的空闲时间，尽量实现人机同步工作，使某些准备工作、布置工作地点的工作、辅助性工作放在机动时间进行。•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。HFUTIE四、作业分析的特点1.它把详细地分析、改进一个工作地上的作业作为分析的对象和目标；2.它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；3.分析的内容是影响该项作业效率和作业质量的各种因素。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。HFUTIE五、作业分析的类型根据不同的调查目的，作业分析可分为：人—机作业分析联合作业分析双手作业分析HFUTIE①人—机作业分析的含义②人—机作业分析的特征③人—机作业分析的主要用途④人—机作业分析的作业过程⑤人—机作业分析图⑥人—机作业分析图的实例分析⑦闲余能力的分析第二节人—机作业分析HFUTIE一、人—机作业分析的含义•人－机作业分析是应用于机械作业的一种分析技术，通过对某一项作业的现场观察，记录操作者和机器设备在同一时间内的工作情况，并加以分析，寻求合理的操作方法，使人和机器的配合更加协调，以充分发挥人和机器的效率。二、人—机作业分析的特征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。人－机作业分析借助于人机作业图进行分析。HFUTIE三、人—机作业分析的主要用途1.发现影响人－机作业效率的原因。人－机作业时，若人与机器的相互关系不协调，人－机分析图能一目了然，发现产生无效时间的原因。2.判断操作者能够同时操作机器的台数，既确定1名操作者可能操作几台机器，充分发挥闲余能力的作用。3.判定操作者和机器两方面哪一方对提高工效更为有利。4.进行安全性研究，因过分提高机器的运转速度和设备的利用率而使操作者的安全受到危害时，应如何保证操作者的安全问题。5.设备改造、实现自动化及改善作业区的布置。从提高人－机作业效率的观点出发，有效进行设备改造，提高设备的运转速度，重点是实现自动化及合理改善作业区的布置。HFUTIE四、人—机作业分析的作业过程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。2.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；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。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。HFUTIE五、人—机作业分析图人－机作业图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。它可以清楚地显示人的工作周期与机器的工作周期在时间上的配合关系，因此，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－机效率的新方法。人－机作业图由以下三部分构成：表头部分、图表部分、统计部分HFUTIE1、表头部分包括作业名称、工作部门、产品名称、表号、作业者、编号、图示、日期、开始动作、结束动作等（表头内容依具体情况而制定）。2、图表部分①取适当的比例尺，如以1cm代表1min。②用垂直竖线把人与机器分开。HFUTIE③分别在人与机器栏内，用规定的符号表示人（或机器）工作或空闲或人与机器同时工作。并依作业程序和时间由上而下记录人与机器的活动情况。如用表示人或机器处于工作状态，用表示人或机器处于空闲状态，用表示人与机器处于同时工作状态。也可用涂黑的粗实线表示人或机器处于工作状态，用虚线表示人或机器处于空闲状态，用细实线表示人与机器处于同时工作状态。图形的长短由工作时间或空闲时间而定，左（右）边注写出人作业单元内容，右（左）边注写出机器设备的作业单元内容。④只绘出一个操作周程（加工完一个零件的整个过程称为操作周程或周期）。HFUTIE3、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。HFUTIE六、人—机作业分析图的实例分析例5-1.在立式铣床上精细铸铁件的平面图5-1左侧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的时间没有工作，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。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。HFUTIE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，用压缩空气吹洗已加工的铸件等。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％。HFUTIE工作部门表号统计项目现行的改进的节省效果产品名称作业名称机器名称操作者制表者人机B239铸件精铣第二面进给量f速度v铣削深度ap审定者年龄技术等级文化程度周程时间/min工作时间/min空闲时间/min时间利用率/%周程时间/min工作时间/min空闲时间/min时间利用率/%2.01.20.860%1.361.1259%40%2.00.819%0.641.20.560.81.3683%0.240.640.560.080.6423%现行方法改进方法时间(min)操作者操作者机器机器0.80.60.40.21.01.21.61.4移开铣成件以压缩空气清洗之量面板深度锉锐边,压缩空气清洗之放入箱内,取新铸件压缩空气清洗机器将铸件夹上夹头开机床进刀移开铣成件用压缩空气吹净夹具装毛坯开动铣削锉去毛刺,吹净在铣床台上用样板量深度成品入箱,取毛坯至台面1.82.0图5-1精铣铸铁件的人—机作业图（现行方法和改良方法）HFUTIE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。解：1.首先绘出原方法的人机作业图（图5-2）HFUTIE人机器操作者53空闲时间空闲716碰着布轮旋转柱螺栓调整柱螺栓另一端对着布轮周程18机器工人空闲时间利用率5339570工作时间%2653/14作业名称：打光柱螺栓机器名称：布轮操作者：.研究者：.方法：现行方法机器号码：B3日期：.布轮左边时间布轮右边握紧柱螺栓并把一端对着布轮碰着布轮旋转柱螺栓处理打光过的柱螺栓打光柱螺栓打光柱螺栓空闲16775空闲代表工作代表空闲时间单位1＝1/1000min统计530531453530%10053/53布轮左边布轮右边图5-2打光螺栓的人机作业图（原方法）HFUTIE2、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%采用提问技术：问：为什么布轮右边完全没有被利用？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：为什么布轮的左边有那么多的空闲时间？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。HFUTIE图5-3打光柱螺栓的夹具图HFUTIE问：有无更好的方法？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HFUTIE工人机器操作者当柱螺栓通过布轮左边的进料管即被抛光时间30周程机器工人空闲时间利用率3000工作时间%10030/30作业名称：打光柱螺栓机器名称：布轮操作者：.研究者：.方法：改良方法机器号码：B3日期：.布轮左边时间布轮右边双手各拣起一个柱螺栓，插入进料管并放手30时间单位1＝1/1000min统计30300303030%10030/30布轮左边布轮右边当柱螺栓通过布轮右边的进料管即被抛光30%10030/30图5-4打光螺栓的人机作业图（改良方法）HFUTIE•改进前每小时只生产：•改进后每小时生产：•工作效率提高：•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。4、实施:通过实施新方法，取得显著效益h/11321000/5360件h/400021000/3060件倍5.2113211324000HFUTIE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。解：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%HFUTIE作业名称：车削零件编号：图号：日期：.开始动作：装夹零件结束动作：卸下零件研究者：.人机时间（min）0.22.62.42.22.01.81.61.41.21.00.80.60.43.02.8装夹零件0.50.5空闲空闲空闲220.30.50.5车削去毛刺并检查尺寸卸下工件统计周程3.3机人空闲时间利用率3.31.321.32工作时%393.3/3.1%613.3/2图5-5车削时的人机作业图（原方法）HFUTIE2.采用“5W1H”提问技术和“ECRS”原则进行分析改进问：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？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。HFUTIE作业名称：车削零件编号：图号：日期：.开始动作：装夹零件结束动作：卸下零件研究者：.人机装夹工件0.50.5空闲空闲空闲1.520.3车削去毛刺并检查尺寸卸下工件统计周程2.8机人空闲时间利用率2.80.81.51.32工作时%468.23.1%718.220.50.3图