IE工作研究教材资料.docx

1、IE工作研究教材资料工業工程基礎(工作研究)學習題綱 2 0 0 3. 1 0. 1 8第一節 概 述一、什麼是工作研究工作研究(Job study或Work Study)是工業工程的基本組成部分,其內容是對人們所從事的工作進行分析,設計,改善和管理。早期主要是對工廠中的工作方法進行分析、調查研究,以制定科學中的工作方法和合理的標準時間(勞動定額)。故工作研究又稱為動作和工時研究(Motion and Time Study)。1.工作研究的原理它的基本原理是:(1). 在做同一件事(或任務)時,通常總是有許多不同的做法(方案),然而,若對各種方法進行科學的研究和分析,如經過對人、財、設備、能源

2、、廠房、信息等進行分析研究和綜合平衡后,總會發現有一種方法(方案)在當時、當地條件下是最可行、最可取的;(2). 選取最佳方案后,在工作過程中,對從事這項工作的人,按科學方法訓練過與未經訓練者相比,總是經過訓練並掌握了科學方法者能取得較好的效果;(3). 一旦采用了科學方法,則必然可以將工作中的操作、使用的工具,作業時間等確定出標準;(4). 有了統一的標準,就可以將工作實際與標準進行對比,發現問題,進而找出解決問題的辦法,並實行改正。2.工作研究的任務工作研究的任務可以概括為以下五個方面:(1). 尋求最經濟、最有效的工作方法,以提高生產率。要提高生產率,主要是消除無效勞動和各種資源(時間、

3、原材料、能源等)的浪費;(2). 公正地評價和分配成果。通過制定最佳的工作程序、操作規程和合理的標準時間,職工的工作有所遵循。同時也能客觀地、定量地評價職工的工作,更好地實行按勞分配;(3). 保證良好的工作環境。克服只重技術、輕管理,不重視環境的弊病,避免人為的危險和破壞環境的現象;(4). 提高企業管理水平,有了工作標準和時間標準,就有了編制生產計劃、作業計劃、產品定額成本和考核生產成果、分配生產獎金的基礎;(5). 保障職工業餘時間。3.工作研究的構成與範疇工作研究是由方法研究與時間研究組成。方法研究又稱方法工程(Methods Engineering)。時間研究又稱工作衡量或作業測定(

4、Work measurement)。工作研究的範疇如圖3-1所示:方法研究1. 方法2. 材料3. 工具,設備4. 工作環境與條件 程序分析 作業分析1.整個生產過程分析操作程序圖 動作研究工作衡量(確定時間標準)細微動作指導工作指導單設定工作標準1. 方法2. 材料3. 工具、設備4. 工作環境與條件動作經濟原則影片分析目視動作研究2.成品或材料之流動流動程序圖4.空閑時間分析一人一机程序圖3.布置與路徑分析線圖5.工作時間兩手之移動雙手工作程序圖秒表法 PTS法 統計分析法 工作抽樣法員工操作訓練工作現場講解指導課堂講解圖3-1. 工作研究的范疇隨著科學技術和生產的發展,管理手段的更新,工

5、作研究的具體內容也發生了巨大的變化。早期以個別人、個別作業的工作方法研究為主,現已發展為包括作業系統設計、作業方式設計以及生產線的組識設計等;早期以直接時間測定為主的時間研究,現已發展為包括直接時間定、預定動作時間制、標準時間和寬放時間的確定等;此外,現代工作研究還包括作業環境和疲勞的研究。也可以從另一個角度將現代工作研究劃分為兩部分。一部分為工作研究的基本內容,包括工序設計、作業改進、小組作業設計、人機作業設計、流水線組織設計、作業時間測定、標準時間的制定和寬放時間的確定等。另一部分為擴大的工作研究內容,包括隨著辦公事務自動化的發展,有關辦公事務的組織、事務信息處理系統、辦公事務環境、事務處

6、理能力及時間等業務管理;原以作業人員為中心的生產線組織設計隨著機器人和自動化設備的引入,出現了自動化生產線、柔性制造系統和工廠自動化,其中的生產組織設計以及對機器人和自動化設備的微細動作分析設計等。本章將僅介紹工作研究的基本內容。 4.方法研究與時間研究的關系。方法研究與時間研究的關系非常密切。二者之間是相輔相成、互為滲透的。 一般說,時間研究應該在方法研究的基礎上進行。換句話說,只有經過方法研究,使得生產過程和操作(動作)方法合理后,時間研究才有意義。另一方面,“時間乃動作的影子”,時間是衡量工作方法优劣的主要尺度。所以,方法研究常用時間研究作為比較和選擇工作方法的依據。方法研究要研究如何減

7、少作業的工作量,而時間研究則要研究如何減少無效時間,並以方法研究所確定的工作量為基礎,進一步制定該作業的標準時間。二、工作研究的職能(1) 工作和作業的計劃和方法的改進與設計;(2) 作業方法、條件標準化的制定;(3) 對操作者進行培訓;(4) 指導現場改進工作;(5) 根據標準時間進行作業管理;(6) 測定生產率;(7) 作業范圍的設計。工作研究是導循的科學的方法,在無需增加投資或只需极少量費用情況下開展研究,尋求效率最高、成本最低的工作方法。實施“工作研究”,可以達到對人力、物力各項資源的有效利用。第2節 方 法 研 究一. 方法研究的目的方法研究就是通過現行的工作系統進行系統進行科學的分

8、析,在給定的制約條件下,開發出更有效、更經濟的工作方法,以達到提高生產率和經濟效率的目的。其具體目標主要有以下几個方面:(1) 使作業變得容易、安全並減輕勞動強度;(2) 增加操作人員的工作興趣;(3) 降低成本;(4) 增加產量;(5) 縮短生產周期;(6) 提高產品質量;(7) 改進作業環境。方法研究包括生產過程(程序)分析(process analysis)、作業分析(Operation analysis)與動作分析(Motion analysis)。生產過程分析是以整個工作系統為研究對象;作業分析與動作分析則縮小到以某個作業或操作動作為研究對象。顯然,應先做好程序研究,然後再做動作研究

9、為宜。二. 方法研究的程序(工作步驟)完整的方法研究有以下五個步驟:(1) 選擇準備研究的工作對象方法研究的對象十分廣泛。在工廠里,全部生產過程,即從原材料進廠到成品出廠的整個過程,以及企業管理的各項活動都可以成為方法研究的對象。(2) 調查了解並詳細記錄現行方法這是方法研究的基礎。方法研究能否收到效果,在一定程度上取決於記錄是否準確與詳盡。因為分析和開發新方法都是以此為基礎。記錄是在通過查閱資料,現場觀察之后,采用一些符號和圖表,把現行方法的全部事實表示出來,可一目了解。符號有生產過程的工序符號,動作要素的符號等。圖表有生產過程分工序分析圖表、工藝流程分析圖表、人机聯合分析圖表等等。此外,還

10、可用攝影機和錄象機對現行工作方法進行記錄。(3) 嚴格分析記錄的事實,尋求新的方法這是特別重要的一步。事實記錄下來后,就要各項考查,尋求改善的新方法。通常采用“5W1H”法(六何分析法)和“四種技巧”,並把它們結合起來進行分析研究。“六何分析法”是一種詢問考查方法,如對一道工序或一項操作都是從原因、對象、地點、時間、人員、方法六個方面提出問題進行考查。如表3-1所示。表3-1 “ 六 何 ”分 析 表逐級提問 “六 何”第一次提問第二次提問第三次提問結 論現 狀為 什 么能 否 改 善新 的 方 案原 因干的必要性理由是否充分有無新的理由新的理由對 象干什麼為何要干它能否干別的應該干什麼地 點

11、在什麼地方干為何在此干能否在別的時間干應該在什麼時間干時 間在什麼時間干為何在此時干能否在別的時間干應該在什麼時間干人 員由何人干為何由他干能否由別人干應該由誰干方 法怎樣干為何這樣干能否用別的方法干應該如何干在對上述六個方面經過認真考虙后,在構思新的工作方法時,可以運用“取消、合並、重排、簡化”四種技巧,考虙改善的可能性。1.取消取消一切不必要的工作。任何一項工作或活動如能取消的話,當然是最大的改善。2.合並合並必需而可能合並的工作。如不能取消,則應考虙可否將兩個或更多活動項目合並。3.重排(或改變)重排所有必需的工作的程序。通過改變工作程序,使工作的先后順序重新組合,達到改善工作的目的。4

12、.簡化簡化所有必需的工作。在經過取消、合並、重組之后,再對該項工作進行深入的分析研究,使方法和動作盡量簡化,使新的工作方法效率更高,成本最低。“四種技巧”與”六何分析法”在分析現行方法和建立新方法中的基本關係如圖3-2。(4) 擬定並建立新的工作方法在一項工作通過上述分析考查后,下列問題就可得到解答:應該做什么?應在何處做?應在何時做?應由何人做?應該如何做?為何這樣做?方法研究的目的,在於制定出最佳方案。然而最佳方法是不能一蹴而就的,一般需設計若干方案(至少兩個方案),從中評選出最佳方案。判斷最佳方案的願則是適用性。主要包括:(1)經濟性應對新工作方法作技術經濟分析,並與舊的工作方法作對比,

13、如計算新工作方法所節省的“動作次數”、“移動距離”、“工時”和費用,即視其能帶來多少經濟效益;(2)安全性新的工作方法是否安全,勞動強度如何?(3)心理因素新的工作方法能否取得現場主管和有關人員的同意和合作。將評選出的最佳方案,正式繪制出工作改進圖表,寫出報告書,報經有關領導批準,作為標準化的工作方法實施。(五) 貫徹實施新的工作方法在開始推行一種新的工作方法時,一般存在兩種困難:一是不了解; 二是不習慣。所以需要廣泛宣傳新方法的內容、意義、好處,還要對職工進新方法的技術培訓,並加強現場指導。推行時,不要急於求成,要允許職工有一個熟悉和適應的過程。三. 生產過(程序)分析生產過程是一切生產活動

14、的綜合。這些活動使原材料逐漸變為成品。生產過程的主要組成部份有:工藝過程(以機械廠為例,它是車、銑、刨、鉆、磨、鑄、鍛、焊、熱處理、電鍍、裝配等工序組成),運輸過程和檢驗過程。生產過程分析是以產品(零件)制造過程為研究改進對象的一種分析技術。它主要是從經濟有效的角度,通過加工對象從原材料投入到制成成品的整個生產過程的分析,探討加工工藝(包括工序劃分,運輸路線,使用工具等)是否合理。此外,對加工對象所用的原材料、元器件也應進行價值分析,分析選用的原材料、元器件是否合適(是否有功能過剩或功能不足現象)?有沒有功能相同而價錢更低的代用品?原材料、毛坯的大小形狀是否適當?等等。程序分析可根據不同的目的

15、采用適當的技術。例如,分析整個制造過程采用生產程序圖;分析物料或產品的流動采用流動程序圖;有關工廠布置及搬運的分析采用線圖等。圖3-3為程序分析圖通用的符號。 圖3-3 生產過程分析的符號、符號說明及調查項目生產過程要素符號符號說明調查項目基本符號應用符號加工 5 A3 表示原材料、半成品、零件發生物理、化學變化,或處於分解、裝配的狀態。 表示第5道加工工序。 表示A零件第3道加工工序。 表示以加工為主,同時進行檢驗。 批量的大小, 加工時間, 更換產品的準備時間,設備名稱, 工、夾、模具名稱, 加工部位, 操作者(性別、人數、條件) 以及其他有關事項。搬運 ( )叉m 表示原材料、半成品、零

16、件或產品從一處移至另一處的狀態。符號“ ”的直徑,為加工符號的1/2-1/3。 表示男子搬運。 表示叉車搬運。 批量的大小, 搬運手段, 搬運時間、距離、重量、裝卸方法和用具, 搬運者(性別、人數、條件), 以及其他與搬運有關事項。檢驗 表示原材料、半成品、零件、產品的數量和質量進行檢驗。表示數量檢查。表示質量檢驗。 批量的大小, 檢驗部位, 檢驗方法, 檢驗器具, 檢驗標準, 合格率, 檢驗者(性別、人數、條件、), 以及有關檢驗的事項。停留 表示原材料、半成品、零件、產品的停頓或保管的狀態。 表示原材料的儲存。 表示零件、半成品、產品的保管理停頓。 表示工序停留,加工一批產品中的停頓。 表

17、示批量停留,加工一批產品中的停頓。 停留數量, 停留時間, 停留場所,容器,放置方法, 保管條件, 其他有關保管事項。表示數量、質量檢查同時進行,以質量檢驗為主。圖3-31. 生產過程的類型生產過程的類型有三種:一是零件型,又稱單純型;二是裝配型,又稱集合型;三是分解型,又稱拆卸型,又稱拆卸型。這些生產過程類型的示意圖如圖3-4。2.生產過程的調查方法和調查項目對生產過程的調查,要首先查閱資料,如實物樣品、設計圖、零部件圖、使用說明書、工藝流程圖、廠區和車間平面布置圖等,並且聽取有關人員介紹,在大體了解情況的基礎上,再到現場調查。按工藝順序跟蹤被調查物的(工件)的移動,對每一個作業(工序)在觀

18、察的同時,要向作業者或班長了解作業的情況,在理解了作業內容的基礎上,把調查結果記入分析表。為使調查了解的內容能滿足分析的需要,事先要對各個作業分別擬定調查項目。調查項目參見圖3-3。3.作業程序圖作業程序圖(Operation process chart)提供操作程序的全部概況及各制造程序(工序)間的相互關係。作業程序圖只包括操作與檢驗,一般用於對產品生產過程的總體分析。目的是了解產品從原料開始到成品形成的整個生產過程這一系統。這個系統是由哪些生產環節、多少工序組成的, 經過一個什麼樣的加工順序,以便從全局出發來分析問題. (裝配型)(分解型)(零件型)圖3-4 生產過程類型示意圖4.流動程序

19、圖流動程序圖(Folw process chart)簡稱流程圖,用於以零件為對象的局部分析,是總體分析的進一步具體化。它由操作、檢驗、遲延、儲存及搬運構成,反映出零件從毛坯開始到成品制與為止的按工藝順序流動流動的全部生產過程。它記錄的內容很詳盡,一般包括物品(工件)流動的數量、搬運的距離、消耗的時間、工藝方法、作業地點、作業人員、使用的機器設備、工夾具、容器等。圖3-5為某工廠車床尾座加工流程圖。在現狀調查分析基礎上,著手提出改進方案。對流程分析考查的重點如下:(1) 所有活動的目的是什麼?改進的可能性?(2) 各工序使用的工裝是否合適?改進的可能性?(3) 工序劃分是否適當?能否調整和合並?

20、(4) 加工檢驗時間能否減少?(5) 停放次數、停放遲延時間是否過多?能否減少?(6) 運輸路線和搬運方式是否合理?能否改進?運輸距離是否過長?能否縮短?經過上述全面綜合考慮,新的流程方案將逐漸成。新方案同樣用圖表加以反映,對改進處應配以必要的文字說明。為了評價新方案的效果,還需要將新舊方案予以對比。用表格形式反映新方案比舊方案的优越性。如節省加工、檢驗的時間,減少搬運、停放和遲延的次數和時間等。四、作業分析 工藝過程、運輸過程及檢驗過程都是由許多基本組成部分組成的,這些基本組成部份稱為作業或工序。它是指由一個工人或一組工人在同一個工作地上完成一定(一個或同時幾個)勞動對象的那部分工作活動。

21、作業分析主要是研究與分析其組成部份和影響作業時間的因素,重點在於改進操作方法,改消多於的和笨拙的動作,協調人和機器的配合,以及工作中各操作工人的配合,以達到提高作業效率和減輕工人勞動強度的目的。1.作業的組成部份作業要素為了達到使作業結構合理,減輕勞動強度,減少作業時間,研究時必須將一項作業細分為作業要素。作業要素是由一個或若干個勞動動作組成。作業要素根據其性質和作用可為基本要素與輔助要素。這種分類的目的在於尋求要素機械化和自動化的可能性,同時要盡量在機動時間內做手動工作。例如,半自動、自動機床的操作工人利用該機床機動時間去操作另外的機床,實行多機床管理。任何作業都可以細分為許多要素,例如:“

22、車某工件外園”工序可劃分為:安裝工件、開車、進刀、切削(走刀)、停車、退刀、檢驗(測量尺寸)、卸下零件並放在適當地方。2.影響作業要素時間消耗的因素 影響作業要素時間消耗的因素主要有下列六類:(1).與勞動對象有關的因素。如工件、原材料的性質、重量、尺寸、形狀等。(2).與機器設備有關的因素。如機器的功率、運轉速度、最大負荷限度及其他性能等。例如車削加工,單件生產一般宜用普通車床,中小批生產宜用六角車床,大批和大量生產宜用高效的半自動(自動)車床。(3).與工藝裝備有關的因素。工藝裝備簡稱工裝,是工具、夾具、量具和模具的總稱。采用的工裝是否合適,不僅影響產品(零件)的質量,而且對作業的效率影響

23、很大。例如,可以使用粗銼的作業,不要用細銼,因為用粗銼效率高。機加工中的鉆孔,單件生產一般采用劃線;批量大時,應采用高效的鉆模,不僅能大大提高效率,又能保證產品質量。又如在檢驗時,大批量生產中應使用專用量具(如塞規、環規等)。(4).與工作地組織有關的因素。這方面的因素包括機器設備的布置、原材料(毛坯、半成品)和工具的放置位置等。高效率的生產只有在工作地合理組織和布置的條件下方有實現的可能。 廠內運輸也是工作地組織工作之一。在現代制造工業企業中,廠內運輸具有特別重要的意義。如能利用起重機、傳送帶等先進設備代替人力及手推車運材料及制件,就可縮短運輸作業時間,降低運輸成本和減輕工人勞動強度。(5)

24、.與勞動條件有關的因素。勞動條件(工作環境)包括工作地的安全設施、照明、溫度、濕度、噪聲、清潔衛生等的狀況。勞動條件的好壞不僅對工人身體和心理健康有重大影響,而且對作業要素時間消耗也有很大影響。(6).與工人有關的因素。作業要素時間消耗與工人的技術熟練程度、經驗、責任心、情緒等有關。作業分析的任務就是分析並設計合理的作業結構,分析並改善各項影響作業要素時間消耗的因素,並使各項因素得到合理的配合,以達到縮短作業時間,提高勞動生產率的目的。3.作業分析使用的圖表作業分析用圖表主要有人一機程序圖和雙手工作程序圖。(1).人一機程序圖 人一機程序圖(Man-machine chart)用於記錄作業者和

25、機器在同一時間內的工作情況,以便分析尋求合理的操作方法,使人的操作和機器的運轉協調配合,以充分發揮人和機器和效率。圖3-8為某銑床工作人一機程序圖。銑接觸支持杆頂端2號銑床工人機器取零件並夾緊於虎鉗中0.11開動機器0.02工作臺前進6cm並進刀0.06銑頂端0.25退回工作臺11cm0.08停止機器鬆開虎鉗並取出零件置於旁邊0.02總額(每件時間)0.100.64分圖3-8 人一機程序圖又如,某塑料壓鑄某制品的現行工作方法記錄於人一機程序圖中,如圖3-9。時間(分)人機106248準備零件空 閑裝上零件被裝上零件空 閑加 工卸下零件被卸下零件修整和存放零件空 閑利用率60%60%圖3-9通過

26、以上圖表,可清楚看出人、機都有空閑,利用率不高。單件時間為10分/秒,人和機器的利用率均為60%。 經初步改進,人一機程序如圖3-10,單件作業時間壓縮為8分/件,人和機器利用率上升為75%。時間(分)人機8264裝上零件被裝上零件加 工空 閑卸下零件被卸下零件修整和存放零件空 閑利用率75%75%圖3-10 再經改進,人一機程序如圖3-11,單件作業時間縮短為6分/件,比現行方法提高效率70%,人與機器的利用率達100%。時間(分)人機264裝上零件被裝上零件修整和存放零件加 工準備下一個零件卸下零件被卸下零件利用率100%100%圖3-11(1) 雙手程序圖雙手工作程序圖將同一時間內左右手

27、的工作和空閑情況分別記錄下來,以便於分析改進操作方法,提高效率。圖3-12為裝配螺釘和墊圈的雙手工作程序圖。工 人 雙 手 工 作 程 序 圖作 業: 裝配螺釘與墊圈日 日期:1984年9月1日部 門: 總 裝 制圖者:張亮工 人: 李 明 圖頁數: 1方 法: 現在方法一次裝配一件工 作 地 布 置L2R2L1:螺釘摘 要L2:橡皮襯 左手 右手 總計L1R3R1套圈動作 5 17 22總數 取 1 3 4 運輸 2 7 9圖的符號: 作業 運輸 R1:鋼墊圈定位 1 3 4 R2:橡皮墊圈裝配 0 4 4 R3:最后工作持住 1 0 1 左手右手9213131310041012894652

28、78751到R1等待右手2取鋼墊圈3到左手螺釘取螺釘4把墊圈放在螺釘上5把墊圈放在螺頂頭部移至中手心並用指定位4到R26取橡皮墊圈持握螺釘5到螺釘7把墊圈放到螺釘上118把墊圈推向螺釘頭部7到L29取橡皮墊套圈8到螺釘10把橡皮襯套圈放在螺釘上12把橡皮墊套圈推向橡皮墊圈處釋 放10在R3裝配到L113將成品釋放進盤內圖3-12圖3-12 五、動作分析動作分析是以一項操作為對象,對動作活動進行詳細的分析研究。其基本思想是:對操作者手、眼及其它身體部位的動作,進行分析、比較、研究后,剔除多餘無效的動作,把必要的有效動作很好地組合成標準動作系列,並與之相配合設計適當的工具、工作地布置等。(1) 動

29、作分析方法的種類動作分析由吉爾布雷斯(Fuank B.Gilbreth)首創。最初是研究手的動作,繼而總結出動作經濟原則。動作分析根據精確度要求,常采用下列三種方法:1.目視動作分析法這種方法一般用於比較簡單的操作活動,主要憑研究人員的觀察,用動作要素符號進行記錄,根據動作經濟原則分析改進。2.動素分析法將工作中所用之各動素逐項分析,謀求改進。一般用於具有重復性且周期較短的手工操作。3.動作影片分析法用攝影機或錄象機把操作者的動作拍攝下來,根據需要可以按正常速度拍攝,也可按高速度(用高攝影機)拍攝,由影片的放映而進行分析,提出改善意見。這種方法取得的資料準確,特別是對細微動作、速度快的動作、速度快的動作,更是一種分析研究的有效方法。(2) 動素吉爾布雷斯將人的操作活動分解為17種最小限度單位基本動作要素,簡稱動素。17種動素符號如圖3-13 第一類是進行工作時必要的動素;第二類是為第一類動素作準備的動素,但它們使第一類動作延遲;第三類是不進行活動的動素。動作分析與研究時應盡可能將第二、三類動素排除,並把第一類動素合理配成系列,使操作速度加快。圖3-14為動分析舉例,也是動素分析的