第四章操作分析课件.ppt
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1、,第四章 操作分析,本章主要内容,4.1 操作分析概述,4.2 人机操作分析,二、人机操作图,四、人机操作分析的案例分析,4.3 联合操作分析,一、联合操作分析概述,二、联合操作分析图,三、联合操作分析的案例分析,4.4 双手操作分析,一、双手操作分析的概念和作用,二、双手操作分析图,三、双手操作分析的案例分析,一、人机操分析概述,三、人机程序分析,4.1 操作分析概述,4.1 操作分析概述,1操作分析的定义操作分析(operation analysis)也称作业分析,是指通过对以人为主的一道工序、一个工作地的工人(一人或者多人)使有机器或不使用机器的各个操作活动进行详细研究,将作业分解为工序
2、,利用ECRS原则和动作经济原则分析和探索,使每个工序的操作者、操作对象、操作工具三者达到最佳组合,实现工序结构合理化。,4.1 操作分析概述,2操作分析的特点操作分析是方法研究中第二层次的分析技术,是在对整个生产运行过程进行程序分析之后,又对每道工序运行过程进行的详细研究,分析到操作为止。对影响该项作业质量和效率的全部因素(作业方法、作业环境以及材料、运输、工装和检查等)进行分析。应用程序分析的基本方法,对以人为主的操作系统进行分析,分析重点是改进作业方法,取消多余的作业操作。,4.1 操作分析概述,3操作分析的目的 操作分析的根本目的是提高产品质量和操作效率,减少作业消耗时间,减轻操作强度
3、。具体作用有以下几点:(1)通过删除、合并、简化,取消多余的笨拙的作业操作,使作业结构合理,操作简单易行,操作总数量减至最低。如避免用手长时间把握物体,平衡双手负荷,尽量使用工具等。(2)使人和机器能很好地协调配合工作,充分发挥人和机器的效能,消除不合理的空闲时间,如准备性工作、辅助性工作放在机动时间进行等。(3)设计操作工具,改进操作方法和工作地布置,使操作简便、高效,缩短整个工序时间和减轻操作者的疲劳。如大量生产应设计自动上料落件装置、减少作业循环和频率、提供足够的作业空间等。,4.1 操作分析概述,4操作分析的类型操作分析的种类,按照不同的工序作业对象和调查目的,可分为三类:(1)人机操
4、作分析;(2)联合操作分析;(3)双手操作分析。,4.2 人机操作分析,一、人机操作分析概述,1人机操作分析的概念人机操作分析是应用于机器作业的一种分析方法,通过现场观察记录一个操作周期(加工完一个零件的整个过程称为一个操作周期或周程)内操作者和机器设备在同一时间内的工作情况与相互关系,绘制人机操作图并加以分析,研究人与机器的闲余时间,寻求合理的操作方法,使人和机器的配合更加协调,充分发挥人和机器的效率。,一、人机操作分析概述,2人机操作分析的作用人机操作分析的根本目的是提高机器的利用率与人员的工作效率。具体作用有以下几点:(1)分析影响人机操作效率的原因,减少并协调利用人与机器的闲余时间,使
5、工人和机器的能量得到充分利用,平衡操作时间;(2)改善作业环境,降低生产成本,提高产能和生产效率。在现代化生产中,机器设备几乎都是全自动或半自动的,因此,在每一操作周期中,操作者和机器总有一部分的闲余时间,这些闲余时间如能加以利用,既能降低成本,又能挖掘生产力和提高工人收入。如何充分利用这些闲余时间,则要利用人机操作图。,二、人机操作图,1人机操作图的概念人机操作图(man-machine process chart)是记录和描述工人与机器在一个操作周期内在时间上的协调与配合关系的图表,它能清楚地显示工人操作周期与机器工作周期在时间上的配合关系。2人机操作图的构成人机操作图由表头、图表、统计三
6、部分构成,具体绘制内容包括:(1) 表头部分。表头部分一般包括分析对象的基本情况,如产品名称、表号、操作者姓名、编号、研究日期、开始动作、结束动作等。,二、人机操作图,(2) 图表部分。图表部分绘制了一个操作周期内人与机器的配合关系。绘制图表部分时,用适当的间隔或垂直竖线将人与机器分开,按一定的比例(如以1cm代表1min),分别在人与机器栏,用规定的符号,依工序过程和时间由上而下顺序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。也可用其它形式如粗实线、细实线、点划线等分别表示人与机器的工作状态。(3) 统计部分。统计内
7、容包括操作周期时间,人和机器在一个操作周期内工作时间和空闲时间,以及人、机器的利用率。,二、人机操作图,人机操作图的绘制(1)填写表头各项。(2)绘制时间标尺。人机操作图中操作者与机器的工作时间采用相同时间标尺,标尺的分档粗细依据工作周期的长短具体划分,对工作周期长的操作,分档要粗些,每档所代表的时间值要大些,而对工作周期短的操作,分档则相对细些,每档所代表的时间值要小些。(3)按作业中各操作的顺序分别记录操作内容和机器运转情况,并标注时间。(4)按规定的符号在时间标尺的格内标出人和机器的操作时间和闲置时间。,二、人机操作图,(5)统计人和机器的操作时间和闲置时间并计算时间利用率。(6)分析并
8、提出改进建议填写在表尾栏中。在绘制人机操作图时应注意,虽然该图记录的是仅一个工作周期内人和机器的工作状态,但绘制时,要反复观察数个工作周期才可绘制成。,三、人机程序分析,在人机程序分析过程中,要根据动作经济原则,利用ECRS法,确定目标,改进人和机器的操作方法和顺序,使人机操作合理化。1.人机操作活动分析绘制人机操作图,分析人机作业的相互关系。在作业中,人和机器的活动按其相互关系可分为以下几种类型:(1)人的独立操作。指与机器无关的一些操作,如工作场地布置、准备加工刀具、清理工具、检测已加工零件等。(2)机器的独立操作。指机器的自动工作过程,该过程不需要人的参与,如机床等设备的自动加工过程等。
9、(3)人机的联合操作。指人与机器密切关联的操作,该操作要求机器处于某种状态,有操作者参与才能进行,如加工零部件的装夹与拆卸等。,三、人机程序分析,对于以上活动进行分析时,应力求使(1)和(2)同时进行,以缩短工作时间。对(3)要尽量缩短本身的操作时间。2.闲余时间分析在人机作业的工作周期中,操作者和机器总有一部分闲余时间。其中有些闲余时间是不可避免,有些则是可以避免。闲余时间有以下几类:(1)机器的闲余时间。在机器运行过程中,装、卸工件是为了保证机器加工得以实现的辅助操作,对工件本身的变化不起作用,因此应尽量减少这部分工作所占时间。此外,因为机器工作能力不平衡而产生的空闲,可从平整生产线来解决
10、。而影响机器加工时间的因素,可从零件的加工精度与机器的负荷两方面来解决。,三、人机程序分析,(2)操作者的闲余时间。主要考虑因机器自动运行而造成的操作者空闲,这类空闲可以利用人机操作图进行分析,尽可能安排操作者在这个空闲时间内再进行一些操作,缩短整个操作周期或进行一人多机操作。3.分析一人多机操作的可能性完成某项作业所需工人数量通常以一年或一月的工作量为依据计算:工人数一月(年)总工作量/平均一个工人一月(年)有效工时,三、人机程序分析,在人机操作中,如果发现满足下列条件:人的操作时间+人在机器间步行的时间+必要的照管机器时间 机器自动工作时间则可以考虑单人操作多台机器的可能性,确定一个操作者
11、同时操作多少台机器,可用下式计算: (4-1)式中,N为一个操作者操作的机器台数;t为一个操作者操作一台机器所需的时间(包括操作者的必要休息时间和在机器之间移动花费的时间);为机器完成该项作业的连续自动工作时间。,三、人机程序分析,在闲余能力分析的利用上,目标是人不待机、机不待人。但在考虑一人多机操作的同时,还应考虑人身和设备的安全。所以,在机器设备上应该有限位装置和自动停车装置,以防止操作者来不及按时操作时发生事故;操作者必须要有一定的休息时间,以防止劳动强度过大和过度紧张,产生过度疲劳。,四、人机操作分析的案例分析,例4-1 在立式铣床上精铣铸件的平面。具体分析如下:1.绘制人机操作图人机
12、操作图如图4-1所示。,图4-1 精铣铸件的人机操作图,四、人机操作分析的案例分析,2.人机操作活动分析1)人的操作活动精铣过程中,工人在一个操作周期内要完成6项操作,即(1)放取铸件;(2)用压缩空气清洁夹具;(3)将铸件装在夹具上并开动车床走刀;(4)停车,松开夹具,用压缩空气清洁铸件;(5)测量铸件尺寸;(6)打毛刺,用压缩空气清洁。,四、人机操作分析的案例分析,上述操作中的(2)(4)项属于人机联合操作,必须在机器停止工作时才能进行,而其它操作则属于人的独立操作,可在机器自动工作时间内进行,不受机器状态的影响。2)机器的工作。精铣过程中,机器在一个操作周期内仅有一次自动走刀,时间为0.
13、8min。,四、人机操作分析的案例分析,3.闲余时间分析精铣过程中,操作周期是2min,人的闲置时间为0.8min,机器的闲置时间为1.2min。人的时间利用率为:人的操作时间/操作周期时间=1.2min/2min=60%;机器的时间利用率为:机器的工作时间/操作周期时间=0.8min/2min=40%。4.操作改进分析。首先,将(1),(5),(6)三项人的操作安排在机器自动工作时间内进行,三项操作共需要时间0.6min,而机器自动工作时间为0.8min,因此能够执行。其次,在操作者近处设置铸件中转站,将加工好的铸件和待加工铸件先存放在中转站,然后进行第(1)项操作,即将中转站的铸件放入零件
14、箱中并取出下一个待加工铸件放入中转站。改进后的人机操作图如图4-1所示。,四、人机操作分析的案例分析,5.改进方案评估经过上述改进,操作周期缩短0.6min,即从原来的2min减少为1.4min,减少了30%;人的时间利用率从60%提高到85.7%;机器的时间利用率也从40%提高到57.1%。生产效率大幅提高。6.一人多机操作的可能性由人机操作图4-1可知,人的操作时间为1.2min,大于机器自动运行时间0.8min,因此不具备单人多机操作条件。另外,根据计算公式(4-1)有 即一人只能操作一台机器。,四、人机操作分析的案例分析,例4-2 某人操作滚齿机加工齿轮,操作程序及时间值如下:取加工件
15、0.5min、装夹工件0.75min,滚齿8.0min,卸下工件0.5min,去毛刺并检查尺寸0.75min,加工件装箱摆放0.5min。该滚齿机床自动加工并自动停机。试绘制出此作业的人机操作图,并对其作业进行分析改进。解:首先绘制人机操作图,如图4-2所示。,四、人机操作分析的案例分析,图4-2 滚齿加工的人机操作图(现行方法),四、人机操作分析的案例分析,1.人机作业活动分析由图4-2可以看出,人的空闲时间太多,人的时间利用率仅为27%。则采用“5W1H”提问技术和“ECRS”原则进行分析改进:1)分析得取加工件为人的独立工作与装夹工件前后顺序不紧密。问:为什么是先取加工件再装夹工件后滚齿
16、?答:这是加工操作的习惯和顺序。问:可不可以在机器滚齿过程中取加工件为装夹工作做准备?答:可以,这样还可以减少机器空闲时间。,四、人机操作分析的案例分析,2)分析得去毛刺和检查尺寸为人的独立工作。问:为什么去毛刺和检查尺寸要在机器停止时进行?答:过去一直是这样的。问:有无改进的可能性?答:有。问:如何改进?答:可将操作重排,在滚齿机加工齿轮时,可以对上一个已加工好的齿轮进行去毛刺和检查尺寸的作业。改进后的人机操作图如图4-3所示。,四、人机操作分析的案例分析,改进后的人机操作图如图4-3所示。,图4-3 滚齿加工的人机操作图(第一次改进方法),四、人机操作分析的案例分析,由此可看出,通过重排,
17、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,从而缩短周期,提高功效和人、机利用率。,四、人机操作分析的案例分析,2.一人多机操作的可能性由人机操作图4-3可以看出,虽然改进方法缩短了操作周期1.75min,提高了利用率,但在每一个操作周期内,工人仍有长达6.25min的空闲时间,但要进一步缩短周程却很困难。由于在一个周程内,人的操作时间为3.0min,小于机器自动运行时间8.0min,因此具备一人多机操作条件。根据计算公式(4-1)有即一人能操作3台滚齿机。这样既充分利用了工人的空闲时间,提高了工作效率,也节省了劳动力,图4-4为第二次改进方法。,四、人机操作分析的案例分析,由图
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