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IE工业工程-动作分析

来源:精益生产促进中心 发布时间:2020-03-13 14:33 标签:IE(3)动作分析(1)

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动作分析是方法研究的另外一个内容,主要研究分析人在进行各种操作时的身体动作,以消除多余的动作,减轻劳动强度,使操作简便更有效,从而制定出最佳的动作程序。

程序分析与动作分析的区别:

 
1、程序分析是从大处着眼,根据程序图分析生产过程的种种浪费,从合理安排程序中去寻求提高工作效率的方法。
2、动作研究则是在程序决定后,研究人体各种操作动作的浪费,以寻求省力、省时、安全的最经济的方法。

动作分析的实质是:

 
研究分析人在进行各种工作操作时之细微动作,删除无效动作,使操作简便有效,以提高工作效率。

动作分析的内容:

 
发现操作人员的无效动作或浪费现象,简化操作方法,减少工人疲劳,在此基础上制定出标准的操作方法,为制定动作时间标准作技术准备。

内容具体包括三大部分:
1、动素分析
2、影象分析
3、动作经济原则等内容。


动作:
 

工艺流程和作业的具体实施方法,如为寻找、握取、移动、装配必要的目的物,操作者身体各个部位的每一个活动。动作可大致分为下面四类:
1、加工—改变目的物形状和装配目的物的动作
2、移动—改变目的物位置的动作
3、握持—保持目的物形态的动作
4、等待—无作业手空闲着的动作


动作分析的定义:

 
按操作者实施的动作顺序观察动作,用特定的记号记录以手、眼为中心的人体各部位的动作内容,把握实际情况,并将上述记录图表化,以此为基础,判断动作的好坏,找出改善着眼点的一套分析方法。

动作分析的目的:

 
1、了解操作者身体各部位的动作,动作顺序和方法
2、了解以两手为中心的人体各部位是否能尽量可能同时动作,是否相互联系
3、明确各种动作的目的,动作过程中的必要动作和不必要动作
4、了解必要动作中两手的平衡

动作分析的作用:

1、为减轻作业疲劳,提高工作效率而找出动作存在的问题
2、探讨最适当的动作顺序、方法和人体各部位动作的同时实施
3、探讨最适合于动作的工夹具和作业范围内的布置
4、比较动作顺序、方法改进前后的情况,预测和确认改善的效果
5、用记号和图表一目了然地说明动作顺序和方法
6、改善动作顺序和方法,制定最适当的标准作业方法
7、提高能细微分析动作和判断动作好坏的动作意识

动作分析方法:

 
1、目视动作观察法:分析者直接观测实际的作业过程,并将观察到的情况直接记录到专用表格上的一种分析方法。
①动素分析法
②双手操作分析法


2、影像动作观察法:通过录像和摄影,用胶卷和录音带记录作业的实施过程,再通过放影、放像的方法观察和分析作业动作的方法。
①高速摄影分析法(细微动作影像分析)
②常速摄影分析法
③慢速摄影分析法
④VTR分析法

动作改善四原则:

 
取消(Eliminate)

合并(Combine)

重排(Rearrange)


简化(Simplify)





动作改善,必须从排除下列工作开始:

 
(1)需要用力气的工作,亦即必须用手,脚或全身用力方能完成的工作,或向膝盖下方伸手及蹲下拿起物品的动作,因为这些工作会引起肌肉的疲劳。

(2)不自然的姿势,例如蹲在地上做事,或弯着腰工作等,这些不自然的姿势亦会引起肌肉的疲劳。

(3)需要注意力的工作,例如必须仔细对准的工作或必须谨慎挑选的工作等,因为这些工作会引起精神上的疲劳。

(4)厌恶的工作,例如噪音很大,空气污染,机器容易故障的工作。

以上四者均是改善的重点,只要稍加留意,就可发现许多工作可以大大改善。

工作改善的技巧不外乎剔除,合并,重排,简化四者,以下分别列出其改善重点:

 
1.取消
(1)剔除所有可能的作业,步骤或动作(包括身体,足,手臂或眼)。

(2)剔除工作中的不规律性,使动作成为自发性,并使各种物品置放于固定地点。

(3)剔除以手作为持物工具的工作。

(4)剔除不方便或不正常的动作。

(5)剔除必须使用肌力才维持的姿势。

(6)剔除必须使用肌力的工作,而以动力工具取代之。

(7)剔除必须克服动量的工作。

(8)剔除危险的工作。

(9)剔除所有不必要的空闲时间。

2.合并

(1)把必须突然改变方向的各个小动作结合成一个连续的曲线动作。

(2)合并各种工具,使成为多用途。

(3)合并可能的作业。

(4)合并可能同时进行的动作。

3.重排
(1)使工作平均分配于两手,两手之同时动作最好呈对称性。

(2)组作业时,应把工作平均分配于各成员。

(3)把工作安排成清晰的直线顺序。

4.简化
(1)使用最低级次的肌内工作。

(2)减少视觉动作并降低必须注视的次数。

(3)保持在正常动作范围内工作。

(4)缩短动作距离。

(5)使手柄,操作杆,足踏板,按钮均在手足可及之处。

(6)在须要运用肌力时,应尽量利用工具或工作物的动量。

(7)使用最简单的动素组合来完成工作,

(8)减少每一动作的复杂性。


从操作者手动作之研究,吉尔布雷斯夫妇发现,所有操作是由一连贯之基本动作(Fundamental motion)所组成,经研究结果,统计人体动作之基本要素(或基本动作)可细分为十七种动素,为使读者对这些动素之定义,范围及其特性有所了解,故将此 十七种动素归成三大类


动作要素分析

 
通过观察手、足动作和眼、头活动,把动作的顺序和方法与两手、眼的活动联系起来详尽地进行分析,用动素记号记录和分类,找出动作顺序和方法存在的问题 ,单手等待以及不合理动作、浪费的动作等问题并加以改进的一种分析方法。

动作要素分析的目的

 
1.把动作分类归纳成为17种基本动作,了解每个动作的过程和状态,明确动作顺序、方法与双手、眼、足、头等人体各个部位动作之间的关系;

2.把握人体各部位是否同时动作;

3.确认各动作的合理性,找出存在的浪费、不合理性和不稳定性;

4.区别必要动作、辅助动作和不必要动作,找出产生后两类动作的原因。


动作要素类别

 




有效动素
进行作业时必要的动作,共9种。


1. 伸手:空手移动接近或离开目的物的动作

2. 抓取:用手或身体的某一部位抓取或控制目的物的动作

3. 移物:用手或身体的某一部位承受载荷改变目的物位置的动作

4. 定位:使手持的目的物与其他目的物取得正确位置关系的动作

5. 装配:使两个或两个以上的目的物合并的动作

6. 拆卸:将一物分为两个或两个以上目的物的动作

7. 使用:利用器具或装置所做的动作

8. 放开:放开由手或身体的某一部位控制着的目的物的动作

9. 检验:将目的物的性能、质量、数量与规定标准相比较的动作。


辅助动素
为完成作业动素而必须的动素,它将会延缓作业动素的实施,作业时间会消耗过多,降低了作业效率,共有5种。


1. 寻找:用眼、手等五种感官寻找目的物的动作

2. 发现:在寻找动作后,找到目的物瞬间的动作(有的书上未列此动素)

3. 选择:使用五官从数个物体中选定目的物的动作

4. 思考:以思考为主的理解和判断等心理活动

5. 预定:调整目的物的位置使其正好处于下一个动作最好朝向的动作

无效动素
对作业进行无任何作用的动作,是动素分析中一定要设法取的动素,也称为第三类动素。共有3种。


1.保持:用手或身体的某一部位保护目的物,维持原状的动作

2.延迟:由于机械的自动进给而造成的等待,双手 操作时的某只手的空闲。

3.休息为恢复疲劳,身心活动处于休息状态。

动素分析的步骤

 
1.找出作业中存在的问题,决定应进行动素分析的作业

2.动素分析的准备:动素分析表、记录纸、秒表、卷尺

3.动素分析的实施
①在分析表中填写必要的事项
②观察、分解、记录动作
③整理分析结果,填写总结表
④填写作业现场布置表


4.讨论分析结果,确定改进方案
①找出第2、3类动作多的原因并进行改善,分析双手动作的平衡
4W1H提问技术,ECRS技巧,动作改善检查表
基于动作经济原则进行
②在确定改进方案后,应作出改进作业后的动素分析表,比较改进前后的动素数,把握改进效果

动素分析的应用场合

1.探讨高效易行的作业方法
①用于无论如何观察作业,也不能发现动作所存在的
②问题以及无论如何思考也制订不出最佳方案的场合

2.探讨最适当的动作顺序
①通过动素分析,可以明白人体各部位用什么动作顺序活动

3.作为讨论最适当的工夹具与作业环境布置安排时的参考资料

4.制订正确易行的标准作业方法

5.培养动作意识

动素分析的应用案例

 
案例一:电阻插入作业

要素作业:
1 右手从容器中抓出数个电阻,放在左手中;
2 右手从左手中取出一个电阻,插入电路板;
3 重复动作2,一共在电路板上插入5个电阻;
4 将剩余的电阻放回容器箱中。


电阻插入动素分析表:







动作经济的四条基本原则

 
减少动作数量
1.是否有多余的搜索、选择、思考和预定?
2.是否便于抓取和装配?
3.对第二、三类动作,必须考虑减少和取消的改进措施。
4.对第一类动作,应探讨通过使用夹具,改变动作顺序来缩短动作时间,轻松作业。


双手同时作业
1.对于简单作业可以同时使用双手和足,既可以提高工作效率,又保持身体的平衡,减少疲劳。


缩短动作的距离
1.是否存在不必要的大动作来进行作业?特别是取放物品的距离是否过大?


轻松作业
1.能否减少基本动素数?
2.是否处于难于操作的不合理姿势?
3.是否是需要大力气的动作?
4.改进动作不仅提高作业效率,还必须考虑作业的舒适性。



动作改善的三要素

 

动作方法
实现某一作业,有多种方法,即使相同的方法,作业的实施方法也因人而异,因而存在一种最好的方法。

作业现场布置
通过动素分析,作业时间的大部分是移动,抓取和放松物品。这些动作与材料、工夹具和机器的放置场所,位置、高度、放置方法密切相关,因此,必须根据操作者动作的方便性来考虑作业场所得布置。

工夹具与机器
取代人的手,足,眼和头协作作业的作用,减轻操作者的疲劳,获得数倍于人的力量与正确性。

基本原则一:减少动作数

 
动作数越多,则作业时间越长。因此,要避免不必要的动作,物料和工具的放置要便于使用,尽量减少动作数,或一次完成2个以上的动作。


动作方法
取消不必要的操作:通过动素分析,减少第2类、第3类动作数

通过固定电烙铁减少动作数

改善前电烙铁位置没有固定,由右手握持,一个作业需要5个动作。改善方案为固定电烙铁的位置,动作数由5个减少为3个。



减少眼的活动:眼具有确认目的物的作用,通常在手足之前动作。眼的活动过大,过于频繁,将延缓动作

利用反射镜减少眼的活动。

改善前把工件装入夹具中,在通过示波器判断工件的好坏。改善方案通过两片反射镜观看示波器波形,头眼几乎不移动就能同时看到工件与示波器中的波形。



合并两个及以上的动作

用双管注射器减少涂树脂动作。

改善前用单管注射器在接线柱的两边涂树脂,改善方案采用双管注射器,一次同时在接线柱的两边涂树脂,减少一半的动作数,作业也变得轻松易行。


作业现场布置
把工具物料放在操作者前面的固定位置处:避免寻找,弯腰,过渡伸手等动作。熟练到一定程度后可以达到无意识伸手即能抓取物件。

把标签该放置在操作者前面固定位置处。

改善前操作者从左侧取标签,必须转身。改善方案将标签放置台改在操作者前面,伸手即可去标签,移动距离由40cm缩短为15cm。


把工具物料放置在便于作业的状态:减少作业过程中的换手动作、预定动作。

利用夹钳放置筒取消“改变夹钳抓持方式”的动作。
 

改善效果:取消了改变夹钳握持方式的动作。


按作业顺序放置工具物料:可以减少寻找、选择等动作,轻快作业。

按便于作业地顺序布置工具。



工夹具与机器
利用便于抓取工具物料的工具物料箱。

用波纹板简化抓取动作。

将零件放在波纹板上有利与用夹子夹起零件

把两个以上工具合并成一个工具。

合并万用表测头。




利用快动夹紧机构:夹具设计原理中有专门的内容介绍该机构的原理与类型。

用压板夹紧机构代替手柄螺旋夹紧机构,减少夹紧动作时间




用一个动作操作机器

快动开关。


改善前需要移动手柄才能开合开关、改善后只需按按钮一个动作即能开合开关



基本原则二:双手同时动作

 
人们经常用一只手代替万用夹钳等夹具握持工件,结果造成动作浪费。因此应经常注意到在作业中同时使用双手动作,同时要改善作业现场和工夹具,以便于双手同时作业。
焦点:某只手是否处于空手等待状态?是否发生拿住动作?



动作方法


双手同时开始和同时完成动作:在作业过程中某一只手空闲着,不仅造成浪费,还要加重另一只手的负担,造成动作的不平衡。当然,要双手同时作业,还存在是否可行的问题。

双手同时把元件插入电路板



双手对称、反向同时动作:反复相同的运动轨迹是最自然的动作,若双手的运动方向左右对称的话,还可取得双手相互运动的平衡,有节奏的进行动作,进一步消除双手在时间上的偏差,防止作业差错。

工具物料的对称布置

改善前:在非对称方式下作业,操作者必须转动身体,人体平衡性差,容易疲劳。
改善后:对称布置下作业,操作者无须转动身体。




作业现场布置
按双手能同时动作布置现场。
能够用双手进行的作业,也有因作业现场布置很差而无法用双手动作的情况。最理想的情况是按左右对称布置作业现场。

对称与非对称作业现场的布置。





夹具与机器
双手同时动作的原则:
当要长时间拿住目的物时,应尽量采用固定工具;
对简单的作业与需要力量的作业,应尽量采用能用足进行作业的工具
设计能进行双手同时作业的工具



采用固定工具固定需要长时间拿住的目的物



实例:在把螺钉拧紧在工件的作业中,由于工件不稳定,左手拿住工件A,右手装配工件B、拧紧螺钉等作业。在改善方案中,采用了固定工件的夹具,把左手解放出来,以便于双手同时操作。
效果:动作数由8个减少为5个。


采用能利用足进行作业的工具


设计能双手动作的工具与夹具

改善前用钳子弯曲垫圈尾部
改善方案:在操作台上开2个小槽,双手同时把2个垫圈尾部插入槽中,再用手弯曲尾部。
效果:减少了多个动作。
问题:请用动素分析法分析改善前后的动素。


基本原则三:缩短动作距离

 

观察实际作业表明,重复时间在10~15秒间的短作业,通常有20 ~30%的无用作业。在进行作业时,应尽量不要转动肩、弯腰曲身。

动作方法
用最适当的人体部位动作:所设计的作业动作尽量不移动肩和胳膊,仅通过活动手腕和手指来完成作业。要避免从背后和地板上取物。人体中手、足、眼动作存在最佳顺序(应尽量使用靠前部位的动作)

人体中手、足、眼动作的最佳顺序



用最短的距离动作:动作的距离主要由作业现场布置,因此必须根据适当的作业范围布置作业现场。

正常作业范围与最大作业范围


作业现场布置
在不妨碍作业的前提下尽量使作业区域狭窄
作业区域过宽,既要增加作业动作,又要多占据作业现场的面积。因此应尽量缩窄作业区域以防止不合理性、不稳定性和浪费。



通过改变物料放置与操作台的位置缩短动作距离


效果:将手到输送带的距离由50cm减小为30cm,回到人正常作业的范围。




工夹具与机器
利用重力与机械动力送进、取出物料

利用滑槽缩短工件的运送作业距离

l效果:从弯腰送运距离1500px缩短为直身伸手250px




利用倾斜货架缩短动作距离
利用人体最适当的部位操作机器


改变机器的操作位置缩短动作距离

效果:从伸手移动距离1875px缩短为伸手移动500px。



基本原则四:轻快动作

 

在作业过程中不出现运动方向的调整、注意、停止等动作,还不要用手拿重的物件,该由工具、夹具拿住和运送重物件。充分利用重力、弹力、以及压缩空气作运送动力。

动作方法

使动作不受限制轻松进行
不受限制的动作就是在作业过程中不出现运动方向的调整、注意、停止等动作,特别在人体和手不能自由活动,也不能自由使用工具的狭窄工作环境,无论如何对作业动作都有限制。此时,无浪费地适当宽松环境,减少动作的约束,轻松地动作,既能提高生产率和操作者的效率,又能提高产品质量。


取消对粘透明胶带的限制

改善方案为:顺着线圈绕线方向粘贴缠绕胶带,可轻快作业。



利用重力及其他机械电磁力动作
对于需要力量的作业,利用弹簧、液压、气动等装置可弥补人体力量的不足。
重力的利用:通过斜面、滑槽、漏斗可利用重力下落和运送物料;
电磁力的利用:利用电磁力可以钩吊、拿住和运送钢铁物料;
弹力的利用:利用橡皮与弹簧的弹力,可以夹持或弹出物件,还可作缓冲垫;
气动与液压的利用:利用气动与液压可以夹持、运送物料,开动机器。压缩空气还能吹散灰尘,真空可以吸附工件。



利用惯性力与反冲力




作业现场布置
最适当的作业位置高度
操作台的高度随作业内容而变。需要力量的作业,用手腕或手指完成的作业,都有不同的最适当的作业位置。
随手把物料堆放在地板上,会经常弯腰取物料,不仅会造成人体疲劳,还会造成时间损失。
应考虑把物料、成品的堆放高度与操作台的高度大体一致,减少人体的上下运动。



利用高度调整机构固定作业高度

随着货架上工件数量的减少,重量减轻,自动抬高底板的位置,以补偿因工件的减少造成的取件高度的降低,使其保持固定的高度位置。



工夹具与机器
利用夹具和导轨规定运动经路:目的是取消作业过程中的定位动作,使作业变得容易,还可减少作业过程中的误操作

利用导柱简化重叠钢板作业





把操作手柄做成便于抓握的形状
把夹具的对准位置设计成可观察形
不改变操作姿势就能对准
不要靠感觉来确认是否对准
使操作方向与机器的移动方向一致


操作方向与机器移动方向一致的场合





使工具 轻巧

改变工具材质减轻重量\将气动螺丝刀吊起来减轻重量

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