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IE工业工程方法技术之动作经济原则

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动作经济原则又称省工原则,是使作业(动作的组成)能以最少的“工”的投入,产生最有效率的效果,达成作业目的的原则。
动作经济原则是由吉尔布雷斯(Gilbreth)开始提倡的,其后经许多工业工程的专家学者研究整理而成。熟悉掌握“动作经济原则”对有效安排作业动作,提高作业效率,能起到很大的帮助。
二、动作效率
左右动作效率的主要有以下几个方面
1.操作条件
操作条件主要包含以下一些因素:
① 对象物的大小、形状、重量等;
② 使用的设备、仪器、治工具;
③ 操作的环境。
2.操作方法
① 使用身体的部位手指、手掌、手腕、手臂、躯体、腿脚;
② 移动的距离、方向、路线;
③ 动作的组合方式。
3.动作的难度
4.动作的准确度
5.动作的速度、节奏
要提高动作效率就必须合理地组合以上因素,取得更大的动作效果。
三、动作经济原则
1.四项基本原则
动作的改善基本上可以以四项基本原则作为基本思路:
①减少动作数量
进行动作要素分析,减少不必要的动作是动作改善最重要且最有效果的方法。
②追求动作平衡
动作平衡能使作业人员的疲劳度降低,动作速度提高。比如双手动作能比单手大大提高效率,但必须注意双手动作的协调程度。
③缩短动作移动距离
无论进行什么操作,“空手”、“搬运”总是必不可少的,而且会占用相当一部分动作时间。“空手”和“搬运”其实就是“空手移动”和“负荷移动”,而影响移动时间的最大因素就是移动距离,因此,缩短移动距离也就成为动作改善的基本手段之一了。
④使动作保持轻松自然的节奏
前面三项原则是通过减少、结合动作进行的改善。而进一步的改善就是使动作变得轻松、简单。也就是使移动路线顺畅,使用易把握的工具、改善操作环境以便能以更舒适的姿势进行工作。
2.动作经济的16原则
在工作的场合中,较为共能的硬件有人、工具设备、环境布置等三个方面。动作经济的四项基本原则在这几个方面加以应用又可以整理成动作经济的16原则。
①关于人体动作方面
(1)双手并用的原则
能熟练应用双手同时进行作业,对提高作业速度大有裨益。单手动作不但是一种浪费,同时也会造成一只手负担过重,动作不平衡。从动作经济的原则出发,双手除休息外不能闲着。另外,双手的动作最好同时开始,同时结束,这样会更加协调。
例1:双手同时插件
在电子工厂里,插件是一个常见动作,如果能两手同时进行,效率比单手插件可以提高60%。
元件插接作业的双手同时化(图4.1略)
(2)对称反向的原则
从身体动作的容易度而言,同一动作的轨迹周期性反复是最自然的,双手或双臂运动的动作如能保持反向对称,双手的运动就会取得平衡,动作也会变得更有节奏。下表是几种不同的双手运动方式,读者可以自己试一试,便可了解双手对称反向原则的道理。
(表4.2略)
像图4.3那样,如果不对称地摆放材料和工具,就容易破坏身体的平衡,导致容易疲劳。
手的动作(图4.3略)
(3)排除合并的原则
不必要的动作会浪费操作时间,使动作效率下降,应加以排除。而即使必要的动作,通过改变动作的顺序、重整操作环境等也可减少。
例2:使用自动焊枪减少焊接动作
一般电子工厂都有基板补焊的作业,使用一般的烙铁和自动焊枪就会有很大的区别具体如下表所示
一般烙铁的补焊动作 自动焊枪的补焊动作
 左手 右手  左手 右手
1 取基板  1 取基板 拿焊枪
2 把基板放在架子上  2 手持基板 补焊
3 拿焊锡丝 拿烙铁 3 把基板放回流水线 
4  补焊   
5 放下焊锡丝 放下烙铁   
6 把基板放回流水线    

例3:用定量容器减少计数动作
很多工厂在两个工程之间交接时要对产品进行计数,如果一个个地进行计数花费很多时间而且准确性不高。如果能每完成一个产品就将它放入一个数量一定的容器中,则数量一目了然,交接也简单准确。
用定量容器减少计数动作(图4.5略)
此外,将几个动作合并进行也是缩短操作时间的有效方法。
例4:日期章的合并
很多产品在外包装上要印上生产日期,一些没有日期喷码设备的工厂会刻出0-9十个数字印章,使用手工在外包装上盖印。这样,不但动作繁多,而且出错的概念也很高,要求作业人员注意力要高度集中,每印一个数字都必须思考、选择。如果把印章合并在一起,动作就可以一次完成,而且每天只要调整一次日期,出错概率大降低。
(4)降低动作等级的原则
人身体的动作可按其难易度划分等级,具体如下表:
表4.6
等级 动作
1 以手指为中心的动作
2 以手腕为中心的动作
3 以肘部为中心的动作
4 以肩部为中心的动作
5 以腰部为中心的动作
6 走动
动作等级越低,动作越简单易行。反之,动作等级越高,耗费的能量越大,时间越多,人也越容易感到疲劳。
事实上,许多家庭用品的设计都体现了降低动作等级的原则。以电灯开关为例,使用接触式开关就比使用闸刀式开关动作等级低。而各种家用电器遥控器的使用,也都使动作等级大大降低。
电灯开关方例(图4.7略)
(5)减少动作限制的原则
在工作现场应尽量创造条件使作业者的动作没有限制,这样在作业时,心理才会处于较为放松的状态。
比如,当工作台上摆放零件的容器容易倾倒,作业者在取零件时动作的轻重必须特别注意,则取零件的动作效率必大受影响。此时,改变容器重心、支撑面、摆放位置等进行改善。
例5:涂漆限制的消除
要在产品的划线区域内涂漆,超出区域范围不可涂漆,否则会成为不良品。如果单纯要求作业人员在工作中尽量小心,则动作一定变慢,而效果也未必会令人满意。若能把划线区域周边用模板遮住,待涂漆完成后再揭去模板,这样,作业人员在作业过程中不必担心超出范围,动作速度一定会大幅提高,而且涂漆造成的不良品也会大大减少。
(6)避免动作突变的原则
动作的过程中,如果有突然改变方向或急剧停止必然使动作节奏发生停顿,动作效率随之降低。因此,安排动作时应使动作路线尽量保持为直线或圆滑曲线。
(7)保持轻松节奏的原则
音乐必须有节奏才能使人身心愉悦,如果节奏跳跃非常厉害,紊乱而无规则的话就会使听者觉得刺耳。同样,动作也必须保持轻松的节奏,让作业者在不太需要判断的环境下进行作业。动辄必须停下来进行判断的作业,实际上更容易令人疲乏。顺着动作的次序,把材料和工具摆放在合适的位置,是保持动作节奏的关键。
(8)利用惯性的原则
动作经济原则追求的就是以最少的动作投入,获取最大的动作效果,如果能利用惯性、重力、弹力等进行动作,自然会减少动作投入,提高动作效率了。
例6:搬运滑道
要把二楼仓库内的成品搬运装车,如果从楼梯使用人工搬运,则费时费力而且效率低下。如果使用电梯搬运,则可能路线迂回,而且投入较大。若能设计一搬运滑道,利用重力使成品从二楼直接滑到车上,另一个人在车上进行整理,效率必可大为提高。
(9)手肢并用的原则
脚的特点是力量大,手的特点是灵巧。在作业中如果能够结合使用,一些较为简单或者费力的动作可以交给脚来完成,对提高作业效率也大有裨益。
缝纫机就是手脚并用的一个典型的例子,倘若把缝纫机中由脚完成的动作设计由手完成的话,其别扭程度可想而知。
②关于工具设备方面
(10)利用工具的原则
工具可以帮助作业者完成人手无法完成的动作,或者使动作难度大为下降。因此,从经济的角度考虑,当然要在作业中尽量考虑工具的使用。
如今,工具在各个工厂的使用极为普遍。比如,手推车可以使搬运的工作轻松省力,传送带使流水作业免除搬运传递,电动螺丝刀代替手工拧紧螺丝,利用塞规进行厚度测量,……等等。如果没有工具,这个社会不免要倒退200年甚至更多。不过,除了普通工具的使用之外,如何针对特定的场合设计出特定的工具,或者巧妙地移用其他工具,却是各个工厂应具体研究的课题。
(11)工具万能化的原则
工具的作用虽然巨大,但是如果工具的功能过于单一,进行复杂作业时就需要用到很多工具,不免增加工具寻找、取放的动作。因此,组合经常使用的工具,使工具万能化也就成为必要了。
例如:万用表把安培表、伏特表、欧姆表组合在一起,给电子技师带来极大的方便;多色圆珠笔使使用者不用临时去寻找某一种颜色的笔;万用螺丝刀让你一把螺丝刀在手即可应付多种规格的螺丝;剪刀上可以组合开罐头、开瓶器、刮皮等多种功能。
工具的组合(图4.9略)
(12)易于操纵的原则
工具最终要依赖人才能发挥作用,在设计上应注意工具与人的结合的方便程度,工具的把手或操纵部位应做成易于把握或控制的形状。
例如,螺丝刀手柄太细就不好把握,而且使用时转矩不够;电烙铁的手柄不会使用金属材料;茶杯有把手就易于端取,开关最好采用按钮式或接触式开关。
例7:钳夹代替蝶形螺丝
如下图,要把A和B固定在一起,以往采用蝶形螺丝要拧六圈才能固定好,现在改用弓形钳夹,操作简单而迅速。
用一个动作完成机械操作(图4.10略)
③关于环境布置方面
(13)适当位置的原则
工作所需的一应材料、工具、设备等应根据使用的频度、加工的次序,合理进行定位,尽量放在伸手可及的地方。
例8:元件容器的弧形排列(图4.11略)
以往将元件容器直线排列,使得部分元件的位置超出标准工作范围,而且取元件的节奏也不统一。现在将元件容器以弧形排列,都放置在标准作业范围之内,不仅动作距离缩短了,节奏也更顺畅了。
(14)安全可靠的原则
作业者的心理安定程度对作业效率也会有直接影响,如果作业者在作业过程中总担心会受到伤害,心理的疲惫会导致生理的疲惫的提前。因此,应确保作业现场的一应设施、材料、布置、作业方法不会存在安全隐患。
例如,绝不可为节省成本把建筑工地的防护网去除;吊扇不可有摇摇欲坠的感觉。
图4。11略

(15)照明通风的原则
作业场所的灯光应保持适当的亮度和光照角度,这样,作业者的眼睛不容易感到疲倦,作业的准确度也能有所保证。此外,良好的通风、适当的温湿度也是环境布置上应重点考虑的方面。
(16)高度适当的原则
作业场所的工作台面、桌椅的高度应该处于适当的高度,让作业者处于舒适安稳的状态下进行作业。
工作台面的高度还会因操作的内容不同而有所差异。比如使用打字机的工作台面高度大约为60CM为宜;而进行组装时工作台面高度大约为85CM较为适当。此外,椅子的高度应与工作台面的高度相称,而且椅子最好有靠背,必要的时候还应配备脚踏板使作业环境尽可能舒适。
一、 利用动作经济原则进行改善的步骤
1.收集问题点
重新审视自己所负责的操作范围,把存在的各种问题点收集起来。
①与操作人员就以下各个可能出现问题的方向进行探讨。
 耗时过多
 不平衡
 工序不良多
 容易疲劳
 难于掌握
②将确认的问题进行量化,了解问题的严重程度。
2.用动作经济原则检查存在问题的操作,顺便寻找改善的方向。
在明确了问题点之后,用动作经济原则与该作业进行比较,找出不符合原则的动作。
①以四项基本原则进行比较

 减少动作数量
 使动作保持平衡
 缩短动作距离
 使动作保持轻松自然的节奏
②用动作经济16原则从动作方法、工具使用、场所布置等几个方面分别进行检查。
③将检查的结果和发现的改善方向记录下来。
3.进行分析
① 找出不符合动作经济原则的原因,并整理成特性要因图。
② 重点调查
(1)动作方法
 动作的顺序、数量、方向、时间;
 不同操作人员的动作方法是否相同;
 使用身体的部位和频度。
(2)工具使用
 工具的种类、数量、功能、形状;
 工具的使用方法;
 工具的使用难度。
(3)场所布置
 材料、工具、机械的布局;
 材料、工具的放置方法、方向、位置;
 灯光、温度、湿度等;
 椅子、操作台的高度;

4.寻求改善方案
① 用5W1H的方法研究目前的动作。

 谁   ………………………… 一定要这个做吗?(who)
 什么 ………………………… 非用这个材料不可吗?(what)
 何时 ………………………… 时间可以改变吗?(when)
 何处 ………………………… 场所可以改变吗?(where)
 怎样 ………………………… 有没有更好的方法?(how)
 为什么………………………… 为什么要有这个动作?(why)
② 利用动作经济改善检查表(表4.12)逐条进行检查,找到改善的方法。

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