1、第五章第五章 工作抽样及预定时间标准工作抽样及预定时间标准 工作抽样及预定时间标准均为作业测定的主要方法。与时间研究不同，工作抽样工作抽样是在较长时间内以随机的方式分散地观测操作者；预定时间标准方法预定时间标准方法是利用预先为各种动作制定的时间标准，而不是通过直接观察或测定，来确定进行各种操作所需要的时间n工作抽样原理n预订时间标准及模特法.1 工作抽样原理工作抽样原理n背景及意义背景及意义 工作抽样创始于1934年。其又称瞬间观测法，是通过对现场对象以随机的方式随机的方式进行瞬间观察，调查各种对象活动事项的发生次数及发生率，从而进行作业测定的一种方法。由于它不是全数调查，因此会产生误差会产生
2、误差，这又取决于抽样的数量(即观测次数)。抽样数越多可靠性就越高；反之，可靠性就越低.n工作抽样和时间研究的比较工作抽样和时间研究的比较例例：了解一位操作者在1h内工作和空闲的比例时间研究：观测1h，记录观测结果工作抽样：将1h分成60格，随即抽取10个数作为观测时刻.n测度测度可靠度与精度可靠度与精度可靠度可靠度：是指观测结果的可信程度，也就是子样符合总体状态的程度。根据概率原理，用工作抽样法处理的现象接近于正态分布曲线。以平均数 为中线两侧取标准差的1倍、2倍、3倍时，其面积分别为总面积的68.27，95.45，99.73（图5-1）。正态分布的概率如表5-1所示。工作抽样一般取2的范围，
3、即确定95的可靠度X.图5-1 正态分布曲线.表5-1 正态分布概率范围（）概率（）0.7650.0168.251.9695.0295.452.5899.0399.73499.99.精确度精确度：是指允许的误差，抽样的精确度分为绝对精度E和相对精度S。当可靠度为95时，绝对精度E 2。根据统计学中二项分布标准，在一定条件下式中：P观测事件发生率；n观测次数(1)/22(1)/PPnEPPn.相对精度相对精度即为绝对精度与观测事项发生率之比 在工作抽样中，因抽样的不同而确定不同的绝对精度标准，如表5-2所示。相对精度的标准可在(510)范围内选择。一般都将可靠度定为95，相对精度定为5/21/S
4、E PPPn P.表5-2 绝对精度抽样目的绝对精度概率标准(%)调查停工中断时间等管理上的问题(3.64.5)工作改善(2.43.5)决定工作地布置等时间的比率(1.21.4)制定标准时间(1.62.4).观测次数观测次数 观测次数是根据所规定的可靠度和精度要求而定，在可靠度取95时，可计算出所需观测的次数用绝对精度用绝对精度用相对精度用相对精度 表5-3给出了在可靠度为95时不同误差的观测次数24(1)PPnE24 1PnS P.表5-3 n次观测数值(可靠度95).注意注意(一一)：利用上面两个公式时，每一个均有两个未知数(P和n)，为此可先进行100次左右的观测来求P。例如经过100次
5、观察，某设备的开动率为75，则可以按照上式，绝对精度取为3，则22414 0.75 1 0.753340.03PPnE次.注意注意(二二)：按照上面所得到的观测次数，是指需要得到的抽样数。若以一台机器作为被观测的对象，每次观测只能得到一个抽样，这时求出的观测次数即为实际应进行观测的次数。若以X台机器为观测对象，观测一次就可以得到X个抽样，实际观测的次数Kn/X，得到实际的应观测次数。然后除以每日可观测的次数，即可得到日观测次数.例如例如：观察某作业组，有10名工人，规定可靠度为95，相对精度为5。根据原有的资料，他们的工作比率为70，准备每日观测20次，则 实际观测次数K686/1068.66
6、9次；观测日数69/204日224 141 0.76860.050.7次PnS P.n工作抽样的方法步骤工作抽样的方法步骤确立调查的目的和范围确立调查的目的和范围 调查目的不同，则项目分类、观测次数和方法均不相同调查项目分类调查项目分类 根据所确定的目的和范围，就可以对调查对象的活动进行分类，分类的粗细根据抽样的目的而定。图5-2，图5-3.图5-2 调查项目（简要）分类.图5-3 调查项目（详细）分类.决定观测方法决定观测方法 在观测前，首先要绘制被观测的设备及操作者的分布平面图和巡回观测的路线图，并注明观测的位置。如图5-4设计调查表格设计调查表格 调查表格的内容和形式取决于调查的目的和要
7、求(表5-4)，其仅能了解机器开动率与作业者的作业率，不能进一步分析空闲的原因。表5-5是将其空闲项目加以细分的表格形式.图5-4 机器和工人配置图及巡回路线.表5-4 空闲时间分析.表5-5 空闲时间细分.向有关人员说明调查目的向有关人员说明调查目的 为使工作抽样取得成功，必须将抽样的目的、意义与方法向被观测对象讲解清楚，以消除不必要的疑虑，并要求操作者一定按平时的状态工作，避免紧张或做作试观测，决定观测次数试观测，决定观测次数 正式观测前，需进行一定次数的试观测，按照调查的项目分类、观测方法、调查表格等进行.正式观测正式观测 正式观测前，需要确定每日每次观测的时刻决定每日的观测时刻决定每日
8、的观测时刻：需保证随机性随机性随机起点，等时间间隔法随机起点，等时间间隔法 例如例如：设在某厂的一个车间实施工作抽样，决定观测5日，每日观测20次，该车间是上午8点上班，下午5点下班，中间休息1个小时(中午12时到13时)。按下列步骤决定每日观测时刻：.作两位数的乱数排列。以黄色纸片代表个位，取10张，分别写0,1,2,9；以红色纸片代表十位，上面同样分别写0,1,2,9。每次从不同颜色的纸片中随机地各抽出一张，记下数字；将抽出的纸片放回，再各抽一张，如此反复抽取，即得乱数排列。记共抽15次，乱数排列如下：21,94,62,35,06,64,96,40,85,77,88,63,52,27,75
9、.将此数列中小于50的数保留，大于50的数则减去50，保留其余额，得出21,44,12,35,06,14,46,4,35,27,38,13,02,27,25去掉上述数列中大于30的数，得出21,12,06,14,27,13,27,25决定第一日的观测时刻，首先决定第一日第一次的观测时刻。取乱数排列最前面的数字21，因为8点上班，因此第一次的观测时刻为8时21分。随后是决定每次观测的时间间隔，每天工作480分钟，减去第一次的21分钟，除以每日的观测次数，可得出时间间隔(23分钟).决定第二日的观测时刻。取乱数排列的第二个数字12，于是第二日第一次的观测时刻为8时12分。其余按照上一步骤进行推算决
10、定第三日到第五日的观测时刻，方法同前 此方法较为简单，时间间隔相等，利于观测人员掌握。不足之处在于除了首次是由随机原理决定的观测时刻外，其余的观测时刻保持相同的时间间隔.分层抽样法分层抽样法 例如例如：某工厂一车间白班时间安排如下：上午800 830 有30分钟工作准备及机器调整 8301145 195分钟工作 11451200 15分钟收拾下午100115 15分钟准备下午工作 145430 195分钟工作 430530 30分钟结束、清洁、打扫工作.按各段时间分别规定观测次数和观测时间，称为分层分层抽样抽样。假设每天需观测的总次数是300次，每天8小时工作，其观测次数如下：上午800 83
11、0 (30/480)30019 11451200 (15/480)30010 下午100 115 (15/480)30010 430 530 (35/480)30022 上下午工作时间为：(195195)/480 300244 .实地观测实地观测 观测人员按照既定的观测时刻及预订的抽样调查项目，将观测到的活动状态准确地记录在调查表格上。在记录的过程中切忌主观武断，以表面现象下结论，要求耐心细致，深入现场，了解实质，尽可能准确.整理数据作出结论整理数据作出结论 全部观测结束后，观测人员必须整理分析记录表，并进行以下工作剔除异常值剔除异常值：经过观察记录后，根据记录数据绘制管理图，确定管理界限，然
12、后将超过管理界限的异常值去掉。管理界限是根据观测事项发生率采用下列公式算出式中：观测事项发生率的平均数；n平均每日观察次数(1)3PPPn管理界限P.管理图管理图采用直角坐标图形，横坐标代表日期，纵坐标代表观测事项发生率。按管理上限和下限分别找出平行于横轴的水平线，然后再将每天观测事项的发生率标于图上，超出管理界限者，即为异常值，应去掉 去掉异常值对应的观测次数后，按新的观测时间平均发生率计算的绝对精度与相对精度是否达到原定的精度要求。如已达到或超过，说明此平均发生率是可信的，否则尚需继续观测.例如例如：设观测结果如表5-7所示，即观测6个班，每班观测160次。将表5-7有关数字代入上式，即得
13、故 管理上限0.79060.09660.8872 管理下限0.7905-0.09660.6940 据此作出管理图（图5-5）0.7906(1 0.7906)0.790630.79060.0966160管理界限.表5-7 观测结果观测班次每班观测次数工作次数工作比率()116012980.63216014288.75316012477.50416012578.13516011974.38616012075.00合计96075979.06.图5-5 管理图.作出结论，改进工作作出结论，改进工作 经过上述步骤并确认结果可信之后，就可得出结论。如观测对象的工作比率是否合适，负荷是否充分，人员多余还是不
14、足等。作出结论后，应分析研究原因，有针对性地提出改进方案，达到工作抽样能充分发掘人员和设备的潜力，提高经济效益的目的.n工作抽样的应用工作抽样的应用 工作抽样在实际应用中很广，主要用于以下两个方面：工作改善工作改善 利用工作抽样，可调查出操作者或机器的工作比率与空闲比例，即 空闲比率(%)空闲时间/总观测时间100%工作比率(%)工作时间/总观测时间100%在对空闲比率进行研究时，可根据空闲部分的组成，细分成项目进行观察记录，进行改善.制定标准时间制定标准时间 用工作抽样制定标准时间，除了求出工作比率外，还需赋予评比和宽放。宽放值的赋予和秒表时间研究类似。评比则一般利用“绩效指标绩效指标”来决
15、定，其是指某产量应消耗的正常时间和实际消耗时间之比，即100100某产量应消耗的正常时间绩效指标 观测量实际消耗的时间总观测时间 工作比率 平均绩效指标标准时间观测期间的总产量.2 预订时间标准及模特法预订时间标准及模特法n预定时间标准的概念及特点预定时间标准的概念及特点预定时间标准法的概念预定时间标准法的概念 预定时间系统(Predetermined Time System),简称PTS法，在我国常称为预定时间标准法。它利用预先为各种动作制定的时间标准来确定进行各种操作所需要的时间，而不是通过直接观测来测定。到目前为止，世界上已有40多种预定时间标准，其中较常用的见表5-8.表5-8 预定时
16、间标准的典型方式.预定时间标准的特点预定时间标准的特点在作业测定中，不需要对操作者的速度、努力程度等进行评价，就能预先客观确定作业的标准时间预先客观确定作业的标准时间可详细记录操作方法并得到各项基本动作时间值，从而对操作进行合理的改进可以不使用秒表，在工作前就决定标准时间当作业方法改变时，必须修订作业的标准时间，但所依据的预订动作时间标准不变.n模特法原理模特法原理模特法基本原理模特法基本原理所有人力操作均包括一些基本动作不同的人做同一动作(在条件相同时)所需的时间基本相等：表5-9为人体各部位动作一次的最少平均时间；表5-10为人体各部位动作的最大频率1.使身体不同部分动作时，其动作所用的时
17、间值互成比例.表5-9 人体各部位动作一次最少平均时间.表5-10 人体各部位动作的最大频率 动作部位最大频率(次/min)手指204406手360430小臂190392臂99344脚300378腿330406.模特法的特点模特法的特点易懂易懂、易学易学、易记易记 模特法将动作归纳为21种，比其它方法少(表5-11)。用一张模特排时法基本图就可以全部表示出来，如图5-6，图上有21个方形，表示21个动作。其分为两类：上部是基本动作，11种；下部为身体及其他动作，10种。每个动作右边的数字表示相应动作的时间值。.表5-11 模特法与其他方法比较.图5-6 模特排时法基本图示 (P278).实用实
18、用不需测时、评比，方法容易且见效快在实际使用中，可以根据企业的实际情况，决定MOD的单位时间值的大小，如：1MOD0.129s 正常值、能量消耗最小动作 1MOD0.1s 高效值，熟练工人的高水平动作时间值 1MOD0.143s 包括恢复疲劳时间的10.7的时间 1MOD0.12s 快速值，比正常值快7左右用模特法的时间值计算动作时间的精度(对1分钟以上的作业)并不低于其它PTS法。表5-12.表5-12 实测值与模特法分析值的比较.模特法动作分类模特法动作分类 根据工业生产的实际统计，一般最常见的手工操作，其基本操作有95以上是上肢为主的动作，并且上肢动作的基本特点是由成对出现的“移动动作”
19、和“终结动作”结合而成的。一个操作动作的完成就对应着“移动终结”动作及一些其他少量的附加因素的组合。其动作分类见表5-13.表5-13 模特法动作分类.模特法的动作分析模特法的动作分析基本动作基本动作上肢动作移动动作移动动作(M)：包括5种，分别以手指、手和手臂进行作业来区分手指动作M1：表示用手指的第三个关节前的部分进行的动作，每动作一次的时间值为1MOD，相当于手指移动了2.5cm的距离手的动作M2：用腕关节以前的部分进行动作，当然也包括了手指的动作，每动作一次的时间值为2MOD，相当于动作距离5cm.小臂的动作M3：肘关节以前(包括手指、手、小臂)的动作。每动作一次时间值为3MOD，相当
20、于移动15cm左右的距离。在实际操作中，M3动作会或多或少地牵动大臂，或者移动了肘关节，此时仍按照M3进行分析。在操作中，M3的移动范围叫做正常作业区(图5-7)。在设计作业范围时，应参考图5-7的作业范围，并尽量使操作动作用M3动作来完成.图5-7 模特法移动的作业范围.大臂动作M4：伴随肘的移动，小臂和大臂作为一个整体在自然状态下伸出的动作，其时间值为4MOD，相当于移动距离30cm大臂尽量伸直的动作M5：在胳膊自然伸直的基础上，再尽量伸直的动作。时间值为5MOD，相当于移动距离45cm。在进行该动作时有一种紧张感，感觉肩或背的肌肉被拉紧。从方法研究的角度讲，用这些姿势取物不恰当，属5级动
21、作，不符合动作经济原则，在实际中应取消或尽量避免.终结动作终结动作：包括抓取和放置动作抓取动作(G)：移动动作后，手或手指握住(或触及)目的物的动作叫抓取动作，用符号G表示。抓取动作随着对象与方式的不同可分为三种：触摸动作G0（表9-36）：用手、手指取触目的物的动作，它没有抓取目的物的意图，只是触及而异，因此为0MOD简单地抓G1（表9-37）：在自然放松的状态下用手或手指抓取物件的动作，被抓物件的附件没有障碍物时，是比较简单的抓，时间值是1MOD.复杂的抓取动作G3（表9-38）：需要注意力的动作，是G1所不能实现的。在抓取目的物时有迟疑现象，或是目的物周围有障碍物，或是目的物比较小，不容
22、易一抓就起，或是目的物易变形、易碎，其时间值为3MOD放置动作(P)：将手中的物体放置在一定的位置所做的动作。由于放置的方法和条件不同，有的需要注意力，有的不需要注意力。它也可以分为三类：.简单的放置P0（表9-39）：把抓着的物品运送到目的地后，直接放下的动作。该动作不需要用眼睛注视周围的情况，放置处也无特殊要求，被放下的物体允许移动或滚动，其时间值为0MOD需要注意力的放置P2（表9-40）：放置物体时，需要用眼睛看，以决定物体的大致位置，其时间值为2 MOD需要有注意力的复杂的放置P5（表9-41）：将物体正确地放在所规定的位置或进行配合的动作，是比P2更复杂的动作，从始至终需用眼睛看其
23、精确的位置，时间值为5MOD.反射动作反射动作(又称特殊移动动作)：是指不是每次都特别需要注意力，或保持特别意识的反复出现的重复动作。反射动作的时间值为：手指的往复动作手指的往复动作M1：每一个单程动作时间1/2MOD手腕的往复动作手腕的往复动作M2：每一个单程动作时间1MOD小臂的往复动作小臂的往复动作M3：每一个单程动作时间2MOD大臂的往复动作大臂的往复动作M4：每一个单程动作时间3MOD伸直手臂的往复动作伸直手臂的往复动作M5：其动作一般不发生反射动作。因此反射动作的时间值最大为3MOD（P284(3)-1)）.同时动作同时动作：用不同的身体部位同时进行相同或不同的两个以上的动作同时动
24、作的条件：两手只有在以下两种情况下可以同时动作：(1)当两只手的终结动作都不需要注意力时；(2)当一只手的终结动作需要注意力，而另一只手的终结动作不需要注意力时.时限动作和两手同时动作的时间值：两手可以同时动作时，时间值大的动作叫做时限动作时限动作，用时限动作的时间值表示。两手同时动作时间值的分析、举例见表5-14、表5-15两手都需要注意力时的分析方法：如左手M3 G3，右手M4G3，分析如图5-8所示.表5-14 终结动作两手动作分析表同时动作一只手的终结动作另一只手的终结动作可能G0或P0或G1G0或P0或G1可能G0或P0或G1P2或G3或P5不可能P2或G3或P5P2或G3或P5.表
25、5-15 时限动作举例左手动作右手动作标记符号次数MOD抓零件(M3G1)抓旋具(M4G1)M4G15.图5-8 均需注意力时的双手动作状态示意图.基本动作的注意点基本动作的注意点11种基本动作中，M1,M2,M3,M4,M5,G0,G1,P0是不需要注意力的动作，而G3,P2,P5是需要注意力的移动动作和终结动作总是成对出现的。例如伸手是移动动作，伸手去干什么必然有一个目的，这就是伸手去拿某物件或去放置某物件.n模特法的应用模特法的应用动作的改进动作的改进替代替代、合并移动动作、合并移动动作M应用滑槽、传送带、弹簧、压缩空气等代替用手或脚的移动动作替代身体其他部分的移动应用机器、工夹具等自动
26、化、机械化装置替代人的移动尽量使移动动作和其他动作同时动作1.尽可能改进急速变换方向的移动动作.减少移动动作减少移动动作M的次数的次数一次运输的物品数量越多越好采用运载量多的运输工具和容器两手同时搬运物品用一个复合零件替代几个零件的功能，减少移动动作次数.用时间用时间值小的移动动作替代时间值大的移动动作值小的移动动作替代时间值大的移动动作应用滑槽、传送带、弹簧等简化移动动作，降低动作时间值尽量设计采用距离短的移动动作改进操作台、工作椅的高度将上下移动动作改为水平、前后移动动作将前后移动动作改为水平移动动作用简单的身体动作替代复杂的身体动作设计成有节奏的动作作业.替代替代、合并抓取动作、合并抓取
27、动作G使用磁铁、真空技术等抓取物品抓的动作与其他动作结合，变成同时动作即使是同时动作，还应改进成更简单的同时动作设计成能抓取两种以上物品的工具.简化简化抓取动作抓取动作G工件涂上不同颜色以便于分辨抓取物物品做成容易抓取的形状使用导轨或限位器使用送料器.简化放置动作简化放置动作P使用制动装置使用导轨固定物品堆放场所同移动动作结合工具用弹簧自动拉回放置处两个零件的配合部分尽量做成圆形的工具的长度尽可能在7cm以上，以求放置稳定.应用模特法制定标准时间应用模特法制定标准时间标准时间的计算式标准时间的计算式 标准时间正常时间(1宽放率)用模特法确定正常时间用模特法确定正常时间：用模特法确定的时间即为正常时间，不需评比.
