工业工程第八章

8.1工作抽样的原理8.2工作抽样的方法与步骤8.3工作抽样应用实例第八章工作抽样11、工作抽样的概念工作抽样（WorkSampling）是指对作业者和机器设备的工作状态进行瞬时观测，调查各种作业活动事项的发生次数及发生率，进行工时研究，并用统计方法推断各观测项目的时间构成及变化情况。第一节工作抽样原理2例如，欲调查某车间设备的开动情况，经过数日随机抽样观察120次，发现有90次处于工作状态，30次处于停止，则可推断该车间设备开动率、停止率为：%75%10012090开动率%25%10012030停止率若对该车间的4名作业者（A、B、C、D）进行秒表测时，其工作状态如图8-1所示，可以推算出阴影部分的面积占63.75%。若采用工作抽样法，可以选择任意时刻对被观测对象进行观测。图8-1右侧箭头表示观测次数是10次，同时观测了4名操作者，所以总观测次数为10次×4=40次。将统计结果列成表格，如表8-1所示。312345678910ABCD工作状态非工作状态图8-14名作业者工作状况工作状态非工作状态332413232211203121222515工作状态非工作状态工作抽样法秒表测时法误差62.5％37.5％63.75％36.25％1.25％1.25％表8-1统计表从表中可见，操作者作业次数为25次，非作业状态为15次，因此操作者的作业率=（25/40）×100%=62.5%,但前述秒表测时得到的作业率为63.75%，两者仅相差1.25%，该差值就是工作抽样的误差值。实践证明，误差值随观测次数增多而减少，观测次数越多，误差值越小，与秒表测时越接近。42、工作抽样的特征项目工作抽样秒表时间研究测定方法对观测对象的状态进行瞬时观测对观测对象的状态进行连续测定测定工具目视秒表或计时器观测者的疲劳程度不太疲劳相当疲劳，观测者必须专心观测对象1名观测者可以观测多名对象；可以同时观测作业者和设备1名观测者只能观测1名对象；同时观测作业者和设备有困难观测时间根据观测目的可自由决定实际上难以在很长时间观测观测结果得到的是工作率直接得到时间值表8-2工作抽样法的特点与秒表时间研究相比，工作抽样具有测定效率高、经济性好、方法简便、易于掌握、测量精度高等特点，能满足使用要求，并能适用于多种作业。53、工作抽样的用途工作抽样法是对作业直接进行观测的时间研究方法，最适合于对周期长、重复性较低的作业进行测定，尤其是像对布置工作地、维修、等待、空闲以及办公室作业等进行观测是比较方便。%100总观测次数空闲次数空闲比率%100总观测次数工作次数工作比率1、作业改善。测定操作者或机器的空闲时间占总时间的比率，以及工作时间占总时间的比率。求出空闲比率后，再对其空闲部分的时间构成细分成项目，加以观测记录，利用各种分析技巧查找原因，谋求作业改善，使作业负荷合理化。62、设备管理改善。研究机器（设备）的开动情况，查找机器开动率低的原因，对每一台机器可能出现的原因进行抽样调查，通过分析了解哪类机器会出现哪类原因，停止多长时间，对重要原因采取相应对策，有计划的对机器进行保护，改进其生产能力。3、为制定标准时间，确定宽放率。利用工作抽样可以很容易的制定除疲劳宽放以外的宽放时间标准，这样和秒表测时法、预定时间标准化（PTS法）等结合来制定标准时间。1观测总时间每件产品标准时间作业率评比率（宽放率）生产总数量74、工作抽样的优缺点(1)测定效率高并且经济。据国外资料介绍，工作抽样法的费用只有秒表的5%~50%，同时一名观测者可承担多个被观测对象的观测。(2)观测数据失真小，准确性高。工作抽样是随机的，一般作业者不会察觉，不受作业者的态度影响。(3)时间的随机性很强。工作抽样可在许多天时间内间断的观测，能减少不同时间的差异影响，可以在任何时间中断，也可以在任何时间再继续，而不会影响其结果。(4)方法简便、适用。对观测者几乎不必专门训练，就能实施观测。(5)观测结果精度易保证。工作抽样是在事先指定的可靠度下进行抽样观测，其观测误差能事先通过观测次数计算出来，所以能确保其观测结果精度。工作抽样的优点8工作抽样的缺点(1)有时往返走路时间多，应合理安排观测路线。(2)只能得到平均结果，得不到详尽细致的反应个别差异（如同类作业的时间差异）的资料。(3)若操作者发现观测者时，有可能改变其工作态势，会使观测结果失真。(4)对生产周期短或重复性高的作业，不如使用秒表测时。91、工作抽样的方法工作抽样的原理来自于数理统计的理论，以概率法则作为基础的方法，欲取得正确的工作抽样结果，必须遵循两条基本原则：一是保证每次抽样观测的随机性；二是要有足够的抽样观测次数。但由于工作抽样法毕竟不是全数调查，就可能产生误差（见前述）。解决问题的办法是给一个允许的误差范围，只要所取样本数足够大，使测定的结果在允许的范围内，就认为达到一定的可靠度和精度了。第二节工作抽样的方法和步骤101.(1)正态分布正态分布是概率分布中的一种极为重要的分布，用途十分广泛，工作抽样法处理的现象接近于正态分布曲线。以平均数为中线的两侧取标准差的1倍、2倍、3倍时，其面积分别为总面积的68.25%、95.45%、99.73%。X+2σ+3σ-σ-3σ68.27%95.45%99.73%－2σ+σ图8-2正态分布曲线11范围（±σ）±.076σ±1σ±1.96σ±2σ±2.586σ±3σ±4σ概率（％）50.068.2795.095.4599.099.7399.99在工作抽样中，标准偏差σ的取值大小和抽样结果的可靠度对应。工作抽样一般可取2σ的范围，即确定95%（实际95.45%）的可靠度，其含义是在抽取100个子样中有95个是接近总体（或称母体）状态的，后者说事前预定抽样数据中有95%以上落入X±2σ的范围内，剩下的有5%可能落在X±2σ范围之外。表8-3正态分布概率12二项分布：假定某一作业项目的实际作业率为P（或称工作率或称发生率），则空闲率为q=1-P，则此作业的概率分布为二项分布。(2)可靠度与精度根据统计学中二项分布标准差σ为：P——观测事项的发生率（开始为估计值）；n——抽样观测次数（即样本数）。统计学证明，若P不是很小（5%以上），当nP≥5时，则二次分布非常接近正态分布。nPP)1(（8-1）13可靠度：可靠度是指观测结果的可信度，其含义是指子样（体）符合母体（总体）状态的程度。工作抽样可靠度一般都是预先给定。通常可靠度定为95%。精确度：精确度就是允许的误差，工作抽样的精确度分为绝对误差E和相对误差S。当可靠度为95%时，nPPE)1(22nPPPES12（8-2）（8-3）14对一般的工作抽样来说，通常取绝对误差E为2%~3%，相对误差S为5%~10%。对于绝对误差依据经验规定，按工作抽样的目的不同可在表9-4中查出允许的绝对误差值的大小。目的E值调查停工，等待时间等管理上的问题±3.6％～4.5％作业改善±2.4％～3.5％决定工作地布置等宽放率±1.2％～1.4％制订标准时间±1.6％～2.4％表8-4不同抽样目的允许的绝对误差E值工作抽样观测次数的确定原则是：在满足可靠度及观测精度的前提下，确定合理的抽样次数。确定观测次数的方法有计算法和图表法。3.工作抽样观测次数n的确定（1）计算法：当可靠度设定为95%时n=4P(1-P)/E2n=4(1-P)/S2P（8-4）（8-5）式中，E为绝对精度，S为相对精度，P为观测事件发生率，n为需观测的次数。16确定P值有两种办法，一是根据以往的经验统计数，先大致选定一个P值；另一种办法是可预先进行100次左右的试观测来求P。注意，预观测次数并非仅仅为了计算用，可作为整个观测次数的一部分，计入总观测次数中。例8-1经过100次观测，求得某设备的开动率（或作业率、工作率）为75%，若取绝对误差为±3%，求观测次数？17解：按式(8-5)得：n=4P(1-P)/E2=4×0.75(1-0.75)/(0.03)2=833(次)已经观测了100次，尚需追加（833-100）次=733次。（2）图表法：在作业率（工作率）已知条件下，根据观测目的、观测误差（相对误差或绝对误差）确定观测次数可利用表8-5来确定。2、工作抽样的实施步骤调查目的不同，则观测的项目及分类，观测的次数，观测表格的设计，观测时间及数据处理的方法也不同。例如，调查设备开动率，则要明确调查的范围，是一台设备，还是车间主体设备。若观测人的工作比率，也要明确测定的对象和范围，以便后面工作开展。1、明确调查目的范围18根据调查的目的和范围，就可对调查对象进行分类。如只是单纯调查机器设备的开动率，则观测项目可分为“工作（既开动）、停工（停机）、闲置”三项。如果进一步了解停工和闲置的原因，则应将可能发生的原因详细分类，以便进一步了解，图8-3是对设备的观测项目分类图。图8-4是操作人员的观测项目分类图。2、明确项目分类全作业时间工作停工闲置工作中准备中等待中机械休止大分类中分类小分类加工准备机械准备工具整理加工品等待（有工作）等待（无工作）修理走动中缺席工人不足制造能力不均衡订货计划不均衡图8-3设备观测项目分类图19大分类中分类小分类全作业时间作业非生产作业非作业基本作业辅助作业修理保养管理等待开工时的准备、下班时间的收拾及其它（开灯、开窗、清扫、关灯关窗灯）洗手、上厕所休息（喝水、拭汗、消除疲劳）怠工（迟到、早退）作业监视标准作业（收拾作业）随时作业搬运作业（搬运工作）正规作业临时作业自动化机械化学反应计器等调整机械测量等（研磨工具、机器设备的小修理、注油等）作业等待（原材料、半成品、检验、搬运）洽商（联络、原始记录）工厂走动狭义作业作业操作作业时间作业宽放管理宽放生理宽放疲劳宽放可避免宽放宽放时间图8-4操作人员的观测项目分类图20在观测前，首先按绘制被观测者的设备及操作者的平面位置图和巡回观测的路线图，并注明观测的位置。工时测定人员按事先规定好的巡回路线在指定的观察点上作瞬间观察，判定操作者或机器设备的活动属于哪一类事项，并记录在调查表上。图8-5为某工厂的机器与操作者的配置平面图。图中圆圈为观测机器的位置，X为观测操作者的位置，带箭头的线表示巡回路线。3、确定观测路径2114123645机人机人机人机人机人机人23564图8-5机器与操作者的配置平面图22为了使抽查工作准确、高效，应根据企业实际问题事先设计好表格。表格一般包括观测项目、观测者姓名及日期、被观测的对象情况、观测时刻等内容。观测表的格式很多，应根据内容和目的而定。表8-6是研究作业和空闲时间比例的观测表。表8-7的观测仅仅是观测3台机器及3名作业者的开动率及作业率。而表8-8已将机器的停工和作业者的空闲细分，对观测结果的汇总处理能求出各活动时间的构成比，并分析其原因以进行改善。应注意表中的作业者的作业只有工作中、工作准备及搬运三项，其它都属于空闲及宽放内容，计算作业率只是将前三项相加被总观测次数相除即可。4、设计工作抽样观测表23工厂名：车间名称：作业名：轴加工时间：年月日（8：00～17：00）粗车精车磨削铣槽观测者总计（比率）8：108：268：428：50…Х△○√…√○Х○…Х√√√…○○Х√…合计○1217151761（50.8%）√866525（20.8%）△524314（11.7%）Х374620（16.7%）表8-6工作抽样观测表24分类操作空闲合计操作率（%）机器1正正正正正正正正正正302050602正正正正正正正正正正401050803正正正正正正正正正正25255050操作者1正正正正正正正正正正302050602正正正正正正正正正正203050403正正正正正正正正正正35155070表8-7观测机器开动率和操作者作业率25分类操作修理故障停电工作中工作准备搬运等材料商议等检查清扫洗手作业小计操作率(%)机器1正正正正15752正正正正10503正正正-0操作者1正正正正正正20672正正正正正正20673正正正正正正15