Table of Contents

Что такое видеоанализ в исследованиях времени?

Видеоанализ для исследования времени включает в себя запись инженерной задачи с помощью камеры, а затем использование отснятого материала для разрушения и измерения каждого элемента работы. Вместо того, чтобы полагаться исключительно на секундомер и буфер обмена, инженер захватывает постоянную визуальную запись, которую можно замедлить, приостановить и воспроизвести столько раз, сколько необходимо. Этот подход превращает исследование времени из наблюдения за моментальным снимком в подробную, судебно-медицинскую экспертизу движения человека и взаимодействия машины.

Традиционные исследования времени, часто выполняемые с использованием методов, таких как прямое наблюдение или предопределенные системы времени движения, могут страдать от смещения наблюдателя, усталости и простого факта, что человеческий глаз не может поймать каждое микродвижение. С видеоанализом каждая рука, каждый шаг захвата части, использование инструмента и транспортировка становятся измеримыми. Инженер может применять методы, такие как наиболее подробный элементный анализ, где одно второе движение может быть разбито на несколько элементов, каждый из которых получает точное значение времени.

На практике инженеры настраивают одну или несколько камер для захвата рабочей зоны с оптимальных углов. Затем видеоканал импортируется в специализированное аналитическое программное обеспечение, которое обеспечивает воспроизведение кадра за кадром. Отмечая номер видеокадра в начале и конце каждого элемента, инженер вычисляет продолжительности с разрешением 1/30 или 1/60 секунды (в зависимости от частоты кадров). Этот уровень точности имеет решающее значение для высокоскоростных операций сборки, упаковочных линий или любой задачи, где небольшая экономия добавляет к значительным улучшениям пропускной способности.

Чем видеоанализ отличается от традиционных методов исследования времени

  • Независимость наблюдателя: Записанное видео может быть проанализировано несколькими людьми позже, что снижает риск интерпретации одного наблюдателя, искажающего данные.
  • Перезапуск: Задания могут быть рассмотрены сотни раз без давления со стороны работника, что приводит к более репрезентативным оценкам производительности.
  • Надежность точки останова элемента: Точные маркеры кадра устраняют догадки о том, когда один элемент заканчивается, а следующий начинается.
  • Комбинация с другими данными: Видео может быть синхронизировано с захватом движения, датчиками силы или приборными панелями производительности для более богатого набора данных.

Поскольку видео фиксирует не только время, но и метод, позу и эргономические факторы, данные поддерживают как анализ времени, так и улучшение процесса одновременно.

Преимущества использования видеоанализа для исследования времени

Преимущества видео-исследований времени выходят далеко за рамки простого улучшения времени. При правильном внедрении видеоанализ обеспечивает преимущества по точности, обучению, документации и общей видимости процесса.

Повышение точности и точности

Повторное просмотрение устраняет необходимость принятия аналитиком решений в доли секунды о том, когда элемент начинается или заканчивается. Например, когда оператор поднимает отвертку, точный момент, когда рука закрывает ручку, может быть идентифицирован до одного кадра. В исследованиях секундомера такие переходы часто округляются до ближайшей десятой доли секунды, вводя кумулятивную ошибку. Анализ кадра на кадре фиксирует продолжительности с миллисекундной точностью, что необходимо для операций с циклом менее тридцати секунд или для задач, где небольшие улучшения объединяются в большие выигрыши по большим объемам.

Подробное наблюдение движения и метода

Помимо времени, видео показывает качество движения. Качество движения. Оператор достигает неоправданно далеко? Есть ли колебания? Есть ли впустую путешествия из-за плохой компоновки рабочей станции? Эти качественные наблюдения часто пропускаются во время живого исследования, потому что аналитик сосредоточен на секундомере. С видео инженер может объединить данные времени с анализом шаблона движения, применяя принципы экономии движения (например, минимизируя путешествие глаз, эффективно используя обе руки и уменьшая вращение тела). Видеобиблиотека лучших практик также становится мощным ориентиром для будущих улучшений.

Обучение и стандартизация

Записанные видео служат учебным материалом на рабочем месте. Новые сотрудники могут наблюдать оптимальный метод, определяемый исследованием времени, в комплекте с той частью времени цикла, которая выделяется каждому элементу. Надзорные могут указывать на конкретные кадры, чтобы продемонстрировать, почему конкретная последовательность более эффективна. Кроме того, когда предлагается изменение процесса, видео «до» и «после» бок о бок обеспечивает визуальное доказательство улучшения, облегчая получение бай-ина от операторов и руководства.

Постоянная документация и аудит

Видео-время исследование - это проверяемая запись. В регулируемых отраслях (изготовление медицинских устройств, аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение), имея видеозапись того, как были выведены стандарты времени, можно удовлетворить требования соответствия. Если возникает спор о справедливости стандарта, видео может быть рассмотрено третьей стороной. Кадры также защищают инженера: это показывает, что исследование проводилось в реальных условиях работы, а не в искусственной лабораторной среде.

Шаги по внедрению видеоанализа в рабочий процесс исследования времени

Принятие видеоанализа требует больше, чем просто настройка камеры. Структурированный процесс гарантирует, что результаты надежны, а инвестиции в оборудование и программное обеспечение окупаются.

Шаг 1: Подготовьте рабочее место и оборудование

Выберите камеру, которая записывает не менее 30 кадров в секунду (60 кадров в секунду предпочтительнее для быстрых движений рук). Тренога или крепление зажима удерживает снимок устойчивым. Поместите камеру, чтобы захватить полный охват оператора без препятствий. Может быть полезно использовать две камеры: одну для широкого обзора рабочей ячейки, а другую для крупного плана рук или панели управления. Обеспечить адекватное освещение — тени могут скрывать критические движения.

Также подготовьте предмет: объясните цель исследования, подчеркнув, что вы измеряете процесс, а не человека. Запишите несколько пробных прогонов, чтобы оператору стало комфортно и он выполнял свою работу в нормальном темпе без «эффекта наблюдателя» искусственного ускорения или замедления.

Шаг 2: Запись нескольких репрезентативных циклов

Как минимум, записывайте от десяти до пятнадцати циклов для повторяющейся задачи. Больше циклов повышает статистическую уверенность. Убедитесь, что записи охватывают разное время суток, разных операторов (если несколько выполняют одну и ту же работу) и разные варианты продукта. Важно соблюдать согласованность - сохраняйте настройки камеры, расстояние и угол одинаковыми на всех записях, чтобы сравнения были действительными.

Шаг 3: импорт видеоматериалов в программное обеспечение для анализа

Используйте программное обеспечение, которое позволяет отмечать начальные и конечные точки с точностью уровня кадра. Многие инструменты (такие как ]Kinovea ) предлагают экранные таймеры, которые обновляются по мере продвижения кадров. Другие варианты включают в себя проприетарные промышленные инженерные пакеты, которые интегрируются с заранее определенными системами времени движения (такими как MOST или MTM). Если у вас ограниченный бюджет, даже видеоплеер, который может продвигать один кадр за раз (например, VLC Media Player) в сочетании с ручным таймером, может работать, хотя он медленнее.

Шаг 4: Определите элементы и определите точки разрыва

Разбейте задачу на логические элементы. Каждый элемент должен иметь четкое, наблюдаемое начало и конец события. Например, «достижение затвора» может начаться, когда рука покидает сборку и закончиться, когда пальцы впервые коснутся затвора. Используйте видео, чтобы определить точный кадр для каждой точки разрыва. Запишите номер кадра (или временный код) для каждого начала и конца.

Шаг 5: Измерение и запись сроков

Вычислите время элемента, вычитая число начального кадра из числа конечного кадра, затем разделив на частоту кадров. Повторите это для каждого элемента в каждом цикле. Если у вас есть несколько записей, усредните время элемента, но также обратите внимание на выбросы - они могут содержать ценную информацию о вариации метода, проблемах с качеством или усталости оператора.

Шаг 6: Проведите анализ данных и определите стандартное время

От необработанного среднего времени, применить рейтинг производительности (рейтинг скорости) для нормализации наблюдаемого времени до "нормального" темпа. Затем добавить надбавки за личное время, усталость и задержку. Окончательное стандартное время = (нормальное время) × (1 + коэффициент надбавки). Видео помогает закрепить рейтинг производительности, потому что вы можете сравнить наблюдаемую скорость движения с эталонными видео стандартного темпа.

Выбор правильных инструментов и программного обеспечения для изучения видеовремени

Рынок предлагает широкий спектр решений, от бесплатных программ с открытым исходным кодом до промышленных пакетов, которые включают в себя изучение времени, анализ движения и эргономичную оценку. Выберите на основе вашего бюджета, требуемой точности и интеграции с другими данными.

Бесплатные и недорогие варианты

  • Kinovea — инструмент видеоанализа с открытым исходным кодом, предназначенный для анализа движения. Он обеспечивает счетчик кадров, секундомер и возможность наложения графики и маркеров. Идеально подходит для небольших команд или образовательных настроек. Узнайте больше на kinovea.org.
  • Tracker — Первоначально разработанный для физического образования, Tracker может использоваться для исследований движения во времени, отслеживая точку на видео. Он выводит данные о положении и времени.Загрузить Tracker.
  • VLC + Spreadsheet — низкотехнологичный, но эффективный подход: проигрывать видео в VLC, заранее записывать тайминг в электронной таблице и вручную.

Профессиональное и промышленное программное обеспечение

  • MOST Analysis Software (by Maynard) — Построенный на основе Maynard Operation Sequence Technique, он часто включает в себя интеграцию видео, чтобы вы могли связать элементы времени с конкретными видео разделами.
  • iDecct (Integrated Data Capture & Computer Timing) — специализированный инструмент, используемый в производстве и складировании, который сочетает в себе видеозапись с захватом данных во время исследования.
  • SPSS или Minitab — Для статистического анализа данных времени они могут быть сопряжены с видео-производными таймингами для расчета доверительных интервалов, ограничений управления и распределения производительности.

Аппаратные соображения

Надежная настройка камеры важнее дорогого программного обеспечения. Ищите камеру с разрешением не менее 1080p и 60 fps. экшн-камеры в стиле GoPro популярны, потому что они маленькие, легко монтируются и имеют широкоугольные объективы. Для стационарных рабочих станций может быть достаточно USB-камеры с высокой частотой кадров. Обязательно иметь достаточно карт памяти и батарей для записи в полный рабочий день. Если имеет значение звук (например, для захвата звуков машины), используйте внешний микрофон.

Лучшие практики для точного видео-времени

Даже при наличии отличных инструментов результаты зависят от того, насколько тщательно проводится исследование. Следуйте этим проверенным в отрасли передовым методам, чтобы максимизировать точность и минимизировать предвзятость.

Используйте несколько записей и операторов

Одна запись может быть выбросом из-за отвлекающего фактора оператора, сбоя машины или разового варианта метода. Запись по меньшей мере трех разных операторов, выполняющих одну и ту же задачу (если это возможно) и по меньшей мере десяти циклов на оператора. Это обеспечивает репрезентативную выборку и помогает идентифицировать элементы, которые имеют высокую естественную изменчивость. Для производства большого объема рассмотреть запись в разные смены, чтобы захватить влияние усталости или изменений освещения.

Поддерживать последовательные условия

Запись под одним и тем же освещением, конфигурацией рабочей станции и инструментами, которые оператор использует каждый день. Не очищайте рабочее пространство или «стадии» его для камеры — вам нужно истинное представление. Если оператору обычно приходится дотягиваться до деталей в мусорном ведре, не перемещайте мусорное ведро ближе только для записи. Непоследовательные условия разрушают достоверность данных.

Калибровочное оборудование и программное обеспечение

Если ваша камера использует переменную частоту кадров (обычную в смартфонах), преобразуйте ее в постоянную частоту кадров перед анализом, чтобы избежать ошибок во времени. Проверьте счетчик кадров программного обеспечения против известного источника времени (например, секундомера, видимого в видео), чтобы подтвердить точность. Для программного обеспечения для отслеживания движения откалибровать расстояния, поместив объект известной длины в поле зрения.

Привлекать обученных аналитиков

В то время как видеоанализ уменьшает большую часть человеческой ошибки, аналитику все еще требуется обучение по элементарной поломке, рейтингу производительности и основам исследования времени. Обученный аналитик знает, как определить дефектную производительность (например, оператор, спешащий появиться быстрее) и как назначить справедливый рейтинг. Если вы новичок в изучении времени, подумайте о том, чтобы пройти курс сертификации в Институте инженеров промышленности и систем (IISE) или аналогичном органе.

Документы Каждое решение

Ведите журнал, в котором использовались видеофайлы, определения элементов, номера кадров для точек останова и любые заметки о необычных наблюдениях. Эта документация делает исследование воспроизводимым и обороняемым. Если через полгода кто-то задаст стандарт, можно перемотать на точные кадры и проверить данные.

Обычные подводные камни и как их избежать

Даже опытные инженеры допускают ошибки при использовании видеоанализа. Вот наиболее частые ошибки и стратегии их избежания.

Плохое размещение камеры

Если угол камеры заслоняет движение ключевой руки, возможно, придется отбросить всю запись. Решение: использовать как минимум две камеры с разных углов. При настройке пройдите операцию самостоятельно и проверьте, что все достигающие зоны видны.

Использование видео с переменной частотой кадров

Многие потребительские камеры (особенно на телефонах) записывают с переменной частотой кадров, чтобы сэкономить место, но таймкод становится ненадежным. Преобразуйте такие видео в постоянные 30 или 60 кадров в секунду с помощью программного обеспечения, такого как HandBrake, перед анализом. Еще лучше использовать камеру, которая явно поддерживает постоянную запись частоты кадров.

Неправильные точки разрыва элементов

Инженеры часто определяют элементы на основе рабочего контента, а не наблюдаемых сигналов. Например, «вставка болта» может включать движение руки, чтобы забрать болт, но начало этого элемента на самом деле является моментом, когда рука начинает двигаться. Всегда определяйте старт как визуальное событие (рука покидает предыдущую позицию), а не умственное намерение. Используйте видеосправочник, который замораживает точную рамку для каждого запуска элемента.

Чрезмерный анализ неважных элементов

Заманчиво разбить задачу на сотни микроэлементов, когда у вас есть возможность кадр за кадром. Но если элемент занимает всего 0,1 секунды и нечасто, ошибка измерения может быть больше, чем фактическое время. Сосредоточьтесь на элементах, которые потребляют значимое время цикла (например, более 0,5 секунды) или которые, как известно, различаются. Хорошее правило: элементы должны быть различными и достаточно длинными, чтобы их можно было измерить с ошибкой менее 5%.

Неспособность учесть усталость и обучение

Если вы записываете только первые несколько циклов после изменения установки, оператор может все еще учиться, в результате чего времена, которые не являются репрезентативными для устойчивого состояния. Всегда допускайте период «разогрева». Аналогично, если вы записываете в конце долгого сдвига, усталость может раздувать время. Средняя по смене, когда это возможно.

Реальные приложения и тематические исследования

Исследования видеовремени используются в нескольких инженерных областях. Вот два примера, иллюстрирующие влияние.

Автомобильная сборка: снижение дисбаланса линий

На заводе по сборке двигателей заметили, что одна станция постоянно вызывает узкие места. Традиционные исследования секундомеров показали, что оператор брал 58 секунд на двигатель, но цель составляла 52 секунды. Используя видеоанализ, инженеры обнаружили, что оператор делал дополнительный поворот запястья для крепления — добавляя 1,2 секунды на каждый случай. Оператору также приходилось идти на дополнительный шаг, чтобы получить инструмент, потому что предыдущий оператор помещал его обратно в неправильное место. Видеодоказательства позволили инженерам перепроектировать макет инструмента и переобучить оператора. После изменений время цикла станции упало до 50 секунд, превысив целевой показатель. Видео также использовалось для обучения других операторов правильному методу.

Линия упаковки: идентификация микрозадержек

В установке по упаковке продуктов питания скорость линии была ограничена станцией по установке картона. Исследования Stopwatch показали, что среднее время цикла на коробку составляло 3,2 секунды. Видеоанализ, воспроизводимый с половиной скорости, показал, что оператор достиг картонной заготовки только после того, как предыдущая картонная заготовка покинула машину, создав разрыв 0,4-секунды каждый цикл. При этом оператор подготовил следующую заготовку во время машинного цикла, время простоя было устранено, а общая скорость линии увеличилась на 12%. Видео было представлено команде непрерывного совершенствования, чтобы оправдать инвестиции в подаваемый журналом кормовой картон.

Интеграция видеоанализа с другими инженерными методиками

Видео-время исследования становятся еще более мощными в сочетании с дополнительными методами.

Экономика движения и дизайн рабочих станций

Используйте видео для применения принципов экономии движения. Проиграйте кадры и нанесите на карту пути рук оператора. Ищите: обе руки не работают одновременно, глаза путешествуют на большие расстояния, ненужные повороты тела. Перепроектируйте рабочую станцию на основе видеодоказательства, затем перезапишите для измерения улучшения. Это создает замкнутый цикл улучшения.

Оценка эргономики

Видео с кадром позволяет анализировать осанку с помощью таких инструментов, как оценка быстрой верхней конечности (RULA) или уравнение подъема Национального института безопасности и здоровья труда (NIOSH). Накладывая углы суставов на видео, вы можете количественно оценить неудобные осанки, которые вызывают усталость и риск травм. Снижение эргономических стрессоров часто улучшает время цикла как побочный эффект, потому что работники могут двигаться более свободно.

Моделирование и моделирование

Данные времени, извлеченные из видео, могут подавать модели моделирования дискретных событий. Например, если вы записали время цикла для рабочего и робота в ячейке, вы можете использовать эти данные для моделирования различных макетов или размеров партий. Видео обеспечивает распределение времени (не только среднее), что приводит к более точным выводам моделирования. Инструменты, такие как AnyLogic или FlexSim, могут легко импортировать такие данные.

Производитель: Six Sigma

Исследования видеовремени являются основным компонентом картирования процессов в картировании потока ценности (VSM) и для установления базовой производительности в проектах DMAIC (Определение, измерение, анализ, улучшение, контроль). На этапе измерения видео предоставляет данные о времени «как есть». На этапе улучшения видео используется для проверки нового процесса. На этапе управления периодические видео проверки обеспечивают отслеживание процесса.

Почему видеоанализ является обязательным для современных исследований времени

Точные исследования времени являются основой эффективного инженерного управления - они информируют о трудовых стандартах, планировании производства, стоимости и постоянном улучшении. Традиционные методы секундомера служили промышленности в течение столетия, но они больше не достаточны для скорости и сложности современного производства. Видеоанализ предлагает недорогое, высокоэффективное обновление, которое значительно повышает точность, обеспечивает неоспоримые доказательства и создает многоразовый учебный актив.

Следуя структурированному подходу — подготовка рабочей зоны, правильная запись, использование правильных инструментов и применение лучших практик — любая инженерная команда может интегрировать видео в свой рабочий процесс в течение недели. Возврат инвестиций немедленен: меньше споров по стандартам, быстрее идентификация отходов и более богатый набор данных для анализа корневых причин. По мере того, как технология камеры и программное обеспечение для анализа продолжают улучшаться, барьер для входа ниже, чем когда-либо. Если вы все еще полагаетесь исключительно на секундомер и буфер обмена, рассмотрите это как ваше предложение сделать переключатель. Ваши данные — и ваша прибыль — будут вам благодарны.

Для дальнейшего чтения изучите ресурсы Института инженеров промышленности и систем (IISE) и Американского общества по измерению и контролю . Для более практических руководств по методологиям исследования времени проверьте нашу связанную статью о современных методах исследования времени .