Комплексное руководство по методам измерения работы для промышленных инженеров

Измерение работы является основополагающей дисциплиной в области промышленного машиностроения, которая систематически определяет время, необходимое квалифицированному работнику для выполнения конкретной задачи в определенных условиях. Она обеспечивает количественную основу для установления производственных стандартов, оценки производительности труда и выявления возможностей для улучшения процесса. Без точного измерения работы организации рискуют неэффективными рабочими процессами, непоследовательным выходом и завышенными эксплуатационными расходами. Это всеобъемлющее руководство исследует основные методы, используемые промышленными инженерами, их практическое применение и способы их эффективного внедрения в современных производственных и сервисных средах.

Что такое измерение работы?

Измерение работы — это применение методов, предназначенных для установления времени, необходимого квалифицированному, правильно обученному работнику, работающему в нормальном темпе, для выполнения определенной задачи с использованием предписанного метода. Он отличается от методов проектирования, который фокусируется на том, как выполняется работа, но оба являются взаимодополняющими. Измерение работы обеспечивает временной размер, который позволяет промышленным инженерам количественно оценивать производительность, распределять ресурсы, рассчитывать затраты и проектировать справедливые системы стимулирования.

К числу основных целей относятся:

Измерение работы применяется в различных отраслях промышленности - от сборки автомобилей и производства электроники до здравоохранения, логистики и офисных помещений. Его принципы остаются актуальными независимо от сектора, хотя выбор техники может варьироваться в зависимости от характера работы, уровня повторения и требуемой точности.

История и эволюция измерения работы

Корни измерения работы можно проследить до конца 19-го века с новаторской работой Фредерика Уинслоу Тейлора, часто рассматриваемого как отец научного управления. Тейлор использовал секундомер для анализа таких задач, как лопата чугуна, разбивка задач на элементарные движения и определение времени их установления «один лучший способ». Это раннее исследование произвело революцию в промышленной эффективности, но также вызвало дебаты об эксплуатации рабочих.

Фрэнк и Лилиан Гилбрет расширили работу Тейлора, сосредоточившись на исследовании движения, разбив задачи на фундаментальные движения (therbligs) для устранения растраченного движения.В 1940-х годах появились предопределенные системы времени движения (PMTS), с Методами измерения времени (MTM), разработанными Х.Б. Мейнардом и его коллегами. PMTS заменили прямое наблюдение синтетическими значениями времени, основанными на классификации движения.

Отбор проб на работу, введенный Л.Х.С. Типпеттом в 1930-х годах, предоставил статистическую альтернативу непрерывному изучению времени для анализа нерегулярных или длительных задач. В течение следующих десятилетий измерение работы развивалось, чтобы включить компьютеризированный сбор данных, видеоанализ и интеграцию с методологиями бережливого производства и шести сигм. Сегодня промышленные инженеры используют смесь традиционных и цифровых инструментов для сбора точных данных времени при уважении эргономики рабочего и операционной изменчивости.

Общие методы измерения работы

Исследование времени (прямое наблюдение с помощью секундомера)

Исследование времени остается одним из наиболее широко используемых методов измерения работы. Наблюдатель наблюдает за тем, как работник выполняет задачу, записывает время, затраченное на каждый элемент с помощью секундомера (или электронного таймера), и оценивает темп работника относительно «нормальной» производительности. После нескольких циклов время усредняется, корректируется для оценки производительности, и надбавки (для усталости, личных потребностей, задержек) добавляются для получения стандартного времени.

Шаги в исследовании времени:

  1. Определите задачу и разбейте ее на измеримые элементы
  2. Выберите и обучите наблюдателя
  3. Запись времени для каждого элемента в течение нескольких циклов (обычно 10-20)
  4. Оцените темп работника (используя стандартные шкалы рейтинга, такие как 100% = нормальная производительность)
  5. Вычислите нормальное время: (наблюдаемый коэффициент оценки ×/100)
  6. Добавить надбавки для определения стандартного времени

Преимущества: Высокая точность для коротких, повторяющихся задач; непосредственно наблюдаемый; недорогое оборудование; гибкий для различных операций.Препятствия: Могут быть разрушительными для работников; требуют обученных наблюдателей; подвержены смещению наблюдателя; не подходят для длительных или нерегулярных задач; потенциал для возмущения работников, если воспринимается как ускорение.

Отбор проб работы

Выборка работы (также называемая выборкой деятельности или исследованием с задержкой соотношения) использует случайные наблюдения для оценки доли времени, которое работники тратят на различные виды деятельности. Вместо непрерывного времени наблюдатель делает мгновенные снимки с случайными интервалами в течение нескольких дней или недель. Процент наблюдений в каждой категории (например, работа, холостой ход, перемещение, ожидание) используется для определения распределения времени. Этот метод особенно полезен для рабочих мест с длинными циклами или непредсказуемыми моделями, такими как техническое обслуживание, здравоохранение или административная работа.

Ключевые шаги:

  1. Определите категории деятельности (например, прямая работа, установка, холостые, личные перерывы) с четкими эксплуатационными определениями
  2. Определить необходимое количество наблюдений на основе желаемой точности и достоверности (обычно 95% и ±5%).
  3. Используйте генератор случайных чисел для планирования времени наблюдения
  4. Сбор данных за соответствующий период
  5. Вычислить проценты, оценить содержание работы и сравнить со стандартами

Преимущества: Не требуется секундомер; менее разрушительный, чем непрерывное наблюдение; статистическая база; может охватывать несколько работников или оборудования; подходит для нерегулярной работы.Преимущества: Предоставляет пропорции, а не точное время; большое количество наблюдений, необходимых для высокой точности; зависит от случайного графика; не учитывает разницы в темпах; требует тщательных определений категорий.

Системы времени движения (PMTS)

PMTS, такие как Methods-Time Measurement (MTM), MOST (Maynard Operation Sequence Technique) и MODAPTS (Modular Arrangement of Predetermined Time Standards), присваивают значения времени основным движениям человека (достичь, схватить, переместить, положение, освобождение) без прямого наблюдения. Аналитик разбивает задачу на эти элементарные движения, просматривает заранее заданные времена из таблиц и суммирует их, чтобы получить общее время. Разрешенные времена включают в себя основные времена движения плюс надбавки.

Преимущества: Исключает необходимость в хронометражах и оценке производительности; обеспечивает согласованные, повторяемые стандарты; может применяться из чертежей или описаний процессов; полезен для проектирования работы и оценки затрат.Препятствия: Требует обширной подготовки для точной классификации движений; может не учитывать реальные изменения (например, расположение рабочего места, усталость работника); таблицы являются запатентованными и дорогостоящими; менее подходящими для сильно изменчивых задач.

Стандартный метод данных

Стандартные данные предполагают использование заранее установленных временных стандартов для общих рабочих элементов (таких как сверление отверстия определенного диаметра, затягивание болта с помощью крутящего момента или ходьба на заданное расстояние). Эти стандарты могут быть получены из предыдущих исследований времени, баз данных PMTS или исторических записей. Аналитик собирает стандартные сроки для каждого элемента новой задачи без выполнения свежего наблюдения. Этот метод ускоряет разработку стандартов для повторяющихся семейств деталей или операций.

Преимущества:Быстрее, чем проведение индивидуальных временных исследований для каждого варианта; согласованность в рамках аналогичных задач; уменьшение присутствия наблюдателей.Преимущества: Требует обслуживания и периодической проверки; может быть неточным, если элементы отличаются тонкими способами; может устареть при изменении методов; начальная разработка базы данных трудоемка.

Аналитическая оценка

Аналитическая оценка (или синтетическая оценка) объединяет знания процесса, исторические данные и инженерное суждение для оценки времени выполнения задачи без прямого измерения. Аналитик рассматривает содержание работы, шаблоны движения и известные стандартные данные для аналогичных операций, затем корректирует для конкретных условий. Этот метод часто используется для новых продуктов, прототипов заданий или задач, где традиционное измерение непрактично.

Преимущества:Быстрый и недорогой; может применяться до начала производства; полезен для цитирования и планирования.Преимущества: При условии смещения оценки; точность в значительной степени зависит от опыта; не так надежна, как исследование времени или PMTS; должна быть подтверждена позже фактическими производственными данными.

Выбираем правильную технику

Выбор подходящей методики измерения работы зависит от нескольких факторов:

На практике инженеры-промышленники часто объединяют методы. Например, для критической линии может использоваться временное исследование, а стандартные данные получены из этого исследования для будущих аналогичных задач. Отбор проб работы может подтвердить, что надбавки являются подходящими.

Реализация программ измерения работы

Успешная программа измерения работы следует структурированной методологии:

  1. Определение целей : Определение цели измерения — оценка затрат, оценка производительности, балансировка линий или улучшение процесса.
  2. Выберите метод : Используйте структуру принятия решений выше, чтобы выбрать лучший метод для каждой операции.
  3. Обучите сотрудников и наблюдателей: Объясните цель, заверьте работников, что данные будут использоваться справедливо, и обучите наблюдателей быть последовательными и беспристрастными.
  4. Провести исследование: Собрать достаточно данных для достижения статистической достоверности. Для исследования времени обеспечить достаточно циклов; для отбора проб работы обеспечить достаточно наблюдений.
  5. Анализ данных и установленные стандарты: Вычислите нормальные времена, примените надбавки и задокументируйте используемый метод. Всегда включайте описание метода в стандарт, так как изменения в методе лишают законной силы время.
  6. Проверка и итерация: Начните с пилотной области, сравните фактическое производство со стандартами и скорректируйте надбавки или добавьте уточнения. Регулярно пересматривайте стандарты, чтобы отразить изменения в оборудовании, материалах или процедурах.
  7. Использовать стандарты: Интегрировать в планирование производства, системы затрат, планы стимулирования и усилия по постоянному совершенствованию.

Интеграция с Lean и Six Sigma

Измерение работы играет решающую роль в инициативах по бережливому производству и шести сигм. Он предоставляет данные о времени, необходимые для расчета эффективности технологического цикла, выявления узких мест и установления времени такта - скорости, с которой продукты должны производиться для удовлетворения спроса клиентов. Без точного измерения работы бережливые инструменты, такие как отображение потока стоимости, не имеют количественной строгости для определения приоритетов улучшений.

В Six Sigma измерение работы поддерживает фазу измерения DMAIC (Определение, измерение, анализ, улучшение, контроль). Время базирования, частота дефектов и время цикла измеряются для количественной оценки текущего состояния. После улучшений измерение работы подтверждает сокращение времени процесса и вариации. Такие методы, как MTM, также используются для разработки эргономических движений, которые уменьшают отходы от 8-го отхода (неиспользованный талант) и движение оператора.

Общие интеграции включают:

Преимущества и проблемы

Преимущества

Вызовы

Современные тенденции в измерении работы

Технология трансформирует измерение работы. Видеозапись и цифровые наблюдательные платформы позволяют осуществлять дистанционное наблюдение и обзор нескольких циклов. Программные средства автоматизируют сбор данных, рейтинг и расчет, уменьшая человеческие ошибки. Например, некоторые системы используют компьютерное зрение для отслеживания движений рабочих и автоматически классифицируют их на заранее заданные категории движения, эффективно сочетая ПМТС с наблюдением в реальном времени.

В обрабатывающей промышленности датчики Интернета вещей (IoT) на машинах и инструментах фиксируют время цикла и время ожидания без какого-либо наблюдателя. Эти данные могут поступать в системы планирования ресурсов предприятия (ERP) для динамичного обновления стандартов. В отраслях услуг журналы транзакций и данные меток времени из ИТ-систем служат встроенным измерением работы, хотя для отделения продуктивного времени от простоя необходим тщательный анализ.

Еще одной новой тенденцией является использование стандартных библиотек данных отраслевых консорциумов или торговых ассоциаций. Эти общие базы данных позволяют малым и средним предприятиям получать доступ к надежным временным стандартам без проведения собственных исследований, снижая барьер для принятия мер измерения работы.

Эргономика и человеческие факторы все чаще интегрируются в измерение работы. Системы ПМТС теперь включают в себя надбавки за осанку, расстояние досягаемости и вес ручной обработки. Это гарантирует, что стандарты отражают не только эффективность, но и благополучие работников, снижая риск травматизма и долгосрочную текучесть кадров.

Тематические исследования в области измерения работы

Пример 1: Балансировка линии сборки автомобилей

Крупный автопроизводитель использовал ПМТС (МТМ-УАС) для перебалансировки дверной сборочной линии. Линия имела шесть станций с неравномерным временем цикла, вызывающим узкое место на станции 3. Анализируя последовательности движения и перераспределяя задачи, инженер сократил общее время сборки на 12% и устранил сверхурочные. Стандартное время от МТМ обеспечивало согласованную базовую линию, которая позволяла команде моделировать изменения, не нарушая производство. Проект окупился в течение четырех месяцев.

Тема 2: Улучшение транспорта пациентов в больнице

В больнице использовали выборку работ, чтобы понять, как проводят время транспортеры пациентов. За две недели наблюдатели случайным образом фиксировали деятельность 15 транспортеров. Результаты показали, что 30% времени транспортера тратилось на ожидание на станциях медсестер или на лифтах. Путем корректировки расписания движения транспорта, создания выделенных окон лифта и использования пейджеров больница сократила время ожидания до 10% и улучшила своевременность приема пациентов на 40% без увеличения штата.

Тематическое исследование 3: Стандартные данные для задач технического обслуживания

На заводе пищевой промышленности были разработаны стандартные данные для повторяющихся работ по техническому обслуживанию, таких как изменения фильтра, замены ремней и смазки. Ранее каждая работа оценивалась опытной механикой, что приводило к широким вариациям. Проводя исследования времени на 20 распространенных работах и производя элементарное время, завод установил точные стандарты. Это позволило лучше планировать время простоя технического обслуживания, снизить частоту отказов оборудования и поддержало программу профилактического обслуживания, которая сократила аварийный ремонт на 25%.

Заключение

Измерение работы остается краеугольным камнем промышленной инженерной практики. Будь то традиционные исследования времени секундомера, статистически надежная выборка работы, эффективные предопределенные системы движения или современные подходы, основанные на датчиках, способность точно определять, сколько времени работы должно занять, имеет решающее значение для операционного совершенства. Промышленные инженеры, которые осваивают эти методы, могут создавать справедливые, эффективные и постоянно совершенствующие производственные системы.

Ключ к успеху лежит не в какой-либо одной технике, а в продуманном выборе и применении правильного метода для каждого контекста - с учетом характера задачи, необходимой точности, доступных ресурсов и человеческих факторов. Организации, которые инвестируют в обучение своих инженеров измерению работы и интегрируют его с принципами бережливости и шести сигм, получают конкурентное преимущество за счет более высокой производительности, более низких затрат и лучшего вовлечения работников.

По мере развития технологий измерение работы станет более автоматизированным и богатым данными, но фундаментальное человеческое суждение, необходимое для разработки хороших методов, применения допущений и интерпретации результатов, всегда будет оставаться важным. Для любого промышленного инженера, стремящегося оказать измеримое влияние, твердое понимание методов измерения работы не является обязательным - оно необходимо.