动作改善法

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什么是动作改善法

  动作改善法简称动改法:改善人体动作的方式,减少疲劳使工作更为舒适、更有效率,不要蛮干。

  1.为配合人体手臂及手之动作,将有关之事物,归纳出最省力省时的动作原则,用以检视工作场所及操作效率是否有值得改善之处,以减少工作人员的疲劳并提高工作效率

  2.动作改善原则为“弗兰克·吉尔布雷斯”(Frank Bunker Gilbreth)所首创称为“动作经济与效率法则”,后经若干学者详加研究改进而成,称之为“动作经济原则”,为更易表现其含义,我们称之为“动作改善原则”。

  3.动作改善原则可分为三大类二十项。

  4.三大分类为:

  (1)有关于人体运用方面之原则。

  (2)有关于工作场所之布置与环境之原则。

  (3)有关于工具和设备之设计原则。

动作改善法的作用

  学习有关动作改善的二十个基本原则。应用这些原则来改善个人、家庭及公司内的工作方法,以达到舒适、省力、省时、有效率的境界。

动作改善法的应用范围

  1.适用于生活上个人及家庭内之工作改善。

  2.适用于工厂或办公室有关于人体工作方面的改善。

动作改善法的作用

  1.减少操作人员的疲劳。

  2.缩短操作人员的操作时间。

  3.提高工作的效率。

有关人体运用原则

  原则1:两手同时开始及完成动作

  原则2:除休息时间外,两手不应同时空闲

  原则3:两臂之动作应反向同时对称

  说明:此三原则相互关连可一并来讨论。大多数人均惯于一手持住东西另一手去工作。这是吾人所不期望的浪费动作。应当使双手一起工作,同时开始,同时结束,并以对称方式进行。在大多数的情况下,许多工作均可由双手来操作完成,因此工作应适当地分布在双手的工作区域,使双手能同时发挥。 

  单手操作使人体容易产生心理上及生理上不平衡的感觉,为克服此种不平衡吾人必须运用身体的应力去反制,因而使得我们的身心容易疲劳。对称式的动作方式,自然使操作者的身体部位产生平衡的感觉,而减少运用身体的应力机会,使得工作者较轻松愉快而不容易疲劳。

  1.“双手,同时,对称”动作之范例──螺钉之装配欲将一个螺钉弹簧华  司平面华司及橡皮华司,组合成下列的情形:

  原来的工作方式如下:

  动作顺序如下:

  (1)左手取一螺钉,回原位,持住。

  (2)左手取一弹簧华司装上螺钉。

  (3)再取一平面华司装上螺钉。

  (4)再取一橡皮华司装上螺钉。

  (5)左手取成品放入成品箱内。

  第一次改良后的方法:

  运用原理:

  1.双手同时开始及结束。

  2.除体息时间外双手没有同时空间。

  3.反向同时对称运动。

  4.零件工具依动作顺序排列。

  改良方法:

  1.将零件盒除中间之外,皆分成二份,依动作顺序对称排列。

  2.设计一个夹具使装配组件能放入夹具内。

  动作顺序:

  1.双手同时反向对称移动至橡皮零件盒处。

  2.拿取华司放回夹具处放下。

  3.重复上述动作由外往内,去取平面华司,放回在夹具内之橡皮华司上方。

  4.重复上述动作,去取弹簧华司放回在夹具内之平面华司上方。

  5.重复上述动作,去取螺钉,回到夹具处塞入华司内。

  6.将已组合好之组件放到成品处。

  7. 双手再同时去取橡皮华司,重复上述1至6之步骤。

  改善效益:双手没有任何空间的时间

  第二次改良后的方法:

  运用原理:

  1.零件/工具尽量靠近在作业员之前方。

  2.堕送输送。

  改良方法:

  1.将零件依正常工作区域之半圆范围内尽量靠近夹具处排列。

  2.将零件盒斜放,使其能自然流下,以替代“拿起”的动作。

  3.在夹具二侧设置滑槽,组合好之成品只需要起移动约一寸左右即可丢入滑槽内流至 下方之成品盒内。

  动作顺序:如前述,惟距离较短,皆在正常工作范围内。

  第三次改良后的方法:

  运用原理:

  1.利用重力堕送零件盒。

  2.利用较低等级之手动作,以手及前臂之动作替代上臂及肩膀之动作。

  3.动作有节奏譻韵律。

  改良方法:使用较高之零件重力堕送盒,使零件能自动流近作业员处,因而作业员可使用较低等级之前臂  及手动作而使得工作较有节奏及韵律感。

  动作顺序:如前述,惟动作距离更短,动作应用更低等级且较有韵律感,效率最好。

  原则4:尽可能以最低等级动作工作

  说明:人体的手动作可分成下列五个等级。愈底等级的动作,所耗费的时间愈短愈不容易疲劳。为使工作能有高效率,及不易疲劳,我们必须尽量利用低等级的动作来工作。所以工作物/工具与搬运距离应愈近愈好使工作的范围尽量缩小。

级别
运动枢轴指节手腕身体
人体运动部份手指+手掌+前臂+上臂+肩
动作范围手指节之长度手掌之长度前臂之长度上臂之长度上臂+身躯
弯曲
速度1 2 3 4 5
体力消耗最少最多
动作力量最弱最强
疲劳度最小最大
时间以25mm为主0.0016分0.0017分0.0018分0.0026分

  生活之例:台灯之开灯动作

  改善前:动作为三级 须运用前臂、手掌及手指之动作

  改善后:动作为一级 仅须运用手指之动作即可

  2.“动作级数”之例──从台车上取东西

  改善前:须俯身取东西动作为五级

  改善后:不须俯身取东西,动作为四级

  原则5:物体之“动量”尽可能利用之

  说明:所谓“动量”即俗称“动力”。依物理学公式一个物体的“动量(m)”是为其“质量(m)”与“速度(v)”之乘积。

  在工厂中工人搬运一个物体的总重量可包含三部份,是为,物体本身的重量,搬运或运用的工具本身之重量以及所运用身体部位本身的重量。因此我们必须充分运用此三者的“重量”与速度以发挥其动量来完成工作。但若工作中无须利用动量时,则须设法减少其“动量”,换句话说,必须设法减少上述三者的质量,例如减轻工具的重量。就如在大多数的情况下,同尺寸大小的铲子比轻的铲子较容易引起疲劳。而且动作的距离必须缩短以减少其速度。以及常见到要将重物往上抛时,吾人会先做一些小弧度的摆动动作,然后再瞬间将之往上抛。其目的即是在产生速度,以增加其动量,使工作较不易疲劳。

  生活之例:钉“钉子”

  一般来说,以适当重量(质量)之铁锤以及较大幅度之“锤幅”(产生大速度)所产生之动量较小重量(小质量)以“小锤幅”(小速度)所产生之动量来得多,因此也较易钉“钉子”,时间也较短了。

  3.“动量”之例──铲煤

  早期之煤炭均以人工方式,以铲子将煤炭铲入火车上。每次铲起之重量不同时会影响其工作之速度。也同时会影响其动量。经研究的结果如下,发现最适当的重量是每次铲起21磅,则每天之工作量最高为35吨。

每铲之铲起重量38磅33磅21磅15磅
每天之工作量25吨30吨35吨28吨

  原则6:连续曲线运动较方向突变直线运动为佳

  说明:拿一只铅笔在纸上,一上一下划下来。详细分析其动作内容可由2个阶段构成,即“移动,停止再改变方向”。在此例中科学家研究的结果显示约75至80%的时间来移动铅笔,15~25%的时间是用来改变手的方向。换句话说此15~25%改变方向的时间是没有生产性的,进一步的研究再显示出连续性的曲线运动其工作效率比方向突变的直线运动来得较佳。方向突变不但浪费时间而且也容易引起疲劳。

  原则7:弹道式运动较轻快

  说明:人体的(固定式肌肉)动作部份可以划分成二组。一组为控制向内收缩的肌肉,另一组为控制向外抛出的控制肌肉。当二者平衡时,手则静止不动,当二者不平衡时,则产生动作出来。例如以食指及大姆指拿笔来写字的动作就是上式固定式二组不同配合运用肌肉支动的最佳例子。

  而弹道式运动是一个较快而且容易的运作方式,因其只运用了其中一组的肌肉动作方向。弹道式运动只有在初期,要开始动作之时,可以加以控制,一旦运动出去之后就无法予改变方向,例如挥动高尔夫球杆时,一旦击出之后,杆子必会顺势挥出,无法予以在中途(例如在肩部之高度)停顿下来。弹道式运动只有在下列情形下才会停止下来。(1)反方向的肌肉制止力量。(2)碰到阻碍物。(3)运动的动量消失了,如高尔夫球杆挥至超越头项时,动量已消失了,自然就停顿下来了。弹道式运动方式,效率较高,速度较快,较有力量较精确,而且不容易引起肌肉疼痛。比固定式的运动方式较舒畅,木匠打钉子之动作就是一个很好的运用弹道式之动作方式。此外例如英文打字、弹钢琴、拉小提琴及运动选手之动作都是很好的例子。

  原则8:动作宜轻松有节奏

  说明:依动作顺序给予正确的安排使工作产生韵律节奏,可使工作人员减少疲劳及心神压力。韵律节奏即是指有定期性的重复动作发生,但是有时一个动作也许是很有规律,定期性的发生,却无法给人有“韵律节奏的感觉”,例如一只手以挥圆圈的方式定速、定期规律挥动。

  如欲变成有韵律感则必须做下列的改变,手之动作途径须成椭圆式,在轨道的某一段其速度应比其余的部份来得快,这样才能有节拍的情况产生而有韵律感。

  4.“动量、曲线、弹道、节奏”动作之例──大锤锤钢板

  整个工作循环由大锤慢慢堤起,逐渐往后上方摆起增加速度,至头顶上方解除肌肉之反制力而利用重力加速度及弹道式轨道落下,产生最大之“动量”打击钢板发生“吃”一击,整个过程为一个有韵律节奏的过程。

  六、有关工作场所之布置与环境之原则

  原则9:工具物料应置于固定处所

  说明:使工作人员都能在相同的地点拿到所需要的工具或零件,是改善动作效率很有效的一种方式。地点固定可以减少无谓的“找”浪费同时有助于动作习惯的养成,以便能很快地自动拿取所需的东西。因此不但有助于工作效率的提高,同时也可以减少因找寻时所引起的精神集中需求,焦虑烦躁而产生的不良副作用如产品做坏,意外灾害等等。

  改善前:数字分布杂乱无章,必须花费时间寻找,才能依序连接。

120 21 40 41
219 22 39 42
318 23 38 43
417 24 37 44
516 25 36 45
615 26 35 46
714 27 34 47
813 28 33 48
912 29 32 49
1011 30 31 50

  改善后:数字已依照固定顺序排列,仅须依序连接即可,节省寻找时间所以动作较快。

  1.“固定处所”布置之例

  ──熟练者→眼看书稿→不看打字机打字机之键盘若不固定则每次都要找寻

  原则10:工具物料装置应依工作顺序排列并置于近处

  说明:常看到在工作台或机器上将工具一线排开放置使用,这是不正确的方式。因为工作人员在工作台上的动作范围及路径是呈圆弧的状态而非直线的关态。一线排开不但有违前述之动作原理并使工作距离加长。

  以平面来说正常的工人工作范围有一定的界线,此称之为『正常工作范围』,右手之正常工作范围为以右手扫过桌面的圆弧面积,即是左手之正常工作范围也是类似。左、右手重迭之工作范围即是双手均可操作到之工作范围。

  因此,吾人在安排工具/零件之位置时,应当考虑到手之动作等级及工作范围之配合。欲使工作能在最小的工作范围内工作,必须尽可能使用较低等级的动作才能达到。垂直面的最大工作区域以双手举起之最高点为范围。

  2.“正常工作范围”之范例

  ──小零件桌面上之布置

  改善前:零件盒一线排开

  改善后:零件盒依正常范围以弧形按动作顺序排开

  原则11:利用重力喂料,愈近愈佳

  零件物料之供给,应利用重力喂料及各种盛具送至工作点,愈近愈佳。

  原则12:利用重力堕送

  说明:零件盒底部设计成倾斜面使零件能以重力方式自动喂 料到前缘地方而减少动作之距离及方 式。如果零件太重不易自动喂料时也可采用震动送料的方式来达成此目的。产品做好之后,最好能以重力方式自然落至成品盒处,以减少手之搬运或移动而减少疲劳及缩短时间。

  生活之例:乒乓球装入盒内

  改善前:动作距离长,容易疲劳

  改善后:利用重力喂料,减少动作距离及疲劳

  3.“重力喂料及堕送“之例

  改善前 耗费手之动作去拿零件加工及放置于成品盒

  改善后:零件自动喂料到工作点,加工后手一放开即自动落下到成品盒。节省时间及减少疲劳。

  原则13:适当之照明

  说明:适合某件工作的照明设计并不见得会适合另一件工作之需求。例如钟表修护之类的精细工作所需之照明与皮革或锡板之表面缺点检查之照相设计一定是不同的。所以所谓适当的照明,是指包括

  (1)适合其工作的充足光度。

  (2)光线的颜色必须适当,没有反光。

  (3)正确的投射方向。

  同时,必须记住一个物体的“可见度”是由下列的因素来决定:

  (1)物体本身的“明亮度”。

  (2)物体与背景物的“对比度”。

  (3)物体本身的尺寸大小。

  (4)物体与眼睛之距离。

  (5)其它的因素例如,注意力分散,疲劳,反应时间及反光等。

  因此在考虑适当的照明时,须充分运用上述的影响因素来配合,例如缝制深黑色衣服视觉较困难,困此其所需的照明度要比白衣服来得多。

  对较精细的工作如钟表装配或反射系数较低的物体如黑色物体,建议必须要有更高的照明度及采用浅色的背景。又如透明或半透明之对象如饮料瓶、布料、压克力、薄膜片等都可利用下方投射光源来检查有无汽泡、异物、裂痕等 。

  生活之例:穿针线

  改善前 不容易瞄准针孔

  改善后加一张色纸,产生背景,较易瞄准穿孔

  4.“适当照明”之例──不锈钢汤匙检查

  改善前a:待检汤匙

  b:良好之汤匙

  c─h:不同类列之不良汤匙

  j:照明灯光来源

  现象:要检查汤匙之两面必须转180度,分二次才能完成

  改善后:a:待检汤匙之倾斜料盒

  b:良好之汤匙

  c-f:不同类别之不良汤匙

  g:上方照明灯光来源

  h:下方照明灯光来源

  优点:汤匙仅需转动60度即可完成二面之检查工作。

  原则14:工作台椅高度应适当舒适

  说明:长久站立或坐着工作,都会比随意交替更换坐立之工作姿势较容易引起疲劳。所以工作台之高度设计以及坐椅之设计以能满足坐立皆可为较佳。工作椅之高度及姿势应可让工作人员自行调整以满足其个别舒适为原则。

  此外,肘部以能放在工作台面上较佳,以减少肘部之移动及疲劳。例如钻床控制杆可以加长使肘部不离开桌面则工作效率可以提高。又如采用高脚椅时,则下方必须放置放脚垫的设计,不要使双脚悬空,容易引起疲劳。

  不正确的坐立姿势都会引起身体各部份肌肉的不平衡而容易引起疲劳。正确的坐椅设计应能使颈部至臀部之间保持成一直线,不要使腰部有弯曲的现象。

  一个良好的坐椅设计应具有下列之特征:

  (1)高低可调整。

  (2)坚固耐用。不会摇摆。最好采用钢制,坐垫及靠背采用木制或适当之垫状物。

  (3)坐垫应考虑人体工学之形状成形,使身体之重量能平均分配于坐椅上,较舒适。

  (4)必须有靠背以支撑下方部位之脊椎骨。

  5.“工作台椅高度”之例──棒球抛光

改善前工人须站立,弯身取棒球放入机器上方之投料口,费时又易疲劳。
改善后工人可站立或坐着,取棒球放入机器上方之投料口。可变化姿势,省时又不易疲劳。

  七、有关于工具设备之原则

  原则15:尽量以足踏/夹具替代手之工作

  说明:在工厂里我们可以发现许多机器设备的设计,都是单手在操作,另一只手持住东西或空间者,没有发挥双手及双脚的全部功能,我们可以考虑设计夹具或治具来解除以手持物的工作并可设计各种足踏的方式来控制操作机器的运转,以充分利用吾人的双手及双脚,就如开汽车一样。

  足踏的正确之设计必须考虑之因素有:

  (1)踏板面积之大小。

  (2)对踩踏时身体重量负荷之大小。

  (3)设计之方式,不要使操作者在操作时产生身体重心不稳的现象。

  “足踏”的设计方式有五种方式:

  生活之例:装垃圾装入袋内

改善前需二人工作,共同持袋打开袋口,另一人倒入垃圾
改善后设立一支撑架装袋口打开及支撑袋子,免除以手物之动作
改善前一手拿塑料袋 一手放入垃圾
改善后装塑料袋支撑在架子上,可免除手之持住动作,可一面剔菜一面放入袋内

  1.“足踏/夹具”之例──焊接工作

改善前每焊接一段时间之后就必须停下来,再转动管子再继续焊接
改善后以自动旋转夹具,控制旋转速度可继续焊接至完成为止,不须中途停留下来转动管子

  原则16:尽可能将二种工具合并

  2.说明:将工具从一端转换另一端来使用,其所需时间比放下手工具再取另一手工具所需时间来得短。因此,应当将二种以上之工具尽可能合并在一起。常见的有两用钉锤,双头板手,附橡皮之铅笔。

  生活之例:

  原则17:工具物料预放在工作位置

  说明:“预放”是指将物体预先放置在适当之使用位置上,使手在抓取该物体后即可移动至工作物上去操作,而不要再去调整该物体之方向,以减少调整及对准之时间提高工作效率。常见的例子就是办公桌上的笔架,将笔斜插在笔架上,需用时伸手抓笔即可在书写的方向上。若平放在桌上时,则必需先抓取笔再调整方向以便书写,时间较浪费。

  生活之例:盖印章

改善前印面朝上,使用时必须先拿取印章,再翻转过来使印面朝下方能使用
改善后将印章之印面朝下放置使在“预放”之

  原则18:依手负责荷能力分配工作

  说明:前述之原则尽量利用愈低等级的动作来工作。而手指的动作就是最低等级的动作。但是左右手的十个手指其负荷能力是有差别的,如下表所示,咽此在工作设计时我们必须考虑多利用负荷能力较强的手指来工作以发挥效果。

手别左手右手
手别小 无 中 食食 中 无 小
能力顺序8 7 5 31 2 4 6

  故设计工具时应按各个手指的能力予以合适分配,尽量利用能力强者,以获取较大的效率为宜。

  生活之例:“手指负荷能力”之倒压橡皮球(垫)

  4.“手指负荷能力”之例:英文打字机

  英文打字的工作是利用手指的负荷来完成。根据研究发现现有的字键安排方式并不是很合乎动作经济原则如下表所示

  虽然我们知道现有的字键安排方式不佳,但却无法加以改进,是因限于二个现实的困难:

  (1)全世界许多人已习惯于现有的字键操作方式,再训练会很困难。

  (2)采用新式的键盘会使许多现有的设备必须花费许多的额外金钱去改善。

  原则19:手柄接触面尽可能加大

  说明:任何依赖手来操作之部位,其力量之来源系藉手掌与物体之接触面及摩擦力而传达到工具或机器。若接触面积及摩擦系数愈大,则所传达之力量也就愈大。而且手掌之单位面积之受力愈小,可使操作较轻松愉快而且皮肤较不易受伤。此乃为何大多数的工具其手柄或握把之部份均设计成曲面状之原因。

  生活之例:磨年糕改善前依赖单手接触之面积有限,传动力量较少,较易引起疲劳

  改善后 双手皆可接触把柄,传动力量增加,较轻松愉快

  5.“手柄设计”之例──把柄

以  前 现  在
动作过程:动作过程:
(1)抓住手柄(1)抓住手柄立即小幅度旋转(瞬间连续动作)
(2)往下大幅度旋转抓住手柄立即小幅度旋转(瞬间连续动作)
(3)向前方推出
(3)向前方推出缺点:动作多,手掌接触面较小,而容易痛,旋转动作属第三级动作时间较慢。向前方推出优点:动作少,手掌接触面大,手掌不会痛。旋转动作属第二级动作,时间较快。

  原则20:操作杆应尽可能少变更姿势

  说明:操作机器时,应使操作者尽可能在其正常的工作区域来操作,以及减少高等级的身体动作如弯身、转身、侧身、斜身等为佳。各种操作按钮,操作杆之设计如能在正确的位置上设计,则可以减少疲劳增加工作效率

  6.“操作杆位置之例”

  生活之例:汽车开窗子之动作

  改善前:驾驶者右方之车窗欲开/开时,必须侧身摇动把柄,于行车时容易发生危险。

  改善后:以电动窗方式设计,驾驶者只需在床位边按下按钮即可完成开/开动作,舒服又安全

  7.动作改善的基本方向

  前面各节中,吾人已群探讨过动作改善的原则,为方便动作分析及改善起见,吾人可将之再归纳成下列的4个基本方向。

基本动作改善作眼点关于人体关于场所关于设备
A.两手同时动作检讨“迟延”及“持信住”1.两手同时开始结束
2.双臂同时反向始完
----------------1.持住工具具
2.用力足踏
B.动作单元力求少检讨“寻找、选择、计划、预对”1.删除不必要的动作
2.设法合并、简化
3.材料工具先定位
4.CHECK料、具是否OK
5.设法合并两种以上工具
6.充分利用治具
C.动作力求距离短1.简化“握取,装配”
2.检讨手腕动作,减少全身移动之动作
1.使用身体之最小范围 2.使用身体之最适当部3.料、工具位于正常范围内4.充分利用自动滑落
D.舒适的工作减少动作之“困难度”免去改变姿势的动作减少用力动作1.免去使用限用性动作
2.曲线突变
3.利用重力、惯性
4.工作台高度适中5.设法用工具
6.使用重力工具

动作改善的技巧

  工作改善之技巧,不外乎剔除、合并、重排与简化四者。以下分别列出其改善要点:

  1.剔除

  (1)剔除所有可能的作业、步骤或动作(包括身体、足、手臂或眼)。

  (2)剔除工作中的不规律性,使动作成为自发性,并使各种物品置放于固定地点。

  (3)剔除以手作为持物工具的工作。

  (4)剔除不方便或不正常的动作。

  (5)剔除必须使用肌力才能维持的姿势。

  (6)剔除必须使用肌力的工作,而以动力工具取代之。

  (7)剔除必须克服动量的工作。

  (8)剔除危险的工作。

  (9)剔除所有不必要闲置时间。

  2.合并

  (1)把必须突然改变方向的各个小动作结合成一个连续的曲线动作。

  (2)合并各种工具,使成为多用途。

  (3)合并可能的作业。

  (4)合并可能同时进行的动作。

  3.重组

  (1)使工作平均分配于两手,两手之同时动作最好呈对称性。

  (2)组作业时,应把工作平均分配于各成员。

  (3)把工作安排成清晰的直线顺序。

  4.简化

  (1)使用最低等级的肌肉工作。

  (2)减少视觉动作并降低必须注视的次数。

  (3)保持在正常动作范围内工作。

  (4)缩短动作距离。

  (5)使手柄、操作杆、足踏板、按钮均在手足可及之处。

  (6)在须要运用肌力时,,应尽量利用工具或工作物的动量。

  (7)使用最简单的动素组合来完成工作。

  (8)减少每一动作的复杂性。

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