Ergonomie und Mensch-Maschine-Systeme (Arbeitswissenschaft II)

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1 Ergonomie und Mensch-Maschine-Systeme (Arbeitswissenschaft II) Übung der Lehreinheit 4 Zeitstrukturanalysen manueller Arbeitsprozesse Sommersemester 2016 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Christopher M. Schlick Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft Betreuer Dipl.-Inform. Marco Faber m.faber@iaw.rwth-aachen.de

2 Gleichzeitige Bewegungen (Beidhandarbeit) Hinlangen R Bewegen M Greifen G Positionieren P Trennen D A, E B C, D A, Bm B C 1A, 2, 5 1B, 1C 4 1S 1SS, 2S 1NS, 2SS, 2NS 1E, 1D Trennen D 2 1E 1D Möglichkeiten der gleichzeitigen Ausführung: = leicht = mit Übung = schwierig, Bewegungen nacheinander analysieren 2 1NS 2SS 2NS Positionieren P Greifen G zeitbestimmende Bewegung zählt (die andere wird geklammert) 1SS 2S 1S 4 1B 1C 1A 2 5 nur mit Übung nie gleichzeitig möglich C Bewegen M B A Bm D E D E D E D E O W O W O W O W O W O W W: innerhalb des normalen Blickfeldes O: außerhalb des normalen Blickfeldes E: einfach zu handhaben D: schwierig zu handhaben Hinlangen R C D Grundbewegungen, die in dieser Tabelle nicht enthalten sind: T Drehen: Normalerweise leicht mit allen Grundbewegungen, außer, wenn das Drehen kontrolliert ist oder mit einem Trennen vorkommt AP Drücken: Jeden Fall untersuchen P3 Positionieren: Immer schwierig D3 Trennen: Normalerweise schwierig RL Loslassen: Immer leicht D Trennen: Jede Passungsklasse kann schwierig sein, wenn Übung bzw. Vorsicht erforderlich ist wegen Verletzungs- /Beschädigungsgefahr B A E Bestimmungskriterien für die Gleichzeitigkeit von Bewegungen: Kontrollgrad der Grundbewegungen Übungsgrad der Arbeitsperson Lage des Ausführungsortes/ der Gegenstände Code TMU Code R40B 14,1 [R30C G1A 2,0 G1A M20C 11,7 M20C P2SE 16,2 16,2 P2SE RL1 2,0 RL1 4-2

3 Kombinierte Bewegungen Abgeschlossene Bewegungen, die von einem Körperteil gleichzeitig ausgeführt werden Klammerung der zugehörigen Bewegungen Streichen der nicht zeitbestimmenden Bewegung(en) Während der Bringbewegung findet ein nicht zeitbestimmendes Nachgreifen mit derselben Hand statt. Code TMU Code R40B 14,1 [R30C G1A 2,0 G1A M20C) 11,7 M20C G2) P2SE 16,2 16,2 P2SE RL1 2,0 RL1 4-3

4 Manuelle Montage - MTM Anwendung Aufgabe 1: Herr Brecht aus dem Bereich Industrial Engineering hat die Aufgabe, einen Montageprozess zu optimieren. Dazu möchte er in einem ersten Schritt den bestehenden Montageprozess mit dem MTM-Grundverfahren analysieren. In einem zweiten Schritt plant er, basierend auf der MTM-Analyse Verbesserungspotenziale des Montageprozesses zu identifizieren. Der Montageprozess besteht aus dem Einfügen eines symmetrischen Stifts in ein Bauteil. Dazu nimmt der Mitarbeiter einen Stift aus einem Behälter, der 50 cm vom Verbauort der Stifte entfernt steht, auf. Die Stifte (Durchmesser 13 mm; Länge 50 mm) liegen vermischt in dem Behälter. Zum Fügen der Stifte in das Bauteil ist starker Druck notwendig, da eine feste Passung vorliegt. Das Fügen wird zusätzlich durch eine Sichtbehinderung an der Fügestelle erschwert. Der Mitarbeiter arbeitet nur mit einer Hand (keine Beidhandarbeit). a) Helfen Sie Herrn Brecht, indem Sie den Montageprozess analysieren. Tragen Sie dazu die fehlenden Kodierungen und Zeitwerte in nachfolgende Tabelle ein und berechnen Sie die Gesamtzeit des Montageprozesses. Beachten Sie dabei die folgende Regel in Bezug auf die Greifart G4: Entsprechen zwei Maße eines zu greifenden Gegenstandes den angegebenen Maßbereichen, so ist der entsprechende G4-Griff zu analysieren. b) Zeigen Sie in einem zweiten Schritt Verbesserungspotenziale zur Reduzierung der Montagezeit auf. Tragen Sie dazu jeweils eine mögliche Verbesserung in Bezug auf die Bewegungselemente Hinlangen, Greifen, Bringen und Fügen in die Tabelle ein. 4-4

5 Aufgabe 1: Musterlösung Kode Zeitwerte (in TMU) Verbesserungspotential mögliche neue Kodierung Gesamtzeit: Gesamtzeit: 4-5

6 Manuelle Montage - MTM Anwendung Aufgabe 2: Analysieren Sie mit Hilfe des MTM-1-Systems den folgenden Stanzprozess für Heizelemente. Ausgehend vom Stanzwerkzeug holt die Arbeitsperson einen einfach zu greifenden rechteckigen Blechstreifen (Dicke: 1 mm, Länge: 200 mm, Breite: 40 mm) mit beiden Händen aus einem Fach einer 50 cm entfernt stehenden Box heraus. Anschließend positioniert sie den Blechstreifen an die vorgesehene Stelle auf der Matrize. Die genaue Position wird durch seitliche Anschläge signalisiert. Um das Werkstück geeignet ablegen zu können, muss die Arbeitsperson während der Bring-Bewegung ein Mal umgreifen. Aus Sicherheitsgründen muss der Stanzvorgang nun mit dem gleichzeitigen Drücken zweier Knöpfe mit beiden Händen ausgelöst werden. Die Knöpfe sind jeweils 40 cm vom Stanzwerkzeug entfernt und müssen mit zusätzlichem Kraftaufwand betätigt werden. Nach dem Stanzvorgang greift die Arbeitsperson erneut zum Blechstreifen. Die Bewegungen werden durch eine erfahrene Arbeitsperson und innerhalb des normalen Sehfelds durchgeführt. 4-6

7 Aufgabe 2: Musterlösung Linke Hand Zeit Rechte Hand Beschreibung Kode (in TMU) Kode Beschreibung Gesamtzeit: 4-7

8 Manuelle Montage - MTM Anwendung Aufgabe 3: An einer Arbeitsstation werden während eines Montageablaufs Schrauben durch ein Bohrloch gesteckt und dann eine Mutter auf die Schraube gedreht. Dazu langt die Arbeitsperson mit der linken Hand über 40 cm zu den M10 Schrauben (Länge: 18 mm, vermischt mit anderen Schrauben), wählt eine Schraube aus und bringt sie über 40 cm zum Bohrloch. Das Einstecken der Schraube in das Loch wird durch ein Sichthindernis erschwert und benötigt einen leichten Druck. Die Schraube wird bis zum Schraubenkopf eingesteckt. Die Arbeitsperson greift nun mit der rechten Hand eine 30 cm entfernt liegende Mutter. Aufgrund einer Vereinzelungsvorrichtung ist sie stets von derselben Position greifbar. Die Schraube wird über 30 cm mit einer Toleranz von 0,2 mm zum vorstehenden Schraubengewinde gebracht und aufgeschraubt. Der Schraubprozess der rechten Hand dauert 90 TMU. Nach dem Schraubprozess werden die Schraube und die Mutter losgelassen. Die Arbeitsperson führt die Bewegungen, soweit möglich, mit beiden Händen gleichzeitig aus. 4-8

9 Aufgabe 3: Musterlösung Linke Hand Zeit Rechte Hand Beschreibung Kode (in TMU) Kode Beschreibung Gesamtzeit: 4-9

10 MTM-Normzeitwertkarte Hinlangen (Reach) Bewegun gslänge in cm R-A R-B Normzeitwerte in TMU R-C R-D R-E mr-a R-Am mr-b R-Bm m-wert für B bis ,6 1,6 0,4 4 3,4 3,4 5,1 3,2 3 2, ,5 4,5 6,5 4,4 3,9 3,1 1,4 8 5,5 5,5 7,5 5,5 4,6 3,7 1,8 10 6,1 6,3 8,4 6,8 4,9 4, ,4 7,4 9,1 7,3 5,2 4,8 2,6 14 6,8 8,2 9,7 7,8 5,5 5,4 2,8 16 7,1 8,8 10,3 8,2 5,8 5,9 2,9 18 7,5 9,4 10,8 8,7 6,1 6,5 2,9 20 7, ,4 9,2 6,5 7,1 2,9 22 8,1 10,5 11,9 9,7 6,8 7,7 2,8 24 8,5 11,1 12,5 10,2 7,1 8,2 2,9 26 8,8 11, ,7 7,4 8,8 2,9 28 9,2 12,2 13,6 11,2 7,7 9,4 2,8 30 9,5 12,8 14,1 11,7 8 9,9 2, ,4 14,2 15,5 12,9 8,8 11,4 2, ,3 15,6 16,8 14,1 9,6 12,8 2, , ,2 15,3 10,4 14,2 2, ,4 19,6 16,5 11,2 15,7 2, ,9 19,8 20,9 17, ,1 2, ,7 21,2 22, ,8 18,5 2, ,6 22,6 23,6 20,2 13,5 19,9 2, ,5 24, ,4 14,3 21,4 2, ,3 25,5 26,4 22,6 15,1 22,8 2, ,2 26,9 27,7 23,9 15,9 24,2 2,7 Beschreibung der Fälle A Hinlangen zu einem Gegenstand, der sich immer an einem genau bestimmten Ort befindet, in der anderen Hand liegt oder auf dem die andere Hand ruht. B Hinlangen zu einem alleinstehenden Gegenstand, der sich an einem von Arbeitszyklus zu Arbeitszyklus veränderten Ort befindet. C Hinlangen zu einem Gegenstand, der mit gleichen oder ähnlichen Gegenständen so vermischt ist, dass er ausgewählt werden muss. D Hinlangen zu einem Gegenstand, der klein ist oder sehr genau oder mit Vorsicht gegriffen werden muss. E Verlegen der Hand in eine nicht bestimmte Lage, sei es zur Erlangung des Gleichgewichts, zur Vorbereitung der folgenden Bewegung oder um die Hand aus der Arbeitszone zu entfernen. 4-10

11 MTM-Normzeitwertkarte Greifen (Grasp) Kode TMU Beschreibung der Fälle G1A 2 Zufassungsgriff: Greifen eines leicht zu fassenden, allein liegenden Gegenstandes. G1B 3,5 G1C1 7,3 Ø > 12 bis 25 mm G1C2 8,7 Ø 6 bis 12 mm G1C3 10,8 Ø < 6 mm G2 5,6 G3 5,6 Ankantgriff: Greifen eines sehr kleinen Gegenstandes oder eines Gegenstandes, der flach auf einer Ebene liegt. Abrollgriff: Greifen eines ungefähr zylindrischen Gegenstandes, wobei dies durch Hindernisse von einer Seite und von unten erschwert wird. Nachgreifen: Verlegen des Kontrollpunktes an einen Gegenstand, ohne die Kontrolle über diesen zu verlieren. Übergabegriff: Eine Hand übernimmt die Kontrolle über einen Gegenstand, während die andere Hand diese aufgibt. G4A 7,3 > mm G4B 9, to mm G4C 12,9 < mm Auswählgriff: Greifen eines mit anderen vermischten Gegenstandes, so dass er ausgesucht und ausgewählt werden muss. G5 0 Berührungsgriff: Durch Berührung genügend Kontrolle über einen Gegenstand erhalten, so dass die nachfolgende Grundbewegung ausgeführt werden kann. 4-11

12 MTM-Normzeitwertkarte Bringen (Move) Bewegung Normzeitwerte in TMU slänge in mm-b m-wert cm M-A M-B M-C M-Bm für B 2 or less ,7 0,3 4 3,1 4 4,5 2,8 1,2 6 4,1 5 5,8 3,1 1,9 8 5,1 5,9 6,9 3,7 2, ,8 7,9 4,3 2,5 12 6,9 7,7 8,8 4,9 2,8 14 7,7 8,5 9,8 5,4 3,1 16 8,3 9,2 10,5 6 3, ,8 11,1 6,5 3,3 20 9,6 10,5 11,7 7,1 3, ,2 11,2 12,4 7,6 3, ,8 11,8 13 8,2 3, ,5 12,3 13,7 8,7 3, ,1 12,8 14,4 9,3 3, ,7 13,3 15,1 9,8 3, ,3 14,5 16,8 11,2 3, ,8 15,6 18,5 12, ,4 16,8 20,1 14 2, ,8 15,4 2, ,5 19,2 23,5 16,8 2, ,1 20,4 25,2 18,2 2, ,6 21,6 26,9 19,5 2, ,2 22,8 28,6 20,9 1, , ,3 22,3 1, ,3 25, ,7 1,5 in dan/kg Mit Kraftaufwand / Gewicht stat. Konst. SC in TMU dynamischer Faktor ,6 1,04 4 2,8 1,07 6 4,3 1,12 8 5,8 1, ,3 1, ,8 1, ,4 1, ,9 1, ,4 1, ,9 1, ,4 1,51 Beschreibung der Fälle A Einen Gegenstand zur anderen Hand oder gegen einen Anschlag bringen B Einen Gegenstand in eine ungefähre oder unbestimmte Lage bringen. Spiel: > 25 mm C Einen Gegenstand in eine genau bestimmte Lage bringen. Spiel: >12 bis 25 mm 4-12

13 MTM-Normzeitwertkarte Fügen (Position) Beispiele für schwierige Handhabung -scharfkantige Teile (Verletzungsgefahr) - flexible Teile - gefettete Teile - zerbrechliche Teile - Sichtbehinderung Kode Passungs klasse Beschreibung Anfügetoleranz Symmetriefall P1 lose Kein Druck notwendig > ± 1,5 bis ± 6,0 mm P2 P3 eng fest Leichter Druck notwendig Starker Druck notwendig > ± 0,4 bis ± 1,5 mm > 0 bis ± 0,4 mm Einfach zu handhaben (E) Schwer zu handhaben (D) S 5,6 11,2 SS 9,1 14,7 NS 10,4 16 S 16,2 21,8 SS 19,7 25,3 NS 21 26,6 S 43 48,6 SS 46,5 52,1 NS 47,8 53,4 4-13

14 Fügen: Symmetriefälle S Symmetrisch SS Halbsymmetrisch NS Unsymmetrisch Die Fügequerschnitte ermöglichen ein Fügen in jeder Stellung Die Teile können ohne eine Drehbewegung um die Fügeachse gefügt werden Die Fügequerschnitte ermöglichen ein Fügen in mehreren Stellungen Es wird ein durchschnittlicher Drehwinkel von 45 um die Fügeachse für das Ausrichten angenommen Die Fügequerschnitte ermöglichen ein Fügen in nur einer Stellung Es wird ein durchschnittlicher Drehwinkel von 75 um die Fügeachse für das Ausrichten angenommen, da während des Bringens teilweise vorgerichtet wird Quelle: Deutsche MTM-Vereinigung e.v. 4-14

15 MTM-Normzeitwertkarte Loslassen (Release) Kode TMU Beschreibung Kode TMU Beschreibung RL1 2 Durch Öffnen der Finger RL2 0 Durch Aufheben des Kontakts 4-15

16 MTM-Normzeitwertkarte Drücken (Apply Pressure, AP) Kode TMU Beschreibung APA 10,6 Ohne Nachgreifen APB 16,2 Mit Nachgreifen 4-16