Motion Analysis & Principles
of Motion Economy
(Micromotion Study)
1
動作分析之意義與目的
意義:


通常用在製程決定後，針對人體之動作做研究，設法找到符
合經濟(省時、省力、安全)的操作方法。
縝密分析操作過程中，人體身體動作，刪除無效動作，使操
作更簡便、有效率且符合安全，進而提高工作效率的研究方
法。
目的:


發現操作員在操作動作方面的浪費與無效動作，簡化操作動
作，減少作業員疲勞，進而訂定標準操作方法。
發現操作作業中的閒置時間，刪除不必要的動作及改變操作
動作，進而訂定動作時間標準。
2
Principles of Motion Economy
(Principles and Guidelines for Work Design)
(Gilbreth首創；Ralph M. Barnes改進提出)
Three categories:
 The use of the human body (關於人體之運用)
 The arrangement and conditions of the
workplace (關於工作場所佈置)
 The design of tools and equipment (關於工具設
備與工作環境)
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The Use of the Human Body
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雙手應同時開始並同時完成動作。
除規定休息時間外，雙手不應同時空閒。
雙手動作從身體中心出發，對稱、反向再同時完成，回到身體中心。
手的動作應儘量採用最低等級而能獲得滿意結果之動作種類。
應儘量利用物體之動量，盡量減少肌力的反制， 如需用肌力制止時，則
應將其減至最小限度。
連續性曲線運動， 比含有突然改變方向之直線運動較佳。
彈道式之運動比受限制或受控制之運動輕快確實。
動作應儘可能使用身體的自然節奏，以利平滑及自動進行工作。
在活動範圍的中點可獲得最大肌力強度(ex:太空人無重力狀態)
設計使人的肌力強度最佳化的工作；設計工作使大多數人都能執行。
使用短期、多次、間歇的工作與休息的週期安排。
使用低階力量做精密移動或精細運動的控制。
不要在重工作後，立刻從事要求精密的動作及精細的控制。
眼睛凝視最小化。
4
Classifications of Movement
(手動作等級)

一級: Finger motions (螺帽轉入螺栓、手指按鍵或抓小東西)

二級: Finger and Wrist motions (將零件放在夾具上、兩個零件組合)

三級: Finger, wrist, and lower arm motions (移物動作，若重覆伸展
及施力易引起酸痛，工作台設計使得工作進行時，手肘保持90度)

四級: Finger, wrist, lower arm, and upper arm motions (施行工作
時，手肘不需上舉，減少肩部負荷， ex:用套筒扳手而不用開口扳手)

五級: Finger, wrist, lower arm, upper arm, and body motions (包
括踝、膝、大腿及軀幹動作)
5
Forearm Motion Pivoting on Elbow is Best
6
動作時間隨困難度及動作等級增加而增加
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Typical Relaxed Posture in Weightless Conditions
8
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在電腦前坐久
了，試試這個
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Force—Velocity relationship of Skeletal muscles
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Static
Strength
Positions
and Results
for 443
males, 108
females.
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穩定且節驟性的收縮可保持最大的等長肌力
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肌力的變異性隨性別與年齡而有差異
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Motion
Economy
Checklist
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動作分析方法


手動作研究
動作經濟原則
動作分析方法
1. 目視動作分析
2. 動素分析
3. 影片分析
影片分析
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動素(Therbligs)之分類
一、有效性(effective)動素 或 生產性(productive)動素


實體性(physical)動素：動作之最主要部份，使工作之順利進行。
包括伸手、移物、握取、放手、預對等五種。
目標性(objective)動素：使工作達成某種目標的動素，為工作之重要因素。
包括裝配、拆卸、應用等三種。
二、無效(ineffective)動素或非生產性(nonproductive)動素


心智或半心智性(mental or semi-mental)動素： 使動作發生遲緩的動素。
包括尋找、選擇、對準、計劃、檢驗等五種。
遲延性(Delaying)動素：屬於空間停頓的動素，應刪除之。
包括持住、遲延(不可避免)、故延(可避免)、休息等四種。
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動素的定義(Effective therbligs)
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伸手(Reach, RE)：空手移向或離開目的物；時間與距離有關；一
般在放手之後，在握取之前。
移物(Move, M)： 以手將物件移動；時間與距離、重量及移動型式
有關；一般在握取之後，在放手或對準之前。
握取(Grasp, G)：以手指環繞物件；始於手指接觸物件，終於充份
控制該物件；時間與握取型式有關；一般在伸手之後，移物之前。
放手(Release, RL)：放開所控制之物；為動素需時最小者。
預對(Pre-position, PP)： 將目的物放置於預定之位置，以便隨
後使用；常與移物結合。
應用(Use, U)：操作工具以應使用需求，很容易辨識測出；因為和
工作的進行有關。
裝配(Assemble, A)：將兩個物件結合在一起；通常在對準或移物
之後，而其後跟隨放手。
拆卸(Disassemble, DA)：與裝配相反，將兩個裝配或接合的物
件拆離；一般常在握取之後，而在移物或放手之前。
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動素的定義(Ineffective therbligs)
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尋找(Search, S)：以眼或手搜尋目標物；起點在眼睛開始尋找目標物的
瞬間。
選擇(Select, SE)：從幾件物體中選取一件；一般在尋找之後。
對準(Position, P)：在工作中，將目標物依正確的方向性放置於特定位
置；一般在移物之後，放手之前(而預對常與移物結合)
檢驗(Inspect, I)：將物體與標準比較；通常指目視，但也可使用其他感
官。
計劃(Plan, PL)：停下來決定下一個動作；通常可視為動作前的猶豫或延
宕。
不可避免的遲延(Unavoidable Delay, UD)：由於操作特性而超出作業
員的控制；例如左手要等右手完成其較長距離或時間的伸手。
可避免的遲延(Avoidable Delay, D)：操作員本身因素所造成的閒置時
間；例如咳嗽。
休息(Rest to Overcome Fatigue, R)：期間性出現，但不一定每週期
都有，視身體負荷而定。
持住(Hold, H)：一手支撐物體，而另一手進行工作。
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Operator Process Chart
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Also known as left hand/right hand chart
Each hand’s activity is broken into elements and is plotted in the column
adjacent to the other
Useful in showing idle time by either hand
Adopt principles of motion economy to eliminate non-efficient motions and
reduce fatigue of worker and occurrence of delays
常用在具高度重覆性及固定工作地點的工作上
功用: 如何有效運用雙手從事工作
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探討雙手的動作及其相互間的平衡
發現單手操作事項
發現反常放置的物料
發現伸手、找尋及笨拙無效的動作
發現工具與設備不合適的位置
改善作業場所之佈置
研訂動作方式與次序，協助操作技術的訓練
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Anthropometry (人體計測)and Design
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The primary guideline is to design workplace to accommodate most individuals with regard
to structural size of the human body.
Typically utilizes a variety of caliper-like device to measure structural dimensions(Ex:
stature, forearm length)
Three Types of Design
1. Design for Extremes: A specific design feature is a limiting factor in determining either the
maximum or minimum value of a population variable that will be accommodated.
(Ex: max. design for clearances or doorway, helmet; min. design for military aircraft or
submarines)
2. Design for Adjustability: Typically used for equipment or facilities that can be adjusted to
fit a wider range of individuals. (Ex: chairs, tables, desks, vehicle seats, steering columns,
tool supports)
3. Design for the Average: Cheapest but least preferred approach. Certain situations where it
would be impractical or too costly to include adjustability for the operator.
(Ex: designing operating height at the 50th percentile of the elbow height for the combined
female and male population, the average of the 50th percentile values)
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The Arrangement and Conditions
of the Workplace
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用肘高決定工作面高度。
調整工作面高度以利工作之進行。
工作台及工作椅式樣與高度應可使坐姿工作者保持舒適的姿勢。
提供可調整性的座椅。
提供站立的工作者防疲勞軟墊。
物料與工具應置於垂直與水平之正常工作區域內 。(正常vs.最大工作區域)
工具物料應置於固定場所，並依最佳的操作順序排列，以消除或減少尋找
與選擇兩動素。
零件物料之供給，應利用重力墬送方法送至工作者手邊，以減少伸手和移
物所需時間。
工具物料及裝置應佈置於工作者之前面近處。
應設置良好通風、照明、溫度等適合於操作的工作環境，減少眼睛凝視時
間，降低工作疲勞。
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Correct Worksurface Height
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Standing
Workplace
Dimension
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Adjustable Chair
27
Six Basic
Seating
Postures
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Properly
Adjustable
Workstation
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Normal and Maximum Working Areas in
Horizontal Plane
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Normal and Maximum Working Areas in
Vertical Plane
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The design of tools and equipment
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儘可能將兩種或多種工具合併使用(減少換取作業和時間)。
夾持工作物時，儘量解除手之工作，而使用夾具或足踏工具為之。
抓取物件時，需施力的工作使用強力握取；要求精確性的工作則使用夾抓法。
操縱桿、十字桿、手柄、轉輪等操控裝置，應放在操作員最易接近處及施力範
圍，且能利用機械之最大能力。
工作物應儘可能預放在固定位置。
手柄之設計，應儘可能使與手之接觸面積最大。
儘量使用動力工具或半自動工具(如動力螺帽套筒) 。
設計的工具需使兩手及大多數人都能使用。
手指使用工具時，避免重覆手指動作，儘量使用最強的手指(中指和姆指) 。
設計適當形狀的把手；把手直徑設計範圍為1.5至2吋，以利強力抓握法；把手
長度至少4吋；對兩個把手的工具，設計3吋抓握間距。
工具重量保持在5磅以下。
機器設備使用指示燈、聲音、形狀、質地或尺寸類比編碼顯示等裝置，以利提
醒操作員注意或警示及辨識。
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Types of Grip
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傳統握法
改良握法
(手睕保持直線)
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手之接觸面較大
且應用虎口施力
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拇指過
度伸展
所有手
指分擔
負荷
應用拇指
抓握與引
導工具
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握力與抓握間距之關係
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工具使用形狀、質地或尺寸，以利辨識，避免混淆
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Proper Orientation of Power Tools in Workplace
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NOISH Lifting Guidelines
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NOISH：National Institute for Occupational safety and
Health (美國職業安全協會)
To recognize an overexertion injury resulting from job
demands that exceed a worker’s capacity.
RWL (Recommended Weight Limit) is based on the
concept of an optimum weight, with adjustments for
various factors related to task variables.
Once RWL is exceeded, musculoskeletal injury
incidences and severity rates increase considerably.
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Meaning of RWL
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RWL means a load that can be handled by almost
everyone：
1. 770 lb (350 kg) compression force can be tolerated
by most young, healthy workers.
2. Over 75% of women and over 99% of men have the
strength capability to lift a load described by RWL.
3. Maximum energy expenditures of 4.7 kcal/min will
not exceed recommended limits.
41
Computation of RWL
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RWL=LC*HM*VM*DM*AM*FM*CM
RWL (lb) = 51*(10 / H)*(10.0075*|V30|)*(0.82+1.8 / D)
*(10.0032*A)*FM*CM
LC=負荷常數=51 lb ； HM=水平係數=10 / H ；
H=負荷重心與兩足踝中點的距離 (10H25 inches) ；
VM=垂直係數=10.0075*|V-30| ； V=負荷重心的垂直位置 (0V70 inches) ；
DM=距離係數=0.82 + 1.8 / D ； D=垂直舉起的高度 (10D70 inches) ；
AM=非對稱係數=10.0032*A ； A=手與腳的角度 (0A135) ；
FM=搬運頻率係數 (Work Duration：Short、Moderate、Long) (Table 4-7) ；
CM=.耦合係數 (搬運物件或箱子的條件) (Coupling Type：Good、Fair、Poor)
(Table 4-8，)
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MultiTask Lifting Guidelines
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CLI (Composite Lifting Index) represents the collective demands
of the jobs.
CLI equals the largest Single Task Lifting Index (STLI) and
increases incrementally for each subsequent task.
1.計算各工作單一工作的RWL值，得STRWL。
2.各工作之FM=1之情況下，計算不考慮頻率係數之RWL值，得FIRWL。
3.計算單一工作之LI，得STLI=Load / STRWL。
4.計算不考慮頻率係數時之LI，得FILI=Load / FIRWL。
5.依STLI受力值漸減次序排列，計算整個工作的CLI。
CLI = STLI1 + LI
其中，
LI=FILI2*(1 / FM1,2  1 / FM1) + FILI3*(1 / FM2,3  1 / FM2) + …….
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Manual Lifting General Guidelines
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Plan the lift
Determine the best lifting technique
Get a secure grip
Pull the load in close to your body
Alternate lifting and light work tasks
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