Fundamentals of work measurement: what every engineer should know

224 Pages·2016·5.23 MB·English

by  Desai

F U N D A M E N T A L S O F
WORK MEASUREMENT
What Every Engineer Should Know

F U N D A M E N T A L S O F
WORK MEASUREMENT
What Every Engineer Should Know
Anil Mital
Anoop Desai
Aashi Mital

Boca Raton London New York
CRC Press is an imprint of the
Taylor & Francis Group, an informa business
CRC Press
Taylor & Francis Group
6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300
Boca Raton, FL 33487-2742
© 2017 by Taylor & Francis Group, LLC
CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business
No claim to original U.S. Government works
Printed on acid-free paper
Version Date: 20160815
International Standard Book Number-13: 978-1-4987-4582-6 (Paperback)
This book contains information obtained from authentic and highly regarded sources. Reasonable
efforts have been made to publish reliable data and information, but the author and publisher cannot
assume responsibility for the validity of all materials or the consequences of their use. The authors and
publishers have attempted to trace the copyright holders of all material reproduced in this publication
and apologize to copyright holders if permission to publish in this form has not been obtained. If any
copyright material has not been acknowledged please write and let us know so we may rectify in any
future reprint.

Except as permitted under U.S. Copyright Law, no part of this book may be reprinted, reproduced,
transmitted, or utilized in any form by any electronic, mechanical, or other means, now known or
hereafter invented, including photocopying, microfilming, and recording, or in any information stor-
age or retrieval system, without written permission from the publishers.
For permission to photocopy or use material electronically from this work, please access www.copy-
right.com (http://www.copyright.com/) or contact the Copyright Clearance Center, Inc. (CCC), 222
Rosewood Drive, Danvers, MA 01923, 978-750-8400. CCC is a not-for-profit organization that pro-
vides licenses and registration for a variety of users. For organizations that have been granted a photo-
copy license by the CCC, a separate system of payment has been arranged.
Trademark Notice: Product or corporate names may be trademarks or registered trademarks, and are
used only for identification and explanation without intent to infringe.
Visit the Taylor & Francis Web site at
http://www.taylorandfrancis.com
and the CRC Press Web site at
http://www.crcpress.com
Table of Contents
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi
Authors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xiii
1 . Introduction: Significance of Work Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1 .1 What Is Work? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1 .2 Factors Adding Work Content to a Product (or Activity) . . . . . . . . . . . . .1
1 .2 .1 Product Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1 .2 .2 Lack of Standardization and Incorrect Quality Standards . . . . .2
1 .2 .3 Poor Choice of Process or Method of Operation . . . . . . . . . . . . . .3
1 .2 .4 Reducing Waste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1 .2 .5 Poor Management and Poor Worker Performance . . . . . . . . . . . .4
1 .3 What Is Work Measurement? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1 .4 Why Is It Important to Measure Work? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
1 .4 .1 Product Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
1 .4 .2 Equipment, Tool, Fixture, and Jig Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
1 .4 .3 Selection of Equipment and Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
1 .4 .4 Processing and Operations Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
1 .4 .5 Production Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1 .4 .6 Labor Requirement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
1 .4 .7 Wages and Wage Incentives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
1 .4 .8 Comparison of Work Methods and Task Evaluations . . . . . . . . . .8
1 .4 .9 Preparing Budget, Controlling Costs, and Establishing
Selling Price . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
1 .4 .10 Facilities Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1 .5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2 . Prior to Measuring Work: Minimizing Inefficiencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
2 .1 Selecting Job or Activity to Be Studied . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
2 .2 Recording the Existing Work Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 .2 .1 Outline Process Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
2 .2 .2 Flow Process Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
2 .2 .3 The Two-Handed Process Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
2 .2 .4 Procedure Flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
2 .2 .5 Multiple Activity Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
2 .2 .6 Gang Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
2 .2 .7 Simultaneous Motion Cycle (SIMO) Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
v
2 .2 .8 Flow Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
2 .2 .9 String Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
2 .2 .10 Cyclegraphs and Chronocyclegraphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
2 .2 .11 Travel Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
2 .3 Examining the Recorded Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
2 .3 .1 Ishikawa or Fishbone Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2 .3 .2 The Questioning Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
2 .3 .3 Operation Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
2 .4 Making Improvements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
2 .5 Workstation Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
2 .5 .1 Static Work/Loads and Fixed Working Postures . . . . . . . . . . . . . 36
2 .5 .2 Repetitive Trauma Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
2 .5 .3 Work Height . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
2 .5 .4 Providing an Adjustable Chair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
2 .5 .5 Feet/Legs and Hands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
2 .5 .6 Gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
2 .5 .7 Momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2 .5 .8 Principles of Motion Economy and Hand Motions . . . . . . . . . . .41
2 .5 .9 Dominant Hand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
2 .5 .10 Working Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
2 .5 .11 Physical “Fit” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
2 .6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3 . The Basics of Time Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
3 .1 Selecting the Job to Be Timed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
3 .2 Recording the Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
3 .2 .1 Breaking the Job into Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
3 .2 .2 Timing the Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3 .2 .3 Rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
3 .2 .4 Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
3 .3 Determining the Time Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
3 .4 Determining Standard Time When Working with Machines . . . . . . . .58
3 .5 A Time Study Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
4 . Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
4 .1 Personal Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
4 .2 Delay Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
4 .3 Fatigue Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
4 .3 .1 Physiological Fatigue Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
vi
4 .3 .2 Psychological Fatigue Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
4 .3 .3 Environmental Fatigue Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
5 . Work Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
5 .1 The Concept of Work Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
5 .2 Advantages of Work Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
5 .3 Disadvantages of Work Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5 .4 Procedure for Conducting a Work Sampling Study . . . . . . . . . . . . . . . .80
5 .5 Accuracy and Precision of Work Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
5 .6 Control Charts in Work Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
5 .7 Allowances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
5 .8 Performance and Cost Evaluation Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
5 .9 Examples of Work Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
5 .10 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
6 . Predetermined Motion Time System (PMTS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
6 .1 The Basic Concept of PMTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
6 .2 Method Time Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
6 .3 Procedure to Apply MTM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
6 .4 Work Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
6 .4 .1 Detailed Work Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
6 .4 .2 Simplified Work Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
6 .4 .3 Abbreviated Work Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
6 .4 .4 Ready Work Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
6 .4 .5 Brief Work Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6 .4 .6 Detailed Mento Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6 .5 Maynard Operation Sequence Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6 .5 .1 Basic MOST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

6 .5 .2 General Move . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
6 .5 .3 Controlled Move . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
6 .5 .4 Tool Use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
6 .5 .5 Types of MOST Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
6 .5 .5 .1 Mini MOST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
6 .5 .5 .2 Maxi MOST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
6 .6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7 . Standard Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7 .1 The Concept of Standard Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7 .2 Development of Standard Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7 .3 Data in Tabular Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
vii
7 .4 Data Using Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
7 .5 Applying Standard Data Using Analytical Formulas . . . . . . . . . . . . .124
7 .5 .1 Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
7 .5 .2 Turning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126
7 .5 .3 Milling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
7 .6 Using Standard Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
7 .7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
8 . Measuring White-Collar Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
8 .1 Basic Concept of White-Collar Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
8 .2 Standards of Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139
8 .3 Benchmarking Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
8 .4 An Approach to Measure White-Collar Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
8 .5 Office Standard Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144
8 .6 Office Standard Data Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
8 .6 .1 Advanced Office Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146
8 .6 .2 Advanced Standard Data Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149
8 .7 Multiple Linear Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149
8 .7 .1 Ambiguous Nature of White-Collar Jobs . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
8 .8 Functional Performance System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156
8 .8 .1 Role of Office Technology in Improving White-Collar
Productivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160
8 .9 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
9 . Nontraditional Methods of Measuring Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
9 .1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
9 .2 Metabolic Energy Expenditure or Oxygen Consumption . . . . . . . . . .164
9 .2 .1 Measuring Aerobic Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166

9 .2 .2 Instruments for Measuring Oxygen Uptake . . . . . . . . . . . . . . . 167
9 .3 Heart Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
9 .4 Ratings of Perceived Exertion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
9 .5 Body Core Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
9 .6 Flicker Fusion Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172
9 .7 Subjective Feelings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173
9 .8 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173
10 . Instrumentation and Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175
10 .1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175
10 .2 Stopwatches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175
viii
10 .3 Time Study Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
10 .3 .1 Proplanner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180
10 .3 .2 Timer Pro Professional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180
10 .3 .3 Design Systems Inc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183
10 .3 .4 VRex Software Suite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187
10 .4 Nontraditional Methods of Measuring Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187
10 .5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194
11 . Using Work Measurement in Cost Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195
11 .1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195
11 .2 Product Pricing Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196
11 .3 Estimating Direct Labor Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197
11 .3 .1 The Process Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197
11 .3 .2 Estimating Machining Times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198
11 .3 .3 Direct Labor Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200
11 .4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201
Suggested Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
Appendix: Source Listing of Rest Allowance Determination
Program Based on Metabolic Energy Expenditure . . . . . . . . . . . . . . . . .205
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

ix