為了應(yīng)對勞動力成本上升所帶來的經(jīng)營壓力，越來越多的企業(yè)逐步引入半自動化或自動化設(shè)備來替代部分或全部人工作業(yè)過程。由于自動化設(shè)備一般投入較高，落地實施之后進(jìn)行改造往往需要更高的投入，正如Gairola 1981年在機(jī)械工業(yè)行業(yè)所發(fā)現(xiàn)的，開發(fā)和規(guī)劃階段能夠決定生產(chǎn)系統(tǒng)75%的成本因此關(guān)注于生產(chǎn)線的規(guī)劃對于降低生產(chǎn)成本具有重要意義。

  如何在規(guī)劃階段就獲得高效的工作設(shè)計，并能夠?qū)ㄔ斐杀竞蜕a(chǎn)能力進(jìn)行準(zhǔn)確的評估，同時實現(xiàn)設(shè)計預(yù)期結(jié)果在設(shè)計、建造與使用方之間得到共同認(rèn)可，對于半自動化或自動化系統(tǒng)的成功實施十分重要。

  MTM-1，或稱為MTM基本方法，即最初的MTM(Methods-Time Measurement)，自1948年公開發(fā)表之后，多個國家的MTM協(xié)會和研究機(jī)構(gòu)基于MTM基本方法開發(fā)出了適合不同應(yīng)用場景的多種MTM高級模塊系統(tǒng)，因此最早的MTM方法被稱為MTM-1。

  MTM-1以及其它MTM系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域，典型的應(yīng)用企業(yè)包括例如空中客車，博世，戴姆勒，美諾等等

  本文結(jié)合實際案例，采用MTM-1方法進(jìn)行了現(xiàn)有工作系統(tǒng)的描述，并根據(jù)MTM-1的工作設(shè)計原則進(jìn)行了新線體的分析和設(shè)計，設(shè)計方案最終獲得實施，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

  現(xiàn)狀描述

  本文的設(shè)計對象來自于一家研究設(shè)計、生產(chǎn)和銷售各類燃?xì)馇蜷y、家用燃?xì)庠睢⒉讳P鋼波紋管及燃?xì)獗砀郊钠髽I(yè)。產(chǎn)品對象為某一規(guī)格燃?xì)忾y閥體，如圖2所示。

  研究的工作過程對象為球閥主體部件的預(yù)裝，其中閥桿與密封圈已經(jīng)完成預(yù)裝，不含墊圈、手柄和螺母的安裝。所包含的工序過程如圖3所示。

  現(xiàn)狀生產(chǎn)布局如圖4所示，采用的是皮帶流水線，該流水線形式在國內(nèi)中小企業(yè)的小型產(chǎn)品裝配工作中被普遍應(yīng)用。企業(yè)通過秒表法進(jìn)行了工時的測量，并根據(jù)各個工序的時間數(shù)據(jù)將工人的工作內(nèi)容分為4種類型。

  4種工作類型的工作內(nèi)容如下：

  工作1 組裝閥桿到殼體;

  工作2 組裝密封座和球到殼體;

  工作3 組裝密封座到接頭體并刷膠，預(yù)緊接頭體到殼體;

  工作4 鎖緊接頭體與殼體。

  在實際生產(chǎn)過程中，工作1的兩名工人從料盒取料，預(yù)裝之后放置到皮帶線上;工作2、3的工人從皮帶線夠取前工序完成的部件，并從料盒夠取物料組裝到部件，再將部件放回到皮帶線;工作4的工人從皮帶線夠取部件，使用鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊接頭體與殼體，然后將完成品放置到盛裝容器。

  整個生產(chǎn)過程需要作業(yè)小組協(xié)同配合，以防止堆積和工序遺漏現(xiàn)象的發(fā)生。工人績效以小組計件的形式進(jìn)行。

  使用 MTM-1 建立現(xiàn)狀分析

  首先使用 MTM-1對每個工作類型的工作內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)狀分析。如表1展示的是工作1的MTM-1現(xiàn)狀分析。

  時間計算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參照的是REFA的定義，即tg用來衡量人工作業(yè)的基礎(chǔ)時間，te則是包含寬放和等待的單元作業(yè)時間如工作1的工人完成操作的基礎(chǔ)時間為125.4TMU。由于篇幅限制，其它三個工作類型的具體MTM-1分析不再列出。寬放系數(shù)采用企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)8%，則工作1的TMU。在繪制線平衡圖時，由于相同工作由多人完成，所以對時間數(shù)據(jù)進(jìn)行等效計算。

  在對所有工作類型進(jìn)行分析之后，可以建立整線的線平衡，如圖5所示。

  對于一件產(chǎn)品的完整的裝配過程，其單元時間te為，即27.2秒(1秒=27.8TMU)。

  現(xiàn)狀的經(jīng)濟(jì)性計算

  為了后續(xù)計算設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性，需對單件產(chǎn)品的人工工時成本進(jìn)行計算。從企業(yè)獲得的相關(guān)成本數(shù)據(jù)包括：人工成本約8萬RMB/年;年工作日250日/年，每日凈工作時間450分鐘。

  單件產(chǎn)品的人工工時費用可以簡要計算如下：

  計算可得目前單件產(chǎn)品的人工工時成本為0.32元/件。

  當(dāng)前產(chǎn)線的其它問題

  除了存在提高效率的需求之外，目前的線體設(shè)計同時存在如下方面的問題：

  (1)當(dāng)前的皮帶傳輸方式難以很好的控制物料間隔，容易造成堆積和工序遺漏;

  (2)質(zhì)量問題難以追溯到個人;

  (3)無法有效衡量每個工人的個體產(chǎn)出;

  (4)如果工人缺勤而無法實現(xiàn)10人配置，將會顯著影響整線效率。

  以上這些問題，同時也是同類皮帶型流水線典型的問題。

  方案設(shè)計

  通過MTM-1 對工作方法進(jìn)行描述，能夠有效的建立起方法與時間的關(guān)系，從而獲得改善措施所對應(yīng)的節(jié)約時間的即時計算，再通過經(jīng)濟(jì)性原則和人類工效學(xué)原則(人類工效學(xué)相關(guān)內(nèi)容本文中未涉及)的衡量，即可決策是否可將該措施納入設(shè)計方案之中。

  使用 MTM-1 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的基本策略

  例如，在對工作1的分析當(dāng)中，閥桿的抓握動作為G4C，屬于高控制程度的抓握動作，可考慮通過將物料分散，從而降低抓握控制程度的方式，改變?yōu)镚1A，進(jìn)而實現(xiàn)在抓握動作上從12.9 TMU降低為2.0 TMU。

  在本案例設(shè)計中，參照應(yīng)用MTM進(jìn)行工作設(shè)計的原則[6]，主要應(yīng)用到的相關(guān)原則和措施包括：

  (1)避免身體動作：

  a.使用提升機(jī)提升物料高度;

  (2)縮短動作距離：

  a.通過物料布局設(shè)計和改變物料盛裝容器使物料盡可能靠近雙手;

  b.通過工站間傳送帶的設(shè)計縮短物料傳遞距離;

  c.通過落料滑道的設(shè)計縮短放下的距離;

  (3)降低控制程度：

  a.通過散開分布物料，使物料的夠取控制程度降低;

  b.通過將物料傳遞到確定位置，使物料的夠取控制程度降低;

  (4)其它原則：

  a.避免換手動作;

  b.利用工具和裝置的設(shè)計消除或簡化人工動作。

  3.2 設(shè)計方案

  通過綜合各項工作優(yōu)化因素，最終形成2人工作系統(tǒng)設(shè)計方案，如圖6與圖7所示。所有工作內(nèi)容劃分到2個工位：

  工位A 組裝閥桿到殼體、組裝密封座和球到殼體;

  工位B 組裝密封座到接頭體并刷膠，預(yù)緊接頭體到殼體并鎖緊。

  工位A的工作過程分析如表3所示。

  工站A的工人完成操作的基礎(chǔ)時間為163.2TMU。工站B的基礎(chǔ)時間為157.0TMU。2人工作站的相應(yīng)時間計算如表4所示。

  雙人工作站的線平衡如圖7所示。

  對于一件產(chǎn)品的完整的裝配過程，其單元時間te為，即12.7秒。

  設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性計算

  單件產(chǎn)品的人工工時費用仍然按如下計算方式：

  計算可得方案設(shè)計的單件產(chǎn)品的人工工時成本為0.15元/件。則雙人工站設(shè)計可實現(xiàn)0.17元/件的人工成本節(jié)約。

  雙人工作站的建造成本約10萬人民幣，那么可對投資回報周期進(jìn)行計算：

  即投資回報周期約為0.6年。

  項目結(jié)果

  設(shè)計方案得到了企業(yè)的認(rèn)可并最終建造實施，在線體投入運營之后，運行結(jié)果符合設(shè)計預(yù)期，達(dá)成了設(shè)計產(chǎn)能目標(biāo)。

  與改善前狀態(tài)相比，除了效率提升之外，雙人工作站的生產(chǎn)方式同時具備如下優(yōu)勢：

  (1)避免了物料的堆積，消除了工序遺漏的風(fēng)險;

  (2)質(zhì)量問題能夠追溯到個人;

  (3)能夠以2人小組為單位衡量產(chǎn)出;

  (4)線體正常運行人數(shù)從10人降為2人，提高了產(chǎn)線管理的靈活性。

  結(jié)論

  使用MTM-1對皮帶型流水線的裝配工作進(jìn)行研究設(shè)計，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，驗證了MTM-1對人工工作過程進(jìn)行描述時，能夠有效的識別影響工作時間的主要因素，并可以幫助設(shè)計者選取相應(yīng)的設(shè)計措施實現(xiàn)工作時間的顯著降低。尤其是在人工作業(yè)與自動化過程相結(jié)合時，MTM-1所實現(xiàn)的規(guī)劃分析能夠有效的支持經(jīng)濟(jì)性計算，從而為企業(yè)的自動化升級提供決策支持。