為了應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力成本上升所帶來(lái)的經(jīng)營(yíng)壓力，越來(lái)越多的企業(yè)逐步引入半自動(dòng)化或自動(dòng)化設(shè)備來(lái)替代部分或全部人工作業(yè)過(guò)程。由于自動(dòng)化設(shè)備一般投入較高，落地實(shí)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(kāi)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(xiàn)的規(guī)劃對(duì)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(jì)，并能夠?qū)ㄔ斐杀竞蜕a(chǎn)能力進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期結(jié)果在設(shè)計(jì)、建造與使用方之間得到共同認(rèn)可，對(duì)于半自動(dòng)化或自動(dòng)化系統(tǒng)的成功實(shí)施十分重要。

  MTM-1，或稱(chēng)為MTM基本方法，即最初的MTM(Methods-Time Measurement)，自1948年公開(kāi)發(fā)表之后，多個(gè)國(guó)家的MTM協(xié)會(huì)和研究機(jī)構(gòu)基于MTM基本方法開(kāi)發(fā)出了適合不同應(yīng)用場(chǎng)景的多種MTM高級(jí)模塊系統(tǒng)，因此最早的MTM方法被稱(chēng)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(jì)領(lǐng)域，典型的應(yīng)用企業(yè)包括例如空中客車(chē)，博世，戴姆勒，美諾等等

  本文結(jié)合實(shí)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(jì)原則進(jìn)行了新線(xiàn)體的分析和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案最終獲得實(shí)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(jì)對(duì)象來(lái)自于一家研究設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售各類(lèi)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(duì)象為某一規(guī)格燃?xì)忾y閥體，如圖2所示。

  研究的工作過(guò)程對(duì)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(guò)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(xiàn)，該流水線(xiàn)形式在國(guó)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(guò)秒表法進(jìn)行了工時(shí)的測(cè)量，并根據(jù)各個(gè)工序的時(shí)間數(shù)據(jù)將工人的工作內(nèi)容分為4種類(lèi)型。

  4種工作類(lèi)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(xiàn)上;工作2、3的工人從皮帶線(xiàn)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(xiàn);工作4的工人從皮帶線(xiàn)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(gè)生產(chǎn)過(guò)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(jī)效以小組計(jì)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(duì)每個(gè)工作類(lèi)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(shí)間計(jì)算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參照的是REFA的定義，即tg用來(lái)衡量人工作業(yè)的基礎(chǔ)時(shí)間，te則是包含寬放和等待的單元作業(yè)時(shí)間如工作1的工人完成操作的基礎(chǔ)時(shí)間為125.4TMU。由于篇幅限制，其它三個(gè)工作類(lèi)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(xiàn)平衡圖時(shí)，由于相同工作由多人完成，所以對(duì)時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行等效計(jì)算。

  在對(duì)所有工作類(lèi)型進(jìn)行分析之后，可以建立整線(xiàn)的線(xiàn)平衡，如圖5所示。

  對(duì)于一件產(chǎn)品的完整的裝配過(guò)程，其單元時(shí)間te為，即27.2秒(1秒=27.8TMU)。

  現(xiàn)狀的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

  為了后續(xù)計(jì)算設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性，需對(duì)單件產(chǎn)品的人工工時(shí)成本進(jìn)行計(jì)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(wàn)RMB/年;年工作日250日/年，每日凈工作時(shí)間450分鐘。

  單件產(chǎn)品的人工工時(shí)費(fèi)用可以簡(jiǎn)要計(jì)算如下：

  計(jì)算可得目前單件產(chǎn)品的人工工時(shí)成本為0.32元/件。

  當(dāng)前產(chǎn)線(xiàn)的其它問(wèn)題

  除了存在提高效率的需求之外，目前的線(xiàn)體設(shè)計(jì)同時(shí)存在如下方面的問(wèn)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(wèn)題難以追溯到個(gè)人;

  (3)無(wú)法有效衡量每個(gè)工人的個(gè)體產(chǎn)出;

  (4)如果工人缺勤而無(wú)法實(shí)現(xiàn)10人配置，將會(huì)顯著影響整線(xiàn)效率。

  以上這些問(wèn)題，同時(shí)也是同類(lèi)皮帶型流水線(xiàn)典型的問(wèn)題。

  方案設(shè)計(jì)

  通過(guò)MTM-1 對(duì)工作方法進(jìn)行描述，能夠有效的建立起方法與時(shí)間的關(guān)系，從而獲得改善措施所對(duì)應(yīng)的節(jié)約時(shí)間的即時(shí)計(jì)算，再通過(guò)經(jīng)濟(jì)性原則和人類(lèi)工效學(xué)原則(人類(lèi)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(jì)方案之中。

  使用 MTM-1 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本策略

  例如，在對(duì)工作1的分析當(dāng)中，閥桿的抓握動(dòng)作為G4C，屬于高控制程度的抓握動(dòng)作，可考慮通過(guò)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(shí)現(xiàn)在抓握動(dòng)作上從12.9 TMU降低為2.0 TMU。

  在本案例設(shè)計(jì)中，參照應(yīng)用MTM進(jìn)行工作設(shè)計(jì)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(dòng)作：

  a.使用提升機(jī)提升物料高度;

  (2)縮短動(dòng)作距離：

  a.通過(guò)物料布局設(shè)計(jì)和改變物料盛裝容器使物料盡可能靠近雙手;

  b.通過(guò)工站間傳送帶的設(shè)計(jì)縮短物料傳遞距離;

  c.通過(guò)落料滑道的設(shè)計(jì)縮短放下的距離;

  (3)降低控制程度：

  a.通過(guò)散開(kāi)分布物料，使物料的夠取控制程度降低;

  b.通過(guò)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(dòng)作;

  b.利用工具和裝置的設(shè)計(jì)消除或簡(jiǎn)化人工動(dòng)作。

  3.2 設(shè)計(jì)方案

  通過(guò)綜合各項(xiàng)工作優(yōu)化因素，最終形成2人工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，如圖6與圖7所示。所有工作內(nèi)容劃分到2個(gè)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(guò)程分析如表3所示。

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

  雙人工作站的線(xiàn)平衡如圖7所示。

  對(duì)于一件產(chǎn)品的完整的裝配過(guò)程，其單元時(shí)間te為，即12.7秒。

  設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

  單件產(chǎn)品的人工工時(shí)費(fèi)用仍然按如下計(jì)算方式：

  計(jì)算可得方案設(shè)計(jì)的單件產(chǎn)品的人工工時(shí)成本為0.15元/件。則雙人工站設(shè)計(jì)可實(shí)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(wàn)人民幣，那么可對(duì)投資回報(bào)周期進(jìn)行計(jì)算：

  即投資回報(bào)周期約為0.6年。

  項(xiàng)目結(jié)果

  設(shè)計(jì)方案得到了企業(yè)的認(rèn)可并最終建造實(shí)施，在線(xiàn)體投入運(yùn)營(yíng)之后，運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計(jì)預(yù)期，達(dá)成了設(shè)計(jì)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(shí)具備如下優(yōu)勢(shì)：

  (1)避免了物料的堆積，消除了工序遺漏的風(fēng)險(xiǎn);

  (2)質(zhì)量問(wèn)題能夠追溯到個(gè)人;

  (3)能夠以2人小組為單位衡量產(chǎn)出;

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

  結(jié)論

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