王思淇 高宇 葉洪旭

摘 要：為規(guī)范動作標(biāo)準(zhǔn)及改善生產(chǎn)線作業(yè)績效的問題，文章以圣加倫公司汽車換擋器裝配線為研究對象，研究零件裝配工位中“人—機—環(huán)”工效學(xué)，通過測定流水線各工位的作業(yè)時間，運用動作與人因分析的研究方法對裝配線各工序操作人員的動作過程進(jìn)行分析，找出瓶頸工序，然后根據(jù)動作經(jīng)濟原則對其進(jìn)行了優(yōu)化，降低了作業(yè)時間，提高了生產(chǎn)效率，從而提升了企業(yè)效益。

關(guān)鍵詞：動作分析;動作經(jīng)濟原則;軟件仿真

0 引言

如今，精益生產(chǎn)在制造業(yè)中的應(yīng)用已日益廣泛，特別是在勞動力密集的手工裝配線和對人的依賴程度很大的企業(yè)。由于在生產(chǎn)中，操作者的體力是不能儲存起來的[1]，為此應(yīng)多加引進(jìn)省力的機械化設(shè)備，減少操作中產(chǎn)生的浪費，同時要更加注重利用裝配過程中的工效學(xué)對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行改善。

本文主要對圣加倫公司換擋器裝配線上操作人員的作業(yè)活動進(jìn)行觀察，分析其中存在的問題，運用動作分析以及人因工程的相關(guān)理論對存在的問題進(jìn)行優(yōu)化并提出合理的解決方案，使裝配線獲取最大的產(chǎn)能。

1 公司裝配線現(xiàn)狀

1.1 裝配線總體布局

該公司目前的裝配線總共有19個工位，其中工位14與工位19為檢測工位，工位4與工位18為裝配線的瓶頸工序，裝配線總體為直線型布局。

1.2 裝配線動作與人因分析

通過對該公司裝配線上裝配人員的動作觀察發(fā)現(xiàn)以下幾個問題：

（1）操作臺間距較大，導(dǎo)致裝配人員從上道工序取貨時作業(yè)跨度大使得手部作業(yè)的距離超出了正常作業(yè)范圍。

（2）大部分操作臺都需要按壓或轉(zhuǎn)動手柄控制設(shè)備進(jìn)行裝配加工，這些動作通常需要站立操作，易使人產(chǎn)生疲勞，且疲勞恢復(fù)期較長。

（3）有些工序零件需要人們經(jīng)常一手持物另一只手對其進(jìn)行精準(zhǔn)裝配，從而導(dǎo)致手部疲勞。

（4）大部分生產(chǎn)看板模糊不清。通過實地考察發(fā)現(xiàn)裝配線旁邊或者各工序之間缺乏生產(chǎn)看板管理，還有生產(chǎn)標(biāo)注的不規(guī)范，容易對操作員產(chǎn)生誤導(dǎo)，尤其是新上崗的員工，容易造成工人操作不規(guī)范，嚴(yán)重影響工作的效率，進(jìn)而對生產(chǎn)線產(chǎn)生影響。

2 裝配線動作與人因改善

動作經(jīng)濟原則是一種分析和研究生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)動作的有效方法[2]，以尋求疲勞度最低、最合理的作業(yè)方法。動作的4項基本原則：減少動作的數(shù)量、雙手同時進(jìn)行工作、縮短動作的距離、輕松舒適動作。

通過動作經(jīng)濟原則對以上問題進(jìn)行改善：

（1）由于工位分配不均勻，導(dǎo)致一些工位動作少工作時間快，將工位2和3、工位12和13合并，減少不必要的拿取動作，就可避免因過快完成動作造成半成品堆積的情況，從而減少時間上的浪費。此舉不僅減少了工位數(shù)，還加快了裝配線的生產(chǎn)效率。

（2）在工位2中，用一手持物一手安裝，容易造成時間上的浪費，進(jìn)而降低作業(yè)效率。此時應(yīng)考慮用固定工具將工件固定在桌面上，解放持物手，以便兩手同時安裝。這樣，既能保證產(chǎn)品質(zhì)量，也便于作業(yè)，減輕操作者的疲勞程度。

（3）對需要力量的作業(yè)，如工位4和工位8中的“壓入零件”“鉚接”直線運動且需要一定力量的作業(yè)，改為用足進(jìn)行操作的裝置，比用手操作更有效，同時還能使得裝配人員由站姿作業(yè)變?yōu)樽俗鳂I(yè)，從而減輕手的疲勞。

（4）由于各工位的操作臺之間有一定的距離，導(dǎo)致操作者作業(yè)跨度較大，拿取零件時走動過多。在各工位之間加入傳送帶，通過傳送帶將零件傳送到下一工序。

（5）實際觀察發(fā)現(xiàn)，裝配線上基本都是女性工人且?guī)缀跏钦玖⒆鳂I(yè)的，很容易產(chǎn)生疲勞。從人體力學(xué)的角度來看，作業(yè)者小臂接近水平或稍微下傾放在工作面上而上臂處于自然懸垂?fàn)顟B(tài)，是最適宜的操作姿勢。根據(jù)女性坐著工作時的推薦高度，我們把操作平臺的高度調(diào)整在720 cm左右，同時更換原來的老舊座椅，變成可調(diào)節(jié)高度的低靠背式椅子，把身體的一部分重力壓在靠背上，以減輕脊柱尤其是腰椎部的負(fù)荷，不僅能使脊柱保持自然的狀態(tài)，產(chǎn)生輕松省力的感覺，還可以擴大操作者的雙手活動范圍。

（6）通過對生產(chǎn)看板的籠統(tǒng)勘察，制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)看板上制定了嚴(yán)格的生產(chǎn)計劃，對于不同的工序，制定出相應(yīng)的操作規(guī)范，要求員工嚴(yán)格按照要求執(zhí)行生產(chǎn)。同時對于有安全隱患的操作應(yīng)該特別注明，安全提示的地方改成紅色標(biāo)志，其他的按照操作的安全等級，依次標(biāo)示出來。經(jīng)過分析考察，將看板歸為以下幾類：產(chǎn)線生產(chǎn)管理看板、物料生產(chǎn)管理看板、設(shè)備生產(chǎn)管理看板、人員生產(chǎn)管理看板、工位生產(chǎn)管理看板、品質(zhì)生產(chǎn)管理看板。

3 基于Jack的分析仿真

Jack軟件是一個可以建造人體模型、定義人體的各個動作、完成人體操作流程以及仿真測定人機功效評價的軟件，其在各個行業(yè)中都發(fā)揮了巨大的作用。使用Jack可以創(chuàng)建虛擬環(huán)境，定義人身體的各個參數(shù)與肢體的行為，為虛擬環(huán)境中的人員分配任務(wù)，控制其作業(yè)時間，并定義其作業(yè)方式，評價其虛擬活動的有效性與疲勞指數(shù)。與其他的軟件相比，Jack可更加真實地還原作業(yè)環(huán)境，并且可以導(dǎo)入其他軟件模型，這也使得虛擬的界面更加符合實際，得出的結(jié)果也符合事實的規(guī)律?？傊?，Jack軟件更能方便地還原作業(yè)環(huán)境，使得結(jié)果更加符合事實，更能指出作業(yè)中的待改善點。

3.1 仿真動作分析

3.1.1 改善前的動作仿真

將各個零部件擺放到各自的位置，開始還原工人的操作動作，并將工人的每個動作都用Jack中的虛擬人物模型來還原，將其儲存為單獨命名的動作，為下一步制成流暢的動畫做準(zhǔn)備。制定好全部所需的動作以后，還要記錄每個動作的操作時間，動畫制作不僅設(shè)置動作的時間，還要設(shè)置物品處于某個位置的持續(xù)時間，將所有的動作和物品的擺放位置都設(shè)置時間后，就可以組成一個連續(xù)動畫，通過動畫的播放可以看出與實際中的工人操作吻合度很高，展現(xiàn)出工人的實際操作情形。

3.1.2 改善后的動作仿真

將人體從原來的站姿改善為坐姿以及部分動作的改變，需將之前的作業(yè)單元刪除，然后重新調(diào)整動作設(shè)定時間，最后組合形成新的動作仿真。

通過下背分析可知動作前后的改善是合理的。下背部分析工具可以分析特定環(huán)境下人體脊柱受力對下背部的影響。通過該工具判斷仿真任務(wù)中的作業(yè)對工人下背部的傷害程度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，分析需要進(jìn)行改善的作業(yè)單元，從而對工廠車間的規(guī)劃與工序進(jìn)行重新安排。由于下背部分析是隨著動畫進(jìn)度的實時分析，所以本文選取改善前后仿真中的第一單元展示。隨著動畫的進(jìn)度分析，會有某些動作對下背部損傷大，有些損傷小，選取改善前后分析中損傷最大時刻的記錄。

由上述改善前后工人下背部的分析可知，改善前后的下背部分析都符合標(biāo)準(zhǔn)，但是改善之后人體由站姿改為坐姿，對下背部的損傷是更小的，這就使得工人能夠更加輕松地作業(yè)。

3.2? 新陳代謝分析

新陳代謝分析工具可以對工人生理和任務(wù)進(jìn)行描述，然后分析動作共需消耗的能量[5]，明確是否超過[NIOSH]的限定值，并且還可以了解是否會使得疲勞損傷的風(fēng)險提高。首先，本文選用第二工序“將線束總成和鉚釘安裝到上序工件的主支架”這一部分動作進(jìn)行新陳代謝分析，可以得出改善后的作業(yè)單元比改善前的作業(yè)單元托舉消耗能量少了0.024 kcals，胳膊減少0.028 kcals，手部消耗減少? ? ? ? ?0.028 kcals，總消耗能量共減少0.06 kcals。

改善前后的能量消耗都符合限定值，并且改善后的動作比以前的動作消耗更少的能量，消耗能量降低了36.5%。這就說明改善后的人員消耗更少的能量，由之前的一手持物一手安裝改為把物體固定在桌面上，兩手同時安裝，可以更加節(jié)省時間。由此可見，改善的方案是十分有效的，可以提高作業(yè)效率。

4 結(jié)語

通過對原換擋器裝配線分析找出了瓶頸工序，運用動作經(jīng)濟原則對瓶頸工序和一些存在不合理操作的工序進(jìn)行了動作與人因分析與改善，縮短了瓶頸工序的時間，平衡了各工序的裝配時間，減少操作人員的疲勞程度，使得操作人員的動作更輕松舒適，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和效益。此次課題的研究，充分證明了動作與人因分析對產(chǎn)線平衡以及企業(yè)精益改善的有效性，也讓筆者體會到IE對制造業(yè)的重要性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]易樹平，郭伏.基礎(chǔ)工業(yè)工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2]王有遠(yuǎn).基礎(chǔ)工業(yè)工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[3]熊永家，婁文忠.工業(yè)工程方法從入門到精通[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[4]郭伏，錢省三.人因工程學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[5]鈕建偉，張樂.Jack人因工程基礎(chǔ)及應(yīng)用實例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

（編輯 王雪芬）