基于模特排時(shí)法的制造企業(yè)生產(chǎn)線平衡研究

周曉輝，洪增林

(西北工業(yè)大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，西安 710072)

模特排時(shí)法(MODAPTS)是工業(yè)工程方面的基礎(chǔ)方法，最早由海特博士(G·C·Heyde)創(chuàng)建.模特排時(shí)法是一種基于人因工程學(xué)原理的動(dòng)作時(shí)間分析方法，較傳統(tǒng)的PTS(預(yù)定動(dòng)作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)法)方法，更簡便易行、更具操作性[1-2].本文基于模特排時(shí)法，研究制造企業(yè)生產(chǎn)線平衡問題.

1 模特排時(shí)法在某模擬生產(chǎn)線的應(yīng)用

1.1 模擬生產(chǎn)線現(xiàn)狀

該模擬生產(chǎn)線屬于多工序連續(xù)混裝流水作業(yè).由于生產(chǎn)線負(fù)荷不均衡，高負(fù)荷工序不能按時(shí)完成生產(chǎn)任務(wù)，低負(fù)荷的工序卻經(jīng)常停工待料，該狀態(tài)除容易造成工時(shí)損失外，還可能造成工件堆積滯留現(xiàn)象，甚至造成生產(chǎn)線的中斷.企業(yè)不斷進(jìn)行擴(kuò)張，采取外延式擴(kuò)線、加班等措施，極大地增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本[3-4].因此，急需轉(zhuǎn)變企業(yè)增長方式，對(duì)現(xiàn)行生產(chǎn)線問題進(jìn)行分析，找出影響生產(chǎn)線平衡的因素，采取不增加成本或少增加成本的內(nèi)涵式增長方式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)擴(kuò)張[5-6].

1.2 模擬生產(chǎn)線的應(yīng)用舉例

對(duì)現(xiàn)行的某模擬生產(chǎn)線上的各個(gè)工位進(jìn)行記錄，然后通過方法研究，制定出標(biāo)準(zhǔn)方法，再通過時(shí)間研究，制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間.應(yīng)用達(dá)寶易軟件對(duì)模擬裝配過程進(jìn)行記錄和分析，利用模特排時(shí)法計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，然后對(duì)裝配過程進(jìn)行改進(jìn).

具體而言，先對(duì)模擬裝配過程進(jìn)行錄像，采用達(dá)寶易軟件逐幀重放、自由調(diào)節(jié)播放速度，精確地找到動(dòng)作單元的分界位置.同時(shí)還可以進(jìn)行周期、動(dòng)素(作)類型、速度評(píng)價(jià)系數(shù)、動(dòng)作說明等屬性的編輯，其結(jié)果和視頻聯(lián)動(dòng).定標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，提供了速度評(píng)價(jià)法和MOD法計(jì)算器及手動(dòng)輸入標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間ST.

表1、2是自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間界面下的動(dòng)作分析表和動(dòng)作名稱統(tǒng)計(jì)結(jié)果.

表1 動(dòng)作分析表

表2動(dòng)作名稱統(tǒng)計(jì)結(jié)果

動(dòng)作名稱數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)平均值中間值最小值最大值方差改善前總時(shí)間改善后總時(shí)間打開箱體10.40.400.40.4000.40.4伸手到橡皮腳30.330.400.20.400.0111握取橡皮腳30.40.400.40.4001.21.2伸手到螺絲80.370.400.240.570.012.972.97握取螺絲90.660.520.341.210.15.945.94移回1052.760.400.253.4095.12289.81288.98對(duì)準(zhǔn)1273.261.840.2418.2011.47413.76412.04裝配橡皮腳40.730.800.321.200.142.922.92左手持住箱體底10.60.600.60.6000.60.6把橡皮腳裝在箱體上40.90.800.41.600.253.63.6伸手到墊片180.50.400.21.600.19.059.05握取墊片240.470.440.280.800.0211.3811.38裝配墊片80.670.800.41.200.085.45.4伸手到螺絲刀90.460.400.21.600.194.124.12握取螺絲刀81.020.660.422.000.518.188.18用螺絲刀對(duì)準(zhǔn)螺絲40.750.800.60.800.0133伸后到螺母270.460.400.21.800.1412.4512.05握取螺母300.430.400.040.800.0213.0412.64裝配螺絲71.061.200.41.600.227.47.4放下螺絲刀71.581.600.43.231.1211.0311.03

圖1 改善前后動(dòng)素分布情況

同時(shí)，達(dá)寶易提供了MOD法計(jì)算器，點(diǎn)擊MOD計(jì)算器的按鈕，可使MOD法更簡便易行.圖1是改善前后的動(dòng)素分布對(duì)比分析.

圖2是改善前后三大動(dòng)素(有效動(dòng)素、輔助動(dòng)素、無效動(dòng)素)時(shí)間比較. 圖3是改善前后動(dòng)作時(shí)間對(duì)比.

圖2 改善前后三大動(dòng)素時(shí)間比較

圖3 改善前后動(dòng)作時(shí)間對(duì)比

周期統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示.

表3 周期統(tǒng)計(jì)結(jié)果

該模擬裝配過程中有幾百個(gè)操作，這些操作在SOP中合并成25個(gè).每個(gè)SOP記錄5個(gè).每個(gè)SOP輸出結(jié)果如圖4所示.

1.3 分析某模擬生產(chǎn)線存在的問題

通過對(duì)操作全過程的記錄和分析，發(fā)現(xiàn)操作過程中，存在以下3個(gè)問題：

1)作臺(tái)布置存在問題

通過操作過程分析可以發(fā)現(xiàn)，首先工作臺(tái)布置比較凌亂，每次伸手取零件時(shí)，基本都需要用眼，這比較浪費(fèi)時(shí)間，降低速度.其次，工作臺(tái)上的零件放置也不合理，超過90%的伸手動(dòng)作都是需要大臂移動(dòng)，這是非常不合理的，不僅降低速度，而且耗費(fèi)體力，容易讓操作者產(chǎn)生疲勞.

2)裝配過程由一個(gè)操作者完成不合理

由于裝配過程由一個(gè)操作者完成，操作者需要用到零件和工具都放置在工作臺(tái)上，會(huì)出現(xiàn)上述操作臺(tái)混亂的問題.該裝配過程的操作比較多，讓一個(gè)人熟練掌握，需要的培訓(xùn)時(shí)間比較長；又由于操作多，在操作過程中，會(huì)出現(xiàn)需要思考和計(jì)劃，這些動(dòng)素會(huì)降低速度，是不必要的.

3)缺乏操作標(biāo)準(zhǔn)

該操作過程中，沒有操作標(biāo)準(zhǔn)，操作者也沒有操作經(jīng)驗(yàn)，在操作過程中，出現(xiàn)一些錯(cuò)誤操作.對(duì)于一些正確的操作，也存在一定的問題.比如，在裝配過程中，接線時(shí)，需要擰螺絲，擰幾圈螺絲是標(biāo)準(zhǔn)的，沒有規(guī)定，只知道是擰緊，擰緊的過程差別就比較大，用的時(shí)間也會(huì)有很大的差別.

模擬生產(chǎn)線的流程存在以下問題：

1)各工位任務(wù)分配不合理，存在瓶頸和冗余工位；

2)缺乏標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)；

3)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)不合理，存在人力資源浪費(fèi)的現(xiàn)象；

4)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量沒有充分挖掘企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)能力.

圖4 SOP記錄表

2 模擬生產(chǎn)線的平衡改善

2.1 運(yùn)用模特排時(shí)法制定工時(shí)定額標(biāo)準(zhǔn)

工時(shí)定額是企業(yè)生產(chǎn)管理中一項(xiàng)極為重要的基礎(chǔ)工作，它對(duì)于正確地組織企業(yè)的生產(chǎn)和分配，都是很重要的.工時(shí)定額的側(cè)重點(diǎn)是“規(guī)定一個(gè)額度”.所以，即使同一作業(yè)，由于用途不同，可能有不同量值的定額值.

2.2 改善某模擬生產(chǎn)線

通過對(duì)某模擬裝配過程的分析，對(duì)裝配過程進(jìn)行改善.將裝配過程改為由5個(gè)工位完成.

第1個(gè)工位的操作是打開機(jī)箱，在箱體底裝4只橡皮腳.

第2個(gè)工位是將線路板固定在箱體上，用螺母固定好.

第3個(gè)工位的操作是裝船形開關(guān)、J型航空插和小喇叭，并將線接好.

第4個(gè)工位是在箱體蓋上裝二級(jí)管座.

第5個(gè)工位是裝鈕子開關(guān)、發(fā)光二極管和按鈕開關(guān)，并蓋好箱體.

對(duì)于某模擬生產(chǎn)線，在堅(jiān)持動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則和“ECRS”(取消、合并、重排、簡化)四大原則基礎(chǔ)上進(jìn)行改善.具體包括以下方面：

1)重新分配操作員的工作任務(wù) 將有極性的元件及外形相似的元件分配給不同工位，這樣可以減少工人的工作量和錯(cuò)誤率，間接達(dá)到提高生產(chǎn)率的目的.

2)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 運(yùn)用動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則改進(jìn)各工位操作員的操作方法和工作臺(tái)布置，制定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序，并對(duì)操作員進(jìn)行培訓(xùn)，使其具備必要的意識(shí)和技能.

2.3 應(yīng)用模特排時(shí)法制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)是工廠經(jīng)營管理的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，它是建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)成本的基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)化管理的基礎(chǔ)參數(shù)，也是衡量企業(yè)效率的重要基礎(chǔ)參數(shù).建立標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)系統(tǒng)的重要性是不言而喻的.

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的制定并不容易.一談到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，許多企業(yè)老板和主管馬上會(huì)聯(lián)想到每日的生產(chǎn)指標(biāo)，并且希望生產(chǎn)指標(biāo)越來越高；而生產(chǎn)工人卻有很大的抵觸情緒，從而一般的工業(yè)工程師很難得到準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間.而用模特排時(shí)法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，這些問題可以解決.因?yàn)槟Ｌ嘏艜r(shí)法是將操作過程分解成21個(gè)動(dòng)作，每個(gè)動(dòng)作都有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，在加上寬放時(shí)間，可以計(jì)算出操作過程的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間.

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間可以用以下的公式計(jì)算：

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間=作業(yè)時(shí)間+寬放時(shí)間

用模特排時(shí)法確定的某模擬裝配實(shí)驗(yàn)的作業(yè)時(shí)間是578.81 s，裝配車間的寬放率一般是26%-30%.取寬放率為28%，根據(jù)公式得，某模擬裝配實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是740.876 8 s.

根據(jù)目前的生產(chǎn)條件及工人的熟練程度，確定標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量，確定每個(gè)工位需要的工人數(shù)，重新配置人力.

3 結(jié) 語

通過MOD法在某模擬生產(chǎn)線上的應(yīng)用可以看出MOD法在生產(chǎn)線能力平整方面是十分有效的.企業(yè)應(yīng)了解MOD法及相關(guān)工業(yè)工程方面的技術(shù)知識(shí)，對(duì)生產(chǎn)過程的作業(yè)程序、作業(yè)方法、物料配置、空間布局及作業(yè)環(huán)境等各方面進(jìn)行改善，在不投資或少投資情況下取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益.值得一提的是，要達(dá)到IE部門所設(shè)定的目標(biāo)，領(lǐng)導(dǎo)的重視和工人的配合是十分重要的.

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