人—機(jī)操作分析及其改善優(yōu)化

胡文丹

摘要：工業(yè)工程的發(fā)展迄今已有一個(gè)多世紀(jì)。它是一項(xiàng)解決管理問題的工程技術(shù)，是一門技術(shù)與管理相結(jié)合的交叉學(xué)科，利用數(shù)學(xué)和物理學(xué)以及社會(huì)科學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行分析測(cè)定，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新，最終目的在于提高生產(chǎn)率和效率、降低成本、保證質(zhì)量和安全健康，以獲取多方面的綜合效益。無論是哪個(gè)國家的工業(yè)工程，其本質(zhì)內(nèi)涵都是一致的。其中顯而易見的便是工業(yè)工程應(yīng)用注重人的因素。通過對(duì)以人操作為主的工序的詳細(xì)研究達(dá)到工序結(jié)構(gòu)合理，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、減少作業(yè)工時(shí)消耗、縮短整個(gè)作業(yè)時(shí)間，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，其中人-機(jī)操作分析在其中起到了十分重要作用，地位無可替代。

關(guān)鍵詞：工業(yè)工程；人-機(jī)操作；改善優(yōu)化

人-機(jī)作業(yè)分析是借助人-機(jī)作業(yè)圖記錄操作者和機(jī)器在同一時(shí)間內(nèi)的工作情況并加以分析，尋求合理的操作方法，使人和機(jī)器的配合更加協(xié)調(diào)，以充分發(fā)揮人和機(jī)器的效率。在現(xiàn)代化生產(chǎn)加工中，工廠車間的機(jī)器大多是全自動(dòng)或者半自動(dòng)的，操作機(jī)器的工人變成了“監(jiān)督”機(jī)器自主工作的工人，個(gè)別時(shí)候拆卸零件或者處理零件，其余有大部分時(shí)間是空閑的。這些空閑時(shí)間如果能加以利用，可以提高員工的利用率和公司的生產(chǎn)率，使生產(chǎn)成本下降，增加工人的收入。因此，在企業(yè)管理中引入人-機(jī)操作分析的概念對(duì)于提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力是尤為重要的。

人-機(jī)作業(yè)分析的主要用途：（1）發(fā)現(xiàn)影響人-機(jī)作業(yè)效率的原因。人-機(jī)作業(yè)時(shí)，若人與機(jī)器的相互關(guān)系不協(xié)調(diào)，人-機(jī)分析圖能一目了然，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生無效時(shí)間的原因。（2）判斷操作者能夠同時(shí)操作機(jī)器的臺(tái)數(shù)即確定1名操作者可能操作幾臺(tái)機(jī)器，充分發(fā)揮閑余能力的作用。（3）判定操作者和機(jī)器兩方面哪一方對(duì)提高工效更為有利。（4）進(jìn)行安全性研究，因過分提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和設(shè)備的利用率而使操作者的安全受到危害時(shí)，應(yīng)如何保證操作者的安全問題。（5）設(shè)備改造、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及改善作業(yè)區(qū)的布置。從提高人-機(jī)作業(yè)效率的觀點(diǎn)出發(fā)，有效進(jìn)行設(shè)備改造，提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及合理改善作業(yè)區(qū)的布置。

案例介紹：加工A產(chǎn)品，員工分別完成裝卸、按停機(jī)器操作。其中，上料時(shí)間為4秒，拆卸時(shí)間為2秒，清理成品時(shí)間為1秒，數(shù)控機(jī)床加工時(shí)間為35秒，員工從一臺(tái)機(jī)器走到另一臺(tái)機(jī)器的時(shí)間為4秒。

現(xiàn)行方法分析，現(xiàn)行方法中，周期開始為工人給機(jī)器上料，結(jié)束為工人清理成品。此過程中，上料和卸料是工人的動(dòng)作，此時(shí)機(jī)器被操作，處于被動(dòng)狀態(tài)，無法對(duì)工件進(jìn)行加工，對(duì)成品的清理放在卸完料之后立即進(jìn)行，此時(shí)機(jī)器仍處于未工作狀態(tài)?，F(xiàn)行方法計(jì)算過程：

在現(xiàn)行方法中采用的是一人一機(jī)操作模式，流程為工人上料（機(jī)器被上料），機(jī)器加工（工人空閑），工人拆卸（機(jī)器被拆卸），工人清理成品（機(jī)器空閑）。經(jīng)計(jì)算，總周程為4+35+2+1=42（s），人員效率為（4+2+1）÷42=16.7%，機(jī)器利用率為35÷42=83.3%，人員空閑率83.3%，機(jī)器的空閑率16.7%。對(duì)現(xiàn)行方法的評(píng)價(jià)：經(jīng)上述計(jì)算，工人的效率僅為16.7%，大部分時(shí)間都處于空閑狀態(tài)，人員利用率低，長期下去容易造成人員工作態(tài)度懈怠。因?yàn)闄C(jī)器處于自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程的時(shí)候，工人完全處于空閑狀態(tài)，可以考慮通過采取一些手段，比如調(diào)整工序順序來填充工人的空閑時(shí)間，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

改進(jìn)方案，調(diào)整工序順序，達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)分析。閑余能力分析是對(duì)人員及設(shè)備能力進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)查分析后將作業(yè)內(nèi)容合理的再分配的工作，目的是使各工序的人員和設(shè)備負(fù)荷合理，最大限度的減少人及設(shè)備的空閑時(shí)間，從而提高效率。綜合以上三種改善方案，計(jì)算能使在一個(gè)周期內(nèi)，人員空閑時(shí)間最少的機(jī)器臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)器看管，提高人員效率。現(xiàn)假設(shè)一種較為理想的狀態(tài)：任意兩臺(tái)機(jī)器之間路程相同，且拆卸下來的零件可以拿在手中，即清理零件時(shí)，不用再回到工作臺(tái)取成品。經(jīng)確定，最適宜的機(jī)器臺(tái)數(shù)為三臺(tái)。最理想方案相關(guān)計(jì)算，總周期為41秒，人員效率為（41-8）÷41=80.5%，機(jī)器A的利用率為35÷41=85.4%，機(jī)器B的利用率為35÷41=85.4%，機(jī)器C的利用率為35÷41=85.4%，人員空閑率19.5%，機(jī)器A的空閑率為14.6%，機(jī)器B的空閑率為14.6%，機(jī)器C的空閑率為14.6%。最終改善結(jié)果分析：使用該方法，人的效率直接從53.7%到了80.5%，大大的提高了人員效率，并且產(chǎn)品產(chǎn)量是原來的三倍，從而使生產(chǎn)成本迅速下降，企業(yè)的盈利不斷飆升，綜合來看，這的確是在現(xiàn)有客觀條件下最優(yōu)的方案方法。但是當(dāng)再次回到原題目中，發(fā)現(xiàn)有一段時(shí)間，人和機(jī)器都沒有在操作運(yùn)行，便是工人需要從一個(gè)工作地走到另一臺(tái)機(jī)器的這段，這時(shí)雙方都是閑置的，而這一段距離耗費(fèi)時(shí)長為4秒，在這4秒的時(shí)間里，工人可以進(jìn)行上料一次，拆卸兩次，清理四個(gè)成品，因此，在考慮動(dòng)作經(jīng)濟(jì)性原則的基礎(chǔ)上，我們可以減少動(dòng)作數(shù)，縮短兩臺(tái)機(jī)器之間的距離，減少工人在兩臺(tái)機(jī)器之間浪費(fèi)的不必要工作時(shí)間，這需要企業(yè)重新排布各機(jī)器的工作位置，以此達(dá)到理想狀態(tài)。

剛開始的流程相當(dāng)于操作的初始模式，是最原始化的加工方式，人員效率和機(jī)器的利用率均較為低下，需要我們改進(jìn)加工方式，于是改變了加工工序的順序，在一人一機(jī)的工作模式中達(dá)到最大產(chǎn)量。但是一人一機(jī)還是會(huì)有很多閑余時(shí)間，于是采用一人多機(jī)制，最大限度的發(fā)揮人的潛力，于是有了后邊不斷的增加機(jī)器，直到達(dá)到飽和狀態(tài)。此例正說明永無止境的求新意識(shí)、不斷優(yōu)化的競(jìng)爭(zhēng)模式是人-機(jī)操作分析的追求目標(biāo)，通過改善可以充分利用員工的空閑時(shí)間（即閑余能力），安排好工人可以完成的工作，最大限度地達(dá)到多方共利，更好地實(shí)現(xiàn)該流程的價(jià)值。

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