基于模特法的人工分揀動作優(yōu)化

李雨萌，黃芊芊，李成港

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，江蘇 南京 211800）

1 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展及“一帶一路”戰(zhàn)略的提出,不僅有利于我國周邊國家發(fā)展經(jīng)濟,更為我國過剩產(chǎn)能找到了突破口,各產(chǎn)業(yè)特別是物流業(yè)正在面臨新一輪對外開放的重大機遇[1]。但我國物流行業(yè)起步晚，物流整體市場環(huán)境依然比較嚴峻，企業(yè)經(jīng)營仍然困難，應(yīng)注重質(zhì)量和效率的提升，進入以轉(zhuǎn)型升級為主線的發(fā)展新階段，逐步從追求規(guī)模和速度的粗放式增長轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅刭|(zhì)量和效率的集約式增長[2]。

工業(yè)發(fā)達國家多年從事物流產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗證明，在物流作業(yè)中分揀作業(yè)耗費人力、物力最大，分揀作業(yè)時間占到物流作業(yè)總時間的60%以上，分揀成本占到總成本的40%。物流分揀進步將直接作用于整個物流系統(tǒng)效率的提高。國內(nèi)商品流通速度不斷提升，客戶對商品多樣化要求高，需要更靈活、效率更高的物流分揀與之匹配[3]。

目前，國內(nèi)物流企業(yè)受作業(yè)要求和成本因素制約，特別在小件物品物流中，純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)方式仍是大多數(shù)配送中心的主要作業(yè)方式[4]。但人工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度低，導(dǎo)致物流分揀環(huán)節(jié)的效率低。本文在考慮國內(nèi)物流業(yè)整體水平的情況下，通過對人工分揀的動作研究，分析發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題，進而改善動作、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，提高分揀效率及生產(chǎn)平衡率。本文綜合考慮各方法的有效性、簡潔性、準(zhǔn)確性，采用模特法建立時間標(biāo)準(zhǔn)，遵循ECRS及動作經(jīng)濟性原則，消除、簡化動作，實現(xiàn)動作標(biāo)準(zhǔn)化，提高人工分揀效率，從而提高整個物流環(huán)節(jié)的作業(yè)質(zhì)量效率。

2 模特法

1966年G.C.Heyde以現(xiàn)有各動作分析技法使用經(jīng)驗和人類工學(xué)為基礎(chǔ)，進行大量實驗，運用統(tǒng)計方法，按照能量消耗與動作速度的關(guān)系，求出最佳能耗速度及其時間，摸索出分析簡單、更加人性化、結(jié)果不亞于詳細法的技法，定義了MODAPTS技法。

模特法在人體工程學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)人的動作級次，選擇以一個正常人的級次最低、速度最快、能量消耗最少的一次手指動作的時間消耗值作為它的時間單位，即1MOD=0.129s。模特法歸納出21種動作都以手指一次（移動約2.5cm）的時間性消耗值為基準(zhǔn)進行試驗、比較，通過不同比例來確定各動作時間值[5]。

該方法操作簡便，無需經(jīng)過現(xiàn)場測試，只要根據(jù)工作物藍圖、工作地布置圖和操作方法，就能預(yù)先計算出完成一項工作所需的正常時間[6]。

3 A公司保健品倉儲人工分揀環(huán)節(jié)的分析與優(yōu)化

3.1 現(xiàn)狀分析

A公司主營項目為保健品倉儲，其具有以下特點：保健品需要依據(jù)化學(xué)性質(zhì)、作用分類，因而種類繁多、訂單復(fù)雜、需求次數(shù)多、需求數(shù)量少。這些特點使得保健品具有一定代表性，且電商業(yè)務(wù)對公司拆零揀選提出更高要求。

公司倉儲業(yè)務(wù)特點為商品流量小、需求量少、倉庫面積小、倉儲標(biāo)準(zhǔn)程度低。其中人工分揀環(huán)節(jié)動作標(biāo)準(zhǔn)化程度低，員工分揀效率低，任務(wù)分配不合理造成生產(chǎn)線不平衡，于國內(nèi)多數(shù)中小型物流公司具有一定代表性。綜合成本與效益考慮，自動化分揀系統(tǒng)不適用此類公司運作。因此，本文分析將以節(jié)省成本、提高標(biāo)準(zhǔn)化與科學(xué)性、提升分揀效率為目的，對公司現(xiàn)行以人工分揀為主要模式的分揀系統(tǒng)進行動作優(yōu)化。

經(jīng)測算，A公司人工分揀作業(yè)環(huán)節(jié)各工序用時見表1。

表1 A公司人工分揀作業(yè)環(huán)節(jié)各工序用時

人工分揀平衡率=（各工序的時間總和/人的數(shù)目×周期時間）×100%=[(18.8+10.64+21.41+30.31)/(4×30.31)]×100%=66.94%。

由表1可知，保健品倉儲人工分揀環(huán)節(jié)中，封箱過程耗時最長，影響人工分揀過程的生產(chǎn)平衡率，且該階段時長不易受物品種類、數(shù)量的影響，具有較高的研究價值，因此將封箱過程作為瓶頸工序進行研究，提高人工分揀平衡率，減少因所用時長不平衡而導(dǎo)致的員工勞動量差異及空閑時間浪費。

3.2 運用模特法對瓶頸工序進行分析

封箱過程中紙箱平均重量為4.66kg，因此封箱過程需考慮重量因素L1。封箱過程包括以下步驟并用模特法計算標(biāo)準(zhǔn)時間：將步驟一分為以下動作組合：（1）將紙箱拖至身前；（2）雙手閉合紙箱蓋；（3）貼膠帶封箱；（4）貼條形碼標(biāo)簽。模特法得出MOD數(shù)為90。將步驟二分為以下動作組合：（1）搬起貨物行至稱重器；（2）彎腰放置貨物；（3）讀數(shù)判斷。模特法得出MOD數(shù)為36。將步驟三分為以下動作組合:（1）搬起貨物至胸前；（2）步行至拖車旁；（3）彎腰放置貨物（需注意力）。模特法得出MOD數(shù)為65。

將封箱階段三步驟逐一分析并匯總，按照計算標(biāo)準(zhǔn)時間公式：標(biāo)準(zhǔn)時間=正常時間×（1+寬放率）求得標(biāo)準(zhǔn)時間。分析該公司工作環(huán)境及員工狀態(tài)，根據(jù)寬放時間標(biāo)準(zhǔn)求得A公司寬放率為23%，令MOD=0.129s，帶入公式得標(biāo)準(zhǔn)時間=191×(MOD)×（1+23%）=30.31s。

3.3 瓶頸環(huán)節(jié)改善方案設(shè)計

在運用模特法得出標(biāo)準(zhǔn)時的基礎(chǔ)上，以ECRS為原則，將動作通過合并、取消、簡化、重排，解決程序混亂、效率低下的問題[7]，又結(jié)合經(jīng)濟性原則，利用道具減輕動作負擔(dān)，設(shè)計動作優(yōu)化方案。以此節(jié)省瓶頸環(huán)節(jié)用時，從而提高分揀平衡率及效率，降低員工疲勞程度。

3.3.1 封箱動作優(yōu)化。封箱動作復(fù)雜，且步驟繁多，存在兩點主要問題：（1）因操作臺構(gòu)造不合理導(dǎo)致不必要的手臂大幅度移動，需要努力伸臂，耗時長且易使員工疲勞，降低工作效率。（2）左右手搭配不合理導(dǎo)致單手動作較多，動作不平衡，作業(yè)時間偏長。針對以上兩點，做出封箱動作優(yōu)化方案：（1）將原來0.75m寬度的操作臺縮短至0.6m，縮短紙箱擺放位置與員工的距離，取消伸臂拖箱動作。（2）放置置物臺于左手旁，高度與雙手位置平齊，縮短取放膠帶及標(biāo)簽距離并固定物品擺放位置，使取放物品動作更簡單。（3）改單手動作為雙手同時動作，原動作中左手取標(biāo)簽及單證時右手等待，左手放回標(biāo)簽右手維持，左手拉動膠帶右手基本保持不動。由于壓緊膠帶與貼標(biāo)簽動作對注意力要求不高，可將原動作合并為新動作，左手取放單證時，右手閉合紙箱蓋；左手取標(biāo)簽時，右手壓緊膠帶其中一角；左手放置標(biāo)簽的同時，右手進行貼標(biāo)簽動作；左右手同時拉動膠帶，縮短手臂移動距離。

優(yōu)化后的封箱動作MOD分析見表2。

表2 優(yōu)化后封箱動作MOD分析

3.3.2 稱重動作優(yōu)化。稱重動作較為簡單，但彎腰動作造成大量耗時且易使員工疲憊。針對該問題，列出以下兩點優(yōu)化方案：（1）提前放置紙箱于稱重器至一定高度，從而取消員工彎腰伸大臂放置貨物動作，僅移動小臂即可完成。（2）以盡量減少眼睛的使用及取消判斷動作為前提，改進稱重器為以聲音提示超過標(biāo)準(zhǔn)重量貨物，而無需用眼判斷。

優(yōu)化后的稱重動作MOD分析見表3。

表3 優(yōu)化后稱重動作MOD分析

3.3.3 放置動作優(yōu)化。放置階段動作，由上一階段墊高了稱重器高度，放置階段再次彎腰搬起紙箱的彎腰伸直大臂取物動作可取消。

優(yōu)化后的放置動作MOD分析見表4。

表4 優(yōu)化后放置動作MOD分析

經(jīng)改進后匯總?cè)襟E，令MOD=0.129s不變，運用標(biāo)準(zhǔn)時間公式得出封箱階段動作標(biāo)準(zhǔn)時間及人工分揀平衡率如下：

標(biāo)準(zhǔn)時間=123×（MOD）×（1+23%）=19.52s。

人工分揀平衡率=（各工序的時間總和/人的數(shù)目×周期時間）×100%=[(18.8+10.64+21.41+19.52)/(4×21.41)]×100%=82.17%。

4 優(yōu)化效果分析與評價

考慮到公司成本問題，保持員工人數(shù)不變，不購置半自動化設(shè)備，在優(yōu)化封箱過程動作后，階段用時達到19.52s，較原過程用時節(jié)省10.79s，平衡率提高了15.23%，優(yōu)化前后該分揀過程的性能指標(biāo)及優(yōu)化前后各工序作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時間對比見表5

與圖1。

表5 優(yōu)化前后該分揀過程的性能指標(biāo)

圖1 優(yōu)化前后各工序作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時間對比直方圖

5 結(jié)語

對A公司總檢區(qū)人工分揀環(huán)節(jié)的各階段員工動作進行分析，運用模特法得出員工動作標(biāo)準(zhǔn)時，以找出瓶頸環(huán)節(jié)作為動作優(yōu)化對象。以動作經(jīng)濟性原則為導(dǎo)向，設(shè)計動作優(yōu)化方案，使瓶頸工序時間節(jié)省10.79s，生產(chǎn)線平衡率提高15.23%。運用模特法比其他動作分析法節(jié)省更多成本及精力，對于物流行業(yè)中人工分揀環(huán)節(jié)的效率提高，提供了實用有效的方法。

[參考文獻]

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