唐 豐 周炳海

( 同濟(jì)大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院工業(yè)工程所 上海201710 )

隨著市場需求不斷向多樣化，個(gè)性化的方向發(fā)展，產(chǎn)品生命周期越來越短，成本隨之越來越高，為此需要運(yùn)用精益思想來提升企業(yè)的競爭力[1]。而如何規(guī)劃一個(gè)精益標(biāo)準(zhǔn)的廠內(nèi)生產(chǎn)物流系統(tǒng)，一直為國內(nèi)各汽車廠家一直所關(guān)注的問題。目前整車廠總裝車間的高生產(chǎn)節(jié)拍及多品種多配置混線生產(chǎn)使得廠內(nèi)的生產(chǎn)物流越來越重要，由于裝配生產(chǎn)線旁可供物料擺放的位置有限，因此物料的排序供貨、補(bǔ)料供貨、臺套供貨等節(jié)約生產(chǎn)線旁物料位置的廠內(nèi)供貨模式應(yīng)用也越來越廣泛。

物流超市一般緊鄰生產(chǎn)線，根據(jù)總裝生產(chǎn)線的工段，可進(jìn)行一定的區(qū)域區(qū)分，單個(gè)超市其布局為線性布局，超市之間留有供牽引車行駛的通道。如圖1所示。

為了更好的保障生產(chǎn)線的連續(xù)性和穩(wěn)定性。上線的零部件都會出自生產(chǎn)物流超市。在超市內(nèi)會由相關(guān)的物流人員完成例如排序、揀貨、臺套配料等增值作業(yè)，最終由牽引車將物料送至生產(chǎn)線的指定工位[2]，如圖2所示。

工業(yè)工程對于生產(chǎn)線的作業(yè)有著較為深入的研究，各類預(yù)定工時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用也較為廣泛，但對于物流區(qū)域的應(yīng)用則相對較少，缺乏有效衡量物流人員工作效率的工具和方法[3]。本文主要是闡述了如何通過物流工時(shí)預(yù)定方法核定生產(chǎn)物流超市的物流人員并發(fā)現(xiàn)問題加以改善，以達(dá)到物流區(qū)域精益化的目的。

圖1 生產(chǎn)物流超市布局

圖2 物流超市物料上線示意圖

1 物流標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)預(yù)定系統(tǒng)的基本原理

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)是在一定標(biāo)準(zhǔn)條件下，以一定的作業(yè)方法，由合格且受到良好訓(xùn)練的作業(yè)人員以正常的速度，完成某項(xiàng)作業(yè)所需的時(shí)間[4]。標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)在崗位數(shù)量核定和效率管理中的作用巨大。但在規(guī)劃狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)測量，由于并無實(shí)際的運(yùn)作狀態(tài)可供觀察，因此傳統(tǒng)的秒表測量法并不適用，需要使用到標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的預(yù)定，此類方法根據(jù)實(shí)際操作事先設(shè)定各動(dòng)作的預(yù)定時(shí)間值，分析作業(yè)中所包含有哪些預(yù)設(shè)動(dòng)作，計(jì)算出該作業(yè)的正常工作時(shí)間，加上合適的寬放時(shí)間就可得出該作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，如MOD、MTM 等方法[5]。這些都可以是用于衡量及描述操作工人在手工操作程序中的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

本文中的物流工時(shí)預(yù)定系統(tǒng)基于MTM-UAS的測量方法。通過平時(shí)對標(biāo)準(zhǔn)物流操作過程中一些常見的重復(fù)動(dòng)作進(jìn)行多次觀察或視頻錄制分析，并用MTM-UAS中的標(biāo)準(zhǔn)值對其進(jìn)行約定從而得出一個(gè)該動(dòng)作的組合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間值（組合權(quán)），如圖3所示。從而能夠在規(guī)劃階段的工時(shí)預(yù)定中直接進(jìn)行套用，提高工作效率。

圖3 物流預(yù)定工時(shí)組合權(quán)

在生產(chǎn)物流超市的崗位工時(shí)核定過程中，基本上涉及兩個(gè)工種，一種是排序操作工，其主要工作內(nèi)容為根據(jù)生產(chǎn)線拉動(dòng)信息，進(jìn)行排序作業(yè)，從而方便裝配人員的操作；另一種則是牽引車工，其主要負(fù)責(zé)使用牽引車將物料輸送至裝配工位邊，并攜帶空的物料箱返回。

其中操作工的工時(shí)核定一般以單箱操作時(shí)間作為單個(gè)作業(yè)循環(huán)的單位時(shí)間值，即會測定操作工負(fù)責(zé)的每種排序零件每一箱的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間，然后根據(jù)每小時(shí)的箱數(shù)流量最終核定出該排序零件的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，再將幾類排序零件作業(yè)時(shí)間進(jìn)行累加得出崗位作業(yè)時(shí)間，具體如以下公式所示：

A排序零件流量值 = 每小時(shí)的產(chǎn)量×單車用量÷零部件單箱裝箱數(shù)；

A排序零件每小時(shí)作業(yè)時(shí)間（t1） = 單箱作業(yè)時(shí)間×流量值；

崗位作業(yè)時(shí)間 =∑( t1+t2+t3+t4+…)。

而送料工的工時(shí)核定則由兩部分組成，一部分如同操作工為單箱的空滿箱交換的作業(yè)時(shí)間，另一部分則是其上線的單箱運(yùn)輸時(shí)間，如以下公式所示：

A零件料箱更換每小時(shí)作業(yè)時(shí)間（t1） = 單箱作業(yè)時(shí)間×流量值；

崗位作業(yè)時(shí)間 = ∑( t1+t2+t3+t4+…) +單次循環(huán) 運(yùn)輸時(shí)間×每小時(shí)的需求循環(huán)次數(shù)。

其中每小時(shí)的需求循環(huán)次數(shù)可根據(jù)最大流量值，最大牽引箱數(shù)得出，其中牽引車牽引箱數(shù)則是根據(jù)道路寬度、轉(zhuǎn)彎半徑等因素測量得出的箱數(shù)，如通道寬度為5米則最大牽引箱數(shù)則為5箱。

在完成針對物流崗位的崗位作業(yè)時(shí)間測定后，在該時(shí)間值的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整寬放，故崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的公式如下：

崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 = 崗位作業(yè)時(shí)間 ×（1+寬放系數(shù)）。

其中的寬放系數(shù)指的是在實(shí)際作業(yè)過程中考慮到人員的疲勞、喝水及其它必要的行為導(dǎo)致的時(shí)間。最終以通用時(shí)間（分、秒）的表達(dá)方式來確定最終實(shí)際操作時(shí)間。

最終通過將同一區(qū)域內(nèi)的崗位工時(shí)負(fù)荷率以一定的約束條件進(jìn)行工作內(nèi)容的分配合并，最終可得出初步的崗位數(shù)量。

在正式核定崗位時(shí)，一般會引入工時(shí)負(fù)荷率的概念，工時(shí)負(fù)荷率表示了崗位的忙閑狀態(tài)，負(fù)荷率越高則表明該崗位越繁忙，反之則該崗位較為空閑，最高的負(fù)荷率為100%，超過100%說明當(dāng)前情況下的崗位數(shù)量不足，需要增加人員或進(jìn)行改善降低負(fù)荷。同時(shí)各崗位之間的負(fù)荷率差異也不宜過大，過大的差異會使員工的抱怨隨之而來，現(xiàn)場管理的難度增加?？紤]到勞動(dòng)強(qiáng)度，一般建議的工時(shí)負(fù)荷率在85%～95%，單一崗位的工時(shí)負(fù)荷率公式為：

崗位工時(shí)負(fù)荷率 = 崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間/60×100%。

通過將各崗位的工時(shí)負(fù)荷以工時(shí)平衡墻的形式展示可從中找出存在的不經(jīng)濟(jì)、不均衡和不合理的現(xiàn)象，同時(shí)通過對整個(gè)物流工作流程的分析，發(fā)現(xiàn)問題并加以排除，以達(dá)到提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和精益改善的目的[6]。以下將闡明某整車廠總裝車間2工段所對應(yīng)的生產(chǎn)物流超市崗位測算和優(yōu)化改善的作為實(shí)例分析。

2 應(yīng)用分析

某總裝車間2號工段涉及的排序零件共計(jì)9大類，排序零件號總數(shù)為42個(gè)，如圖4所示。生產(chǎn)物流超市的位置與工段平行，因此送料工的行車路線為環(huán)線，較為理想。

圖4 工段排序大類統(tǒng)計(jì)

而在生產(chǎn)物流超市內(nèi)部，需要進(jìn)行排序的零部件物料分布在兩側(cè)，中間為物流人員的排序通道，進(jìn)行排序時(shí)由人工推動(dòng)排序?qū)Ｓ昧霞懿⒏鶕?jù)排序單據(jù)將正確的物料放置在排序料架上直至完成排序作業(yè)。所有的排序工操作流程的起點(diǎn)與終點(diǎn)都會在同一位置，形成一個(gè)封閉循環(huán)，沒有由于空程走動(dòng)而導(dǎo)致的浪費(fèi)，這樣的布局形式符合及精益的理念，如圖5所示。

圖5 生產(chǎn)物流超市內(nèi)部布置圖

運(yùn)用物流預(yù)訂系統(tǒng)對該超市內(nèi)部涉及到的排序操作工及牽引車工進(jìn)行工時(shí)核定。在核定排序操作工的崗位數(shù)量時(shí)，需要核定每種排序類別的單箱作業(yè)時(shí)間，以左B柱上部為例，該排序類別共計(jì)涉及5種零件號，其入庫包裝數(shù)量為單箱 14個(gè)，排序?qū)Ｓ昧霞艿难b箱數(shù)為 24個(gè)，每次需要將零件從入庫包裝內(nèi)拿取出來并按拉動(dòng)順序放置入排序?qū)Ｓ昧霞苤?。在進(jìn)行工時(shí)測算時(shí)，則結(jié)合應(yīng)用了MTM-UAS和上文提到的組合權(quán)方法，具體的單箱作業(yè)時(shí)間測量見表1。

表1 左B柱上部單箱作業(yè)時(shí)間工時(shí)測算

其中的測量單位為MTM中的標(biāo)準(zhǔn)單位TMU，TMU與通用時(shí)間秒的換算方式為1比0.036，換算得出該零部件的單箱作業(yè)時(shí)間最終為4.75分鐘/箱。后續(xù)通過計(jì)算可得出該零件每小時(shí)的作業(yè)時(shí)間。

左B柱上部每小時(shí)作業(yè)時(shí)間(t1) = 4.75×（60×1÷24) = 11.88分鐘

對2工段其余排序零件以此進(jìn)行測算可得出相對應(yīng)的每小時(shí)作業(yè)時(shí)間，如表2所示。

表2 2工段排序零件每小時(shí)作業(yè)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

最終通過工作分配和作業(yè)時(shí)間累加可得出的崗位作業(yè)時(shí)間，同時(shí)考慮寬放系數(shù)1.05得到崗位標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間， 2工段排序崗位需求測算如表3所示。

表3 2工段排序崗位需求測算

牽引車工的崗位測算方式基本類似，但在進(jìn)行工作內(nèi)容的分配及組合時(shí)需要考慮到包裝數(shù)的因素，一般情況下，牽引車工負(fù)責(zé)的零部件包裝數(shù)應(yīng)盡可能的保證成倍數(shù)關(guān)系，如12與24，12與36，而24與36進(jìn)行組合時(shí)由于運(yùn)輸頻次的差異，會導(dǎo)致額外運(yùn)輸次數(shù)，即不宜組合在一起。2工段的單圈循環(huán)距離約為500米，單次循環(huán)的運(yùn)輸時(shí)間為6分鐘，表4為2工段牽引車崗位需求測算。

表4 2工段牽引車崗位需求測算

完成崗位數(shù)測定和崗位標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間測量后，對標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間中的各項(xiàng)步驟時(shí)間以增值、必要非增值、浪費(fèi)一一進(jìn)行區(qū)分，如走動(dòng)時(shí)間可作為必要非增值時(shí)間，而彎腰等違反人機(jī)工程的動(dòng)作時(shí)間則可算作明顯的浪費(fèi)。同時(shí)計(jì)算各崗位的工時(shí)負(fù)荷率，以工時(shí)平衡墻的形式進(jìn)行表現(xiàn)，通過工時(shí)平衡墻能夠更好的發(fā)現(xiàn)崗位配置和工作內(nèi)容分配的問題，以便開展后續(xù)的改善活動(dòng)，如圖6所示。

圖6 2工段物流崗位工時(shí)平衡墻

從平衡墻中我們可以觀察到，排序操作工崗位的工時(shí)負(fù)荷率雖然較為理想，各崗位之間的負(fù)荷差異也未超過10%，但是牽引車2與牽引車3的工時(shí)負(fù)荷率僅60%，與排序工3的負(fù)荷率相比，差異值超過了20%，但由于排序工與牽引車工分屬不同的崗位類型，無法通過簡單的工作內(nèi)容分配和轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的目的，因此可考慮通過流程和布局的調(diào)整。如圖7所示，優(yōu)化前組合尾燈及后風(fēng)窗的排序區(qū)布置，排序完成后的料架及對應(yīng)的空料架放置在兩側(cè)，中間為零部件的暫存區(qū)域，左右兩側(cè)的距離為25 m，對于排序操作工而已，這樣的布局在作業(yè)過程中可循環(huán)作業(yè)，即開始作業(yè)點(diǎn)與結(jié)束作業(yè)點(diǎn)一致，符合精益要求，對于操作工時(shí)也較為節(jié)約。但是對于牽引車工這樣的布局方式并非理想，在其進(jìn)行空滿箱更換的作業(yè)過程中，牽引車工將車輛停放在中間位置，并需要將料架推行較長的距離至存放點(diǎn)或需要采用多次車輛停靠的方式將牽引車?？吭诳拷舷湮恢茫瑹o論哪種方式，對牽引車工來說都涉及到工時(shí)的浪費(fèi)，并不精益。

圖8為優(yōu)化后的排序區(qū)布局，布局上進(jìn)行了一定的調(diào)整，將組合尾燈總成和后風(fēng)窗的空料架和完成排序的料架集中放置在同一區(qū)域內(nèi)，同時(shí)將零件的暫存區(qū)則布置在對應(yīng)兩側(cè)，對于負(fù)責(zé)該零部件排序的操作工3而言，其作業(yè)過程依舊為循環(huán)作業(yè)，不影響其作業(yè)時(shí)間。對于牽引車工而言，由于料架存放位置較為集中，因此對于空滿箱更換的作業(yè)帶來了極大的幫助，牽引車工僅需將牽引車停靠在料架存放區(qū)域附近，并將料架推行很短的距離即可完成更換空滿箱的作業(yè)內(nèi)容，其工時(shí)也有進(jìn)一步的優(yōu)化的空間，該布局方式在這種情況下也更符合精益理念。

圖7 組合尾燈總成、后風(fēng)窗排序區(qū)布局（優(yōu)化前）

圖8 組合尾燈總成、后風(fēng)窗排序區(qū)布局（優(yōu)化后）

圖9為優(yōu)化后的工時(shí)平衡墻，原先工時(shí)負(fù)荷率較低的兩個(gè)牽引車崗位可優(yōu)化為1個(gè)，相關(guān)崗位的工時(shí)負(fù)荷率從原先的60%左右提升至了93%，區(qū)域內(nèi)的勞動(dòng)生產(chǎn)率提升16.7%，效果顯著。

圖9 2工段物流崗位工時(shí)平衡墻（優(yōu)化后）

3 結(jié)語

通過使用物流工時(shí)預(yù)定系統(tǒng)結(jié)合流量值、運(yùn)輸距離等參數(shù)可對規(guī)劃狀態(tài)下的整車廠總裝車間生產(chǎn)物流超市內(nèi)的相關(guān)工作內(nèi)容進(jìn)行測量，并通過工作內(nèi)容分配、組合方法核定相關(guān)的崗位數(shù)量，同時(shí)通過工時(shí)平衡墻等工業(yè)工程工具可較為清晰地發(fā)現(xiàn)規(guī)劃狀態(tài)下的問題，并針對性對相關(guān)問題點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，從而使規(guī)劃方案更符合精益思想以盡可能地避免在日后正式投產(chǎn)的狀態(tài)下為糾正改善該問題所需要付出的成本及額外的代價(jià)。