虞鵬飛 徐克林 楊 舟

（同濟大學 機械與能源工程學院 工業(yè)工程所 上海201804）

在汽車制造企業(yè)，為了應(yīng)對不斷變化的市場需求，提升自身的綜合競爭實力，針對生產(chǎn)現(xiàn)場的各類改善活動從未停止過。如何有效提升勞動生產(chǎn)效率？如何降低車輛通過時間？成為各大企業(yè)追逐和努力的目標。

在現(xiàn)場改善中，首要環(huán)節(jié)就是尋找和發(fā)現(xiàn)制約現(xiàn)場生產(chǎn)效率的問題，或是通過現(xiàn)場觀察，或是通過現(xiàn)場問題反饋，進行信息收集和現(xiàn)場改善。其實除了這些方法外，還可借助工業(yè)工程特有的方法，更迅速有效地尋找出現(xiàn)場存在的問題，那就是MTM（Method-Time-Measurement）時間測量方法。它是一種描述操作過程的方法，以編碼的組合反映工作方法，并可以得出唯一的時間值，以此作為某項工作的手工操作標準，它不僅可以設(shè)計工作系統(tǒng)，同時也可以進一步地改善和優(yōu)化工作系統(tǒng)。而針對汽車制造企業(yè)的特性而言，廣泛使用的是MTM-UAS。

1 MTM-UAS方法的問題發(fā)現(xiàn)原理

1.1 MTM-UAS簡述

MTM-UAS分析系統(tǒng)是描述和決定受工人影響的操作程序的標準時間，是在MTM-1（MTM基礎(chǔ)系統(tǒng)）基礎(chǔ)上開發(fā)出的一套特殊的模塊系統(tǒng)，以適應(yīng)系列生產(chǎn)的要求。

MTM-UAS分析系統(tǒng)由2-3位的符號進行表示。首位符號為字母，代表基本工序，大致可分為：夠取和放置（字母A表示）、放置（字母P表示）、使用輔助工具（字母H表示）、啟動控制（字母B表示）、動作周期（字母Z表示）、身體動作（字母K表示）和視力控制（字母V表示）。第二位字母代表各類工序的影響因素，不同字母代表的影響因素難易度不同。第三位數(shù)字代表的是部分工序的距離范圍：1表示≤20 cm；2表示20 cm～50 cm；3表示50 cm～80 cm。其通用的表示形式如圖1所示。

圖1 MTM-UAS分析系統(tǒng)符號表示

1.2 實施 MTM-UAS的步驟

1）現(xiàn)場崗位觀察

在制定工時時，首先要做的就是對所需分析的崗位進行觀察，對每一個作業(yè)細節(jié)進行記錄，包括動作的種類、動作的距離、動作的難易程度等，必要時需要繪制現(xiàn)場崗位的平面布局圖。另外在挑選操作對象時需要注意，盡可能地尋找有一定操作經(jīng)驗的、動作平穩(wěn)、富有節(jié)奏感、具備中等熟練程度的工人。

2）描述崗位操作

根據(jù)觀察結(jié)果，將操作步驟進行拆分，以方便后續(xù)代碼的編寫。在進行描述時，必須對每個動作進行距離和難易程度的明確定義。

3）編碼

在完成崗位操作步驟的描述后進行代碼編寫，這其中包括動作代碼的編寫、動作的頻率編寫，以及最終一系列動作代碼值的計算；如表1所示。

表1 UAS基本工序標準時值卡

經(jīng)過上述步驟，一個相對完整的MTM-UAS分析就此完成。根據(jù)需要可以將MTM-UAS的代碼值通過時間單位進行換算，最終以秒、分鐘或小時表示換算結(jié)果。

1.3 MTM-UAS的問題發(fā)現(xiàn)方法

毋庸置疑，MTM-UAS在動作的分析上是相當細致的，整個系統(tǒng)是將分解到每個模塊化的動作進行編碼和計算，最終得出一個具有科學依據(jù)的動作時間分析。換言之，通過這些看似簡單的代碼，可以得出這些動作代表的含義有哪些。這樣就可以對現(xiàn)場操作進行細致地分析，找尋出其中的不足與差異。

下面舉例說明：

1）KB

代碼KB表示的是彎腰、蹲下或跪下，包括了身體從直立位置開始下垂和站起來再回到直立位置的所有動作。

通過定義發(fā)現(xiàn)，如果在工時分析中出現(xiàn)了這樣一個代碼，那么動作中必然存在彎腰或下蹲等動作，進而可以看出操作過程中或多或少都存在人機工程表現(xiàn)不佳的狀況。

2）KA*10

代碼KA*10表示當身體軸線轉(zhuǎn)動、移動或者傾斜對確定的動作有影響時的動作。后面的10代表的是頻率或者以m為單位的距離，表示在操作過程中出現(xiàn)了多次以身體為軸線的運動，亦或是走過了10 m左右的距離，不難看出，整個操作的身體轉(zhuǎn)向或者位移較多，說明操作的點可能比較分散。

3）AC2

代碼AC2表示用手指或者手移向一個物體，拿住并把該物體送到一個帶有一定精度的地點去，代碼中的C表示該物體在被放置時有非常高的精度要求，誤差在±1.5 mm，2表示在拿取或者放置該物體時，有一段的移動距離在20 cm~50 cm之間。由此可知，該物體在操作中對被放置的位置精度要求很高，操作時需要特別謹慎，容錯率低。

4）PB3

代碼PB3表示在規(guī)定精度內(nèi)把一個或者若干已被手或手指控制住的物體放置到下一個確定的地點去。代碼中的B表示該物體被放置時的精度要求在1.5 mm~6 mm之間，相對于C而言精度略低。3表示該物體被放置的距離在50 cm~80 cm之間。

從代碼可以粗略判斷，操作位置略遠，如果距離控制不當，可能需要身體移動才能完成物體的放置到位。

可見簡單的代碼中包含的信息量相當大，許多在快速操作中肉眼無法察覺的浪費與不足，或者是在操作中長久以來由于習慣養(yǎng)成而被忽略的不合理之處可以在此一一顯現(xiàn)出來。

1.4 MTM-UAS的問題改善

當問題點被挖掘之后，隨之而來的就是改善方案的提出和論證。

1.4.1 改善方案的提出

對復(fù)雜的現(xiàn)場問題分析而言，利用MTM-UAS來做初步改善方案就簡單的多，只需要將所顯示的代碼進行簡單修改即可。一般來說，可以遵循這樣一個優(yōu)化原則：工作距離小范圍，安裝要求低精度，減少走動和彎腰。有了這樣的原則，在進行優(yōu)化方案的初步制定時就可事半功倍。

現(xiàn)用本文提到的幾個代碼進行解析：

1）KB

這是一個彎腰、蹲下或跪下的動作，其中包含了變回原有姿態(tài)的過程。針對這樣一個代碼的改善，要做的就是盡可能讓這個代碼從MTM-UAS中消除，換言之，在操作過程中就需要進行一定的作業(yè)重新設(shè)計，避免不符合人機工程的動作出現(xiàn)。

2）KA*10

操作中難免會出現(xiàn)走動和身體轉(zhuǎn)向，但是過多無效走動不僅加重人體的工作負擔，也影響了工作效率。因此，對于這樣一個代碼的改善，建議盡可能消除或減少走動的頻次距離。涉及到了工作位置的優(yōu)化改善，或者是減少頻繁的工具物料拿取放置次數(shù)。

3）AC2

高精度的放置要求容錯率低，且長期作業(yè)會增加員工疲勞，針對這個動作，可以考慮將精度C逐步降低為精度B或者精度A，以提高工作質(zhì)量和減少員工工作壓力。此類改善可能需要更改零件設(shè)計，也可能涉及到輔助工具的設(shè)計使用。

4）PB3

放置距離雖然在人體可承受的范圍之內(nèi)，但是仍然較遠，可以嘗試降低放置距離，或者將工作需要用到的工件盡可能放到離身體操作近一點，或者改善工位高度，以減少手部的遠距離移動。

1.4.2 改善方案的分析論證

方案的初步制定完成后，只是完成了“紙上談兵”的過程，只不過這個過程省去了大量繁復(fù)的現(xiàn)場觀察時間，同時也避免了因為慣性思維導(dǎo)致的問題被遺漏或疏忽的概率。在此之后，與其它的現(xiàn)場改善流程一樣，就是一個現(xiàn)場實踐論證的過程，需要進行大量實驗和經(jīng)濟性論證，以觀察改善是否有效，成本是否在合理的可控范圍之內(nèi)。

2 MTM-UAS改善實例

MTM-UAS時間預(yù)定系統(tǒng)為生產(chǎn)現(xiàn)場的改善提供了一條高效便利的途徑，通過一個實例來看一下在實際過程中是如何進行改善的。

該案例來自于 M 汽車廠的行李箱內(nèi)阻尼墊和悶蓋安裝崗位。為了便于在后蓋內(nèi)進行這些操作，事先必須用撐棒將后蓋撐起。首先確定完成該工藝步驟的操作方法，并進行描述。具體方法為：從車身走大約3 m至撐棒料桶，右手取出撐棒，走大約3 m至車身行李箱處，彎腰用左手打開后蓋，右手將撐棒下端對準行李箱工藝孔，繼續(xù)用右手將撐棒上端對準后蓋工藝孔，同時松開左手。緊接著將這些動作轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的MTM-UAS編碼，并用編碼所代表的時間值乘以頻次，得出完成每個動作所需要的預(yù)定工時。最后，將這些工時累加就得出了完成撐棒撐起后蓋這一系列動作的總時間，結(jié)果如表 2所示。

表2 改善前工時分析表

對于長期從事生產(chǎn)的車間來說，這是一個再也平常不過的操作步驟，絕大部分汽車生產(chǎn)線也是如此進行作業(yè)的，對于習以為常的操作來說，生產(chǎn)線管理者和操作者都很難一眼看出其中的問題所在，也許這正是驗證了一句古語：只緣身在此山中。但是拋開這個操作步序，單從MTM-UAS預(yù)定工時系統(tǒng)中慢慢尋味，就可以看出另外一番景象。專業(yè)的工業(yè)工程師給出了如下幾個突破口：

（1）從編碼KA及總頻次6可以看出，車身到料桶及從料桶到車身有總共大約6 m的行走距離，耗時約5.4 s，占據(jù)了整個操作步序44.1%的時間，且走動一般在操作中是不創(chuàng)造價值的動作；

（2）拿出撐棒用了AD的編碼，表明此撐棒的長度略長，起碼在80 cm以上，也就意味著會給操作帶來一定的干擾；

（3）存在彎腰動作，操作位置低，存在改善潛力；

（4）撐棒安裝使用的是PB編碼，表明在安裝時，有一定的精度要求，不是一個非常簡單隨意的操作，且這樣的操作存在2個點。

基于以上的幾點總結(jié)，到現(xiàn)場觀察后發(fā)現(xiàn)，后蓋用撐棒開啟支撐確實有些不便，作為正式裝配前的輔助工作，并不產(chǎn)生價值，降低了整體的工作效率。并且在裝配過程中還會影響員工作業(yè)（圖2所示）。

圖2 員工裝配受到影響的撐棒支撐

如何改善呢？通過編碼的分析，遵循“工作距離小范圍，安裝要求低精度，減少走動和彎腰”的原則，針對特定動作提出了一些設(shè)想，如表3所示。

表3 改善中工時分析表

通過改善分析，明顯可以看出改善點集中在了撐棒的結(jié)構(gòu)上。于是順著這個思路，改善團隊分析了車型結(jié)構(gòu)和可支撐點，重新設(shè)計了一款體積小巧輔助工具，只需卡住后蓋鉸鏈的一個位置，就能實現(xiàn)后蓋的開啟支撐（圖3所示）。

圖3 新設(shè)計的后蓋鉸鏈支撐

這款輔助工具實現(xiàn)了如下優(yōu)化：

（1）可隨身攜帶，無需反復(fù)拿取放置，消除了走動。（2）安裝相對便捷，實現(xiàn)了一觸一動的精益理念。在此基礎(chǔ)上重新進行MTM-UAS的預(yù)定工時分析，如表4所示。

表4 改善后工時分析

不難看出，后蓋開啟支撐的操作由原先的12.24 s優(yōu)化到了5.94 s，勞動效率提升了51.5%。因此，此次基于MTM-UAS預(yù)定工時系統(tǒng)的改善是非常成功的。

3 MTM-UAS方法對預(yù)定工時系統(tǒng)分析改善的優(yōu)勢

相較于其它的現(xiàn)場改善方法，MTM-UAS預(yù)定工時系統(tǒng)分析改善具備簡單易學、快捷高效、科學實用的特點。

1）簡單易學

MTM-UAS對于有工業(yè)工程或相關(guān)專業(yè)背景的人士而言，學習起來是相對簡單的，一旦掌握好了MTM-UAS的使用方法，對于如何運用于系列生產(chǎn)的改善也將是非常便捷和輕松。

2）快捷高效

對于一份完整的MTM-UAS工時分析，專業(yè)人士可以清楚地通過動作編碼迅速發(fā)現(xiàn)可能存在的不合理之處。無需面對一個個繁復(fù)的操作步驟，耗費大量時間進行問題找尋。

3）科學實用

MTM 作為一個成熟的預(yù)定工時分析體系，它的科學性和準確性是經(jīng)過實踐驗證的。MTM-UAS符合包括汽車整車廠在內(nèi)的制造企業(yè)的使用需求。其實用性已經(jīng)從簡單的工時分析拓展到了現(xiàn)場分析改善，且生產(chǎn)制造中的大部分作業(yè)內(nèi)容都可以使用，因此實用性非常廣泛。

4 結(jié)語

（1）運用MTM方法，在規(guī)劃階段就進行問題的預(yù)判和消除。通過初步規(guī)劃現(xiàn)場作業(yè)方式，模擬批量生產(chǎn)時的現(xiàn)場操作，可以在正式生產(chǎn)前就消除許多潛在的生產(chǎn)隱患和浪費，為制造企業(yè)在批量階段的順利運行保駕護航。

（2）建立基于MTM工時預(yù)定體系的仿真軟件。將MTM和其它要素結(jié)合，形成仿真軟件，籍此可以在計算機上模擬各種MTM分析后的操作形態(tài)，提高各類工時分析和現(xiàn)場改善的效率，減少制造企業(yè)在生產(chǎn)操作中出現(xiàn)的各種不合理和浪費現(xiàn)象。

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