基于模特法的限速器輪子裝配的工作研究

龐 敏，王戰(zhàn)中

(石家莊鐵道大學(xué) 機械工程學(xué)院，河北 石家莊 050043)

近年來，隨著制造裝配行業(yè)的競爭加劇，精益生產(chǎn)已經(jīng)成為中國制造裝配業(yè)未來發(fā)展的必經(jīng)之路［1］。引進精益生產(chǎn)管理模式，充分利用企業(yè)現(xiàn)有的人力、物力和財力，提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)浪費，是企業(yè)在市場競爭中獲得生存優(yōu)勢的有效方法之一。工作研究，起源于泰勒提倡的“時間研究”與吉爾布雷斯夫婦提出的“動作研究”，是一種提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)收益，排除工作中不合理、不經(jīng)濟、不科學(xué)因素的技術(shù)［2］。

工作研究是工業(yè)工程體系中基礎(chǔ)技術(shù)［3］。工作研究運用方法研究和作業(yè)測定技術(shù)對整個作業(yè)系統(tǒng)中人、機、料、法、環(huán)進行分析，尋求更經(jīng)濟的工作方法和最合理的人機布局，從而提高生產(chǎn)系統(tǒng)效率，增加企業(yè)收益的同時，降低工人的勞動強度［4］。作業(yè)時間測定［5］，簡稱作業(yè)測定，是運用各種技術(shù)來確定合格工人按照作業(yè)標準完成某項工作所需時間的過程。作業(yè)測定包括直接法和合成法，合成法又包括預(yù)定時間標準法(PTS)和標準資料法。本文采用PTS法進行作業(yè)測定，PTS法是制定時間標準的先進技術(shù)方法，根據(jù)作業(yè)中各種動作的預(yù)定時間值計算該作業(yè)的正常時間，再加上適當(dāng)?shù)膶挿艜r間后就得到標準作業(yè)時間［6］。應(yīng)用廣泛的PTS法有模特計時法(MOD法)、方法時間測定法(MTM法)、工作因素法(WF法)、WF簡易法等等，本文采用的是模特法。通過與石家莊一家生產(chǎn)電梯安全部件的民營企業(yè)進行合作，對電梯限速器的裝配線進行細致周密的研究，限速器是電梯安全的重要部件，限速器裝配主要包括擺裝配、輪子裝配和架子裝配。本文主要研究的是限速器裝配線中的輪子裝配，并將工作研究中的模特法引入到限速器輪子裝配過程中進行分析研究。

1 模特法原理

模特法在人體工程學(xué)試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)人的動作級次，選擇一個正常人的級次最低、速度最快、能量消耗最小的手指一次動作的時間消耗值作為時間單位，定為1MOD［7］。相當(dāng)于手指移動2．5 cm的距離，平均動作所需的時間為0．129 s，即1MOD=0．129 s［8］。

模特法將人的動作歸納為21種，21種動作都以手指動作一次的時間消耗值為基準進行試驗、比較，來確定各動作時間值，其中上肢基本動作11種，下肢和腰的基本動作4種，附加動作6種。各種動作的具體劃分見圖1［9］:前面的英語字母代表的是各種動作的符號，后面的數(shù)字代表的是MOD值。其中M1表示的是手指動作的MOD值是1MOD，以此類推。

圖1 模特法的動作分類

圖2 輪子裝配

2 基于模特法的輪子裝配的作業(yè)測定

根據(jù)輪子裝配圖，制定輪子裝配的工位作業(yè)要求，輪子裝配圖如圖2所示。

輪子裝配的工位作業(yè)要求:

(1)把2個6203軸承分別用正確的方法安裝進內(nèi)繩輪內(nèi)孔去;

(2)把繩輪軸安裝進內(nèi)繩輪里(不能損傷軸及軸承)如圖2所示;

(3)把四星輪裝到內(nèi)繩輪上，四星輪上的2個小孔分別對準內(nèi)繩輪的4個卡爪(注意:四星輪上的小孔接近外繩輪);

(4)把外繩輪裝到內(nèi)繩輪上(注意:外繩輪A、B面相平的一面與四星輪連接);

(5)用M8*40的內(nèi)六角螺栓將外繩輪、四星輪、內(nèi)繩輪連接到一起。

根據(jù)輪子裝配的作業(yè)要求，將操作人員的動作進行分解［10］，并按照左手動作與右手動作，分解為各個動作因素。然后根據(jù)左右手的動作敘述，以及模特法的動作分類表，列出分析式，并計算出各動作因素所需要的時間值。例如:輪子裝配的第一步，首先右手取內(nèi)繩輪至操作臺并檢查，要步行兩步去取內(nèi)繩輪，根據(jù)模特法的動作分類，步行動作用W5表示，說明步行一步所消耗的時間值為5MOD，則步行兩步的分析式為W5*2;到達地點后，需要彎腰去取內(nèi)繩輪，分析式為B17，表示彎腰再到站立的動作需要消耗的時間值為17MOD;取內(nèi)繩輪的時候需要的是小臂動作，用M3表示，說明所消耗的時間值為3MOD，抓取內(nèi)繩輪的動作用G1表示，時間值為1MOD，在抓取的時候進行簡單的觀看和檢查，用E2表示，時間值為2MOD，因此取內(nèi)繩輪過程的分析式為M3G1E2;取完內(nèi)繩輪之后，返回至操作臺，分析式為W5*2，表示消耗的時間值為10MOD;到達操作臺后將內(nèi)繩輪放置，需要小臂動作以及大致位置上放置動作，分析式為M3P2，表示所消耗的時間值為5MOD。將所有的時間值加起來就是第一步右手動作所消耗的時間值。左手處于等待狀態(tài)，用BD表示，當(dāng)一只手什么都沒做時，另一只手進行動作操作時，綜合分析以操作手動作為準。因此第一步動所消耗的時間值為10+17+6+10+5=48MOD。其它的動作分析詳細見圖3。

圖3 輪子裝配動作因素分析圖

通過對目前輪子裝配工位進行作業(yè)測定，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有裝配線上輪子裝配工位分析模特數(shù):598MOD，手持工具進行操作(UT)的時間為8 s。通過動作分析發(fā)現(xiàn)，原有的輪子裝配的操作過程存在不合理的動作，存在不必要的動作，這樣增加了消耗的時間，降低了裝配效率，有改進的必要性。

3 改善后的輪子裝配的作業(yè)測定

將物料架設(shè)計為高度可調(diào)試型，使升高范圍在1．6～1．9 m之間。根據(jù)操作人員的身高適當(dāng)升高物料架，使操作人員不用彎腰就可以取內(nèi)繩輪、四星輪、外繩輪;例如:第一步的取內(nèi)繩輪至操作臺并檢查，原分析式為W5*2，B17，M3G1E2，W5*2，M3P2，消耗的時間值為48MOD;進行改善后，省略了原來的彎腰動作，分析式變?yōu)閃5*2，M3G1E2，W5*2，M3P2，消耗的時間值為31MOD，減少了17MOD;經(jīng)過測量，工具盒距離操作人員右手邊30 cm，但是將工具盒靠近操作臺右手邊的地方，距離右手15 cm處，這樣也不影響員工的操作，而且距離由原來的30 cm縮短為15 cm，使M4變?yōu)榱薓3，因此時間值由4MOD縮短為3MOD;例如:取工具敲擊軸承3次時，原來的分析式為M4G1，M3*3，M4P2，因為有2個軸承，所以消耗的時間值為40MOD，改善后，分析式為M3G1，M3*3，M3P2，消耗的總的時間值為36MOD，減少了4MOD;其次六角螺栓、墊片、螺母等物料盒放在工位旁，減少搬運時間;將物料區(qū)進行規(guī)整，將內(nèi)繩輪與軸承放在一起，外繩輪與四星輪放在一起，從而取物料時分為左右手同時進行，減少移動次數(shù)，縮減移動距離;縮短料架與操作區(qū)的距離。具體改善后的動作分析以及MOD值的變化詳見圖4。

圖4改善后輪子裝配動作因素分析圖

通過合并、簡化、刪除動作要素，對操作人員的動作進行改善。然后對改善后的輪子裝配工位進行作業(yè)測定，可以發(fā)現(xiàn)輪子裝配工位分析模特數(shù)為496MOD，手持工具進行操作(UT)的時間為8 s。時間值比原來減少了102MOD。

4 結(jié)論

通過對輪子裝配線的各個工位進行分析，從中發(fā)現(xiàn)了作業(yè)不規(guī)范和標準工時定額不合理的問題。進而采用模特法對裝配線進行改進:合并可以同時進行的動作、改善作業(yè)流程，實行作業(yè)標準化等。改善前輪子裝配工位分析模特數(shù)為598MOD;改善后通過對輪子裝配工位進行作業(yè)測定，可以發(fā)現(xiàn)輪子裝配工位分析模特數(shù)為496MOD。對比發(fā)現(xiàn)，改善后的時間值比改善前減少了102MOD，裝配效率提高了17%。并進一步與企業(yè)進行合作，將此方法應(yīng)用于電梯輪子裝配線中，改善前輪子裝配需要的時間為78 s，通過分析記錄得出改善后的輪子裝配需要的時間為67 s，實際的裝配效率提高了13%，驗證了此方法的可行性。