人機作業分析在鏈條裝配中的應用研究

摘要：本文通過工業工程中時間研究的方法，對某企業鏈條裝配生產線裝軸承工序測量并計算標準作業時間，針對壓裝軸承工序中存在的問題，應用人—機作業分析的方法進行改善優化，得到了一個更為合理的工序操作方式，使工序中人—機關系相互協調，改善了該工序的人員配置狀況，提高了工序的作業效率。

關鍵詞：工業工程 人—機作業分析 時間研究 裝配線

1.引言

進入21世紀，生產制造主要是大型機器自動化或半自動化的生產制造，生產制造過程中強調的是人如何操縱好機器來進行生產，因此人與機器間的相互協調顯得尤為重要。在生產制造中，對各工位進行人—機作業分析，對人—機作業方式進行改進能夠很好地協調人與機器的關系。

我國在人—機作業分析方面的研究并不多，余冠洲[1]運用IE中的操作分析法優化CNC數控機床操作培訓流程。王雁[2]將人—機作業分析應用于解決平板機組生產線中裝卸盤工序中人員與機器配置的問題。朱夏芳[3]和孔慶華[3]用工業工程的基本分析方法—人機操作程序圖對輪胎取放的操作方法進行研究，找出其不合理之處并加以改進。改進后縮短了取放操作的時間，效率提高了11%。郭彩芳[4]等介紹了人—機操作分析的改善過程、步驟及實施，并介紹了人—機操作分析的應用方法。這些研究都沒有具體說明人—機作業分析的整個過程。

本文分析了某企業63PF2輸送鏈裝配過程中壓軸承工序存在的問題，運用工業工程中時間研究方法進行數據的數據和處理，對壓裝軸承工序進行人—機作業分析，從而改進該工序的操作方式和人員配置，得到更為合理的作業方式。

2.問題描述

63PF2的裝配過程是：（1）壓裝軸套→ （2）裝銅套→（3）裝銷軸分段串裝→（4）裝墊片→（5）壓裝軸承→（6）檢驗→（7）整鏈對接→（8）內檢→（9）外檢→（10）盤卷包裝。

在整個裝配過程中，主要是人和機器之間的相互配合完成工作的。因此，如何協調好人和機器間的關系，對于提高生產效率是非常重要的。對其中較為典型的壓裝軸承工序進行人機分析，對于該工序的改進具有重大的意義，同時通過該問題的解決有利于將人機分析的方法應用于其他問題的解決中。

壓裝軸承工序位于放墊圈工序之后，這兩道工序由三個人完成，其中一人負責放墊圈，另兩人負責裝軸承工序。兩個工序在一臺機器上完成。先由一名工人放墊圈，放好后，另兩名工人將鏈條抬至裝軸承機中，由機器帶動并為鏈條安裝軸承，同時兩人向機器中添加軸承，工作比較輕松，期間工人有一定的等待，可通過人機分析，減少這些不必要的浪費，從而提高工人與機器的作業效率。

3.數據的收集和處理

由于63PF2輸送鏈裝配過程中在串接成條工序是將20個單節串接成一段，因此在壓裝軸承工序中的時間測定是對20個單節的鏈條作業時間的測定。因為63PF2輸送鏈是大型鏈條，比較繁重，操作起來比較費力，再考慮到私事寬放，操作寬放和機器寬放等因素，為該秒表時間研究設置10%的寬放率和1.1的評比系數。

首先對該工序進行了10次的時間測定，壓裝軸承工序中包括了裝墊圈和裝軸承兩個環節。10次的時間測量如表3.1所示。

由以上的時間測量，根據式（3-1）、（3-2）進行計算，可得到表3.2的結果。需要觀測的次數以需觀測次數最多的環節次數為標準，放墊圈工序需要觀測次數為12.91次，取13次。

根據以上計算所得的，對兩個工序各進行13次觀測，可以得到兩個工序的觀測數據，如表3.3所示。

根據式（2-2）、（2-3）進行計算，可以得到表3.4的計算結果。對所得的數值進行異常值的剔除，將超過上界[x] +3σ和下界[x] -3σ的數值剔除，進行重新計算，可得標準數據的平均值。

表3.4 計算結果

根據現場的操作強度和各方面因素，將這兩個工序的評比系數設置為1.10，寬放率設置為15%。通過結算能夠得到這兩道工序的標準作業時間，如表3.5所示。

表3.5 標準作業時間

4.運用人—機作業分析的方法進行優化

4.1 人—機作業分析的介紹

人—機作業分析是應用于機械作業的一種分析技術，通過對某一項作業的現場觀察，記錄操作者和機器設備在同一時間內的工作情況，并加以分析，尋求合理的操作方法，使人和機器的配合更加協調，以充分發揮人和機器的效率。[5]

4.2 人—機操作分析并優化

對裝軸承工序工人的各操作流程時間進行分析，可以發現裝軸承工序工人在操作過程中有大量的空閑時間，將裝軸承工序各工人操作的各個環節進行分解，能夠得到各操作環節的作業時間，對該工序進行人機分析，如表4.1所示，工人#1的利用率只有35.4%，工人#2的利用率為36.2%，效率極其低下，工人存在大量的空閑時間。由于鏈條的搬運較繁重，且是雙側作業，必須有兩人，考慮到放墊圈工序標準作業時間為75.89s，而兩名工人的空閑時間有80s，可減少放墊圈工序的那一名工人，由裝軸承工序兩名工人在空閑時間完成。

根據人—機操作分析的結果對該工序進行改善，讓兩名工人在空閑時間去完成放墊圈工序，各需要50s的工作時間。改善后人機作業圖如表4.2所示。兩名工人的利用率分別提升到了74.0%和76.3%，大大減少了工人的等待時間，提高了人員的利用率，減少了放墊圈工序的一名工人。

4.3 優化前后效果對比

通過人—機作業分析，并對該工序進行優化改進，可以明顯提高作業人員的利用率，如表3.3所示，工人#1和工人#2的利用率得到很大的提升，并且能夠節省裝墊圈工序中的一名人員的占用，該工人可以到其他高強度的工序中進行作業，這樣能夠提高整條裝配線的作業效率。

表3.3 優化前后人—機利用率對比

5.總結

在很多的生產過程中，經常會有一個工人操作一臺機器，機器一直處于加工狀態，而工人卻處于等待狀態；也經常會有一個工人操作多臺機器，工人一直處于忙碌狀態，某些機器卻處于暫停狀態，這些情況都會造成生產效率的低下。通過人—機作業分析能夠對生產中的各工序進行分析，使生產中人和機器相互協調，確定一個工人能夠操作的機器臺數，或一臺機器需要幾名工人，從而提高人和機器的作業效率。

本文通過對裝配生產線中一個典型的工序進行標準作業時間的測量與處理，基于所獲得的數據，對該工序進行人—機作業分析，并對該工序的作業方式進行優化改進，提高了該工序中人的作業效率，減少了該工序中所需的人員數量，從而提高整條裝配線的作業效率。

參考文獻：

[1] 余冠洲.用操作分析法優化數控加工培訓流程[N]. 廣東工業大學學報（社會科學版），2008，8：234-236.

[2] 王 雁.工作研究在平板機組生產線的應用[N]. 合肥工業大學學報（自然科學版），2010， 33（9）：1296-1303.

[3] 朱夏芳，孔慶華.汽車輪胎硫化工序中輪胎取放的人機操作分析和改進[J].精密制造與自動化，2007，2：23-24.

[4] 郭彩芳，任曉華，張惠眾，王凡.人機操作分析在裝配生產線上的應用研究[J].機械管理開發，2010，25（1）：71-73

[5]易樹平，郭伏.基礎工業工程[M].機械工業出版社，2008