標準化工時研究在發動機制造企業的應用

蔡元君

（上海交通大學機械與動力學院，上海 200240）

工時研究是以設計最精益的工作方法為目的對每項作業動作的分解和操作時間進行的研究和測量。工時研究理論的創始人是弗雷德里克·溫斯洛·泰勒。其測定了各項手工作業所需要的時間，并訓練操作工按照規定的操作速度工作；同時進行分項動作研究，確定每個動作的操作規范及標準作業方法，評估并形成了科學的操作方法，確定了標準勞動時間，最終提高工作效率。泰勒開創了科學管理的先河，其理論和方法對提高生產效率、促進管理科學化和標準化起到了極大的推動作用。

1 工時研究的作用

工時研究在企業內具有廣泛的應用，主要有以下兩個作用：

1.1 作業的改善：通過對某項作業的工作時間進行詳細的分析，研究改進點及改進方法；分析人員通過對作業進行工序分解、工序時間確定、工序改進分析、效果驗證等步驟，以達到作業改善的目的，從而減少作業時間、提高人或機器的效率及利用率，提高生產線平衡率。

1.2 標準時間的制定：標準時間的制定：對于已經較完善的作業，進行標準時間的制定。在工時研究中，研究人員用秒表觀察和測量一個訓練有素的人員，在正常發揮的條件下各個工作單元所花費的時間，這通常需要對一個動作觀察多次，然后取其平均值或進一步補充觀察和測量。最后，再考慮到正常發揮的程度和允許變動的幅度，以決定標準時間。

2 常用工時研究技術簡介

現在行業中較流行的工時研究技術主要有：秒表計時研究、間接時間研究、預定時間標準系統等。本文主要研究的方向為預定時間標準系統。

2.1 秒表時間研究

秒表計時研究是作業測定技術中最原始也最常見的一種方法。一般使用秒表對現場操作人員或錄像中的各項動作進行觀測，同時把測得的工作時間與標準化時間比較，分析動作的執行情況及評價等數據記錄下來，結合企業所制定的相關政策，最后用于確定操作人員完成某項工作所必須需的標準時間的方法。

2.2 間接時間研究

間接時間研究是指通過細分作業單元，通過經驗數據合成總時間的方法，該方法需要大量的數據樣本和統計。

2.3 預定時間標準系統

又稱時間預置法（Predetermined Time System），簡稱PTS，是目前國際上公認的制定標準操作的先進手段。其基本原理就是利用預先制定的各項動作時間并標準化，從而用于計算進行各種操作所需要的時間。它不需要使用秒表去現場進行直接測時，同時也避免了因操作人員不同、動作不熟練而產生的測量誤差。通過計算后，加上適當的時間余量后就得到該作業的標準操作時間。

時間預置法目前常用的方法有模特法以及MOST， 都是基于行為理論的分析工具，它們將人在工作中的動作分解成若干基本單元，基于長期的動作研究以及經驗數據的積累，確定了在不同的具體工作狀況下，各基本單元的標準化時間。對于實際工作中的各類動作，通過這些基本單元的標準化組合，得到標準化工時。

2.3.1 模特法

模特法的基本原理是基于大量的人機工程實驗，歸納如下：

①所有人工操作的動作，均可以分解為一些基本動作。

②經過大量實驗數據顯示，在條件相同時，不同的人員做同一動作所需的時間值基本相等。

③經大量實驗數據分析所得，身體常用動作部位，完成一項動作所花費的時間互成比例，如手的動作是手指動作的2倍，前臂的動作是手指動作的3倍，因此根據這樣的關系，可以直接計算其他身體部位完成一項動作的時間值。

模特法以一個正常人的一次手指動作的時間，作為它的時間單位，即1 MOD=0.129si，模特法的21種動作都以手指動一次的時間為基準來計算一項動作經拆解后的時間總值。

2.3.2 MOST（ Maynard Operation Sequence Technique ）

MOST是一般汽車制造企業運用過的工時研究技術，其主要有以下特點：適用范圍廣、方法敏感、不需要速度輔正作業、生產前可設定標準時間、適用速度快、正確性高、容易掌握。另外，MOST是 100%的成效的作業時間，不含有余裕時間 ；相對于上文提到的MOD法更為精確。MOST的時間單位為1TMU=0.036s。

根據移動物體的方式不同，MOST法可以分為以下3 類步驟模式構成。

①普通移動時序

（General Move Sequence）

②受限移動時序

（Controlled Move Sequence）。

③工具使用時序

（Tool Use Sequence）

首先，普通移動時序是指在移動某零件時，通過身體某一部位的控制，使該物體沿著不受限制的路線移動。通常是指空間上的移動，即物體在空中移動，如果對象物接觸到其它物品或在移動過程中其動作受到其它對象物的制約的場合，則不適用普通移動時序。根據它的描述特點，普通移動時序可以連續分解為如下幾個標準分解動作。

a.將手伸到一定距離外的一個或幾個需要移動的物體；

b.用身體的某個部位，通常是操作者的手，用于控制對象物。

c.將欲被控制的對象物體移動至新的位置并且具有一段距離。

d.將對象物最終或臨時放置在某個地點。

e.回到開始作業的啟動區域。

為了在普通移動時序的分解中辯識清楚，將整個時序分為3 個部分，見表1。

所謂受限是指用手使物體沿著受到制約的路徑進行移動。并且該物體的移動至少要受1 個方面的限制或是在其它物體上進行移動。

表1

表2

表3

需要注意的是，受限移動區別于普通移動時序點在于其移動物體的路徑沒有發生任何空中的移動，一切動作均是受到一定的限制。例如以下2 種情況，

a.轉動可轉動桿件、門或其他可旋轉部件的裝置。

b.在桌子上推動對象物體至其它位置的動作。

表4

如果以上兩種條件都沒有滿足的話，則該動作就需要被考慮為普通移動時序。受限移動時序的分解也可以分為以下3 個部分。它的基本原理模型見表2。

工具使用時序，顧名思義，就是在操作過程中使用到了外部的工具，如使用螺絲刀或擰緊槍在執行一項裝配作業中的動作，這也是在汽車制造行業，特別是發動機裝配行業中大量存在的一項動作分解。在大多數情況下，該項作業動作都是由連續的幾個作業單位組成，而且可以分解為由幾個受限移動時序或由普通移動時序和受限移動時序的組合動作。比如一項普通的使用工具動作，伸手拿取擰緊槍（ABG），并使用擰緊槍（ABGM）對螺栓進行固定則可理解為一項普通移動時序以及受限移動時序的組合。但如果這樣分析，就會造成大量的分析時間浪費，因此，直接開發一套常用的使用工具時間測定方法，則可大大縮短分析的時間，同時分析結果也相比之前提到的兩種方式更為精確。一般常用的工具有：螺絲刀，扳手，筆，測量儀器等。

根據上述工具使用時序的特性，可以連續分解為如下5個標準分解動作

a.拿取對象物或工具；

b.在作業場所，給對象物或工具進行定位；

c.使用手動工具進行操作；

d.放置對象物或工具；

e.返回作業區域。

它的基本使用原理見表3。

以上介紹的幾種MOST時間分析方法，需要在實際使用情況中融會貫通，更需要分析人員對其定義的熟悉理解，因為往往對于一項動作的理解可以從很多角度入手，但是雖然分析的角度不同，但是最終的結果也基本趨向一致。下表應用MOST對某發動機裝配生產線的一手動操作工位進行的工時分析。總的時間為592.14TMU，即21.32s。見表4。

結語

在當今制造行業，特別是需要大量手工作業的企業對于時間研究的需求非常迫切，由于操作人員往往是重復性工作，因此動作的標準化以及分析動作的效率至關重要。良好的時間研究將會大大幫助生產過程減少浪費，提高人員操作水平，消除瓶頸。

目前世界上流行的工時研究技術主要為預定時間標準系統，如MOST，MOD法等；在其基礎上發展起來的標準數據系統也在發展當中。隨著發展的需要，對于工時研究的分析效率也提出了更高的要求，因此，標準數據系統將是未來工時研究的主流發展方向，也非常值得在廣大企業得到推廣。

[1]關于當代企業標準化工時的思考[Z].