基于MTM-USA法的總裝線標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)分析

由于汽車總裝廠生產(chǎn)的復(fù)雜性及零部件的多樣化，人工裝配還是目前總裝廠主流的裝配形式。平臺車型的增加、多車型的混線生產(chǎn)要求以及人力成本的不斷增加，導(dǎo)致總裝廠對于裝配標(biāo)準(zhǔn)化工時(shí)的敏感性大大提高。各汽車廠都在優(yōu)化裝配工時(shí)，減少人力成本投入，降低制造成本，以提高產(chǎn)品的市場競爭力及爭取更為寬裕的市場定價(jià)權(quán)。

在新車型開發(fā)過程或新工廠建設(shè)過程中，通常無法采用直接法(秒表法等)對裝配工時(shí)進(jìn)行測定，而且直接法是基于實(shí)際已經(jīng)存在的生產(chǎn)線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的測定，對于工時(shí)的優(yōu)化效率大打折扣。由于工人的努力程度、一致性和工作環(huán)境影響等因素具有一定的主觀性，無法客觀地評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。對于新車投產(chǎn)過程中或新工廠規(guī)劃過程中對于標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的分析，本文采用間接法中的PTS(預(yù)定時(shí)間系統(tǒng)法)中的MTM-USA法(方法、時(shí)間以及測量-通用分析系統(tǒng))對量產(chǎn)前車型的裝配工時(shí)進(jìn)行分析，以滿足工廠規(guī)劃和對裝配工時(shí)進(jìn)行較為科學(xué)的分析和設(shè)定。

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)

1.標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)指在正常的操作條件下，以標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)方法及合理的勞動強(qiáng)度和速度完成符合質(zhì)量要求的工作所需的時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)=標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間+寬放時(shí)間，或者，標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)=標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間×(1+寬放系數(shù))。

(1)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間主要包括增值作業(yè)時(shí)間及非增值作業(yè)時(shí)間兩大部分。增值時(shí)間指工作中對產(chǎn)品特性所做改變的工作，這些改變增加了產(chǎn)品的價(jià)值使產(chǎn)品進(jìn)一步成為商品的操作時(shí)間，而且顧客愿意為此付費(fèi)(如焊接、噴涂和裝配等)。非增值時(shí)間指工作中沒有能改變產(chǎn)品特性，但目前又是不可或缺的工作(即工序中沒有必要或是由于現(xiàn)有設(shè)備和工藝無法滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求而設(shè)置的工作)。

(2)寬放時(shí)間主要包括生理寬放、基本疲勞寬放和作業(yè)疲勞寬放，由于不同作業(yè)的特點(diǎn)決定，往往要根據(jù)不同的因素和環(huán)境選擇相應(yīng)的寬放比值。本文主要對標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間進(jìn)行分析。

2.時(shí)間分析法

目前行業(yè)內(nèi)對時(shí)間分析的方法很多，具體分析方法如圖1所示。

圖1  時(shí)間分析方法

預(yù)定義時(shí)間系統(tǒng)是用來組織、計(jì)劃和描述由工作人員可控制影響的工作流程，以及開發(fā)在批量生產(chǎn)中標(biāo)準(zhǔn)工序所用的過程模塊，在此計(jì)算操作標(biāo)準(zhǔn)的工作時(shí)間。預(yù)定義時(shí)間系統(tǒng)可以描述流程(工作)和對所描述的流程設(shè)置(預(yù)定)時(shí)間值。PTS法(預(yù)定時(shí)間系統(tǒng))內(nèi)有MTM法(測量時(shí)間方法)、WF法(工作因素法)和MOD法(模特法)。本文采用MTM-USA進(jìn)行工時(shí)分析。利用MTM-USA建立的統(tǒng)一基本動作時(shí)間的技術(shù)，用來計(jì)算固定作業(yè)內(nèi)容和操作標(biāo)準(zhǔn)的工作時(shí)間。只要設(shè)計(jì)出仿真虛擬操作方法，就可以在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前較精確地評估出作業(yè)工時(shí)。

MTM-USA法基本理論

MTM-USA法中重要的理念是方法決定時(shí)間。MTM-USA基于定義好的動作模塊來計(jì)算、規(guī)劃一項(xiàng)工作的工具，在需要人力操作的一系列工作領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，均可借助其來衡量該工作效率，也大量應(yīng)用于產(chǎn)品的預(yù)先時(shí)間數(shù)據(jù)的制定。

1.MTM-USA編碼

MTM-USA編碼主要由3部分構(gòu)成：基本工序、各種影響因素和距離范圍。MTM-USA基本工序過程模塊的編碼是由兩個(gè)字母和某種情況下額外再加的一個(gè)數(shù)字組成的。USA編碼結(jié)構(gòu)如圖2所示，USA編碼的第一位是一個(gè)字母，與相應(yīng)的基本工序有關(guān);第二位也是字母，按其在字母表中的順序給出的，用來表達(dá)第一個(gè)影響因素;在基本工序夠取和放置、放置、使用輔助工具、啟動控制和動作周期中，編碼的第三位是距離范圍。

圖2  MTM-USA編碼結(jié)構(gòu)

2.MTM-USA工時(shí)單位

MTM-USA最基本的時(shí)間單位是TMU。1TMU=0.036s。

3.MTM-USA動作長度

動作長度對基本工序具有明顯的影響作用。MTM-USA里將動作長度分為0-20cm、20-50cm、50-80cm 3個(gè)距離范圍，根據(jù)劃分的動作操作區(qū)域進(jìn)行工時(shí)分析(見表1)。

4.MTM-USA基本工序

MTM-USA基本工序主要包含7項(xiàng)基本工序：夠取和放置、放置、使用輔助工具、啟動操作、動作周期、身體動作和視力控制。MTM-USA基本工序標(biāo)準(zhǔn)時(shí)值卡如表1所示。

(1)夠取和放置 指用手或手指指向一個(gè)或幾個(gè)物體，拿住它(們)，并接著把它(們)送到一個(gè)帶有一定精度的地點(diǎn)。

(2)放置 指在規(guī)定的精度內(nèi)把一個(gè)或幾個(gè)已被手或手指控制住的物體，放置到下一個(gè)確定的地點(diǎn)去，或者把已被手或手指控制住的輔助工具放到一個(gè)額外的使用位置上去。

(3)使用輔助工具 指用手或手指拿起一個(gè)或幾個(gè)輔助工具，把它(們)放到使用位置上，用完之后放下。

(4)啟動操作 指用手或腳達(dá)到對調(diào)節(jié)部件的控制，并完成單一的或復(fù)合的調(diào)節(jié)過程。

(5)動作周期 指用手、手指或者腳進(jìn)行的周期性重復(fù)的動作流程。在此，該動作流程是否用工具進(jìn)行是無關(guān)緊要的。

(6)身體動作 當(dāng)身體軸線轉(zhuǎn)動、移動或傾斜對確定時(shí)間有影響時(shí)，就應(yīng)考慮身體動作。

(7)視力控制 指用眼睛來進(jìn)行的檢查過程，以便做出某一判斷。

MTM-USA是基于MTM-1原理發(fā)展起來的，包含基本動作、動作序列、基本工序、工序步驟、工序序列和勞動序列六大等級層次，根據(jù)不用產(chǎn)品及行業(yè)靈活運(yùn)用。沒有經(jīng)過MTM和UAS基本訓(xùn)練的工程師在使用該時(shí)值表時(shí)會導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。

案例分析

基于某汽車品牌在某款新車投產(chǎn)前及新工廠還處于規(guī)劃的情況下，首次采用MTM-USA法對汽車總裝線的裝配標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行分析。本文以某些工序?yàn)槔齺碚f明MTM-USA法的應(yīng)用分析。

1.安裝轉(zhuǎn)向管柱工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)分析

以安裝電子轉(zhuǎn)向管柱工序分析其裝配標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)為例，其裝配指導(dǎo)書如圖3所示，裝配工序工時(shí)流程如表2所示。

圖3   電子轉(zhuǎn)向管柱裝配工序指導(dǎo)書

利用MTM-USA編碼可以在新車開發(fā)過程及工廠投產(chǎn)前評估出該工序的理論標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。得出該工序標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)為1165TMU，折算為42 s工時(shí)。

應(yīng)用MTM-USA方法可以對整個(gè)汽車總裝裝配工時(shí)進(jìn)行分析和評估，并完成初步的工時(shí)線平衡編排。它比起直接法的最大好處在于：與其通過事后的勞動設(shè)計(jì)來降低成本和浪費(fèi)，不如通過事先的流程設(shè)計(jì)來規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和避免浪費(fèi)。

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的優(yōu)化

從運(yùn)用MTM-USA對裝配標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的分析中知道，標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)主要受三大因素影響：人機(jī)、工藝流程和設(shè)備、工位場地布置。對于標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的分析和優(yōu)化基本可以從這三方面入手。

1.人機(jī)優(yōu)化

利用MTM-USA規(guī)劃時(shí)間的概念，可以明確增值工時(shí)，減少非增值工時(shí)行為，減少不必用的浪費(fèi)。工藝裝配步驟設(shè)計(jì)上更加人性化，減少工人不必要的勞損動作，一方面能提高生產(chǎn)效率及降低制造成本，另一方面降低了勞動強(qiáng)度及提高了勞動人員待遇，這也是標(biāo)準(zhǔn)化工時(shí)優(yōu)化的目的所在。

2.工藝流程優(yōu)化及設(shè)備選擇

合理的裝配工藝流程設(shè)計(jì)對于降低汽車生產(chǎn)主線長度、降低能耗和提高產(chǎn)線柔性化有很大幫助。在工廠規(guī)劃之初利用虛擬仿真技術(shù)對工廠規(guī)劃及工藝流程優(yōu)化進(jìn)行分析。根據(jù)生產(chǎn)工藝及設(shè)備投入的先進(jìn)性及合理性相結(jié)合的原則，利用ECRS、5W1H分析法進(jìn)行工藝流程優(yōu)化，提供經(jīng)濟(jì)科學(xué)的生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備選型。

3.工位場地布置

為了降低裝配工時(shí)中的非增值工時(shí)所占比重(如操作者的來回取料時(shí)間和步行時(shí)間)，現(xiàn)在汽車廠中開始大量采用SPS物流形式(一種單量份向生產(chǎn)線準(zhǔn)時(shí)化配送的方式)。采用SPS的物流形式能夠有效防止總裝裝配線的錯(cuò)、漏裝問題，從而提高裝配質(zhì)量;同時(shí)將揀料與裝配分開，使各自作業(yè)更加專業(yè)化和模塊化，有利于消除員工不必要的非增值操作;同時(shí)配合隨車物料形式可以減少車間空間約束，減少線邊物料擺放，滿足多車型混線的物流配送要求，提高作業(yè)效率，是一種普遍采用的趨勢。

結(jié)語

本文討論了在新車開發(fā)過程及工廠投產(chǎn)之前，利用MTM-USA法對汽車總裝裝配標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行分析和計(jì)算。得出的工時(shí)分析結(jié)果對產(chǎn)線規(guī)劃及工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備、人員編制、成本核算和價(jià)格決策都具有重要的指導(dǎo)作用。同時(shí)也給出了標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的相互影響因素，對于標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的優(yōu)化提供了一些方向性的解決思路建議。

由于MTM-USA為理論上分析出的工時(shí)，待新車量產(chǎn)后，MTM-USA理論工時(shí)會與實(shí)際上采用秒表法得出的測定工時(shí)對比，最終通過綜合評價(jià)得出較為實(shí)際可接受的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。