A公司装配线在MTM基础上模块化的研究和应用.pdf
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1、总第2 2 9 期2023年第7 期技术创新A公司装配线在MTM基础上模块化的研究和应用郭春东,孙芷芸(河北科技大学,河北石家庄0 50 0 9 1)摘要:为准确、迅速、客观地计算出A公司产品的标准工时,提高装配线生产效率,在MTM的基础上对产品工步组建通用模块。利用MTM-UAS方法对A公司产品装配线不同产品的组装动作进行了动作分析,为简化操作,运用5W1H分析方法将重复或相似动作组合作为模块,将模块信息存储在数据库中。结果表明:模块化的运用实现了作业标准化,能更快得到精确的标准工时,减少工时分析时间约6 6 min,生产效率提高到9 2.6 5%。在未来设计新产品时,可根据客户需求优先选用
2、数据库中通用模块设计产品,节约产品设计与工时分析时间,改善装配线,降低加工成本。关键词:标准工时;MTM-UAS;5W1H;装配线生产效率;模块化中图分类号:TH1860引言目前,市场需求正朝着个性化和多元化的方向发展,要求企业对不断变化的市场需求做出快速反应,不断地开发出满足用户需求的、定制化的“个性化产品”,参与市场竞争。在设计产品时应考虑生产效率及组装效率,企业不仅要应对产品的多样性,而且要考虑组装线在设计产品过程中的效率问题2 ,而标准工时的制定往往就是影响产品生产率的重要因素之一。作业测定的主要方法包括秒表时间研究、工作抽样法和预定时间标准法等,这些方法都需要考虑人为因素,MTM分析
3、法无需考虑主观因素3,只拆分产品装配动作,保证数据的精度,是一种准确的时间测量法。该方法已成功应用于汽车制造、物流和维修行业,但由于包装行业工作量大、分析工作繁琐,还未涉猎。在此基础上,本研究使用MTM-UAS方法分析大规模生产产品的动作、实现作业标准化,结合模块化想法组合动作,将模块的标准工时存储于数据库,方便调用,可减少工时分析时间,简化工业工程师的工作量,更快、更精确地确定产品工序的标准工时,提高生产效率。在设计新产品时,可以提高新产品响应速度,控制产品加工成本。1研究背景及现状1.1研究现状MTM-UAS是由德国MTM协会、瑞士MTM协会和奥地利MTM协会的研制小组,以MTM-1法和M
4、TM-2法为基础,制定标准工时的方法4,已在世界范围得到了广泛应用。Gualtiero等人基于MTM法提出了一个独特的系统,用来自动测量制造和装配的时间,配备RFID使生产工程师和管理人员能够实时了解有关操作的简洁准确的信息5。Julian等人介绍了一种将AR领域扩展到多变量装配工艺的新方法6 ,该收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 1第一作者简介:郭春东(19 7 4一),男,博士,讲师,研究方向为创新管理、数据挖掘、科技评价和政策仿真研究。现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization文献标识码:A方法基于MTM分析获
5、取由AR系统使用骨骼数据检测的原语,将AR和MTM的信息结合起来形成一种搜索算法,以提供装配进度的估计值。Therese等人借助基于MTM-UAS方法新设计的虚拟拆卸工具,将从电池使用寿命结束时获得的废物处理知识转移到研发中7 。李前坤、李华等人研究了MTM在制造业中的应用8-9 ,卢彤就企业如何使用MTM 提出了建议10 。张丽珍等人将汽车装配的重复动作做成模块,提高分析速度和生产效率。李丹利用MTM 法分解羊毛衫制作过程,计算标准工时,将MTM分析方法应用到劳动力需求大的制造业中12。聂喜荣等将 MTM 法与以往的标准工时测定法进行对比,证明MTM 法具有优越性13。1.2研究思路从以往研
6、究来看,MTM法已成功在国内外制造业中广泛应用,为企业确定精确的标准工时,从而做到精益改善,由于MTM分析法需将每个动作拆分,在工作量需求较大的企业中使用较为繁琐,因此,包装行业中还未应用此方法。为了能减少主观影响、获取更精准的数据,本研究决定在MTM基础上,利用模块化的思想,简化分析方法,保证数据精度的同时更能简便工作,对未来纯手工行业应用有一定的实践意义。研究思路如图1所示,首先利用MTM-UAS方法对其装配线工序进行动作分析,计算标准工时,制定作业标准指导书。为简化MTM分析法作业,通过研究分析其他产品零部件的组装动作,结合这几种产品的装配信息,运用5W1H分析方法将重复或相似动作组合作
7、为模块,将模块、标准时值及作业标准存储在数据库中,更快地计算总装配工时,提高生产效率。2基于MTM和模块化对A公司装配线的改善2.1公司现状A公司是一家具有多样化产品的包装公司,主要Total 229No.7,2023D0I:10.16525/ki.14-1362/n.2023.07.038文章编号:2 0 9 5-0 7 48(2 0 2 3)0 7-0 10 8-0 42023年第7 期郭春东,等:A公司装配线在MTM基础上模块化的研究和应用109工序MTM标准化5W1H分析法合并模块图1研究思路生产纸制包装箱,包括牛奶箱、电脑箱、大型电器包装箱以及定制的包装礼盒等,加工方式采用手工纸折方
8、式组装。现以电脑箱为主要研究对象,电脑箱中需装显示屏和各种电脑配件,组装零部件较多,作业繁琐且没有标准,作业测定主观因素大,不能得到更精确的数据。因此,采用MTM分析法对工序动作分析,避免主观因素,再加上模块化的思想,准确、快速、客观地计算公司生产标准所需要的时间,提高装配线生产效率。2.2MTM标准化MTM法是以作业中的基础工作为单位,通过研究动作的距离、负荷及难易程度等衡量条件,对相关动作赋予规定的时间值,然后制定出标准时间。该方法有37 种基本动作及附加要素,时间值有31个,MTM-UAS标准时值如表1一表8 所示。表1够取和放置标准时值不同动作长度(cm)货物质动作状况量/kg操作配合
9、程度大约AA容易松驰紧密1大约困难松弛紧密满手大约大约AH(1,8松弛紧密大约(8,22)松弛紧密ANMTM分析法的主要特点就是精度高、数据有保证,避免很多人为因素影响,不需要进行时间测定,只需进行动作的拆分得到基本动作,也避免了作业评定,减少主观影响,分析标准的动作能进一步减少无效时间。运用MTM-UAS法对产品A的折装左支撑附件进行动作分析,分析结果见表9。表2 放置标准时值不同动作长度(cm)配合程度编码大约PA无法合并松驰MTM动作分析紧密总装配工时TMU1配合程度大约松驰紧密启动操作单一组合动作周期编码下标准时值/TMU20(20,50)(50,80)2035AB30AC40AD20
10、AE30AF40AG4025AJ40AK50AL80AM95120下标准时值/TMUTMU20(20,50)1020PB20PC30表3MTM动作的时间单位换算Smin0.0360.000 6表4使用辅助工具标准时值不同动作长度(cm)编码下标准时值/TMUTMU20(20,50)HA25HB40HC50表5启动操作标准时值不同动作长度(cm)编码下标准时值/TMU20(20,50)BA10BB30表6动作周期标准时值不同动作长度(cm)编码下标准时值/TMU20(20,50)一个动作ZA动作次序ZB50移回一个动作456055704560557065806580455565757585105
11、115120130145160(50,80)2530354045h0.000.01(50,80)456560757085(50,80)25404560(50,80)5151030ZC30固定或松开ZD表7 具身体动作标准时值身体动作编码行走KA弯腰、奠下、跪下(包括站起)KB坐下和站起KC表8视力控制标准时值编码标准时值/TMU视力控制VA2.3根据工序关联关系模块化由于MTM的基本动作及附加要素的种类有37种,时间值有31个,动作要素分析和时间值赋值都非常繁琐,工作量很大,操作过程动作的划分过细,而且电脑包装箱的结构相似,该方法会对相似或者相同的动作重复分析,这种方法很复杂而且效率低下,不仅
12、增加了工作量,而且增加了分析错误的可能性,需进一步完善。2040455520标准时值/TMU256011015现代工业经济和信息化第13卷表9 折装左支撑附件MTM分析表序号名称1双手同时够取L形弹簧纸至身体前侧2左手搁住L形弹簧纸0-0-0-0-0-0-0-0-0-0标准时编码值/TMUAA235AAI2032333456789101112131415161718192021222324252627282930313233以折装左支撑附件工序为例,工序的紧前紧后关系如图2 所示。通过MTM分析法研究D、H、E、P和Z等产品的组装动作,对比6 种产品的工步分析,利用5W1H分析方法,总结工步的
13、相似性和重复性,分析产品零部件的通用性,改善结果如下:1)将经常重复出现且一定有关联的工步1一10、1116、17 18、2 7 2 8、2 9 30 和3132 进行合并,并根据其形状命名为折L形弹簧纸、折卷筒、折方形弹簧纸、装L形弹簧纸、装卷筒和装方形弹簧纸,折装左支撑附件模块工时分析MTM总值如表10 所示。2)将其形成模块放人数据库中,方便后期直接右手朝身体方向折折痕1右手朝身体方向折折痕2右手朝身体方向折折痕3右手朝身体方向折折痕4双手拿起L形弹簧纸并折折痕5左手折小挡板右手折小挡板双手将L形弹簧纸放置右侧左手够取方形弹簧纸递至右手双手同时反向对折第一次双手同时反向对折第二次双手同时
14、反向对折第三次双手同时反向对折第四次右手将方形弹簧纸放置右侧左手够取卷筒递至右手检查双手同时折折痕1双手同时折折痕2双手同时折折痕3双手同时折折痕4双手同时折折痕5双手同时折折痕6右手将挂耳扣进扣孔右手将卷筒放至周转区左手够取左卷筒放置卷筒孔将卷筒插到底右手够取方形弹簧纸放进右侧底部右手够取L形弹簧纸放置上侧口按压L形弹簧纸将弹簧纸插到底右手将左支撑放到周转区PAlPAIPAlPAAAlPAiPAlPA2AA2PAIPAiPAlPAPA2AA2VAPAiPA1PAlPAlPAIPA;ACiPA2AC2PA,AB2AB2AAPAAA21010101020101020351010101020351
15、510101010101040205510454520103526图2 紧前紧后工序表10 模块MTM标准时值表名称标准时值总数/TMU折L形弹簧纸155折卷筒170折方形弹簧纸95装卷筒65装方形弹簧纸45装L形弹簧纸75调用,减轻MTM工程师的作业量。将作业标准化,减少工时分析时间。后续可利用此数据库优化产品设计,改善装配线工位分配,也方便以最低成本找外协厂加工产品。3效果评价MTM法模块化后,能够简单、准确地确定标准作业和标准工时,减轻工时分析时间,通过这种方法,MTM法也能运用在工作量大的制造业中。改善结果如下:A型号的产品批次为2 0 0 个,需要14个工位的装配,每个工位的节拍时间
16、为2 0 s;D型号的产品批次为40 0 个,需要8 个工位的装配,每个工位的节拍时间为2 5s;E型号的产品批次为6 0 0 个,需要10个工位的装配,每个工位的节拍时间为2 8 s;H型号的产品批次为7 0 0 个,需要12 个工位的装配,每个工位的节拍时间为2 6 s;P型号的产品批次为8 0 0 个,需要14个工位的装配,每个工位的节拍时间为30 s;Z型号的产品批次为8 0 0 个,需要15个工位的装配,每个工位的节拍时间为32 s。M T M 工程师在拍摄视频时,每个工位的进度延迟2 min。在此期间,他们可以召开10 min的早会、15min的工作前准备以及30min的其他时间。
17、这种新的方式将模块化思维融人到实际操作中,大大降低了MTM工程师的重复性,A、D、E、H、P和Z产品的重复性分别减少8、4、6、7、6和8 次,有效减少了产品标准工时的分析时间,提高了工作效率,MTM工程师模块化前后产品要素分析见表11。由表11计算可知,模块优化前生产效率为8 8.52%;模块优化后生产效率为9 2.6 5%。生产效率的表达式如下:2023年第7 期郭春东,等:A公司装配线在MTM基础上模块化的研究和应用111 表11模块化前后产品要素分析产量/节拍MTM工程师分析延误生产时间/min产品类型个时间sA200D400H600E700P800Z800式中:P为某产品的生产效率;
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