人机作业分析在球阀焊内外锥作业中的应用研究

刘东升

摘要：针对目前存在的人机利用率低及生产效率低问题，运用工业工程中人机作业分析方法对A公司全焊接球阀焊内外锥作业进行优化改善，从而得到了更为合理高效的作业方法. 结果显示人员利用率提升了50.6%，单件产出效率提升了33.6%，每小时产能提升了2PCS，在焊内外锥作业中每天可节约140分钟。

关键词：工业工程；人机作业分析；焊内外锥

中图分类号：F273；TH186文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.33.088

0引言

随着“中国制造2025”的实施，我国制造业正不断提质升级，生产的自动化如何与操作者紧密配合，最大限度提升生產效率，依然是很多企业亟待解决的问题。运用工业工程中的人机作业分析技术对当前作业进行分析，挖掘人产生闲余时间的原因，进行作业过程的优化再设计，使人机配合更加协调，对于企业在降低生产成本及提高生产效率上具有重要意义。

本文以A公司全焊接球阀生产线焊内外锥工序这一作业为研究对象，利用工业工程中人机作业分析技术并结合“5W1H”提问与“ECRS”原则对现行方法进行改善，使该工序作业内容得以改善，作业方式更加合理，人机配合更加协调。

1现行作业描述

焊内外锥包括焊内锥和焊外锥，内锥焊成品与外锥焊接，即形成全焊接球阀出口组件，根据现场实地调研，焊内锥在焊机1上作业，焊外锥在焊机2上作业，焊机1与焊机2配备电焊工1人，作业顺序为当内锥焊接完成后再进行外锥焊接，焊接内外锥的操作方法类似，将其步骤总结如下，如图1所示。

由统计表1看出，焊内外锥作业中人的利用率低，为50%，在机器工作过程中，人的大部分时间处于空闲状态，焊接内锥过程中浪费103s，焊接外锥过程中浪费288s。因为内外锥焊完也即从焊机1的焊内锥到焊机2的焊外锥都完成才算一个周期，焊机1的利用率仅为33.6%，人工及机器设备浪费严重，经过初步分析，其作业有待改善。

2人机作业分析与改进

2.15W1H提问分析

针对以上存在的问题，进行“5W1H”提问分析。

问：为提高企业生产效率，是否可以增加一个操作员，由操作员1负责焊内椎，操作员2负责焊外锥？

答：增加作业人员数量不是最佳解决办法，增加作业人员意味着投入与生产成本的提升，且增加作业人员并没有真正解决机器运转过程中人的等待浪费问题。

问：如何从根本上解决人的空闲浪费呢？

答：考虑当前传统的作业顺序为焊内外锥交替进行，这增加了出口焊成品（外锥焊成品）的产出速率，调整作业顺序是解决空闲浪费提升人机配合的突破口，因此在调研焊外锥空闲较长时，思考有无一人多机的可能，在焊外锥空闲过程中去进行焊内锥作业，使空闲时间得到充分利用。由一个作业者可同时操作几台机器的计算公式可得，在现行情况下，作业者可以操作的机器数目N为：

N=t+Mt

式中，N为一个作业者操作的机器台数；t为一个作业者操作一台机器所需的时间；M为机器完成该项作业的有效时间。

由计算公式得N=t+Mt=（231+432）/231=287台

经计算，焊工可同时操作2台机器。

问：一人多机是否增加了原有的劳动强度？

答：劳动强度并未增加，只是把原有的空闲时间集中起来进行合理分配。

2.2改善方案效果评价

根据改善分析，绘制改善后的焊内外锥人机作业图，如图4所示。

通过对全焊接球阀焊内外锥作业进行人机操作分析，在现有生产设备条件下，充分利用人的空闲时间，在没有增加一机一人的情况下，算短了作业周成，提升了焊接内外锥的工作效率以及人机利用率。具体效果如下：

（1）焊内外锥作业周程时间（即一个球阀出口组件的焊成品）由782s下降到519s，降低了33.6%。每盘可以装载4个出口组件，按照每天需要生产8盘出口组件计算，焊内外锥作业中节约时间约4*8*263=8416s，即每天在焊内外锥作业中节约140分钟。

（2）焊工利用率由50%提升到了75.3%，提升了50.6%，尽可能大的利用人的工作时间，同时又留有一定的空闲时间，不至于造成操作人员过度劳累。

（3）焊机1的利用率由33.6%提升到50.7%，提升了50.9%；焊机2的利用率由66.37%提升到了100%，提升了50.67%。在充分利用现有设备的前提下，使得人机配合更加紧密协调。

3总结

针对A公司全焊接球阀生产线焊内外锥作业中出现的人机利用率低，等待时间长问题，利用工业工程中人机作业分析技术进行合理分析，并结5W1H提问方法进行问题的改善，对人机作业工序进行了重排和调整，从而在根本上消除了不必要的等待浪费，使人和机器利用率显著提升。

高效率是现代企业共同追求的目标，人机作业分析、时间研究等工业工程技术正是发掘企业的生产潜力的重要方法，且简单实用，在国外已广泛应用，而国内众多生产制造类企业也应该重视。改善是一个长期过程，只有不断的发现问题，分析问题，才能更好的解决问题，给企业创造效益，实现可持续发展。

参考文献

[1]易树平，郭伏.基础工业工程[M].第2版.北京：机械工业出版社，2014.

[2]段伟仪，孙丽，韦江等.人机作业分析在轮对生产线中的应用[J].大连交通大学学报，2014，35（Z1）：111113.

[3]赵晓梅，孔造杰，熊立华等.除尘器底壳加工的人机操作分析与优化[J].工业工程与管理，2014，19（4）：125128.

[4]张学龙，王云峰，谢延宇.工作研究应用于企业生产线优化再设计[J].现代制造工程，2015（3）：2829.

[5]傅武雄.标准工时制定与工作改善[M].厦门：厦门大学出版社，2015.

[6]刘倩.人机作业分析在某手机料件性能检验中的应用[J].现代商贸工业，2017（17）：188189.endprint