工效学原理的MOD法在生产线平衡中的应用

・１４・

文章编号：１００６—８３０９（２００９）０２－００１４－０４

基于工效学原理的ＭＯＤ法在生产线平衡中的应用

高广章

（郑州航空ｘ－，＿ｌｋ管理学院，郑州４５００１５）

摘要：从工效学原理出发，运用模特排时法（ＭＯＤ）对某公司装配线流程和节拍进行测定与分析，指出该工段在任务分配、操作方法、标准时间等方面存在的缺陷，在此基础上，运用动作经济原则提出改进方案，并对改进前后的结果进行了对比分析，结论证明改进效果明显。

关键词：工效学；模特排时法；生产线平衡；标准时间中图分类号：ＴＨｌ８；Ｆ４０６．２

文献标识码：Ａ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ；ＭＯＤｍｅｔｈｏｄ；ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｂａｌａｎｃｅ；ｓｔａｎｄａｒｄｔｉｍｅ

１

引言程设计中最重要的方法体系。衡量生产线平衡状态的主要指标即生产线平衡率，通常以百分率表示。生产线平衡率通常用公式（１）给予确定：

生产线平衡率

随着企业规模的发展壮大，销售业务不断上升，市场有时会呈现井喷式爆发，为了满足急剧扩大的市场，企业往往采取增加生产线、大量投资固定资产等措施来增加生产能力，从而极大地增加了企业的负担。而通过对现行生产线问题进行分析，找出制约设备发挥效能的因素并实施改善，提高生产线的平衡性，就可以在几乎不增加投资的基础上达到扩大产能的目的¨Ｊ。生产线水线平衡（ＳｔｒｅａｍｌｉｎｅＢａｌａｎｃｉｎｇ）就是对生产线的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使作业时间尽可能相近的技术手段与方法，是生产流

＝矗勰黼ｘ１００％Ｘ

三ｚｉｔ＝ｌ

【２］

一人或机器的数目ｃ

Ｔ

２万磊丽蔽盲而可×１００％

间（ＰｉｔｃｈＴｉｍｅ），即周程时间。

（１）

其中ｃ．Ｔ（ＣｙｃｌｅＴｉｍｅ）指生产线最长作业时为了核算生产线的能力，对比改善效果，给出生产线平均日产能的通用公式。

基金项目：国家自然科学基金（７０７７１１０２／Ｇ０１）；航空基础科学基金（０５Ｊ５５００４，２００７ＺＧ５５００６）作者简介：高广章（１９７４一

ｚｄｅ＠ｚｚｉａ．ｅｄｕ．ｃａ。

），男，山东菏泽人，讲师，硕士，研究方向：工业工程，（电话）１３５２６６６３３０８（电子信箱）ｇｇ—

万方数据

日产能＝监必鬻渊霈乎避

（２）

工时利用率取决于企业管理制度，而产品良率则决定于企业质量控制的力度，两者均取一个

小于１的数值，但越是接近于１越好。

２

ＭＯＤ法与工效学原理

模特排时法（简称ＭＯＤ法）根据人体工效学和疲劳研究的结果，以人的最低能耗动作的时间消耗作为动作的时间单位，使操作者的劳动紧张程度适当，降低操作者疲劳，提高工作效率，并且能够克服工作设计缺陷，进行作业改善。实用中以工效学实验为基础，根据操作时人体动作的部位、动作距离、工作物的重量等，通过分析计算，确定标准的操作方法，并预测完成标准动作所需要的时间。运用ＭＯＤ法，无需经过现场测时，而是利用预先为各种动作制定的标准时间来确定完成一项工作所需要的正常时间。ＭＯＤ法具有形象直观、动作划分简单、好学易记、使用方便、适合实际生产操作等优点∞ｊ。基于工效学实验总结出ＭＯＤ法的基本原理如下：

（１）通过大量的试验研究，将生产实际中操作的动作归纳为２１种。

（２）相同条件下，不同的人做同一动作所需时间值基本相等。

（３）使用身体不同部位动作时，其动作所用的时间值互成比例，如手腕的动作是手指动作的２倍，小臂的动作是手指动作的３倍等。因此，根据手指一次动作时间单位的量值，可直接计算其他身体部位动作的时间值。

（４）ＭＯＤ法时间单位的设定，根据人的动作级次来确定。以一个正常人的级次最低、速度最快、能量消耗最少的一次手指动作的时间消耗值，作为时间单位，即１ＭＯＤ＝０．１２９ｓ。同时，还可在运用中根据企业的实际情况，决定ＭＯＤ的单位时间值大小。Ｈｊｏ

３生产线分析

深圳某公司是一家专业开发、生产各类型电子连接器、ＤＣ插头等产品的中外合资企业，全面落实并严格ＩＳ０９０００品质保证系统进行管理，公司决定从２００７年起把公司的产能扩大３倍。为此，公司决定最大限度地挖掘现有生产线的潜能，改善因生产线工位布置不合理而导致的生产线平衡率降低，以求以最小的投资获取最大的收

万方数据

・１５・

益。下面以焊接连接器生产线为例进行分析。

３．１

焊接连接器生产线问题研究

焊接连接器生产线是公司的关键生产线，目

前公司拥有４条该生产线，其主要工序包括修剪线头、沾锡、装套管、烫焊、电测、理线。由于该工段是以手工作业为主，主要运用模特排时法对各工位的现行作业时间进行重新测定。并以“烫焊”工位为例，介绍ＭＯＤ法在测量作业时间的应用，烫焊工位的工人操作程序如图１所示。首先，伸右手去取放在半成品暂放盒中的线，放在相应的位置，调整方向双手握住线的一端（装有套管的一端）插入套管定型模板，调整套管位置，右手取吹烫机，并反复吹烫焊，然后放回吹烫机，左手取下烫焊好的线并放回暂放盒中。整个操作的ＭＯＤ分析式如表１。

吹汤位

图１改善前工作台布置示意图

表１改善前左右手ＭＯＤ分析表左手动作

时间

右手动作

时间

动作叙述分析式ＭＯＤ值动作叙述分析式ＭＯＤ值

表中：ＢＤ表示空闲，不占用时间

根据ＭＯＤ值，计算出烫焊工位的作业标准时间，需要利用公式（３）

・１６・

标准时Ｉ司＝正常时Ｉ司×（１＋宽放率）

＝∑ＭＯＤ×０．１２９×（１＋１５％）

＝３４０．１２９１．１５＝５ｓ

（３）

公式中正常时间用模特法确定不需评比，取宽放率为１５％，其中作业和车间宽放率为１０％；私事宽放率为２％；疲劳宽放率３％。

应用同样的方法，可以测定其他工位的标准作业时间，各工位标准时间如图３改善前直方图所示。３．２核算生产线平衡率

工序作业时间是核算生产线平衡率的基础数据，也是找出瓶颈工序的依据。该工段的时间利用率和产品良率均为９５％，利用公式（１）和公式（２）可以计算出原始状态下的生产线平衡率和生产能力。

生产线平衡率：坠哩』！互丢兰｝呈型：

６２．６７％

日产能：坠鱼』塑≠｝堕羔盟堕：５

１９８（件）

Ｊ

这意味着在生产过程中，有３７．３３％的时间由于生产线配置不平衡而损失了。由图１中数据可以看出，导致生产线平衡率低的主要原因是瓶颈工序的作业时间与其他工序的作业时间相差较大。如果能将瓶颈工位的作业时间降下来，就可以提高该工段的生产线平衡率，生产线的优化也就基本成功了，生产效率自然会提高。４改善方案设计及实施

依据工效学原理和动作经济原则，减少动作幅度，缩短动作距离，有效发挥人的动作能力，既能使作业者的疲劳最少，又使动作迅速而容易，增加有效的工作量。４．１确定优化目标

该生产线烫焊工位用时相对较长（５ｓ），所以该工位是重点优化对象，该工位主要以手工作业为主，必然将研究的重点放在了作业动作的合理性上。通过观察发现两个大弊端，如图１所示。

（１）货架的构造不符合动作经济原则。实际的工位布置中，物料和工具远离操作者，操作者每次取物料或者工具时都需努力伸臂，这是一个４级甚至５级动作，导致作业时间偏长，而且增加了操作者疲劳。

（２）操作中大量的单手作业使操作动作不平衡而且延长了工序时间，操作者效率比较低。

（３）应有适当的照明设备，工作台及座椅式样及高度应使工作者保持良好的姿势并感觉适

万方数据

宜。具体表现为工作台台面设计的过高，超过人的上肢自然放松时肘关节的高度。

４．２改善方案设计

针对生产线烫焊工位出现的诸多问题提出改善方案，确定本工序改善后的标准作业时间。

４．２．１

对烫焊工位货架的结构进行改造

将所有工具及物料都放在３级动作范围，即以肘部为活动范围以内。线作为物料放置在适合双手操作的工作区域内，使之尽量靠近操作员，并将货架的摆放改为弧型，操作者以三级动作即可取到物料，同时将吹烫机用“伸缩绳”悬挂于螺丝盒的正上方，取放吹烫机的动作都由４级调整为３级，不需要放回吹烫机，只需要右手放开即可。不仅减少了操作员手移动的距离，还降低了操作员的劳动强度，如示意图２。

图２

改善后工作台布置示意图

４．２一，改单手动作为双手同时动作

原方案中右手操作放开吹烫机和左手操作将线取下，分两步完成。经过分析左手终结动作是Ｇ１，右手无终结动作，均不需要注意力，具备双手同时动作条件，大大提高了效率。

４．２．３

调整工作台的高度，使作业人员坐在工

作椅上且上臂自然放松时肘关节的高度与工作台的高度相等，方便操作员取线，提高了效率。４．２．４将线取回马上插入套管，就省掉了“放置到相应位置”的操作。经过一系列改善ＭＯＤ值由原来的３４减为２０，如表２所示。

・１７・

表２改善后左右手ＭＯＤ分析表左手动作

时间

右手动作

时间

生产线现在的产能将提升为原来的１．６７倍，原计划增加８条生产线，现在只需要增加４条就已经超额完成提高产能的目的，可直接减少设备和厂房扩充的投资，并同时降低了劳动强度。５结束语

制造业生产线的生产能力取决于一个或几个瓶径工位，而生产线布置是否合理、操作方法是否科学、工人的操作动作是否经济、工具设计是否方便使用、作业空间是否满足操作者的生理需求等都直接影响生产线的生产能力哺．７］。因此解决瓶颈工位问题，降低生产线节拍时间，成为企业改造流水线所关注的焦点。应用工效学原理和ＭＯＤ法进行优化设计可以对生产现场的人一机系统进行优化配置，达到改善作业环境、减轻工人劳动强度、提高生产能力的目的，解决了生产流水线的瓶颈问题，增强了生产线的平衡性，明显提高生产能力旧Ｊ。相比一些传统投资的思路，降低生产成本，更能有效提高企业的市场竞争能力。

参考文献

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动作叙述分析式ＭＯＤ值动作叙述空闲

ＢＤ

４

分析式ＭＯＤ值

Ｍ３Ｇ１

４

３伸手取线

辅助右手（Ｍ１）

空闲

ＢＤＢＤ

３插入套管模板Ｍ３Ｐ２

４

５

４３２０

取吹烫机

Ｍ３Ｇ１

Ｍ３Ｍ２ＢＤ

空闲３反复吹烫套管

３３

将线取下Ｍ３ＧＯ放到盒中Ｍ３ＰＯ合计

放开吹烫机

空闲

２０１８

代入公式（３）可以算出改善后标准作业时间。

标准时间＝∑ＭＯＤ×０．１２９（１＋１５％）

＝２０×０．１２９×１．１５＝２．９７ｓ

４．３效果评价

比较改善前后的工序时间，绘制成对比直方图如图３所示，可以明显看出改善后的生产线比原来有了很大的改善。烫焊工位作业时间由５ｓ降为２．９７ｓ，不再是生产线的瓶颈工序，原来的次瓶径工序修剪线头上升为瓶颈工序，代人公式（１）、公式（２）计算改善后的生产线平衡率和生产能力。

生产线平衡率＝生哩立±生三｝芝产±幽＝

日产能＝盟鱼鲤业号卫巡＝８

６６４（件）

９３．１７％

［３］郭伏，李森，戴春风．工效学原理在生产线能力平整

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ＢａｙｂａｒｓＩ．Ａｓｕｒｖｅｙｏｆｅｘａｃｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｔｈｅｓｉｍｐｌｅａｓｓｅｍｂｌｙ

ｌｉｎｅ

ｂａｌａｎｃｉｎｇ

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图３

改善前后各工位标准作业时间对比直方图

版社，２００１：１６３—２０８．

［收稿日期］２００８—０７—０２

［修回日期］２００８—１０—１０

经改善，生产线的平衡率由原来的６２．６７％，上升到现在的９３．１７％，生产线的日产能由５

１９８

件增产到８６６４件，产能提高达到了６１．３％，每条

万方数据

基于工效学原理的MOD法在生产线平衡中的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

高广章， GAO Guang-zhang

郑州航空工业管理学院,郑州,450015人类工效学

CHINESE JOURNAL OF ERGONOMICS2009，15(2)0次

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