人—机操作分析及其改善优化

胡文丹

摘要：工业工程的发展迄今已有一个多世纪。它是一项解决管理问題的工程技术，是一门技术与管理相结合的交叉学科，利用数学和物理学以及社会科学的专业知识进行分析测定，对生产系统进行规划、设计、评价和创新，最终目的在于提高生产率和效率、降低成本、保证质量和安全健康，以获取多方面的综合效益。无论是哪个国家的工业工程，其本质内涵都是一致的。其中显而易见的便是工业工程应用注重人的因素。通过对以人操作为主的工序的详细研究达到工序结构合理，减轻劳动强度、减少作业工时消耗、缩短整个作业时间，以提高产品质量和产量，其中人-机操作分析在其中起到了十分重要作用，地位无可替代。

关键词：工业工程；人-机操作；改善优化

人-机作业分析是借助人-机作业图记录操作者和机器在同一时间内的工作情况并加以分析，寻求合理的操作方法，使人和机器的配合更加协调，以充分发挥人和机器的效率。在现代化生产加工中，工厂车间的机器大多是全自动或者半自动的，操作机器的工人变成了“监督”机器自主工作的工人，个别时候拆卸零件或者处理零件，其余有大部分时间是空闲的。这些空闲时间如果能加以利用，可以提高员工的利用率和公司的生产率，使生产成本下降，增加工人的收入。因此，在企业管理中引入人-机操作分析的概念对于提高企业的竞争力是尤为重要的。

人-机作业分析的主要用途：（1）发现影响人-机作业效率的原因。人-机作业时，若人与机器的相互关系不协调，人-机分析图能一目了然，发现产生无效时间的原因。（2）判断操作者能够同时操作机器的台数即确定1名操作者可能操作几台机器，充分发挥闲余能力的作用。（3）判定操作者和机器两方面哪一方对提高工效更为有利。（4）进行安全性研究，因过分提高机器的运转速度和设备的利用率而使操作者的安全受到危害时，应如何保证操作者的安全问题。（5）设备改造、实现自动化及改善作业区的布置。从提高人-机作业效率的观点出发，有效进行设备改造，提高设备的运转速度，重点是实现自动化及合理改善作业区的布置。

案例介绍：加工A产品，员工分别完成装卸、按停机器操作。其中，上料时间为4秒，拆卸时间为2秒，清理成品时间为1秒，数控机床加工时间为35秒，员工从一台机器走到另一台机器的时间为4秒。

现行方法分析，现行方法中，周期开始为工人给机器上料，结束为工人清理成品。此过程中，上料和卸料是工人的动作，此时机器被操作，处于被动状态，无法对工件进行加工，对成品的清理放在卸完料之后立即进行，此时机器仍处于未工作状态。现行方法计算过程：

在现行方法中采用的是一人一机操作模式，流程为工人上料（机器被上料），机器加工（工人空闲），工人拆卸（机器被拆卸），工人清理成品（机器空闲）。经计算，总周程为4+35+2+1=42（s），人员效率为（4+2+1）÷42=16.7%，机器利用率为35÷42=83.3%，人员空闲率83.3%，机器的空闲率16.7%。对现行方法的评价：经上述计算，工人的效率仅为16.7%，大部分时间都处于空闲状态，人员利用率低，长期下去容易造成人员工作态度懈怠。因为机器处于自动运转过程的时候，工人完全处于空闲状态，可以考虑通过采取一些手段，比如调整工序顺序来填充工人的空闲时间，进而提高生产效率。

改进方案，调整工序顺序，达到最优化状态分析。闲余能力分析是对人员及设备能力进行准确调查分析后将作业内容合理的再分配的工作，目的是使各工序的人员和设备负荷合理，最大限度的减少人及设备的空闲时间，从而提高效率。综合以上三种改善方案，计算能使在一个周期内，人员空闲时间最少的机器台数，实现多机器看管，提高人员效率。现假设一种较为理想的状态：任意两台机器之间路程相同，且拆卸下来的零件可以拿在手中，即清理零件时，不用再回到工作台取成品。经确定，最适宜的机器台数为三台。最理想方案相关计算，总周期为41秒，人员效率为（41-8）÷41=80.5%，机器A的利用率为35÷41=85.4%，机器B的利用率为35÷41=85.4%，机器C的利用率为35÷41=85.4%，人员空闲率19.5%，机器A的空闲率为14.6%，机器B的空闲率为14.6%，机器C的空闲率为14.6%。最终改善结果分析：使用该方法，人的效率直接从53.7%到了80.5%，大大的提高了人员效率，并且产品产量是原来的三倍，从而使生产成本迅速下降，企业的盈利不断飙升，综合来看，这的确是在现有客观条件下最优的方案方法。但是当再次回到原题目中，发现有一段时间，人和机器都没有在操作运行，便是工人需要从一个工作地走到另一台机器的这段，这时双方都是闲置的，而这一段距离耗费时长为4秒，在这4秒的时间里，工人可以进行上料一次，拆卸两次，清理四个成品，因此，在考虑动作经济性原则的基础上，我们可以减少动作数，缩短两台机器之间的距离，减少工人在两台机器之间浪费的不必要工作时间，这需要企业重新排布各机器的工作位置，以此达到理想状态。

刚开始的流程相当于操作的初始模式，是最原始化的加工方式，人员效率和机器的利用率均较为低下，需要我们改进加工方式，于是改变了加工工序的顺序，在一人一机的工作模式中达到最大产量。但是一人一机还是会有很多闲余时间，于是采用一人多机制，最大限度的发挥人的潜力，于是有了后边不断的增加机器，直到达到饱和状态。此例正说明永无止境的求新意识、不断优化的竞争模式是人-机操作分析的追求目标，通过改善可以充分利用员工的空闲时间（即闲余能力），安排好工人可以完成的工作，最大限度地达到多方共利，更好地实现该流程的价值。

参考文献：

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