基于模特法的人工分拣动作优化

李雨萌，黄芊芊，李成港

（南京农业大学 工学院，江苏 南京 211800）

1 引言

近年来，随着我国经济发展及“一带一路”战略的提出,不仅有利于我国周边国家发展经济,更为我国过剩产能找到了突破口,各产业特别是物流业正在面临新一轮对外开放的重大机遇[1]。但我国物流行业起步晚，物流整体市场环境依然比较严峻，企业经营仍然困难，应注重质量和效率的提升，进入以转型升级为主线的发展新阶段，逐步从追求规模和速度的粗放式增长转变为注重质量和效率的集约式增长[2]。

工业发达国家多年从事物流产业的经验证明，在物流作业中分拣作业耗费人力、物力最大，分拣作业时间占到物流作业总时间的60%以上，分拣成本占到总成本的40%。物流分拣进步将直接作用于整个物流系统效率的提高。国内商品流通速度不断提升，客户对商品多样化要求高，需要更灵活、效率更高的物流分拣与之匹配[3]。

目前，国内物流企业受作业要求和成本因素制约，特别在小件物品物流中，纯人工作业方式仍是大多数配送中心的主要作业方式[4]。但人工作业标准化程度低，导致物流分拣环节的效率低。本文在考虑国内物流业整体水平的情况下，通过对人工分拣的动作研究，分析发现关键问题，进而改善动作、统一标准，提高分拣效率及生产平衡率。本文综合考虑各方法的有效性、简洁性、准确性，采用模特法建立时间标准，遵循ECRS及动作经济性原则，消除、简化动作，实现动作标准化，提高人工分拣效率，从而提高整个物流环节的作业质量效率。

2 模特法

1966年G.C.Heyde以现有各动作分析技法使用经验和人类工学为基础，进行大量实验，运用统计方法，按照能量消耗与动作速度的关系，求出最佳能耗速度及其时间，摸索出分析简单、更加人性化、结果不亚于详细法的技法，定义了MODAPTS技法。

模特法在人体工程学实验的基础上，根据人的动作级次，选择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它的时间单位，即1MOD=0.129s。模特法归纳出21种动作都以手指一次（移动约2.5cm）的时间性消耗值为基准进行试验、比较，通过不同比例来确定各动作时间值[5]。

该方法操作简便，无需经过现场测试，只要根据工作物蓝图、工作地布置图和操作方法，就能预先计算出完成一项工作所需的正常时间[6]。

3 A公司保健品仓储人工分拣环节的分析与优化

3.1 现状分析

A公司主营项目为保健品仓储，其具有以下特点：保健品需要依据化学性质、作用分类，因而种类繁多、订单复杂、需求次数多、需求数量少。这些特点使得保健品具有一定代表性，且电商业务对公司拆零拣选提出更高要求。

公司仓储业务特点为商品流量小、需求量少、仓库面积小、仓储标准程度低。其中人工分拣环节动作标准化程度低，员工分拣效率低，任务分配不合理造成生产线不平衡，于国内多数中小型物流公司具有一定代表性。综合成本与效益考虑，自动化分拣系统不适用此类公司运作。因此，本文分析将以节省成本、提高标准化与科学性、提升分拣效率为目的，对公司现行以人工分拣为主要模式的分拣系统进行动作优化。

经测算，A公司人工分拣作业环节各工序用时见表1。

表1 A公司人工分拣作业环节各工序用时

人工分拣平衡率=（各工序的时间总和/人的数目×周期时间）×100%=[(18.8+10.64+21.41+30.31)/(4×30.31)]×100%=66.94%。

由表1可知，保健品仓储人工分拣环节中，封箱过程耗时最长，影响人工分拣过程的生产平衡率，且该阶段时长不易受物品种类、数量的影响，具有较高的研究价值，因此将封箱过程作为瓶颈工序进行研究，提高人工分拣平衡率，减少因所用时长不平衡而导致的员工劳动量差异及空闲时间浪费。

3.2 运用模特法对瓶颈工序进行分析

封箱过程中纸箱平均重量为4.66kg，因此封箱过程需考虑重量因素L1。封箱过程包括以下步骤并用模特法计算标准时间：将步骤一分为以下动作组合：（1）将纸箱拖至身前；（2）双手闭合纸箱盖；（3）贴胶带封箱；（4）贴条形码标签。模特法得出MOD数为90。将步骤二分为以下动作组合：（1）搬起货物行至称重器；（2）弯腰放置货物；（3）读数判断。模特法得出MOD数为36。将步骤三分为以下动作组合:（1）搬起货物至胸前；（2）步行至拖车旁；（3）弯腰放置货物（需注意力）。模特法得出MOD数为65。

将封箱阶段三步骤逐一分析并汇总，按照计算标准时间公式：标准时间=正常时间×（1+宽放率）求得标准时间。分析该公司工作环境及员工状态，根据宽放时间标准求得A公司宽放率为23%，令MOD=0.129s，带入公式得标准时间=191×(MOD)×（1+23%）=30.31s。

3.3 瓶颈环节改善方案设计

在运用模特法得出标准时的基础上，以ECRS为原则，将动作通过合并、取消、简化、重排，解决程序混乱、效率低下的问题[7]，又结合经济性原则，利用道具减轻动作负担，设计动作优化方案。以此节省瓶颈环节用时，从而提高分拣平衡率及效率，降低员工疲劳程度。

3.3.1 封箱动作优化。封箱动作复杂，且步骤繁多，存在两点主要问题：（1）因操作台构造不合理导致不必要的手臂大幅度移动，需要努力伸臂，耗时长且易使员工疲劳，降低工作效率。（2）左右手搭配不合理导致单手动作较多，动作不平衡，作业时间偏长。针对以上两点，做出封箱动作优化方案：（1）将原来0.75m宽度的操作台缩短至0.6m，缩短纸箱摆放位置与员工的距离，取消伸臂拖箱动作。（2）放置置物台于左手旁，高度与双手位置平齐，缩短取放胶带及标签距离并固定物品摆放位置，使取放物品动作更简单。（3）改单手动作为双手同时动作，原动作中左手取标签及单证时右手等待，左手放回标签右手维持，左手拉动胶带右手基本保持不动。由于压紧胶带与贴标签动作对注意力要求不高，可将原动作合并为新动作，左手取放单证时，右手闭合纸箱盖；左手取标签时，右手压紧胶带其中一角；左手放置标签的同时，右手进行贴标签动作；左右手同时拉动胶带，缩短手臂移动距离。

优化后的封箱动作MOD分析见表2。

表2 优化后封箱动作MOD分析

3.3.2 称重动作优化。称重动作较为简单，但弯腰动作造成大量耗时且易使员工疲惫。针对该问题，列出以下两点优化方案：（1）提前放置纸箱于称重器至一定高度，从而取消员工弯腰伸大臂放置货物动作，仅移动小臂即可完成。（2）以尽量减少眼睛的使用及取消判断动作为前提，改进称重器为以声音提示超过标准重量货物，而无需用眼判断。

优化后的称重动作MOD分析见表3。

表3 优化后称重动作MOD分析

3.3.3 放置动作优化。放置阶段动作，由上一阶段垫高了称重器高度，放置阶段再次弯腰搬起纸箱的弯腰伸直大臂取物动作可取消。

优化后的放置动作MOD分析见表4。

表4 优化后放置动作MOD分析

经改进后汇总三步骤，令MOD=0.129s不变，运用标准时间公式得出封箱阶段动作标准时间及人工分拣平衡率如下：

标准时间=123×（MOD）×（1+23%）=19.52s。

人工分拣平衡率=（各工序的时间总和/人的数目×周期时间）×100%=[(18.8+10.64+21.41+19.52)/(4×21.41)]×100%=82.17%。

4 优化效果分析与评价

考虑到公司成本问题，保持员工人数不变，不购置半自动化设备，在优化封箱过程动作后，阶段用时达到19.52s，较原过程用时节省10.79s，平衡率提高了15.23%，优化前后该分拣过程的性能指标及优化前后各工序作业标准时间对比见表5

与图1。

表5 优化前后该分拣过程的性能指标

图1 优化前后各工序作业标准时间对比直方图

5 结语

对A公司总检区人工分拣环节的各阶段员工动作进行分析，运用模特法得出员工动作标准时，以找出瓶颈环节作为动作优化对象。以动作经济性原则为导向，设计动作优化方案，使瓶颈工序时间节省10.79s，生产线平衡率提高15.23%。运用模特法比其他动作分析法节省更多成本及精力，对于物流行业中人工分拣环节的效率提高，提供了实用有效的方法。

[参考文献]

[1]谢泗薪,侯蒙.“一带一路”战略架构下基于国际竞争力的物流发展模式创新[J].中国流通经济,2015,29(8):33-39.

[2]何黎明.2014年我国物流业发展回顾与2015年展望[J].中国流通经济,2015,29(2):1-5.

[3]李庆磊.物流中心分拣策略的研究与应用[D].济南:山东大学,2006.

[4]苑海涛.电子标签拣货系统的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2012.

[5]刘洪伟,齐二石.基础工业工程[M].北京:化学工业出版社,2011.

[6]王淑花.基于时间序列模组的组合预测模纸研究[D].秦皇岛:燕山大学,2012.

[7]Pei Gao,Jing-qian Wen.Process Optimization for Wiring Technology of Aircraft Harness Based on ECRS Principle[M].Atlantis Press,2015.