基于作业负荷提高有效作业率的方法探索

李 林

（成都市烟草公司物流中心设备技术部，成都 610014）

近年来，烟草商业物流系统仓储分拣业务从传统人工作业方式进入自动化设备作业方式。这种机电设备作业方式体现出单机数量大（少则数十台，多则达到几百台）、空间分布广（区域可达数百甚至上千平米）、技术种类多（涉及机械、电控、气动、光学、计算机信息及网络等）以及系统关联紧密（作业线任何单独故障都可能造成全线的停机耽误）等特点。随着大量机电设备的广泛应用，物流设备技术不断进步的同时，企业对人员操作水平提出了高要求，以确保全面提升有效作业率。

分拣设备有效作业率为平均作业效率与分拣系统设计分拣能力之比，也是衡量分拣运行水平高低的重要依据[1]。从成都烟草公司物流中心分拣线中提炼数据，在已完成技术改造的设备基础上，深刻挖掘人员作业时间与分拣量的关系。

1 存在的问题

1.1 影响因素及分析

在卷烟分拣作业流程中，通过分析现场作业环境情况，根据吉尔布雷斯提出的动素分析理论[1]，统计人员作业环节所有的动作要素，将其作业动作分解为伸手、抓取、搬运、组装、使用、分解、释放、检查等八大必须动素，寻找、选择、计划、定位、预位等辅助动素，持住、停止等无效动素。在重复频繁的工作中，辅助动素和无效动素严重影响作业者的疲劳程度和有效作业率。

在需要人工搬运的环节，作业时间长短直接影响作业疲劳程度，从而影响有效作业率。现阶段，GARA提出的人体生理代谢能量消耗模型被广泛应用于体力作业强度定量分析。它通过计算基础代谢、休息代谢和任务代谢的总和，将人员在一定时间的能量消耗通过分解为单位时间单个动作的能量消耗，使能耗评估更加准确、科学，降低了作业时间长短，为提高有效作业率的量化计算提供了理论支撑[2]。

该能量消耗预测模型公式为[3-6]：

式中：Er为全部动作过程消耗的总能量，kcal·min-1；Ei为第i个动作消耗的能量，kcal·min-1；Epi为第i个动作保持静态工作姿势所消耗的能量，kcal·min-1。

其中，静态姿势的能量消耗为[7]：

式中：Kp为动作对应的能耗系数；w为作业人员自身质量，kg；Tp为动作姿势的持续时间，min。动作对应的能量消耗系数Kstanding=0.010 9，Ksitting=0.010 5，Kbending=0.012 9。

国家作业强度等级要求有《作业劳动强度分级标准》（GB 3869—1983）及发布的《改进标准》（GB 3689—1997），针对不同行业不同工种进行了严格划分，对照作业负荷强度表（见表1）了解能量消耗，判断劳动强度分类，研究动素分析，为计算能量消耗和改善提高作业效率提供了依据。

表1 体力作业负荷强度划分标准表

1.2 数据分析

在分拣作业过程中，分拣人员的上肢活动较为频繁，因此研究采用快速上肢评估（Rapid Upper Limb Assessment，RULA）进行评估。RULA分析以人体的作业姿势为主要评估依据，以评分的方式预测出肢体失调的风险，可用于作业环境的改善、标准作业指导书的制定等[8-10]。

为了量化指标，导入虚拟仿真人，通过RULA评估模块对作业姿势进行快速有效的评估[3]。根据总体的评分对照表得到分数，随后针对实际作业情况进行导入。

1.3 导入分析

以成都市烟草公司物流中心为例，根据订单量中标准烟67个品规进行分类，将15个订单量最多的品规进行机器设备补货，将剩余52个品规进行分类并逐一计算品规消耗，最后针对人员负荷强度提出改进方案。

研究调查所有订单品规数以及其他因素，一条补货线有4个人负责，那么52个品规平均每人负责13个品规，其中包括每人负责订单量靠前的20个品规中的5个，订单量靠后的32个品规中的8个，补货作业时间约为7 h。将以上条件代入能量消耗Q计算公式，有：

通过能量消耗可以得出，补货作业属于中度劳动，具有一定的改善空间，有助于改善工人在分拣过程中的疲劳状态，提高分拣有效作业率。

2 改进方案及效果

2.1 作业环境优化探索

通过重点分析研究搬件烟、拿烟和上烟的作业姿势，以三维画图软件形式画出补货作业的实体环境。通过改善作业姿势减轻作业强度，降低作业疲劳感，可提高有效作业率。利用构建的模型并计算能量消耗值，可精确有效地完善改进方案。

2.2 改进措施

2.2.1 工序优化调整

在人机仿真模拟软件Jack中，将每一个动作分解，指导作业人员优化动作，如作业工序调整、转身抱烟的角度以及双手抱烟高度等，进一步降低能量消耗，减轻作业疲劳。

2.2.2 品规任务分配量调整

分析订单数据确定每一条分拣线人员需要负责补货品规数量，对每一条线根据品规数量合理分配3～5个补货人员，将量大品规和量小品规合理混合，保证每一个补货人员的补货量相对均衡，平衡作业负荷，提高补货作业人员的公平性与满意感。

2.2.3 班次弹性调整

按白班和晚班交替的弹性下班制度，尽量使白班和晚班的作业量和作业强度达到均衡。通过合理调配白夜班，提高作业人员的工作积极性与工作满意度，进而提高作业人员的作业效率。

2.2.4 人员分配调整

根据每天每条线的分拣量以及其他作业强度进行人员动态分配，对女性设置单独的异形烟和标准烟补货的轮换制度，以降低其作业负荷强度和疲劳强度，提高工作效率，并将作业情况导入仿真软件测试其能量消耗。

3 结论

在有效清除无效动素和确立新的作业标准后，计算能量消耗为3.247 kJ·min-1，属于轻度劳动范围，符合作业要求。此次研究可得出以下结论：

（1）通过动素分析明确了补货作业时作业人员的无效和辅助动作，为优化补货作业和提高有效作业率提供了有力依据；

（2）基于能量消耗模型的计算，量化补货作业的负荷强度，得出补货作业属于中度劳动，为降低补货作业和预防肌肉骨骼损伤提供了参考；

（3）通过构建补货作业仿真模型，实现了补货作业数字化，使补货作业评估更加科学合理；

（4）经过分拣线有效作业率检查和改善，异形烟分拣线分拣效率依然维持在良好的水准，人员疲劳程度明显降低，实现了作业动作优化的全面改善；

（5）通过研究充分发掘物流中心已有的人力、物力等资源，激发内部潜力，提高分拣效率，降低分拣成本，优化形成一套标准化、规范化的作业方法，进而构建了一套科学合理的动作体系。

综上所述，此研究在一定程度上降低了作业人员的作业负荷，提高了作业人员的工作积极性、工作满意度以及有效作业率。