基于动素分析的涡轮增压器流水线作业过程分析与改善
Analysis and Improvement on the Operation Process of Turbocharger Assembly Line
Based on Therbligs Analysis
吴超 WU Chao；洪俊 HONG Jun；朱小勇 ZHU Xiao-yong
（湖南工学院安全与环境工程学院，衡阳421002）
（School of Safety and Environment Engineering，Hunan Institute of Technology，Hengyang 421002，China）
摘要： 以TMG机械厂涡轮增压器流水线为研究对象，应用工业工程的模特排时法（MODAPTS）对瓶颈工位，即芯部零件装配操作过程进行动素建立、分析，并运用动作经济原则对操作过程进行优化，提高了工作效率。
Abstract: This paper takes turbocharger assembly line of TMG Machinery Factory as the study object, uses MODAPTS of industrial engineering to establish and analyze bottleneck position(assembly process of core parts). And it uses the principle of motion economy to optimize operation process and improve the working efficiency.
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关键词 ： 动作分析；动作经济原则；工业工程；模特排时法
Key words: motion analysis；principle of motion economy；industrial engineering；MODAPTS
中图分类号：V434+.211文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）20-0223-03
0引言
近年来，工业生产逐步转向自动化与电子化，但自动化设备与电子化系统的安装成本相对较高，很多企业由于成本的压力，一直没有进行升级更新。例如，在一些机械厂中，生产涡轮增压器时，还主要是依靠手工作业。一些精细芯部零件的安装，工序相当复杂，成为了影响发动机流水生产线效率提高的重要因素。在这种情况下，需要使用更加先进的工业工程方法，提高工人操作的效率，在不大幅度提高生产作业成本的情况下，有效提高流水生产线的作业效率。
1动素分析
1.1 动素分析的概念
动素分析是由美国工程师吉尔布雷斯（Frank Bunker Gnlbreth）创立的动素分析，所谓动素（Therbligs）就是完成一件工作所需的基本动作。该理论认为，工人在作业过程中，虽然会遇到各种变化的操作程序，但是完成这些操作程序的动作，由17个基本动作构成，这17个基本的动作，又称为17个动素。
基本动作要素的基本思想是吉尔布雷斯奠定的，该思想的核心就是，千变万化的作业程序、步骤和过程，均离不开基本的17种动作。工人在作业过程中，通过使用不同的动作，变化动作的使用顺序，能够完成比较复杂的作业人工作业任务。在这个过程中，为了提高作业效率，需要对一些不必要的动作进行删减，并且通过合理的组合和分解，建议一套比较完整、精简和高效的系统动作要素。吉尔布雷斯提出了17个动素，组成人的动作的最基本单元。后来，美机械工程师学会增加了“发现”（Find这个动素，用F表示，这样动素分析基本要素就有了18种。
1.2 动素经济原则
所谓动素经济原则，指的就是把动作经济原则当作改善的工具,其核心思想在于，在维持生产作业整个硬件基础设施不变的情况下，通过工人动作要素的合理调整，从而实现工人流水作业整体效率的提升，并且，在这个过程中，使工人的身心愉悦程度得到一定程度的提升。动素经济原则主要目的有两个：①减少工人的疲劳；②缩短工人的操作时间。
1.3 动素分析方法
在本文的的研究论述过程中，对于动素的分析方法，主要提出如下几种：
第一，目视动作观察法：简单来说，就是分析者直接观测操作工人的作业，并将其作业过程中，使用的动作要素，按照一定的标准，填写在记录表格上。
第二，影像动作观察法：通过录像和摄影，用胶卷和录音带记录作业的实施过程，再通过放影、放像的方法观察和分析作业动作的方法。
第三，摄影分析法，其中常用的主要有三种，即高速、常速和慢速摄影分析法。通过对工人的作业过程进行影像拍摄，在不同的速度下进行分析。
第四，模特排时法，这种方法，是一位澳大利亚学者，在长期研究模特动作的基础上创立的。其主要的原理就是，以手指动作所消耗的时间为参考标准，进而计算和分析人体完成一个固定的动作，需要耗费的时间。在工人的生产作业过程中，通过这种精确动作的时间控制，促进工人不断提高动作的敏捷性、连贯性，从而进而不断提高作业效率。
2芯部零件装配工位现状及分析
2.1 芯部零件装配工位现状
TMG机械厂芯部零件装配工位有5个作业步骤，210个动素，耗时1′30″40。首先操作员从物料盒拿取止推套，止推轴承装入轴承体中（操作台有同时有4个轴承体进行装配，按从左到右顺序命名为1、2、3、4）。然后从物料盒中拿取内花键螺钉，装入轴承体中。随后用扭力枪将止推轴承拧紧在轴承体中;接着从物料盒拿取O型密封圈装在封油盖上（辅助工位已将密封环装入密封套环槽中，再将密封套装入封油盖），将装好密封套、密封环、O型密封圈的封油盖装入轴承体中;最后从物料盒拿取封油盖挡圈，将封油盖挡圈装配到轴承体封油盖挡圈槽。通过对整个装配过程的分析发现，物料放置不当、装配动素过多、操作时间过长、双手同时开始并完成的动作不多等现象，导致流水生产线不平衡，造成流水线上生产流程产能的瓶颈环节。
2.2 芯部零件装配工位动素建立及分析
2.2.1 动素表建立
通过对整个装配过程的现场观察，录象分析，访谈，问卷调查，本文建立了芯部零件装配标准工位原始定义表，见表1。
2.2.2 动素表分析
根据动素经济原则，对芯部零件装配标准动素进行分析发现：
①存在双手不同时作业工序，造成动作故延。如右手先从物料盒拿取4个止推轴承，再放入左手两个，造成了不必要的停顿和等待，见表2。
②物料放置不当，放置O型密封圈的物料盒摆放的位置距离芯部比较远，拿取的时候耗费时间过多。
③存在多余动作工序，右手拿取4个止推套后，将3个放入左手，再从左手依次拿取放入轴承体中，动作实属多余，造成了时间浪费，见表3。
④本工位操作员与下一工位操作员的工作衔接不够，容易造成身体大幅度转动耗费时间及体力。
通过对整个工位安装过程进行分析，发现改善作业流程需要工作地布置和工艺流程优化同时进行。
3芯部零件装配工位改善
3.1 芯部零件装配工位改善措施
经过对装配作业存在的问题和产生的原因的分析，根据动作经济原则并结合工艺流程优化的四大原则（取消、合并、重排、简化），作出如下改善：
①将右手伸手到操作台上方物料盒拿取4个止推轴承变为左右手同时伸手到操作台上方物料盒各拿取2个止推轴承；②去除掉将2个止推轴承放入左手的动作；③将右手伸手到操作台右前方物料盒变为左右手同时伸手到操作台右前方物料盒；④去除掉将3个止推套放入左手动作；⑤把用右手将止推套预对入轴承体中变为左右手同时将止推套预对入第轴承体中；⑥将放O型密封圈的物料盒摆放至操作台左前方；⑦把右手伸手向操作台上方物料盒拿取一把O型密封圈变为左右手同时伸向左前方物料盒各拿取2个O型密封圈；⑧去除掉右手把剩余的O型密封圈放回物料盒动作；⑨建议本工位操作员将芯部放在下一工位操作员左手伸手就能拿到的地方，以减少身体向左转所费的时间及力气。
3.2 改善后工位效果
根据MOD法做出的改善后几个芯部件装配工位动作流程见图4，反映了装配工位改进效果以及单位操作时间的节省。
应用工业工程的动作分析方法对工位动作流程改进后可以看出，第一作业步骤1工序正常操作时间从16.083秒压缩到了6.192秒，时间压缩9.891秒，极大提高了生产效率。
主要取得了以下几个方面的成果：通过优化工序缩短了整个装配程序的周期，通过重新调整物料盒的摆放，使装配作业的双手操作更加平衡有效，降低了操作疲劳程度，消除了流水线瓶颈，使整个生产系统更加流畅，提高了生产系统效率。
4结论
工业工程广泛应用于改善制造业生产作业流程，对企业提高生产效率、降低成本、创造更高价值发挥了重要作用。本文通过应用工业工程的动作分析和模特排时法（MODAPTS）法，对TMG机械厂的涡轮增压器流水线的瓶颈工位进行了分析及优化，让实际问题得到了解决，证明了该方法的可行性及有效性。
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