人—機操作分析及其改善優化

胡文丹

摘要：工業工程的發展迄今已有一個多世紀。它是一項解決管理問題的工程技術，是一門技術與管理相結合的交叉學科，利用數學和物理學以及社會科學的專業知識進行分析測定，對生產系統進行規劃、設計、評價和創新，最終目的在于提高生產率和效率、降低成本、保證質量和安全健康，以獲取多方面的綜合效益。無論是哪個國家的工業工程，其本質內涵都是一致的。其中顯而易見的便是工業工程應用注重人的因素。通過對以人操作為主的工序的詳細研究達到工序結構合理，減輕勞動強度、減少作業工時消耗、縮短整個作業時間，以提高產品質量和產量，其中人-機操作分析在其中起到了十分重要作用，地位無可替代。

關鍵詞：工業工程；人-機操作；改善優化

人-機作業分析是借助人-機作業圖記錄操作者和機器在同一時間內的工作情況并加以分析，尋求合理的操作方法，使人和機器的配合更加協調，以充分發揮人和機器的效率。在現代化生產加工中，工廠車間的機器大多是全自動或者半自動的，操作機器的工人變成了“監督”機器自主工作的工人，個別時候拆卸零件或者處理零件，其余有大部分時間是空閑的。這些空閑時間如果能加以利用，可以提高員工的利用率和公司的生產率，使生產成本下降，增加工人的收入。因此，在企業管理中引入人-機操作分析的概念對于提高企業的競爭力是尤為重要的。

人-機作業分析的主要用途：（1）發現影響人-機作業效率的原因。人-機作業時，若人與機器的相互關系不協調，人-機分析圖能一目了然，發現產生無效時間的原因。（2）判斷操作者能夠同時操作機器的臺數即確定1名操作者可能操作幾臺機器，充分發揮閑余能力的作用。（3）判定操作者和機器兩方面哪一方對提高工效更為有利。（4）進行安全性研究，因過分提高機器的運轉速度和設備的利用率而使操作者的安全受到危害時，應如何保證操作者的安全問題。（5）設備改造、實現自動化及改善作業區的布置。從提高人-機作業效率的觀點出發，有效進行設備改造，提高設備的運轉速度，重點是實現自動化及合理改善作業區的布置。

案例介紹：加工A產品，員工分別完成裝卸、按停機器操作。其中，上料時間為4秒，拆卸時間為2秒，清理成品時間為1秒，數控機床加工時間為35秒，員工從一臺機器走到另一臺機器的時間為4秒。

現行方法分析，現行方法中，周期開始為工人給機器上料，結束為工人清理成品。此過程中，上料和卸料是工人的動作，此時機器被操作，處于被動狀態，無法對工件進行加工，對成品的清理放在卸完料之后立即進行，此時機器仍處于未工作狀態。現行方法計算過程：

在現行方法中采用的是一人一機操作模式，流程為工人上料（機器被上料），機器加工（工人空閑），工人拆卸（機器被拆卸），工人清理成品（機器空閑）。經計算，總周程為4+35+2+1=42（s），人員效率為（4+2+1）÷42=16.7%，機器利用率為35÷42=83.3%，人員空閑率83.3%，機器的空閑率16.7%。對現行方法的評價：經上述計算，工人的效率僅為16.7%，大部分時間都處于空閑狀態，人員利用率低，長期下去容易造成人員工作態度懈怠。因為機器處于自動運轉過程的時候，工人完全處于空閑狀態，可以考慮通過采取一些手段，比如調整工序順序來填充工人的空閑時間，進而提高生產效率。

改進方案，調整工序順序，達到最優化狀態分析。閑余能力分析是對人員及設備能力進行準確調查分析后將作業內容合理的再分配的工作，目的是使各工序的人員和設備負荷合理，最大限度的減少人及設備的空閑時間，從而提高效率。綜合以上三種改善方案，計算能使在一個周期內，人員空閑時間最少的機器臺數，實現多機器看管，提高人員效率。現假設一種較為理想的狀態：任意兩臺機器之間路程相同，且拆卸下來的零件可以拿在手中，即清理零件時，不用再回到工作臺取成品。經確定，最適宜的機器臺數為三臺。最理想方案相關計算，總周期為41秒，人員效率為（41-8）÷41=80.5%，機器A的利用率為35÷41=85.4%，機器B的利用率為35÷41=85.4%，機器C的利用率為35÷41=85.4%，人員空閑率19.5%，機器A的空閑率為14.6%，機器B的空閑率為14.6%，機器C的空閑率為14.6%。最終改善結果分析：使用該方法，人的效率直接從53.7%到了80.5%，大大的提高了人員效率，并且產品產量是原來的三倍，從而使生產成本迅速下降，企業的盈利不斷飆升，綜合來看，這的確是在現有客觀條件下最優的方案方法。但是當再次回到原題目中，發現有一段時間，人和機器都沒有在操作運行，便是工人需要從一個工作地走到另一臺機器的這段，這時雙方都是閑置的，而這一段距離耗費時長為4秒，在這4秒的時間里，工人可以進行上料一次，拆卸兩次，清理四個成品，因此，在考慮動作經濟性原則的基礎上，我們可以減少動作數，縮短兩臺機器之間的距離，減少工人在兩臺機器之間浪費的不必要工作時間，這需要企業重新排布各機器的工作位置，以此達到理想狀態。

剛開始的流程相當于操作的初始模式，是最原始化的加工方式，人員效率和機器的利用率均較為低下，需要我們改進加工方式，于是改變了加工工序的順序，在一人一機的工作模式中達到最大產量。但是一人一機還是會有很多閑余時間，于是采用一人多機制，最大限度的發揮人的潛力，于是有了后邊不斷的增加機器，直到達到飽和狀態。此例正說明永無止境的求新意識、不斷優化的競爭模式是人-機操作分析的追求目標，通過改善可以充分利用員工的空閑時間（即閑余能力），安排好工人可以完成的工作，最大限度地達到多方共利，更好地實現該流程的價值。

參考文獻：

[1]馮強，郭永軍，劉振，肖洪嵩，李載滿，彭文利.《IE方法在大型超市貨架改善中的應用》[J].科技視界，2012-02-01.

[2]劉力卓.《工業工程在中小企業的應用研究》[J].經濟縱橫，2009-01-01.

[3]邸叢枝，馬育倩.《運用價值鏈理論重新構建企業成本管理系統》[J].石家莊學院學報，2006-03-01.