基于模特法的人工分揀動作優(yōu)化

李雨萌，黃芊芊，李成港

（南京農(nóng)業(yè)大學 工學院，江蘇 南京 211800）

1 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展及“一帶一路”戰(zhàn)略的提出,不僅有利于我國周邊國家發(fā)展經(jīng)濟,更為我國過剩產(chǎn)能找到了突破口,各產(chǎn)業(yè)特別是物流業(yè)正在面臨新一輪對外開放的重大機遇[1]。但我國物流行業(yè)起步晚，物流整體市場環(huán)境依然比較嚴峻，企業(yè)經(jīng)營仍然困難，應注重質量和效率的提升，進入以轉型升級為主線的發(fā)展新階段，逐步從追求規(guī)模和速度的粗放式增長轉變?yōu)樽⒅刭|量和效率的集約式增長[2]。

工業(yè)發(fā)達國家多年從事物流產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗證明，在物流作業(yè)中分揀作業(yè)耗費人力、物力最大，分揀作業(yè)時間占到物流作業(yè)總時間的60%以上，分揀成本占到總成本的40%。物流分揀進步將直接作用于整個物流系統(tǒng)效率的提高。國內商品流通速度不斷提升，客戶對商品多樣化要求高，需要更靈活、效率更高的物流分揀與之匹配[3]。

目前，國內物流企業(yè)受作業(yè)要求和成本因素制約，特別在小件物品物流中，純人工作業(yè)方式仍是大多數(shù)配送中心的主要作業(yè)方式[4]。但人工作業(yè)標準化程度低，導致物流分揀環(huán)節(jié)的效率低。本文在考慮國內物流業(yè)整體水平的情況下，通過對人工分揀的動作研究，分析發(fā)現(xiàn)關鍵問題，進而改善動作、統(tǒng)一標準，提高分揀效率及生產(chǎn)平衡率。本文綜合考慮各方法的有效性、簡潔性、準確性，采用模特法建立時間標準，遵循ECRS及動作經(jīng)濟性原則，消除、簡化動作，實現(xiàn)動作標準化，提高人工分揀效率，從而提高整個物流環(huán)節(jié)的作業(yè)質量效率。

2 模特法

1966年G.C.Heyde以現(xiàn)有各動作分析技法使用經(jīng)驗和人類工學為基礎，進行大量實驗，運用統(tǒng)計方法，按照能量消耗與動作速度的關系，求出最佳能耗速度及其時間，摸索出分析簡單、更加人性化、結果不亞于詳細法的技法，定義了MODAPTS技法。

模特法在人體工程學實驗的基礎上，根據(jù)人的動作級次，選擇以一個正常人的級次最低、速度最快、能量消耗最少的一次手指動作的時間消耗值作為它的時間單位，即1MOD=0.129s。模特法歸納出21種動作都以手指一次（移動約2.5cm）的時間性消耗值為基準進行試驗、比較，通過不同比例來確定各動作時間值[5]。

該方法操作簡便，無需經(jīng)過現(xiàn)場測試，只要根據(jù)工作物藍圖、工作地布置圖和操作方法，就能預先計算出完成一項工作所需的正常時間[6]。

3 A公司保健品倉儲人工分揀環(huán)節(jié)的分析與優(yōu)化

3.1 現(xiàn)狀分析

A公司主營項目為保健品倉儲，其具有以下特點：保健品需要依據(jù)化學性質、作用分類，因而種類繁多、訂單復雜、需求次數(shù)多、需求數(shù)量少。這些特點使得保健品具有一定代表性，且電商業(yè)務對公司拆零揀選提出更高要求。

公司倉儲業(yè)務特點為商品流量小、需求量少、倉庫面積小、倉儲標準程度低。其中人工分揀環(huán)節(jié)動作標準化程度低，員工分揀效率低，任務分配不合理造成生產(chǎn)線不平衡，于國內多數(shù)中小型物流公司具有一定代表性。綜合成本與效益考慮，自動化分揀系統(tǒng)不適用此類公司運作。因此，本文分析將以節(jié)省成本、提高標準化與科學性、提升分揀效率為目的，對公司現(xiàn)行以人工分揀為主要模式的分揀系統(tǒng)進行動作優(yōu)化。

經(jīng)測算，A公司人工分揀作業(yè)環(huán)節(jié)各工序用時見表1。

表1 A公司人工分揀作業(yè)環(huán)節(jié)各工序用時

人工分揀平衡率=（各工序的時間總和/人的數(shù)目×周期時間）×100%=[(18.8+10.64+21.41+30.31)/(4×30.31)]×100%=66.94%。

由表1可知，保健品倉儲人工分揀環(huán)節(jié)中，封箱過程耗時最長，影響人工分揀過程的生產(chǎn)平衡率，且該階段時長不易受物品種類、數(shù)量的影響，具有較高的研究價值，因此將封箱過程作為瓶頸工序進行研究，提高人工分揀平衡率，減少因所用時長不平衡而導致的員工勞動量差異及空閑時間浪費。

3.2 運用模特法對瓶頸工序進行分析

封箱過程中紙箱平均重量為4.66kg，因此封箱過程需考慮重量因素L1。封箱過程包括以下步驟并用模特法計算標準時間：將步驟一分為以下動作組合：（1）將紙箱拖至身前；（2）雙手閉合紙箱蓋；（3）貼膠帶封箱；（4）貼條形碼標簽。模特法得出MOD數(shù)為90。將步驟二分為以下動作組合：（1）搬起貨物行至稱重器；（2）彎腰放置貨物；（3）讀數(shù)判斷。模特法得出MOD數(shù)為36。將步驟三分為以下動作組合:（1）搬起貨物至胸前；（2）步行至拖車旁；（3）彎腰放置貨物（需注意力）。模特法得出MOD數(shù)為65。

將封箱階段三步驟逐一分析并匯總，按照計算標準時間公式：標準時間=正常時間×（1+寬放率）求得標準時間。分析該公司工作環(huán)境及員工狀態(tài)，根據(jù)寬放時間標準求得A公司寬放率為23%，令MOD=0.129s，帶入公式得標準時間=191×(MOD)×（1+23%）=30.31s。

3.3 瓶頸環(huán)節(jié)改善方案設計

在運用模特法得出標準時的基礎上，以ECRS為原則，將動作通過合并、取消、簡化、重排，解決程序混亂、效率低下的問題[7]，又結合經(jīng)濟性原則，利用道具減輕動作負擔，設計動作優(yōu)化方案。以此節(jié)省瓶頸環(huán)節(jié)用時，從而提高分揀平衡率及效率，降低員工疲勞程度。

3.3.1 封箱動作優(yōu)化。封箱動作復雜，且步驟繁多，存在兩點主要問題：（1）因操作臺構造不合理導致不必要的手臂大幅度移動，需要努力伸臂，耗時長且易使員工疲勞，降低工作效率。（2）左右手搭配不合理導致單手動作較多，動作不平衡，作業(yè)時間偏長。針對以上兩點，做出封箱動作優(yōu)化方案：（1）將原來0.75m寬度的操作臺縮短至0.6m，縮短紙箱擺放位置與員工的距離，取消伸臂拖箱動作。（2）放置置物臺于左手旁，高度與雙手位置平齊，縮短取放膠帶及標簽距離并固定物品擺放位置，使取放物品動作更簡單。（3）改單手動作為雙手同時動作，原動作中左手取標簽及單證時右手等待，左手放回標簽右手維持，左手拉動膠帶右手基本保持不動。由于壓緊膠帶與貼標簽動作對注意力要求不高，可將原動作合并為新動作，左手取放單證時，右手閉合紙箱蓋；左手取標簽時，右手壓緊膠帶其中一角；左手放置標簽的同時，右手進行貼標簽動作；左右手同時拉動膠帶，縮短手臂移動距離。

優(yōu)化后的封箱動作MOD分析見表2。

表2 優(yōu)化后封箱動作MOD分析

3.3.2 稱重動作優(yōu)化。稱重動作較為簡單，但彎腰動作造成大量耗時且易使員工疲憊。針對該問題，列出以下兩點優(yōu)化方案：（1）提前放置紙箱于稱重器至一定高度，從而取消員工彎腰伸大臂放置貨物動作，僅移動小臂即可完成。（2）以盡量減少眼睛的使用及取消判斷動作為前提，改進稱重器為以聲音提示超過標準重量貨物，而無需用眼判斷。

優(yōu)化后的稱重動作MOD分析見表3。

表3 優(yōu)化后稱重動作MOD分析

3.3.3 放置動作優(yōu)化。放置階段動作，由上一階段墊高了稱重器高度，放置階段再次彎腰搬起紙箱的彎腰伸直大臂取物動作可取消。

優(yōu)化后的放置動作MOD分析見表4。

表4 優(yōu)化后放置動作MOD分析

經(jīng)改進后匯總三步驟，令MOD=0.129s不變，運用標準時間公式得出封箱階段動作標準時間及人工分揀平衡率如下：

標準時間=123×（MOD）×（1+23%）=19.52s。

人工分揀平衡率=（各工序的時間總和/人的數(shù)目×周期時間）×100%=[(18.8+10.64+21.41+19.52)/(4×21.41)]×100%=82.17%。

4 優(yōu)化效果分析與評價

考慮到公司成本問題，保持員工人數(shù)不變，不購置半自動化設備，在優(yōu)化封箱過程動作后，階段用時達到19.52s，較原過程用時節(jié)省10.79s，平衡率提高了15.23%，優(yōu)化前后該分揀過程的性能指標及優(yōu)化前后各工序作業(yè)標準時間對比見表5

與圖1。

表5 優(yōu)化前后該分揀過程的性能指標

圖1 優(yōu)化前后各工序作業(yè)標準時間對比直方圖

5 結語

對A公司總檢區(qū)人工分揀環(huán)節(jié)的各階段員工動作進行分析，運用模特法得出員工動作標準時，以找出瓶頸環(huán)節(jié)作為動作優(yōu)化對象。以動作經(jīng)濟性原則為導向，設計動作優(yōu)化方案，使瓶頸工序時間節(jié)省10.79s，生產(chǎn)線平衡率提高15.23%。運用模特法比其他動作分析法節(jié)省更多成本及精力，對于物流行業(yè)中人工分揀環(huán)節(jié)的效率提高，提供了實用有效的方法。

[參考文獻]

[1]謝泗薪,侯蒙.“一帶一路”戰(zhàn)略架構下基于國際競爭力的物流發(fā)展模式創(chuàng)新[J].中國流通經(jīng)濟,2015,29(8):33-39.

[2]何黎明.2014年我國物流業(yè)發(fā)展回顧與2015年展望[J].中國流通經(jīng)濟,2015,29(2):1-5.

[3]李慶磊.物流中心分揀策略的研究與應用[D].濟南:山東大學,2006.

[4]苑海濤.電子標簽揀貨系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].成都:電子科技大學,2012.

[5]劉洪偉,齊二石.基礎工業(yè)工程[M].北京:化學工業(yè)出版社,2011.

[6]王淑花.基于時間序列模組的組合預測模紙研究[D].秦皇島:燕山大學,2012.

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