MTM-UAS在现场改善时的方法研究

2018-06-21虞鹏飞徐克林

精密制造与自动化 2018年2期

虞鹏飞徐克林杨舟

（同济大学机械与能源工程学院工业工程所上海201804）

在汽车制造企业，为了应对不断变化的市场需求，提升自身的综合竞争实力，针对生产现场的各类改善活动从未停止过。如何有效提升劳动生产效率？如何降低车辆通过时间？成为各大企业追逐和努力的目标。

在现场改善中，首要环节就是寻找和发现制约现场生产效率的问题，或是通过现场观察，或是通过现场问题反馈，进行信息收集和现场改善。其实除了这些方法外，还可借助工业工程特有的方法，更迅速有效地寻找出现场存在的问题，那就是MTM（Method-Time-Measurement）时间测量方法。它是一种描述操作过程的方法，以编码的组合反映工作方法，并可以得出唯一的时间值，以此作为某项工作的手工操作标准，它不仅可以设计工作系统，同时也可以进一步地改善和优化工作系统。而针对汽车制造企业的特性而言，广泛使用的是MTM-UAS。

1 MTM-UAS方法的问题发现原理

1.1 MTM-UAS简述

MTM-UAS分析系统是描述和决定受工人影响的操作程序的标准时间，是在MTM-1（MTM基础系统）基础上开发出的一套特殊的模块系统，以适应系列生产的要求。

MTM-UAS分析系统由2-3位的符号进行表示。首位符号为字母，代表基本工序，大致可分为：够取和放置（字母A表示）、放置（字母P表示）、使用辅助工具（字母H表示）、启动控制（字母B表示）、动作周期（字母Z表示）、身体动作（字母K表示）和视力控制（字母V表示）。第二位字母代表各类工序的影响因素，不同字母代表的影响因素难易度不同。第三位数字代表的是部分工序的距离范围：1表示≤20 cm；2表示20 cm～50 cm；3表示50 cm～80 cm。其通用的表示形式如图1所示。

图1 MTM-UAS分析系统符号表示

1.2 实施 MTM-UAS的步骤

1）现场岗位观察

在制定工时时，首先要做的就是对所需分析的岗位进行观察，对每一个作业细节进行记录，包括动作的种类、动作的距离、动作的难易程度等，必要时需要绘制现场岗位的平面布局图。另外在挑选操作对象时需要注意，尽可能地寻找有一定操作经验的、动作平稳、富有节奏感、具备中等熟练程度的工人。

2）描述岗位操作

根据观察结果，将操作步骤进行拆分，以方便后续代码的编写。在进行描述时，必须对每个动作进行距离和难易程度的明确定义。

3）编码

在完成岗位操作步骤的描述后进行代码编写，这其中包括动作代码的编写、动作的频率编写，以及最终一系列动作代码值的计算；如表1所示。

表1 UAS基本工序标准时值卡

经过上述步骤，一个相对完整的MTM-UAS分析就此完成。根据需要可以将MTM-UAS的代码值通过时间单位进行换算，最终以秒、分钟或小时表示换算结果。

1.3 MTM-UAS的问题发现方法

毋庸置疑，MTM-UAS在动作的分析上是相当细致的，整个系统是将分解到每个模块化的动作进行编码和计算，最终得出一个具有科学依据的动作时间分析。换言之，通过这些看似简单的代码，可以得出这些动作代表的含义有哪些。这样就可以对现场操作进行细致地分析，找寻出其中的不足与差异。

下面举例说明：

1）KB

代码KB表示的是弯腰、蹲下或跪下，包括了身体从直立位置开始下垂和站起来再回到直立位置的所有动作。

通过定义发现，如果在工时分析中出现了这样一个代码，那么动作中必然存在弯腰或下蹲等动作，进而可以看出操作过程中或多或少都存在人机工程表现不佳的状况。

2）KA*10

代码KA*10表示当身体轴线转动、移动或者倾斜对确定的动作有影响时的动作。后面的10代表的是频率或者以m为单位的距离，表示在操作过程中出现了多次以身体为轴线的运动，亦或是走过了10 m左右的距离，不难看出，整个操作的身体转向或者位移较多，说明操作的点可能比较分散。

3）AC2

代码AC2表示用手指或者手移向一个物体，拿住并把该物体送到一个带有一定精度的地点去，代码中的C表示该物体在被放置时有非常高的精度要求，误差在±1.5 mm，2表示在拿取或者放置该物体时，有一段的移动距离在20 cm~50 cm之间。由此可知，该物体在操作中对被放置的位置精度要求很高，操作时需要特别谨慎，容错率低。

4）PB3

代码PB3表示在规定精度内把一个或者若干已被手或手指控制住的物体放置到下一个确定的地点去。代码中的B表示该物体被放置时的精度要求在1.5 mm~6 mm之间，相对于C而言精度略低。3表示该物体被放置的距离在50 cm~80 cm之间。

从代码可以粗略判断，操作位置略远，如果距离控制不当，可能需要身体移动才能完成物体的放置到位。

可见简单的代码中包含的信息量相当大，许多在快速操作中肉眼无法察觉的浪费与不足，或者是在操作中长久以来由于习惯养成而被忽略的不合理之处可以在此一一显现出来。

1.4 MTM-UAS的问题改善

当问题点被挖掘之后，随之而来的就是改善方案的提出和论证。

1.4.1 改善方案的提出

对复杂的现场问题分析而言，利用MTM-UAS来做初步改善方案就简单的多，只需要将所显示的代码进行简单修改即可。一般来说，可以遵循这样一个优化原则：工作距离小范围，安装要求低精度，减少走动和弯腰。有了这样的原则，在进行优化方案的初步制定时就可事半功倍。

现用本文提到的几个代码进行解析：

1）KB

这是一个弯腰、蹲下或跪下的动作，其中包含了变回原有姿态的过程。针对这样一个代码的改善，要做的就是尽可能让这个代码从MTM-UAS中消除，换言之，在操作过程中就需要进行一定的作业重新设计，避免不符合人机工程的动作出现。

2）KA*10

操作中难免会出现走动和身体转向，但是过多无效走动不仅加重人体的工作负担，也影响了工作效率。因此，对于这样一个代码的改善，建议尽可能消除或减少走动的频次距离。涉及到了工作位置的优化改善，或者是减少频繁的工具物料拿取放置次数。

3）AC2

高精度的放置要求容错率低，且长期作业会增加员工疲劳，针对这个动作，可以考虑将精度C逐步降低为精度B或者精度A，以提高工作质量和减少员工工作压力。此类改善可能需要更改零件设计，也可能涉及到辅助工具的设计使用。

4）PB3

放置距离虽然在人体可承受的范围之内，但是仍然较远，可以尝试降低放置距离，或者将工作需要用到的工件尽可能放到离身体操作近一点，或者改善工位高度，以减少手部的远距离移动。

1.4.2 改善方案的分析论证

方案的初步制定完成后，只是完成了“纸上谈兵”的过程，只不过这个过程省去了大量繁复的现场观察时间，同时也避免了因为惯性思维导致的问题被遗漏或疏忽的概率。在此之后，与其它的现场改善流程一样，就是一个现场实践论证的过程，需要进行大量实验和经济性论证，以观察改善是否有效，成本是否在合理的可控范围之内。

2 MTM-UAS改善实例

MTM-UAS时间预定系统为生产现场的改善提供了一条高效便利的途径，通过一个实例来看一下在实际过程中是如何进行改善的。

该案例来自于 M 汽车厂的行李箱内阻尼垫和闷盖安装岗位。为了便于在后盖内进行这些操作，事先必须用撑棒将后盖撑起。首先确定完成该工艺步骤的操作方法，并进行描述。具体方法为：从车身走大约3 m至撑棒料桶，右手取出撑棒，走大约3 m至车身行李箱处，弯腰用左手打开后盖，右手将撑棒下端对准行李箱工艺孔，继续用右手将撑棒上端对准后盖工艺孔，同时松开左手。紧接着将这些动作转化成相应的MTM-UAS编码，并用编码所代表的时间值乘以频次，得出完成每个动作所需要的预定工时。最后，将这些工时累加就得出了完成撑棒撑起后盖这一系列动作的总时间，结果如表 2所示。

表2 改善前工时分析表

对于长期从事生产的车间来说，这是一个再也平常不过的操作步骤，绝大部分汽车生产线也是如此进行作业的，对于习以为常的操作来说，生产线管理者和操作者都很难一眼看出其中的问题所在，也许这正是验证了一句古语：只缘身在此山中。但是抛开这个操作步序，单从MTM-UAS预定工时系统中慢慢寻味，就可以看出另外一番景象。专业的工业工程师给出了如下几个突破口：

（1）从编码KA及总频次6可以看出，车身到料桶及从料桶到车身有总共大约6 m的行走距离，耗时约5.4 s，占据了整个操作步序44.1%的时间，且走动一般在操作中是不创造价值的动作；

（2）拿出撑棒用了AD的编码，表明此撑棒的长度略长，起码在80 cm以上，也就意味着会给操作带来一定的干扰；

（3）存在弯腰动作，操作位置低，存在改善潜力；

（4）撑棒安装使用的是PB编码，表明在安装时，有一定的精度要求，不是一个非常简单随意的操作，且这样的操作存在2个点。

基于以上的几点总结，到现场观察后发现，后盖用撑棒开启支撑确实有些不便，作为正式装配前的辅助工作，并不产生价值，降低了整体的工作效率。并且在装配过程中还会影响员工作业（图2所示）。