基于标准工时MTM-UAS的发动机装配线优化技术研究

余雄风 黄涛 薛生梅 王攀401120） （重庆长安汽车股份有限公司，重庆

摘要：针对发动机装配生产线的优化问题，以某发动机装配生产线热试后线为研究对象， MTM-UAS运用 方法设计出各工位的标准工时，同时将设计值与实际测量值进行对比验证，随ECRS后基于 处理方法进行工位优化，并在设计阶段提出优化配置方案，最后对优化方案结果27.73%进行了分析。分析结果表明：优化后的线平衡率和平均劳动负荷率分别提高了 和23.15%， 22.1%单班产能提高 。MTM-UAS关键词：标准工时 装配生产线 优化TH162 B Doi：10.19710/j.cnki.1003-8817.20180245中图分类号： 文献标识码：

1 前言

目前，企业以生产线为主要生产方式，通过调整生产线来最大化挖掘生产效率[1]，同时制订合理的操作方法和标准作业时间，改善生产线平衡问题，从而使企业均衡生产[2- 3]。这不仅有利于保证设备、人力的负荷平衡，而且提高了生产力，满足了产能和低成本要求。

红翎等[4]通过对实际测量的标准工时进行分析，确定了瓶颈和不饱和工位，并对操作内容进行改善，优化了总装工艺；毛银等 [5] 基于工业工程

Industry Engineering，ie） （ 理论，对生产线的实际问题进行了系统分析，提出了完善方案；顾嘉等[6]基

Flexsim于 仿真软件进行了装配线的建模和分析，并对瓶颈工序提出了针对性的优化方案。然而， 现有研究大多是基于生产线投产阶段提出的改善问题，并没有在装配生产线前期设计阶段进行有

MTM效设计。基于此，本文提出一种标准工时UAS设计方法，并将其应用在某发动机装配线上，

ECRS设计出各工位的标准工时，同时，基于 工业工程优化技术进行工位撤并、瓶颈消除，并在设计阶段提出优化配置方案。结果表明，优化方案的实施可提高目标装配线的生产效率和综合效益。

2 MTM-UAS设计方法

工时研究能够对作业进行改善，提高人机利用率和生产线平衡率[7]。预定时间标准系统Predetermined Time System，pts） （ 是目前国际上公认的制定标准操作的先进手段[8]。其适用范围广、正确性高，同时通过事先的流程计划避免了事后Methods Time的劳动设计费用。方法时间衡量（ Measure，mtm） PTS是 中应用最广泛的一种方法，它将动作流程分解成基本动作，每个基本动作都

1989—），作者简介：余雄风（ 男，工程师，硕士，研究方向为发动机装配工艺与非标设计。

配有标准时值，时值是通过所考虑到的影响因素Universal Analyse预先确定的。通用分析系统（ System，uas） MTM模块隶属于通用 过程模块系1统，如图 所示。等级层次（集成度）

UAS

模块包括够取和放置、放置、使用辅助工8具、启动操作、动作周期、身体动作和视力控制 种

UAS基本工序，本文在 基本模块上进行组合优化，

MTM-UAS制订了企业 标准工序模块系统，并将其应用到生产线设计中。其应用流程为： a. BOM标准工时设计。通过产品 表进行工艺粗排，对粗排工艺进行工位标准工时设计。b.优化标准工时。根据线约束关系优化工时、作业内容，调整线平衡率和劳动负荷率。c.工艺平面布局设计。根据调整后的工艺路线设计并优化工艺平面布局，得到人机工程符合率和人员定额等。

3 发动机装配线标准工时设计应用

3.1 发动机装配线工艺简介

30某发动机装配生产线年产能 万台，整线节39 s拍 。以发动机热试后线为分析对象，对其中半自动和手动工位进行标准工时设计分析，初排工1艺路线如表 所示。

3.2 工位标准工时分析

假设工位操作人员之间无熟练差异，操作环境一致，且一致性系数理想。将各工位装配工艺

MTM-UAS按照 模块进行拆分，拆分后的动作时间累积求和获得该工位的设计工时，将设计工时宽放后即为该工位的标准工时。工位标准工时计算

方法为：

=( i)( 1+ ε) 1） CT Σt + ΣPT - ΣST （ i i式中，为模块拆分后人工作业时间； ti PTI为工位自动设备作业时间； STI为自动设备和人工作业重合时间； ε为宽放率。

1 MTM- UAS对表 中各工位进行 标准工时分2析，得到发动机热试后线的标准工时，如表 所示。

2 HT- 012由表 可知，该热试后线只有 工位超39 s，过整线节拍 为瓶颈工位，影响整线产能，因此需要优化。同时，热试后线各工位标准工时不均HT- 024 20.68 s，衡，最小工时为 工位的 数值离散46.6%，率为 其影响了整线的线平衡，需对该线进

行优化改善。MTM-UAS HT-012运用 设计方法， 工位的标准3 3工时模块分解如表 所示。表 中工位标准工时CT） 50.2 S，MTM 880 TMU， 1 TMU= （为 时间为 其中0.036 s， 16.9%宽放率取为 。 4 3 MTM由表 可知，个工位的平均实测值与UAS 5%，方法设计值的误差小于 工程上可以接MTM-UAS受。因此，在前期设计阶段运用 方法可以有效得出工位标准工时。

4 装配线优化研究4.1 装配线优化准则

装配线平衡是衡量生产线工序水平的重要指标之一，装配生产线平衡率越高，则生产线发挥的效能越大[9]。其中线平衡率为： ΣT η= i × 100% （ 2） Tm·m

3.3 验证分析

在同种机型、同一操作内容、不同生产线下分HT- 009 HT- 010 HT- 017别测定 、 和 工位的实际作3业时间，每个工位测量 组数据，取平均值并分别4与设计值进行比较，结果如表 所示。 式中， Ti为第i个工位的标准工时； Tm为瓶颈工位

m= ΣTI/标准工时； P为装配线工位总数； P为整线节拍。

劳动负荷率是衡量人力负荷平衡和人力利用率的重要指标，劳动负荷率高，则生产线人员劳动效能大。劳动负荷率为：

θ = CT - PT + ST × 100% 3） （ P式中， PT为工位自动设备作业时间； ST为自动设备和人工作业重合时间。在保证部分作业元素之间装配顺序的约束关系后，装配线需满足以下条件：

a. CT≤各工位的标准工时不能大于节拍，即 P，且尽量相等并接近于节拍； b. m；尽量减小装配线的工位数量c.尽量提高线平衡率η和劳动负荷率θ。

4.2 ECRS分析法

ECRS Eliminate）分 析 即 取 消（ 、合 并Combine） Rearrange） Simplify） （ 、重排（ 和简化（ 分析，它常用于生产工序优化，以减少不必要的工ECRS序、提高生产效率[10]。运用 分析方法对工序进行优化处理，对发动机热试后线的具体优化措施为： a. HT-012取消加注荧光剂工序。瓶颈工位 中13 s，加注荧光剂所用工时为 考虑到发动机热试时的抽检合格率，将荧光剂在热试前注入，通过热试将机油与荧光剂充分混合均匀，既满足工艺要求，也消除了该瓶颈工位。b. HT- 021 HT- 024合并 复拧进气歧管和 拆工HT- 028 HT- 029艺起动电机，合并 复拧连接管和HT-021 HT-024 HT-028复拧螺母。合并前， 和 、 和HT- 029 45 s 50.9 s，的总工时分别为为 、 合并后工38.1 s 39.15 s，2位的标准工时分别为 、 人作业减少1为 人作业。c. HT-012 HT-023 HT-014重排 和 工位。取消HT-012复拧高压油泵出油管，将其合并到 中。由HT-024于优化后的 需要复拧进气歧管螺栓，同时HT- 024 HT- 023优化的 已接近节拍，因此在 中增加旋转托盘作业。d. HT-028简化 中的使用多把电枪工序。优化HT-028后的 会使用多把电枪，考虑到换套筒的时2间，因此将其简化为该工位使用 把拧紧抢。调整39.15 s后的工位标准工时为 。ECRS运用 分析方法对工序进行优化处理，优化后的发动机热试后装配线各工位的标准工时如5表 所示。4.3 优化结果分析

6 6

优化前、后的对比如表 所示。由表 可知：发27.73动机热试后线线平衡率提高了 个百分点，各2）；工位负荷更为均衡；劳动负荷率大幅提高（见图 线工位数和人员定额均降低，大幅降低了物资和人

10.2%，力成本；线总工时减少 产线效率得到较大提

50.2 s 39.15 s，升；瓶颈工时由 降低为 单班产能得到较大提升。

4.4 优化实施效益

7h优化设计方案投入生产以后，产线单班 可142 170.4增产 台，增加产值 万元。优化方案无需新2增设备投入，同时可缩减 个工位，减少了物资和人力成本。故优化方案可以极大提高发动机装配线的线平衡率、劳动负荷率、单班产能和综合效益。

5 结束语

在装配生产线前期设计阶段，对标准工时进行设计并优化可提高产线效率和综合效益。本文

MTM-UAS以发动机热试后线为研究对象，运用 方

ECRS法进行了标准工时设计。并基于 处理方法对装配线方案进行了优化，分析结果表明，装配线优化后，线平衡率和平均劳动负荷率大幅提高，优化方案极大提高了生产线综合效益。

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