基于影像分析法的标准工时测定方法研究及应用
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摘要： 本文在传统标准时间测定方法的基础上，把影像分析由动作研究扩展到时间研究领域，提出了一套新的测定标准时间的方法――影像分析法。本文建立了该方法的操作流程，介绍了影像制作标准以及评比人员培训方法，规范了速度评比系数、工作状态评比系数、作业难度评比系数三个修正系数的确定标准，并列举了实例计算演示方法的应用过程。
Abstract： On the basis of traditional standard time measurement method， a new method for measuring the standard time named image analysis method was proposed， which extends the image analysis from action domain to time domain. This paper illustrated the process of this new method， introduced the video production standards and training method of appraisal personnel. The determining standard of the comparison coefficient of speed， working condition and working difficulty was also regulated in this paper. Furthermore， a practical example was proposed to further demonstrate the application of this method.
关键词： 标准时间；影像分析；速度评比；修正系数；作业测定
Key words： standard time；video analysis；speed comparison；correction coefficient；work measurement
中图分类号：F406.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）19-0033-03
0 引言
在当前复杂多变的市场竞争环境下，制造企业不仅要拥有高效的制造技术，还需要有科学、运转良好的生产管理系统作保障，才能在竞争中占有优势。产品成本和交货期是企业竞争的主要指标，这两项指标与产品生产的标准时间有直接关系。标准时间不仅直接影响劳动力成本及生产周期，同时也是企业编制生产计划、组织生产、平衡生产能力、确定劳动力需求计划等必需的基础数据[1]。因此，科学地确定标准时间，提高生产效率，降低人工成本，是企业急需解决的重要问题。
近年来国内外学者和企业管理者都针对科学制定标准时间的问题做了大量研究，总体而言，目前企业一般采用作业测定的方法来制定标准时间。作业测定技术可以归纳为直接观测法和合成法，表1中总结了几种常用方法的优缺点[2-3]。目前我国企业中最常用的两种方法是秒表时间研究和模特法（PTS法中的一种）。秒表法需要企业耗费大量的时间成本，而模特法对定额人员的要求很高，大部分企业定额人员不具备应用此方法的能力[2]。因此，本文在此背景与基础上设计出了利用影像分析法来测定标准时间的方法，即通过对人员录制好的作业影像进行速度评比打分，并分析影响评定的主要因素，计算出修正系数，尽量减小主观因素对结果的影响。这一方法易于操作，定额人员培训简单，同时可以有效节约时间成本，尤其适用于手工操作较多的制造企业以及人工作业繁琐的服务性行业，希望能够为这类制造和服务型企业建立标准时间定额提供一种新的思路和理论依据。
1 影像分析法的标准时间测定过程
1.1 影像分析法应用中需要注意的问题 利用影像分析法测定标准时间的过程，即把需要测定标准时间的工序作业过程录制成影像，时间分析人员采用速度评定法对作业影像进行作业速度评比，确定速度评比系数αs。为了尽量减小速度评比中主观因素对整个标工测定过程的影响，根据工厂产品类型及生产模式的实际情况，分别确定工作状态评定系数αm和作业难度评定系数αd这两个修正系数来修正正常作业时间结果，综合以上三个修正系数以及宽放系数计算出作业的标准时间。此方法的流程图如图1所示。
评比人员对影像客观公正的打分是保证标准时间计算结果准确的基础，为了保证速度评比获得准确的结果，定额人员要接受速度评比训练，使其建立“正常工作速度”的概念。运用最为广泛的评比训练方法[2]是让时间研究人员观看速度评比训练的录像和影片，该录像中含有大量反映各种不同作业速度的操作及相应的评分。影片或录像每个镜头都有一定的速度等级，时间研究人员事先不知道标准评分。在观看后，要独立地进行评定，然后与正确评比值作比较。研究表明，在评比后告知评比人员准确评比值可以提高人员的评比准确性[4]。合格评比人员的评比误差应在±5%的范围内，且评比结果具有一致性。
用于评比的影像要能够真实地反应实际工作情况，因此，评比影像的制作应注意以下几点。①选择合格的操作者。合格的操作者应具有担任该项工作所必需的智力和体力，并受过适当的培训，有足够的经验，可达到规定的品质标准，且其技术水平的操作能力是本部门成员的平均程度[2]。为了使时间研究人员能更容易地应用正确的评比系数，一般选择平均或稍高于平均水平的操作者进行时间研究效果比较好。②建立正常的作业状态。正常的作业状态包括1）现行的操作方法和设备，其中包括操作程序，使用的工具和材料等。2）现行的工作环境。③影像制作。为保证评比结果的准确性，用于评比的影像时长应控制在3min以内，若操作时间较长，应分解为若干段分别录制影像。录制的影像应保证画面清晰，拍摄角度完整地记录操作者完成全部作业过程，并且不会对操作者产生任何干扰。操作者按照正常作业状态重复作业N次，拍摄成影像，总时间记为T0，单次操作时间：T1=T0/N （1）
1.2 影像分析法中修正系数的确定
1.2.1 作业速度评比系数的确定 选择3到5位时间研究人员为一组，采用速度评比法对作业影像进行速度打分，打分可参考速度评比指南[5]（表2）。评分前先对评分人员进行标准培训，以建立他们正常作业速度的概念，同时保证他们深入了解作业速度与评定分值的关系，并树立良好的公正性及责任心。一般选用“在30s内将52张扑克牌平分成四堆的速度”，或“以0.38min内走完100英尺（30.5m）的距离的速度”作为正常速度的基准[6]。
速度判定系数（αs）=实际速度得分P/正常速度分数（2）
实际速度得分P=∑Pi/n （3）
式中，Pi为每位评分人员对作业的评分，n为评分人员人数
由式（1-3）可以计算出速度修正作业时间为：
T2=αs×T1 （4）
基于以上计算结果，进行作业速度验证，即用修正后的作业时间对原影像资料进行放映时间修正，即用NT2 替代T0重新放映，再次评分，以验证速度评分是否合理。若几位评比人员对同一影像的评分差异较大，则应重新评分，甚至重新选择评比人员。
1.2.2 工作状态评定系数的确定 工作状态评定系数包括工作环境系数β1、一致性系数β2两个系数，其数值的确定参照西屋法的评价标准及等级，参见表3。工作环境系数确定需要考虑作业过程中影响操作者但是不影响操作的因素，包括温度、湿度、通风、光线和噪声等。一致性系数的确定是通过计算操作单元观测时间的最大值和最小值的比值，根据比值大小确定各单元的一致性系数[4]（见表3）。则工作状态修正系数与状态修正时间可以用以下公式计算：
工作状态修正系数：αm=1+β1+β2 （5）
1.2.3 作业难度评定系数的确定 作业难度评定过程即根据作业难度确定难度修正系数αd，难度评定系数的因素主要考虑[4]：①使用身体的程度；②脚踏板；③需用双手；④眼手协调；⑤搬运的条件；⑥负重。αd取值：简单0.90；不难0.95；正常1.00；较难1.15；难1.30。
1.3 宽放系数的确定 通过上面方法最终可以得到工序的正常时间，而此时间并不是我们最终需要使用的时间，正常时间反映的是操作者以正常速度并能保证连续劳动，完成工作所需时间，但是不得不承认，人在进行操作过程中要进行适当的休息；同时也可能出现由于组织不当或机器设备，人为因素造成停工、等待等情况，因此要考虑对工序的正常时间进行宽放。宽放时间从大类上说主要包括：生理宽放、疲劳宽放、作业宽放和管理宽放。应用时应根据这4个方面的实际需求，确定宽放系数αa。
1.4 标准工时确定 通过实际测量可以得到实际的测量时间，对实际的测量时间进行作业速度、工作状态、作业难度等的评定后得到正常工作时间，在考虑到生理需要，客观条件导致的停工等情况后又加上了宽放时间后便可以得到标准工时了，标准时间的确定如公式 6 所示：
Ts=Tn+Ta=αs×αm×αd×αa×T0/N （6）
式中，Ts为作业的标准时间；Tn为正常作业时间；Ta为宽放时间；T0为作业录像总时间；N为作业重复次数；αs为作业速度评比系数；αm为工作状态评定系数；αd为作业难度评定系数；αa为宽放系数。
本研究中通过对大量工序标准时间的计算和对比，验证了该方法的有效性和可靠性。本文中以某电子制造企业的某一型号产品PCB插件工序标准工时制定为例演示该方法应用过程。其中10道工序需要人工作业，当前使用的标准工时是用PTS法，把工时库中各单独工序标准时间相加，计算出的此10道工序标准时间之和为58.2s。现采用影像分析法测定其标准工时。10道手工工序循环3次的操作录像时间总时间 T0记为158s，根据式（1）计算单次操作时间T1为52.67s。4位时间研究人员对录像进行速度评比，采用100分法，有效分值范围为80～120分。首次打分的平均分为90，即实际速度得分为90。此时，根据速度判定系数（αs）=实际速度得分P/正常速度分数=90/100=0.9，可计算出速度修正作业时间，即：
T2=αs×T1=0.9×52.67=47.403s （7）
基于以上计算结果，进行作业速度验证，用NT2（142.2s）替代T0（158s）重新放映，再次评分，此次评分均值计算得98.5，速度评分合理，可以进行工作状态修正了。
2.1 工作状态修正 以修正后作业时间NT2放映，根据录像中的作业状态，分别确定工作环境系数β1为0.00、一致性系数β2为+0.01，则可以确定工作状态修正系数αm值为1.01。
2.2 作业难度评定 因考虑插元件需要目与手的配合来定位，属于视觉紧张精确操作，且动作精度有一定要求，难度修正系数αd取1.15。
2.3 宽放系数的确定 根据业界宽放时间的基本标准以及实际生产特点，该企业的宽放系数标准为：根据生理宽放2%～5%；疲劳宽放2%～4%；作业宽放3%～4%；管理宽放2%～3%；确定总宽放系数αa=1.09～1.16%。本文研究的PCB插件环节宽放系数具体值设定为：生理宽放5%，疲劳宽放2%，作业宽放3%，管理宽放2%，总宽放系数αa=1.12。
2.4 标准工时及效果分析 在以上修正系数和宽放系数计算的基础上，可以根据式（6）计算出标准工时为：
Ts=Tn+Ta=αs×αm×αd×αa×T0/N
=0.9×1.01×1.15×1.12×158/3=56.2s （8）
采用影像分析法的计算结果56.2s，与工厂目前使用的标准工时58.2s基本符合，其相对误差为3.4%。
3 结论