基于达宝易软件的信息化工作研究

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摘要： 从工业工程（Industrial Engineering，IE）的工作研究和时间研究出发，结合信息技术（Information technology，IT），构建IE+IT的黄金搭档，从信息化的角度来研究基础IE理论。使用达宝易软件对“安装接插件并焊锡”工序视频的分析，找出所含不合理动作。对其进行时间研究与动作改善，优化操作基本动素，减少该工序时间，将达宝易软件应用于工作研究的信息化解决方案，使工作效率提高20.93%，提高了现场IE的分析效率和企业竞争力。

0 引言

经济全球化，市场竞争越来越激烈。我国企业发展面临前所未有的国际市场化严峻挑战，随着科学技术成为驱动经济发展的第一要素，科学提高生产率和降低成本已成为迎接挑战的有力法宝。德国政府为了提高德国工业的竞争力，在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”战略，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法[1]。

工业工程（Industrial Engineering，IE）是对人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和设置的学科。推广工业工程来降低成本、提高生产率，是企业提高市场竞争和拓展生存空间的必然选择。而将作为基础工业工程核心的工作研究（Work Study，WS）和时间研究（Time Study，TS）与信息技术（Information Technoloy，IT）相结合，则能实现效益经营的集约化与竞争力的提高，加速中国从制造大国迈向智造强国的步伐[2]。

基础IE工作方式是在生产现场进行测定，得到相关数据后人工进行数据的整理和表格的设计；而随着信息技术的迅猛发展，现在可通获得现场相关视频，将转换成为一定格式，再运用达宝易（Double-E）软件结合IE原理进行时间和动作分析，最后直接得出IE报表或图形。

基于上述状况，构建IE+IT的黄金搭档，应用IT技术解决新环境下的基础IE应用难点，结合基础IE思想与软件工程技术，突破企业管理运作中的狭隘视角，从信息化的角度来研究基础IE理论。传承百年基础IE，将加速提高企业在“工业4.0”时代立稳脚跟[3]。

本文通过对某电子企业通孔插装技术（Through Hole Technology，THT）车间“装接插件、焊锡”工位进行详尽分析，用工作研究的相关准则与方法来寻找工位中不合理因素，以达到改善作业方法与提高工作效率的作用。

1 THT点焊过程瓶颈因素的提出及分析准备

THT是采用有引线元器件，在印制板上设计好电路连接导线和安装孔，通过把元器件引线插入PCB板上预先钻好的通孔中，暂时固定后，在基板的另一面采用波峰焊接等软钎焊技术进行焊接，形成可靠的焊点，建立长期的机械和电气连接，元器件主体和焊点分别分布在基板两侧。

对THT车间的流程分析主要是对插件焊接生产线的各工位的工作研究，插件焊接生产线各工序及加工时间如表1所示，为了保证数据的准确性，每个工位选择了三个周期进行分析[4]。

根据对安装元器件和点焊元器件的过程分析，可以发现主要限制PCB板质量及生产率的主要因素在安装元器件过程和点焊元器件的质量与工作效率。准确地指出问题出在哪一工位以及提出具体的改善措施是一件较困难的事情。对企业现场来讲，发现问题的能力比解决问题的能力更重要。由于元器件焊接的时间比较短，如果没有丰富的生产经验，用肉眼很难在现场发现问题。

以工序2“安装接插件并焊锡”进行详细分析，针对该工序进行改善，按标准作业方法对这一工位进行现场连续拍摄多个周期的视频，并将视频文件分割成为若干不同周期的视频文件，可以较清楚地观察操作者每一步操作的具体动作和所消耗的时间。

2 “安装接插件并焊锡”过程存在的问题分析

达宝易软件能够把整个视频分成很多个视频段（标记视频），播放时可依据要求对每个标记视频进行任意调速。如此可以反复观看不同速度的视频段，有利于对整个操作的基本动作的分析，从而找到操作中的不合理动作，采取有针对性的修正措施，进而提高生产线的平衡性，确定其标准作业时间。

达宝易的主界面包括“菜单区”、“视频区”、“标记属性区”、“类型定义区”及“动作序列区”。

分析工序2视频文件，将“安装接插件并点焊”这一工序的一个工作周期划分为30个动作序列，所有这些动作都属于17个基本动素的范围，将操作动作分为17个基本动素类型并定义为不同颜色。

工序2的动作分析界面如图1所示，包括所有动作的名称、ID、起始时间、测量的持续时间（TIME，单位：s）、标准时间（ST，单位：s）、手动标准时间（ST手，单位：s）、速度评价（速度，单位：倍）以及动素类型的详细数据。图1中“大分类”，分别表示有效动作（用圈表示）、辅助动作（用三角表示）和无效动作（用叉表示）[5]。

3 动作研究与动作改善

根据工序2“安装接插件并焊锡”的连续3个完整周期的分析，直接由达宝易软件输出统计报表，动作类型统计结果如表2所示。

表2中，实际总时间是由用达宝易软件针对实际视频进行分析的，标准总时间是用方法时间衡量（Methods of Time Measurement，MTM法）进行测量的，MTM数是人工由标准总时间换算而来[6]。

MTM法将人的动作分解成多种基本动作，如坐、站、跪、转身、俯屈、足动、腿动、行及手握等。用手臂动作的操作在作业中是最多的，手臂动作又可分成转动、加压、伸向、移动、抓取、释放、定位及拆卸等动素，将每个基本动作加上宽限，然后把这些估算出来的各个时间相加，就得到了完成一项工作所需要的时间，以此作为建立标准时间的依据。

MTM动作的时间单位称为TMU，与普通时间单位的换算关系为：1TMU=0.036s、1s=27.8TMU。例如视频中伸右手抓取桌上距右手30cm远处的元件，再将其移动到距离为30cm的左手上，这一动作的时间是27.5TMU，大体相当于1s。

由于MTM法的时间值是在详细分析动作记录的基础上设定的，因此不包含宽裕时间，通常是指具有中等水平的作业者在通常状态下以一般的努力程度进行操作所需要的时间值。故由表2中所得三个周期的实际总时间与标准总时间时间差为144.56-113.19=31.37s，具体实际时间与标准时间比较直方图如图2所示[6]。

经分析，操作中存在的主要问题有：

①伸手和移动两种动作元素和距离有关，左右手离元件的距离也是决定伸手与移动的动作时间；

②操作过程中左右手工作不协调存在左右手分别握持元器件的等待时间，都是动作分析中可以重点分析并改进的部分；

③由于操作熟练程度，在抓取或放置元器件里，不能准确一次抓取或准确一次将元件准确放入预备的孔内，需要第二次的抓取或放置；

④单调作业、不良空气环境、作息时间安排不合理等都容易引起疲劳，从而影响工作效率和工作质量。

针对上述4个主要问题，采用相应对策进行改进：

①根据MTM法，缩短距离以减少动作所需时间。

以伸手A类为例：A类完全不需要用眼睛确定对象物的位置和伸手方向，而是习惯性地移动手的位置；或者说是向固定位置或另一只手上的对象物伸手的动作。伸手20cm，需要7.8个TMU，而伸手30cm，需要9.5个TMU，相差1.7TMU，也就是0.061s，分析视频中每个周期共有5个伸手动作，可省5*1.7=7.5TMU，也就是0.306s。

②运用双手联合操作分析方法。

通过双手操作分析可以考察操作者的操作方法和步骤是否合理，左右手的分工是否恰当，是否存在多余和笨拙的动作需要改进，工作地物料的摆放、工作地布置是否合理等等，经研究和改进，以达到降低劳动强度、提高作业效率的目的。

操作中，存在左右手的动作不平衡，有“独臂”式操作，工具、物料、设备等不合适的放置位置，经过分析，将左右手动作进行分工，并使动作规范化。通过边观察、边记录，一次观察一只手的动作，将其动作用合适的符号及文字说明记录下来，并多次核对两只手的动作，使记录准确无误。经分析，将左手取元件3的动作由右手来做，可以减少一个27.5TMU，相当于1s。

③加强培训，提高作业者操作熟练程度。

由于操作熟练程度，分析的视频中存在一次重复抓取和一次重复放置元器件，共多出11.1TMU=0.4s。由于该企业生产的产品不固定，而根据需求是多品种少批量，作业者的流动性也很大，导致很多的新手对该动作的熟练程度很低，客观上造成了时间的浪费。另外操作过程中的连续性也会受工具摆放是否合理的影响。

要想保持操作连续性，需做到以下几个方面：1）给予物件特别表示。2）改良工作场所布置。3）物件、工具有固定位置，并放置于正常工作范围内。4）操作人员应给予培训，使之成为习惯性的动作而取消此动素以节省时间，提交工作效率。

④单调作业、不良空气环境等都容易引起疲劳。

疲劳，是一种主观不适感觉。作业疲劳是指在作业过程中连续不断消耗能量产生一系列生理和心理变化而引起作业能力下降的现象[7]。

据调查，该企业由于市场需求大，作业者大都要加班工作，本视频中作业者长期高强度静态作业和连续单调的作业、工作空间狭小、焊接时有异味气体、工具设计不合理等导致作业者精神高度紧张，容易导致精神疲劳，既增加了休息次数和时间，也影响产品质量和产量。具体的改善方法应重点考虑以下几点：1）对工作环境进行改善，加强通风、扩大作业者操作空间；2）工作时间长短是否合适；3）工作台的高度是否合适；4）座椅高度是否合适；5）工作器具是否合适[7]。

4 工作研究改善效果评价

工作研究最根本的精神――持续改进，就是培养人们的效率意识和开拓求新精神，确立“改善永无止境”的思想，不断寻求最经济、最有效的工作方法，使作业方法标准化，并确立标准所需要的标准时间。

作业标准化是工作研究最直接的目的之一，用作业时间作为核算生产线平衡率的基础数据，也是找出瓶颈工位的前提条件，对于企业的效益评价起着重要的作用。优化后的“安装接插件并焊锡”工序，单位周期产品的操作时间降低了48.19-39.85=8.34s，改善后实际时间与标准时间比较直方图如图3所示。改善前、后改善前后总时间的优化如表3所示，改善前后动素大类汇总如表4所示。

工序作业效率是工序的作业量与实际作业时间的比值，其中工序的作业量是一个周期必须完成的作业总量，是一个固定值，而单件实际作业总时间是可以改变的，单件实际作业总时间越短，那么工序作业效率越高。现用工序作业效率的增加量来描述标准化后效率的提高，工序作业效率的增量为改善后的工序作业效率和改善前工序作业效率之差与改善前工序作业效率的比值，相关计算公式如式（1）、式（2）、式（3）：

G=■ （1）

式中：G为工序作业效率；W为某批产品的作业总量；T为通过达宝易软件分析得到的单件作业总时间。

G■=■ （2）

式中：GΔ为改善后作业效率增量；Ga为改善后工序工作效率；Gb为改善前工序工作效率。

由表3可知，改善前的单件作业总时间为48.19s，改善后的单件作业总时间为39.85s，改善后作业效率提高百分比：G■=■=■=■=0.2093=20.93% （3）

利用Double-E对“安装接插件并焊锡”工序进行工作研究，改善后的工作效率提高了20.93%，大大提高了作业者的作业效率，对提高企业效益和降低操作者作业疲劳提供了有效数据。本文主要论述了“安装接插件并焊锡”工序的研究情况，对整个工艺流程都可按此法进行分析，最终可提高整个流程的总效率。

随着市场竞争的日益激烈，制造企业要想提高自身竞争优势，需在现有基础上，争取降低成本，提高企业受益。

5 结语

本文从企业的实际情况出发，应用Double-E进行工作研究，大大提高了工作研究的分析效率和分辨率，并取得良好成效，验证了方法的可行性。可以自由调节视频文件播放速度，弥补了作业现场连续工作的分析不足，增强了作业现场的可再现性。工作研究是基础IE的基础与核心，随着信息技术的高速发展，信息化已经成为现代社会发展的强大动力，并且成为推动制造业发展的重要手段。

目前经济条件下，企业现场管理所追求的目标就是要降低生产成本、提高生产效率，在有限的资源上创造出尽可能大的价值。基础IE的工作研究与现代的IT相结合必将成为企业发展和强大的利器，可提高企业的竞争力，加快中国从制造大国迈向智造强国、实现中华民族伟大复兴的步伐。

参考文献：

[1]周韶宏.工业4.0：人类社会的下一场生产革命[J].上海经济，2014（11）.

[2]齐二石，霍艳芳.中国企业应用工业工程现状[J].制造技术与机床，2004（4）.

[3]易树平，郭伏.基础工业工程[M].北京：机械工业出版社，2014.

[4]李晓麟.印制电路组件装焊工艺与技术[M].北京：电子工业出版社，2011.

[5]张文博，郑永前，宋德朝.采用达宝易软件的信息化工作研究[J].现代制造工程，2011（1）.

[6]刘洪伟，齐二石.基础工业工程[M].北京：化学工业出版社，2011.

[7]蒋祖华.人因工程[M].北京：科学出版社，2011.