基于MTM-USA法的总装线标准工时分析

由于汽车总装厂生产的复杂性及零部件的多样化，人工装配还是目前总装厂主流的装配形式。平台车型的增加、多车型的混线生产要求以及人力成本的不断增加，导致总装厂对于装配标准化工时的敏感性大大提高。各汽车厂都在优化装配工时，减少人力成本投入，降低制造成本，以提高产品的市场竞争力及争取更为宽裕的市场定价权。

在新车型开发过程或新工厂建设过程中，通常无法采用直接法(秒表法等)对装配工时进行测定，而且直接法是基于实际已经存在的生产线进行标准工时的测定，对于工时的优化效率大打折扣。由于工人的努力程度、一致性和工作环境影响等因素具有一定的主观性，无法客观地评价标准工时。对于新车投产过程中或新工厂规划过程中对于标准工时的分析，本文采用间接法中的PTS(预定时间系统法)中的MTM-USA法(方法、时间以及测量-通用分析系统)对量产前车型的装配工时进行分析，以满足工厂规划和对装配工时进行较为科学的分析和设定。

标准工时

1.标准工时
标准工时指在正常的操作条件下，以标准的作业方法及合理的劳动强度和速度完成符合质量要求的工作所需的时间。标准工时=标准作业时间+宽放时间，或者，标准工时=标准作业时间×(1+宽放系数)。
(1)标准作业时间主要包括增值作业时间及非增值作业时间两大部分。增值时间指工作中对产品特性所做改变的工作，这些改变增加了产品的价值使产品进一步成为商品的操作时间，而且顾客愿意为此付费(如焊接、喷涂和装配等)。非增值时间指工作中没有能改变产品特性，但目前又是不可或缺的工作(即工序中没有必要或是由于现有设备和工艺无法满足产品质量要求而设置的工作)。
(2)宽放时间主要包括生理宽放、基本疲劳宽放和作业疲劳宽放，由于不同作业的特点决定，往往要根据不同的因素和环境选择相应的宽放比值。本文主要对标准作业时间进行分析。

2.时间分析法
目前行业内对时间分析的方法很多，具体分析方法如图1所示。

图1  时间分析方法

预定义时间系统是用来组织、计划和描述由工作人员可控制影响的工作流程，以及开发在批量生产中标准工序所用的过程模块，在此计算操作标准的工作时间。预定义时间系统可以描述流程(工作)和对所描述的流程设置(预定)时间值。PTS法(预定时间系统)内有MTM法(测量时间方法)、WF法(工作因素法)和MOD法(模特法)。本文采用MTM-USA进行工时分析。利用MTM-USA建立的统一基本动作时间的技术，用来计算固定作业内容和操作标准的工作时间。只要设计出仿真虚拟操作方法，就可以在产品投入生产之前较精确地评估出作业工时。
MTM-USA法基本理论

MTM-USA法中重要的理念是方法决定时间。MTM-USA基于定义好的动作模块来计算、规划一项工作的工具，在需要人力操作的一系列工作领域应用广泛，均可借助其来衡量该工作效率，也大量应用于产品的预先时间数据的制定。

1.MTM-USA编码
MTM-USA编码主要由3部分构成：基本工序、各种影响因素和距离范围。MTM-USA基本工序过程模块的编码是由两个字母和某种情况下额外再加的一个数字组成的。USA编码结构如图2所示，USA编码的第一位是一个字母，与相应的基本工序有关;第二位也是字母，按其在字母表中的顺序给出的，用来表达第一个影响因素;在基本工序够取和放置、放置、使用辅助工具、启动控制和动作周期中，编码的第三位是距离范围。

图2  MTM-USA编码结构


2.MTM-USA工时单位
MTM-USA最基本的时间单位是TMU。1TMU=0.036s。

3.MTM-USA动作长度
动作长度对基本工序具有明显的影响作用。MTM-USA里将动作长度分为0-20cm、20-50cm、50-80cm 3个距离范围，根据划分的动作操作区域进行工时分析(见表1)。

4.MTM-USA基本工序
MTM-USA基本工序主要包含7项基本工序：够取和放置、放置、使用辅助工具、启动操作、动作周期、身体动作和视力控制。MTM-USA基本工序标准时值卡如表1所示。

(1)够取和放置 指用手或手指指向一个或几个物体，拿住它(们)，并接着把它(们)送到一个带有一定精度的地点。
(2)放置 指在规定的精度内把一个或几个已被手或手指控制住的物体，放置到下一个确定的地点去，或者把已被手或手指控制住的辅助工具放到一个额外的使用位置上去。
(3)使用辅助工具 指用手或手指拿起一个或几个辅助工具，把它(们)放到使用位置上，用完之后放下。
(4)启动操作 指用手或脚达到对调节部件的控制，并完成单一的或复合的调节过程。
(5)动作周期 指用手、手指或者脚进行的周期性重复的动作流程。在此，该动作流程是否用工具进行是无关紧要的。
(6)身体动作 当身体轴线转动、移动或倾斜对确定时间有影响时，就应考虑身体动作。
(7)视力控制 指用眼睛来进行的检查过程，以便做出某一判断。


MTM-USA是基于MTM-1原理发展起来的，包含基本动作、动作序列、基本工序、工序步骤、工序序列和劳动序列六大等级层次，根据不用产品及行业灵活运用。没有经过MTM和UAS基本训练的工程师在使用该时值表时会导致错误结果。

案例分析
基于某汽车品牌在某款新车投产前及新工厂还处于规划的情况下，首次采用MTM-USA法对汽车总装线的装配标准工时进行分析。本文以某些工序为例来说明MTM-USA法的应用分析。

1.安装转向管柱工序的标准工时分析
以安装电子转向管柱工序分析其装配标准工时为例，其装配指导书如图3所示，装配工序工时流程如表2所示。

图3   电子转向管柱装配工序指导书


利用MTM-USA编码可以在新车开发过程及工厂投产前评估出该工序的理论标准工时。得出该工序标准工时为1165TMU，折算为42 s工时。

应用MTM-USA方法可以对整个汽车总装装配工时进行分析和评估，并完成初步的工时线平衡编排。它比起直接法的最大好处在于：与其通过事后的劳动设计来降低成本和浪费，不如通过事先的流程设计来规范标准和避免浪费。

标准工时的优化
从运用MTM-USA对装配标准工时的分析中知道，标准工时主要受三大因素影响：人机、工艺流程和设备、工位场地布置。对于标准工时的分析和优化基本可以从这三方面入手。

1.人机优化
利用MTM-USA规划时间的概念，可以明确增值工时，减少非增值工时行为，减少不必用的浪费。工艺装配步骤设计上更加人性化，减少工人不必要的劳损动作，一方面能提高生产效率及降低制造成本，另一方面降低了劳动强度及提高了劳动人员待遇，这也是标准化工时优化的目的所在。
2.工艺流程优化及设备选择
合理的装配工艺流程设计对于降低汽车生产主线长度、降低能耗和提高产线柔性化有很大帮助。在工厂规划之初利用虚拟仿真技术对工厂规划及工艺流程优化进行分析。根据生产工艺及设备投入的先进性及合理性相结合的原则，利用ECRS、5W1H分析法进行工艺流程优化，提供经济科学的生产工艺流程及设备选型。
3.工位场地布置
为了降低装配工时中的非增值工时所占比重(如操作者的来回取料时间和步行时间)，现在汽车厂中开始大量采用SPS物流形式(一种单量份向生产线准时化配送的方式)。采用SPS的物流形式能够有效防止总装装配线的错、漏装问题，从而提高装配质量;同时将拣料与装配分开，使各自作业更加专业化和模块化，有利于消除员工不必要的非增值操作;同时配合随车物料形式可以减少车间空间约束，减少线边物料摆放，满足多车型混线的物流配送要求，提高作业效率，是一种普遍采用的趋势。

结语
本文讨论了在新车开发过程及工厂投产之前，利用MTM-USA法对汽车总装装配标准工时进行分析和计算。得出的工时分析结果对产线规划及工艺流程、生产设备、人员编制、成本核算和价格决策都具有重要的指导作用。同时也给出了标准工时的相互影响因素，对于标准工时的优化提供了一些方向性的解决思路建议。

由于MTM-USA为理论上分析出的工时，待新车量产后，MTM-USA理论工时会与实际上采用秒表法得出的测定工时对比，最终通过综合评价得出较为实际可接受的标准工时。

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