歐鑒海，何逍遙，王煒婷，倪丹琳

（北京理工大學珠海學院工業(yè)自動化學院，廣東珠海 519088）

0 引言

連續(xù)消耗型物料由于受到空間布局以及時效性等因素的約束，導致物料配送員的勞動強度非常大，超負荷地勞動會導致疲勞，而重度疲勞會損害工人的身心健康［1］。針對這種現(xiàn)狀，選取了某公司的樹脂配送過程進行調研，發(fā)現(xiàn)確實存在配送物料過程路線繁瑣且不固定、配送流程繁雜的問題，配送員勞動負荷度過大。為此，借鑒交通綠波帶原理［2］，對該公司樹脂配送方案重新設計，結合運籌學的線性規(guī)劃［3］，計算統(tǒng)一的耗脂時間，以降低樹脂配送員的勞動負荷強度為目的。

1 研究背景

對該公司的產品生產過程而言，封裝是非常關鍵的一道工序。封裝是指利用樹脂在半導體集成電路芯片上澆灌1個封裝外殼，具有安放、固定、密封、保護芯片和增強導熱性能的作用。由于該公司的產品生產方式為24 h不停機生產，因此以輪班制調配樹脂配送員上班，8 h為1個班次。經調查，樹脂配送員1個班次工作時間為430 min，工作負荷度達到90%。

樹脂配送員上班后，當收到機臺員工的呼叫，前往機臺添加樹脂。根據公司要求，樹脂配送員每一次添加樹脂后，需更新缸數記錄表，記錄樹脂添加次數，更新后再回到樹脂車，前往下一機臺。樹脂配送員配送具體流程如表1所示。

表1 配送員配送樹脂流程圖

該公司的某個封裝樹脂車間內有12個封裝機臺，1個樹脂調配室，每個機臺消耗樹脂的速率有所不同，機臺旁均有標準體積為1 000 mL的樹脂容量瓶，12個機臺共由1名樹脂配送員負責配送樹脂。圖1所示為某一時間段樹脂配送員的配送路徑。由于每次添加完樹脂后，配送員還需要更新樹脂缸數記錄，因此每次添加樹脂需在機臺和樹脂車之間往返2次。由于機臺消耗樹脂速率不同，且樹脂容量瓶體積過小，導致每個機臺需要添加樹脂的次數不同、時間不定；配送員配送路徑不固定，導致配送員勞動強度過大。但仍然出現(xiàn)同時有多個機臺需要添加樹脂的情況，當樹脂配送員配送不及時，則機臺員工需離開機臺前往樹脂車自行添加樹脂。

圖1 某一時間段配送員配送路徑

2 問題及原因

根據上述背景，目前該公司樹脂配送員勞動強度過大。根據實地考察發(fā)現(xiàn)，配送員勞動強度大的原因是樹脂消耗速率快以及配送路線不固定，行走距離長。樹脂容量瓶體積小是樹脂消耗速率快的原因；配送的隨機性、修改缸數流程復雜是配送路線不固定，行走距離長的原因。具體問題分析如圖2所示。

圖2 面臨問題分析圖

由于樹脂的有效時長為120 min，因此樹脂容量瓶體積不宜過大，但體積過小又會造成樹脂消耗速度快。因此樹脂容量瓶體積大小應合理化，在保證樹脂不會過期的前提下，盡可能減少添加次數，降低配送員勞動強度。

通過5W1H分析法，分析修改缸數流程復雜的原因，得出根本原因為配送員修改缸數動作繁瑣、過程復雜，導致整個樹脂配送時間長，增加樹脂配送員負荷度。5W1H分析表如表2所示。

表2 5W1H分析表

每個機臺消耗樹脂的速率不同，樹脂配送員不了解機臺消耗樹脂具體情況，前往機臺添加樹脂依賴于機臺員工的呼叫，導致配送過程具有隨機性，配送員每次從樹脂調配室出來后的配送路線不固定。若同時有2位機臺員工呼叫配送員，配送員無法同時為2個機臺添加樹脂，則會出現(xiàn)機臺員工離開機臺自行拿取樹脂的情況。

3 解決方案

3.1 樹脂容量瓶的改善

根據不同產品中的最快耗脂速率，統(tǒng)一將1 000 mL的容量瓶更換為容量為2 000 mL的多刻度樹脂容量瓶，并添加固定的警戒下限標識以及可調節(jié)的上限標識架，如圖3所示。可根據不同產品的耗脂速率，調節(jié)上限標識架到容量瓶制定刻度線上，配送員添加樹脂只需添加至上限標識處即可。這實現(xiàn)了不同產品的耗脂時間相同，配送員配送樹脂時間及路徑固定。

圖3 容量瓶模型圖

防止配送員在配送過程中因受其他因素影響，如疲勞程度、運輸車故障等狀況，導致機臺斷脂。本次研究對于容量瓶的下限采取了2個安全措施，設置理論下限Vdown（無標識）及警戒下限Valert（有標識）。

安全措施一。Vdown與Valert之間留有至少3min的安全余量。倘若配送員因配送過程中發(fā)生突發(fā)狀況，也可保證在無需補救的情況下，機臺不發(fā)生斷脂情況。

安全措施二。樹脂在到達警戒下限后，距離斷脂留有至少4min的可控調整時間。倘若樹脂體積耗至L警戒下限，無配送員前來添加樹脂，機臺工作人員即可撥打緊急電話至車間人員調配室，調動人手幫助配送員配送樹脂。

最快的樹脂消耗速Vmax=16.31 mL/min，則：

L警戒下限≥Vmax× 4=16.31× 4=65.24（mL）；

L理論下限≥Vmax× 7=16.31× 7=114.17（mL）。

在充分保證使用過程中樹脂有效且留有發(fā)生突發(fā)狀況的安全余量下，取Vdown=120 mL，Valert=70 mL；即Vdown與Valert之間留有3.12 min的安全余量，Valert與機臺斷脂之間留有4.29 min。

3.2 修改缸數記錄

由上述的分析可以看出，原始修改缸數的步驟過于復雜。

本次研究通過運用5W1H分析法和“ECRS”四大原則的分析，以及動作經濟原則中的減少動作數，避免不必要動作［4］。在原有基礎上取消了擦拭舊字跡操作，在改善后的基礎上再進行簡化，取消了寫字操作，最后確定為利用電子記錄器記錄缸數。

改善后，樹脂配送員只需要1個按動按鈕的動作，即可完成原來的返回樹脂車拿酒精布和筆，再過去修改缸數記錄的工作。改善過程如圖4所示。

圖4 修改缸數步驟改善過程圖

通過逐漸簡化修改缸數的過程，在滿足功能下取消無用的動作，使得修改缸數的動作及步驟減少。且經過連續(xù)測時法測時，循環(huán)修改缸數動作用時由0.38 min降低到0.09 min。

3.3 統(tǒng)一耗脂時間

本次研究通過調整不同機臺的容量瓶上限Vup，使得耗脂速率不同的產品耗脂時間相等，統(tǒng)一的耗脂時間為C0，配送員便可以在固定的最優(yōu)配送路線上按照固定的時間進行樹脂配送，即按照機臺排列順序，依據行走路程最近原則，依次進行添加樹脂。配送員循環(huán)1圈的固定最優(yōu)路線如圖5所示。

統(tǒng)一耗脂時間C0需滿足4個約束條件：其一是滿足每個機臺所添加的樹脂在使用過程中不會失效，容量瓶上限比上對應的耗脂速率不會超過120min；其二是留有7 min安全余量，即使在配送員發(fā)生突發(fā)狀況無法及時送達樹脂的情況下，車間也有調整的空間，保證機臺不斷樹脂；其三是保證各機臺耗脂時間相同，即每個容量瓶上限與下限的差值比上對應的耗脂速率為一個定值C0；其四是耗脂時間必須大于配送員循環(huán)固定最優(yōu)路徑1圈的時間。

根據以上條件可得式（1）。

式中：C0為統(tǒng)一耗脂時間；Vup為容量瓶上限；Vdown為理論耗脂下限；Sj為機臺耗脂速率，j=A，B，C，…，K，L；li為添加完樹脂后前往下一個機臺的路程，l1為從樹脂調配室前往A機臺的路程，l13為從l機臺回去樹脂調配室的路程；i=1,2,3,…,13；S走為配送員配送過程中的行走速度；t0為配送員在機臺添加樹脂的時間以及修改缸數記錄的時間之和。

圖5 配送員循環(huán)固定最優(yōu)路徑一圈

已知若要降低配送員的勞動負荷度，則滿足條件下，耗脂時間需越長越好。由式（1）得

C0max=120-7=113(min)

改善后的配送員循環(huán)固定最優(yōu)路徑1圈的時間CT如式（2）所示。

式中：為配送員循環(huán)固定最優(yōu)路徑一圈的路程，如圖5所示，取值為207 m；S走為配送員配送過程中的行走速度，取值60m min；t0為配送員在機臺添加樹脂時間7min及修改缸數記錄的時間0.09 min之和，取值為7.09min。

解得CT為88.58min。

機臺的統(tǒng)一耗脂C0max與配送員循環(huán)固定最優(yōu)路徑1圈的時間CT的差值，便是配送員可調整的最大休息時間，即113-88.58=24.42（min）；即1個班次循環(huán)4圈的休息時間為4× 24.42=97.68（min）。

配送員負荷度為（480-50-97.68）÷ 480=69.23%。

以該公司目前12個機臺的樹脂使用情況為例，根據測得的樹脂消耗速率Si及耗脂時間C0，即可推算配送員每次每個機臺添加的樹脂上限，如表3所示。

表3 改善后數據表

4 實施效果

從表4可以明顯看出，改善后的效果是尤其顯著。

表4 改善前后對比表

（1）通過改善，配送員循環(huán)固定最優(yōu)路徑1圈的路程減少了259 m，修改缸數的用時減少了3.48min，實現(xiàn)了動作經濟原則以及12臺機器的不斷配送樹脂，這大大減輕了員工的工作緊張程度及壓力。

（2）負荷度降低至69.23%。減輕了配送員的工作勞累程度。據相關研究表示，負荷與疲勞一直是人機工程學研究中非常重要的領域之一，超負荷的勞動可導致疲勞，重度疲勞可損害工人的身心健康，以及會降低員工對公司的親和感。有效減低員工工作負荷，有利于公司的凝聚力及親和力的培養(yǎng)。減少的時間及勞動力可在人員安排上提供更多的決策空間。

5 總結

針對某公司樹脂配送員工作負荷過大的問題進行分析研究。通過動作經濟原則、5W1H分析法等分析方法，提出使用電子缸數記錄器的方案，減少動作浪費，減少配送員行走距離；提出為配送員制定固定的最優(yōu)配送路線，為樹脂容量瓶添加警戒下限標識以及可調節(jié)的上限標識架，使不同機臺的樹脂消耗時間相等，固定配送員配送路線。大大減少配送員配送過程的隨機性，降低配送員勞動負荷度，使該公司的產品生產過程得到優(yōu)化。

該方法還可為其他物料配送及路徑優(yōu)化提供參考的思路，解決其他消耗型物料的配送問題。