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【摘 要】目的：为减少因工位器具设计不当对作业人员带来的工伤。方法：本文从人因工程的视角出发，以滤清器总成器具为例，运用工作姿势分析系统（OWAS，Ovako Workingposture Analysis System）对汽车厂工位器具进行改善研究。结果研究表明应用工作姿势分析系统（OWAS）改善后的工位器具可以在满足零部件配送要求的前提下，最大程度减少作业人员在这一作业过程中的不合理姿势，能够有效保护作业人员。结论：工作姿势分析系统（OWAS）用于工位器具的改善具有良好的效果，且操作简单，具有很高的应用价值和推广意义。
【关键词】工作姿势分析法；汽车零部件；工位器具；应用
引言
工位器具是生产过程中的一种不可或缺的辅助设备，连接着供应商零部件物流的终点和汽车总装厂生产的起点，对汽车零部件的加工、装载、转运、存放等环节都有重要意义。在GB/T4863-1985《机械制造工艺基本术语》中，工位器具定义为：在工作地或仓库中用以存放生产对象或工具用的各种装置。一个好的工位器具可以有效的整合汽车零部件生产中的制造、使用、管理、维护、修理、回收等一系列环节，在很大程度上的提高汽车零部件物流和总装生产运作的效率。
1、OWAS姿势分析
OWAS姿势分析最早是由芬兰的一家钢铁公司于20世纪70年代提出[7]。由于当时钢铁生产中有大量重体力劳作，不正确的工作姿势带来大量工人因职业工伤而申请病假和提早退休，因而亟待建立一套完整的系统来界定各种工作姿势并对其进行改善。OWAS方法对身体每个部位的姿势都可以进行编码，如图1所示，编码主要依照以下准则：（1）一般身体特征（坐、站、蹲……）；（2）身体部位（腰、手臂、下肢……）；（3）负荷的重量。经过排列组合后，即为OWAS方法的编码系统。研究人员可在观测作业人员动作后，针对某一姿势给其一编码组合。OWAS方法将各种身体姿势编码加以统计后，可以用来判断作业人员工作姿势的行动等级（ActionCategories，AC）。
2、改善前作业姿势及存在分析
本文研究对象为从第三方物流配送仓库往生产线边的分拣区转运零部件所使用的工位器具。本文以滤清器总成的转运器具为例进行改善，因为很多专用的转运器具结构均与滤清器总成的转运器具相似，且滤清器总成器具所放置的两种零部件均表面光滑，形状不规则，不利于作业人员进行分拣作业。
2.1、改善前的拣配作业姿势分析
拣配的过程分为取货、走到SPS小车旁、将零部件放到SPS小车的指定位置、走回到器具旁四个步骤。但是作业人员在取滤清器总成零部件时，零部件1和3可以直接伸手简单拿取，零部件2需要将手臂伸直拿取，零部件4和5需要弯腰拿取并将手臂伸直，而零部件6则需要下蹲并将手伸直拿取，（本文研究以奇瑞厂拣配作业的员工平均身高1.7m为基准）。本课题组将整个分拣作业流程用视频拍摄下来，每隔三秒取一个动作画面，将作业人员的动作按照OWAS姿势编码图表进行编码，得到了总共六十组编码，将每组编码按照OWAS动作分析等级的依据进行等级划分，总体看来需要改进的动作占到总动作的一半，可见现行的滤清器总成器具在取件时十分不利于作业人员的作业。
2.2、滤清器总成工位器具的基本情况
滤清器总成器具分为三层，每层分为四格，总共十二个格子，尺寸大小一致，由软帆布拼接缝制而成。每个格子里放置A、B零部件各两个，零部件A和B都是不规则的形状，零部件A的长度约为30cm，宽度约为15cm，而零部件B的大约是一个23cm的立方体。
3、改善后作业姿势分析
3.1、基于作业姿势分析的滤清器总成工位器具的改善
对身体每个部位的姿势级别进行分析，并结合姿势等级，可以发现：全部的24个AC3级姿势中均含有下蹲动作（腿4），而全部的AC2和AC3级姿势中均包括弯腰动作（背2），在全部的作业流程中，弯腰姿势占到全部动作的50%，下蹲动作占到全部动作的40%。由以上的分析可以看出，需要改进的方向是要减少弯腰和下蹲的动作。原工位器具分为12个格子，每个格子混装着两个零部件A和两个零部件B。首先，这样的设计在取件的过程中零部件之间容易造成碰撞和划伤，且混乱的零部件不利于双手作业。其次，由于零部件B是不规则的，只有一面上有一个可供拣配的把手，当零部件A和零部件B混乱摆放时，这个把手就不容易找到。再次，零部件B在最下层靠里时，作业人员需蹲下伸长手臂取B，此时他的眼睛看不到零部件B。如果零部件B的把手不是朝外，拣配就需要花更多的精力将其取出，容易加速疲劳。
3.2、改善前后对比分析
改善后，总的作业时间从原来的181.12s分别下降到171.83s（改善后Ⅰ）和148.61s（改善后Ⅱ），分别下降了5.13%和17.95%。从数据中可以看出改善后，特别是改善后Ⅱ大幅降低了作業时间。这是由于改善后将零部件A和零部件B分开排放，即利用了零部件A尾部扁长的特点，又便于将零部件B的把手对外，消除了下蹲这种易使作业人员疲劳的姿势，方便了作业人员的操作，提高了拣配的效率，大大缩短了作业时间。由于器具的设计不合理导致作业人员拣配时弯腰和下蹲作业姿势过多，改善后大幅度减少了弯腰的作业动作，最明显的改善是完全的消除了对员工身体危害最大的AC3作业姿势，由原来的40%减少到了0%，虽然AC2的作业稍微增加了一些，因改善后将原作业姿势中的下蹲改善成弯腰作业，虽长时间工作也会使作业人员产生疲劳，但相对于原下蹲作业还是有很大的改善，总体而言，极大的减少了员工作业时因器具设计不合理引起的对作业人员身体有危害的姿势，减少了作业的疲劳。
结论
从上述OWAS姿势分析中可以看出，损伤部位集中在背部和腿部，这不仅与对现场作业人员填写的疲劳自觉症状调查所得出腰部和腿部酸痛症状最为明显的结果一致，也同本课题组在现场对大件分拣区和PC区作业人员的观察一致。在我国，大部分的国产汽车厂并没有装备先进的自动化设备，大部分分拣作业仍需靠人力完成。由于汽车零部件种类繁多，规格大小各异，且一个作业人员往往需要分拣多个零部件，若作业人员所使用的工位器具设计不合理，就会大大增加作业人员的负荷。不仅将低了作业效率，还增加了不必要的下蹲、弯腰等易造成作业人员疲劳的姿势，大大增加了作业人员患WMSDs的风险。
本文从人因工程的视角出发，运用OWAS姿势分析对奇瑞汽车厂滤清器工位器具进行改善研究。在满足工位器具机械结构和作业安全要求的前提下，最大程度地减少了作业人员的不恰当工作姿势，降低了作业人员的劳动强度。此外，本研究的方法也可用于分析和改善汽车厂其他专用工位器具或其他制造企业的专用工位器具。本文也有一些不足之处，虽对原作业姿势有很大改善，但改善后的AC2姿势仍比较多，且未考虑性别间的生理差异，后续研究可在此基础上进一步对工位器具的设计进行改善研究。
参考文献：
[1] 刘芮.基于第三方的HB汽车公司产前物流规划研究[D].吉林大学，2015.
[2] 赵璐.长春第一汽车集团产中第三方物流运营管理分析[D].天津大学，2014.
[3] 陆亮.精益物流上线应用研究[D].昆明理工大学，2013.
[4] 丁毅，马胜利，赵丽娟.汽车座椅工位器具的动力学特性研究[J].包装工程，2012，33（15）：55-57.
[5] 吴彬.基于RFID技术的汽车总装物流执行系统应用研究[D].合肥工业大学，2010.
（作者单位：长城汽车股份有限公司底盘研究院）
【关键词】工作姿势分析法；汽车零部件；工位器具；应用
引言
工位器具是生产过程中的一种不可或缺的辅助设备，连接着供应商零部件物流的终点和汽车总装厂生产的起点，对汽车零部件的加工、装载、转运、存放等环节都有重要意义。在GB/T4863-1985《机械制造工艺基本术语》中，工位器具定义为：在工作地或仓库中用以存放生产对象或工具用的各种装置。一个好的工位器具可以有效的整合汽车零部件生产中的制造、使用、管理、维护、修理、回收等一系列环节，在很大程度上的提高汽车零部件物流和总装生产运作的效率。
1、OWAS姿势分析
OWAS姿势分析最早是由芬兰的一家钢铁公司于20世纪70年代提出[7]。由于当时钢铁生产中有大量重体力劳作，不正确的工作姿势带来大量工人因职业工伤而申请病假和提早退休，因而亟待建立一套完整的系统来界定各种工作姿势并对其进行改善。OWAS方法对身体每个部位的姿势都可以进行编码，如图1所示，编码主要依照以下准则：（1）一般身体特征（坐、站、蹲……）；（2）身体部位（腰、手臂、下肢……）；（3）负荷的重量。经过排列组合后，即为OWAS方法的编码系统。研究人员可在观测作业人员动作后，针对某一姿势给其一编码组合。OWAS方法将各种身体姿势编码加以统计后，可以用来判断作业人员工作姿势的行动等级（ActionCategories，AC）。
2、改善前作业姿势及存在分析
本文研究对象为从第三方物流配送仓库往生产线边的分拣区转运零部件所使用的工位器具。本文以滤清器总成的转运器具为例进行改善，因为很多专用的转运器具结构均与滤清器总成的转运器具相似，且滤清器总成器具所放置的两种零部件均表面光滑，形状不规则，不利于作业人员进行分拣作业。
2.1、改善前的拣配作业姿势分析
拣配的过程分为取货、走到SPS小车旁、将零部件放到SPS小车的指定位置、走回到器具旁四个步骤。但是作业人员在取滤清器总成零部件时，零部件1和3可以直接伸手简单拿取，零部件2需要将手臂伸直拿取，零部件4和5需要弯腰拿取并将手臂伸直，而零部件6则需要下蹲并将手伸直拿取，（本文研究以奇瑞厂拣配作业的员工平均身高1.7m为基准）。本课题组将整个分拣作业流程用视频拍摄下来，每隔三秒取一个动作画面，将作业人员的动作按照OWAS姿势编码图表进行编码，得到了总共六十组编码，将每组编码按照OWAS动作分析等级的依据进行等级划分，总体看来需要改进的动作占到总动作的一半，可见现行的滤清器总成器具在取件时十分不利于作业人员的作业。
2.2、滤清器总成工位器具的基本情况
滤清器总成器具分为三层，每层分为四格，总共十二个格子，尺寸大小一致，由软帆布拼接缝制而成。每个格子里放置A、B零部件各两个，零部件A和B都是不规则的形状，零部件A的长度约为30cm，宽度约为15cm，而零部件B的大约是一个23cm的立方体。
3、改善后作业姿势分析
3.1、基于作业姿势分析的滤清器总成工位器具的改善
对身体每个部位的姿势级别进行分析，并结合姿势等级，可以发现：全部的24个AC3级姿势中均含有下蹲动作（腿4），而全部的AC2和AC3级姿势中均包括弯腰动作（背2），在全部的作业流程中，弯腰姿势占到全部动作的50%，下蹲动作占到全部动作的40%。由以上的分析可以看出，需要改进的方向是要减少弯腰和下蹲的动作。原工位器具分为12个格子，每个格子混装着两个零部件A和两个零部件B。首先，这样的设计在取件的过程中零部件之间容易造成碰撞和划伤，且混乱的零部件不利于双手作业。其次，由于零部件B是不规则的，只有一面上有一个可供拣配的把手，当零部件A和零部件B混乱摆放时，这个把手就不容易找到。再次，零部件B在最下层靠里时，作业人员需蹲下伸长手臂取B，此时他的眼睛看不到零部件B。如果零部件B的把手不是朝外，拣配就需要花更多的精力将其取出，容易加速疲劳。
3.2、改善前后对比分析
改善后，总的作业时间从原来的181.12s分别下降到171.83s（改善后Ⅰ）和148.61s（改善后Ⅱ），分别下降了5.13%和17.95%。从数据中可以看出改善后，特别是改善后Ⅱ大幅降低了作業时间。这是由于改善后将零部件A和零部件B分开排放，即利用了零部件A尾部扁长的特点，又便于将零部件B的把手对外，消除了下蹲这种易使作业人员疲劳的姿势，方便了作业人员的操作，提高了拣配的效率，大大缩短了作业时间。由于器具的设计不合理导致作业人员拣配时弯腰和下蹲作业姿势过多，改善后大幅度减少了弯腰的作业动作，最明显的改善是完全的消除了对员工身体危害最大的AC3作业姿势，由原来的40%减少到了0%，虽然AC2的作业稍微增加了一些，因改善后将原作业姿势中的下蹲改善成弯腰作业，虽长时间工作也会使作业人员产生疲劳，但相对于原下蹲作业还是有很大的改善，总体而言，极大的减少了员工作业时因器具设计不合理引起的对作业人员身体有危害的姿势，减少了作业的疲劳。
结论
从上述OWAS姿势分析中可以看出，损伤部位集中在背部和腿部，这不仅与对现场作业人员填写的疲劳自觉症状调查所得出腰部和腿部酸痛症状最为明显的结果一致，也同本课题组在现场对大件分拣区和PC区作业人员的观察一致。在我国，大部分的国产汽车厂并没有装备先进的自动化设备，大部分分拣作业仍需靠人力完成。由于汽车零部件种类繁多，规格大小各异，且一个作业人员往往需要分拣多个零部件，若作业人员所使用的工位器具设计不合理，就会大大增加作业人员的负荷。不仅将低了作业效率，还增加了不必要的下蹲、弯腰等易造成作业人员疲劳的姿势，大大增加了作业人员患WMSDs的风险。
本文从人因工程的视角出发，运用OWAS姿势分析对奇瑞汽车厂滤清器工位器具进行改善研究。在满足工位器具机械结构和作业安全要求的前提下，最大程度地减少了作业人员的不恰当工作姿势，降低了作业人员的劳动强度。此外，本研究的方法也可用于分析和改善汽车厂其他专用工位器具或其他制造企业的专用工位器具。本文也有一些不足之处，虽对原作业姿势有很大改善，但改善后的AC2姿势仍比较多，且未考虑性别间的生理差异，后续研究可在此基础上进一步对工位器具的设计进行改善研究。
参考文献：
[1] 刘芮.基于第三方的HB汽车公司产前物流规划研究[D].吉林大学，2015.
[2] 赵璐.长春第一汽车集团产中第三方物流运营管理分析[D].天津大学，2014.
[3] 陆亮.精益物流上线应用研究[D].昆明理工大学，2013.
[4] 丁毅，马胜利，赵丽娟.汽车座椅工位器具的动力学特性研究[J].包装工程，2012，33（15）：55-57.
[5] 吴彬.基于RFID技术的汽车总装物流执行系统应用研究[D].合肥工业大学，2010.
（作者单位：长城汽车股份有限公司底盘研究院）