Heterogeneity and variability on human-centered assembly systems

Raquel Maria Raimundo

Key information

Authors:

Raquel Maria Raimundo (Raquel Maria Raimundo Folgado)

Supervisors:

Elsa Maria Pires Henriques (Elsa Maria Pires Henriques)

Published in

March 11, 2013

Abstract

Manual work is often preferred to automation while assembling products. However, the human performance is variable by nature. The manufacturing companies are aware that the workers have variable performance, but have limited information about the quantification of these variations and the available literature on the subject is often inadequate. With the objective of quantifying and systematizing the knowledge about the heterogeneity of workers performance, data collection was performed in an industrial setting. These observations show that the workers performance varies significantly, and a mapping approach is proposed to systematize the quantification of the variations in terms of speed and variability. Since the human performance is influenced by the setting where the workers perform their job, several scenarios were studied concerning work flow policies. The heterogeneity of workers performance and the characterization the several types of performances was mapped for the following scenarios: workers performing assembly tasks paced by the system rhythm (system with margins); under a fixed time constraint (rigid pacing); and in unpaced conditions. Furthermore, simulation studies were performed to assess how different types of performances may affect an assembly system, demonstrating the need to characterize the workers performance – the key element of the assembly process. Nos sistemas produtivos de montagem, o trabalho manual é muitas vezes preferido à automação. No entanto, a performance humana é variável por natureza. Apesar dos fabricantes terem noção que os seus operadores têm desempenhos variáveis, a informação detida sobre a quantificação destas variações é limitada e a literatura disponível é muitas vezes desadequada. Com o objetivo de quantificar e sistematizar o conhecimento sobre a heterogeneidade do desempenho dos operadores, foram coletados dados em ambiente industrial. A análise destes dados demonstra que existe uma variação significativa destes desempenhos. É proposta uma abordagem de mapeamento para sistematizar estas variações em termos de velocidade e dispersão. Como o desempenho é influenciado pelo contexto em que os operadores se inserem, foram estudados vários cenários de acordo com diferentes condicionantes do fluxo de trabalho no sistema. As performances foram mapeadas e caracterizadas para as seguintes situações: operadores sujeitos ao ritmo do sistema (ritmo de trabalho com margens); com limitação de um tempo fixo; e na ausência de ritmo de trabalho. Adicionalmente foram realizados vários estudos de simulação para avaliar o impacto dos diferentes tipos de desempenho no sistema de montagem, demonstrando a necessidade de caracterizar o elemento essencial dos sistemas de montagem manuais – o operador.