基于fNIRS的临近装配人员技能差异度对工作绩效的影响

作     者：仝硕 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩文民

授予年度：2022年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：临近工位人员组合 技能差异 fNIRS 小世界脑功能网络模型 脑力负荷 

摘      要：在现如今的生产制造企业中,作业者的重复性手工装配作业仍然普遍存在。在手工装配任务生产线上,工作位置相临的作业者,由于共享设备工装、场地、技术资料以及工作中有交流互动等因素,相邻作业者在工作中既有分工又有协同,这种分工与协同在一定程度上影响了工作绩效水平(如装配错误率、任务完成时间等)。然而,由于作业者自身工作经验、体能、工作能力等方面的不同,导致作业者之间在工作技能水平上面存在一定的差异性。当作业者技能差异水平过高或过低时,都会对人员组合的任务完成绩效产生一定的影响,致使手工装配任务生产线无法持续高效的进行生产作业。因此,如何解决生产车间内技能存在差异的临近装配人员因人员组织不合理而影响生产效率提高的问题,具有重要的理论和现实意义。针对该问题,本文在进行相关企业实地调研和查阅国内外相关文献的基础上,在实验室设计并开展了重复性乐高模型装配任务实验。在实验开始之前,按照实验被试技能水平的不同,并按照组内人员任务完成时间上的差异,划分为三种人员组合(低技能差异/中技能差异/高技能差异)。在实验过程中,利用f NIRS设备实时监测了不同人员组合在任务期间大脑前额叶区域的血流动力学反应。记录下不同人员组合在任务期间的平均完成时间、装配错误率和同一成品完成时间差异以及NASA-TLX量表等行为数据和生理数据并探讨了脑力负荷与工作绩效之间的关系,以进一步探究重复性装配任务下临近装配人员组合技能差异度对工作绩效的影响。实验结果表明,技能差异度对人员组合的脑力负荷和工作绩效具有显著性影响;装配错误率和任务平均完成时间并不会随着人员组合技能差异度的增大而增加,而是呈现先增后减的趋势;随着人员组合技能差异程度的增加,同一成品完成时间差异逐渐增大;随着技能差异程度的增大,会导致人员组合脑力负荷水平的升高;技能差异程度会导致不同人员组合的前额叶激活区域明显不同;随着工作时间的增加,任务平均完成时间和脑力负荷都呈现先降后增的趋势,且技能差异度越大,趋势越明显;由NASA-TLX量表分析结果可知,不同人员组合的技能差异程度会导致作业者在维度选择上具有明显差别;NASA-TLX量表可以较好的评价不同人员组合在任务期间的脑力负荷状态。同时,为了进一步明确不同人员组合大脑前额叶区域各通道节点在任务期间的相关作用,利用小世界脑功能网络模型对其进行分析与验证。通过对不同人员组合的类聚系数、最短路径长度、度值以及节点中间中心度等小世界属性指标进行分析,并结合相关实验数据,进一步明确了人员组合前额叶激活区域在重复性装配任务期间的相关作用。结合实验结果与小世界脑功能网络模型的分析结论,本文提出了相应的生产作业人员组织管理策略,并在企业实际调研的基础上,在工业工程实验室搭建了模拟U型单元生产装配线,以再现企业相关装配过程的实际工作场景,以进一步验证本次研究所发现规律的应用效果,从而帮助企业管理者更好的解决临近工位人员组合分配问题,促进企业健康可持续化发展。