（木材科学与技术专业论文）板式家具典型作业岗位工时与产能研究.pdf

摘要 近些年，中国逐渐成为世界家具生产大国，但并非家具生产强国，我们的管理水平 特别是生产管理水平非常落后，由于中国并未经历工业化时代，以至于家具行业相关的基 础的技术比较落后，随着经济全球一体化的进程，为了进一步提升中国家具行业的竞争力， 逐步实现家具的信息化，我们不得不重新重视基础工作的研究比如时间研究、产能分析、 作业标准化、材料定额、工艺标准化等。 本论文是用工业工程及数理统计的方法，以板式家具典型工序作业岗位为研究对象， 系统研究了电子开料锯、直线封边机、电子七排钻、三排钻等作业岗位的时间研究与产 能分析，重点研究了不同加工零件与加工时间、调机时间、上料时间、下料时间的关系 模型：作业人数的不同、作业方法的不同对产能的影响关系，并提出了改善作业方法、 提高产能的有效措施。 主要研究成果如下： 1 提出了进行时间研究的新方法一摄影马表法； 2 建立了板式家具典型工序作业岗位的工时计算方法；特别提出了多人连续作业的时间 计算方法一小流水线法； 3 建立了不同的加工零件与作业时间之间的数学模型； 4 建立了不同作业方法对产能的影响关系模型，并提出相关的改进方法； 5 用工作抽样法研究作业时间，提出了系统的改善方案。 关键词：时间研究；产能分析；辅助工时；调机时间；工作抽样 a b s t r a c t n o w a d a y s ，c h i n ab e c a m eo n eo f t h eb i g g e s tc o u n t r i e so f f u r n i t u r em a n u f a c t u r e h o w e v e r , i t i s n tas t r o n g e ro n e ，s u c ha st h ep o o rm a n a g e m e n t ，e s p e c i a l l yi na s p e c to fm a n u f a c t u r e m a n a g e m e n t ，b e c a u s ew ed o n th a v et h ee x p e r i e n c eo fi n d u s t r i a l i z a t i o n s ow el a c kal o to f f u n d a m e n t a l t e c h n i q u ea b o u tf u r n i t u r ei n d u s t r y a se c o n o m yd e e p l yd e v e l o p i n gi n t h e w o r d ，t h eb a s i ct e c h n i q u ei sr e g a r d e da st h ei m p o r t a n tt h i n gi no r d e rt oi n f o r m a t i o nr e v o l u t i o n ， w h i c hi n c l u d et i m es t u d y 、o u t p u ta n a l y s i s 、m a t e r i a ls t a n d a r d 、t e c h n o l o o _ i c a lp r o c e s s s t a n d a r d k e yw o r kp l a c e so f p e n a lf u r n i t u r ei sr e s e a r c h e db yi n d u s t r i a le n g i n e e r i n ga n dm a t h e m a t i c a l s t a t i s t i c sw a y s w o r kt i m ea n do u t p u ta n a l y s i so fs a w i n g ，e d g i n g ，d r i l l i n gm a c h i n ei sf i n i s h e di n t h ep a p e r , f u r t h e r m o r e ，t h ea u t h o rm a k ee f f o r tt os o l v et h ee f f e c tb e t w e e nk i n d so fp a r t sa n d o p e r a t i o nt i m e ，s e t u pt i m e ，l o a d i n gt i m e ，u n l o a d i n gt i m e ；t h e e f f e c tb e t w e e no u t p u ta n d d i f f e r e n to p e r a t o r ，w o r k i n gm e t h o d t h er e s u l to f s t u d ys h o w s ： 1 an e wt i m es t u d ym e t h o dw h i c hi sc a l l e dc a m e r a - s t o p w a t c hw a y si se s t a b l i s h e d 2 c a l c u l a t i n gm e t h o d o fw o r kt i m ei se s t a b l i s h e di nt h ep a p e l e s p e c i a l l y i n s i m u l t a n e o u s l yo p e r a t i o no f m a n yp e o p l ew h i c h i sc a l l e ds m a l ll i n ew a y s 3 m a t h e m a t i c a le f f e c tm o d e lb e t w e e nk i n d so f p a r t sa n do p e r a t i n gt i m ei se s t a b l i s h e d 4 e f f e c tm o d e lb e t w e e no u t p u ta n dd i f f e r e n tw o r k i n gm e t h o di se s t a b l i s h e d f u r t h e r m o r e ， t h en e wm e t h o di sp r o p o s e dt oi m p r o v et h eo u t p u t 5 t h es y s t e m a t i cm e t h o di sp r o p o s e db yt i m es t u d yo f w o r ks a m p l e k e y w o r d s ：t i m es t u d y ；o u t p u ta n a l y s i s ；s u b s i d i a r yt i m e ；s e t u pt i m e ；w o r ks a m p l e 致谢 y9 0 7 8 7 本论戈是在李翠副教授的悉心褶导下究成的，不论是在课题的选定和研究方棠方韵， 还楚在论文的撰写过程中，始终凝聚着导师天量酌心血。导师渊博的学识、谦虚谨涣的 她攀原则、严谨砖治学态度、筠替砖生活锋风对我产生了深刻妁影响，使学生终囊难惑。 在论丈完成之鼯，谨向导垮表零我最衷心秘感漆! 感避愿寰内设诗与装修主编秘交嘉教授提供砖宝贵意见发论文完成进程审绔予 的指导与帮助。 感谢南京林业大学申剥魄教授、美智慧教授、关惠元教授、许柏鸣教授、张乘风副 教授、张彬渊教授、姚浩然老师、昌丸芳老师、祁忆膏老师、钟世棘老师、桧伟老师等 本材工娩学院全体老师对我的教诲及论文宛成过程中给予的指导。 感谢南京林业天掌海洋老师、美稍飞老蜂、朱典怒老师、河维铎磐舜、往萄必老师、 孙攀老好、骆菇言老师、禽惠琴老炜等给予我拳耪阶段擎霹、生活土指导与帮动。 感谢枣寒抟韭走学石德兴建长、题安殄截书记、袋硗琴秘长在生活与学譬过程串给 予的帮助，使我有机会摅够参加各神学生缀织并不段提势虫我。 感谢南京林业大学唐旭书记、扬正华处长、马福侠副处长、参化俗副处长，李艳玲 老师给予的稽静与帮助，使我能够快速成长。 感谢研究巍院剐荡书记、曹阳老师、张兴春老师等研究生院奈体老师在我三年的研 宽慕露潼遘程中的带韵和 镕导，使我能够顺利宛成学藏，走向工作岗位。 感漆山东农业大学捧学院( 原山东痿拣校) 髑坤老蜂给予嚣导与帮助。 感谢香港豢美专家家具凑隈公司董嚣增总经理、越洪椿到总经理、郑慧经理、耱镇 先生；深胡l 市家具行监协会秘书长候克鹏先生；深圳家具霹究舞发筑汪彀燕副院长、枣 蜀副院长、赖奏真经理、成磊经理、何奇桂经理；泾川家具厂汪穗宝总经理、曾蹲喜主 任、吴小明主任；渡力山卓家私有限公司董事长萧金聪先生、黄武志经理、王毕专员、 张患强课长；富国、富笺象团董事长许顺意先生、是钦文经理。 感谢师兄扬慧全、剐珞叉；师姐耽新桂、鄂琼对我学习和生活的帮助。感谢师妹则 艳缸、玛俊额、王念玉、沈涪；师弟硝海波、丁欢的热心帮助。 感谢徐东镳、鄂继党、褰小磊、张振攀、崔或娟、于螺、赵强同学给予酶帮耢与支 持。 感谢我的父亲懿宪其先生，母拳终痰蓉女套，是俄( 她) 镯给予我生争，_ 旁搜我密令天 的成绩。 最后感谢我的未婚娄昊新凤女士给予生活上的荚懈与支持。 我的成糖是您们给予的，露次感谢所有帮助过我的老烽、同学及潮友们! 作者：都景新 2 0 0 6 年6 胃予南岽 板式家具典型作业岗位工时与产能研究 第一篇概论 1 前言 近些年，中国己成为世界家具生产大国，但并非家具生产强国。许多家具企业拥有 一流的厂房和设备，但生产率却很低。管理人员换了又换，可产量还是没有显著提高， 有些企业也购买了先进的管理软件如e r p 系统，但效果甚微，原因何在? 因为所有现代 企业管理都是建立在重要原始数据基础之上，所谓重要数据是指材料定额、工时定额、 作业标准等等。没有这些作基本的“信息元”，任何智能化的计算机，任何先进的系统， 包括任何聪明的管理者，都无法正常运行。同样，系统的、完整的基础资料对于决策系 统是至关重要的，不准确的基础资料对于信息系统来说就像输入了垃圾一样，输出的也 只能是垃圾。 中国家具企业大多是从家具作坊发展起来的，管理水平低下，人均生产能力只有大 约6 5 0 0 元人民币人月，这比其它发达国家( 如美国、日本、意大利和德国等) 的人均几 十万年月相差甚远，甚至对许多发展中国家( 如韩国的5 万、马来西亚的2 3 万、中国 台湾的2 8 万等等) 相比也显得有些无地自容，这从一个侧面( 经济效益方面) 反映了中国 家具企业的整体生产率低下的事实。中国家具业生产率只有世界平均水平的1 3 ，发达国 家的1 1 0 1 2 0 。提高劳动生产率的基本出发点是制定工作标准，进行生产时间研究， 消除无效的作业时间。 实际上，对于一些大型的家具企业特别是台资企业，他们已经认识到时间研究与产 能分析的重要性，并着手建立工时数据库，但缺少一个完整的理论体系的支撑，往往没 有达到预期的效果。因此本人选定的课题是板式家具典型作业岗位工时与产能研究。 1 1 课题研究现状 工时研究在机械工业中起步比较早，它们已经建立了工时测定的理论体系和工时定 额数据库，但工时研究在家具的应用还比较少，通过查阅家具、林产工业以及相 关的杂志和生产管理方面的书籍，极少有关于家具企业生产管理方面，尤其是工时研究 和产能分析方面的资料。至于其它国内的管理杂志和书籍，研究家具企业生产管理方面 问题的还是相对较少。到目前为止，具有代表性的作品介绍如下。 浙江林院刘晓红女士，对板式家具的工时进行了测定，以机器为研究对象，对部分 机器的加工零件进行了测定，重点测量了裁板机、直线封边机，同时用工作抽样的方法 研究了宽放时间的比率，归纳起来主要是介绍时问测定的方法及理论。 南林大刘培义先生在其论文中对实木配料车间作业情况进行了研究，在论文中有专 门章节来介绍时间研究和方法研究。采用抽样调查和工作日写实的方法，测定部分作业 岗位的无效时间、工时定额时间各自所占的比例，并未做系统的时间研究。 本人在美式家具工艺研究论文中专门有一章节来说明标准工时的测定，并通过工时 对其工序进行分析，研究了瓶颈工序。方法是秒表测时法，但对测定的数据分析的不够 充分，也没有对辅助工时进行系统研究。 本人协助指导杨国标同学，在其论文中对板式家具进行了工时的测定，以产品为研 究对象，得出一个产品系列的标准工时。但其中对抽样的样本数量说明不太充分，因此 2 得出的标准工时有一些是不合理的。 南京林业大学李军老师在其博士论文中介绍了一种新的工时测定方法，并提出辅助 工时测定的方法。本论文就是沿着李老师的思路并结合以前学者所做的成果为基础，来 系统研究板式家具典型作业岗位时间与产能的关系。运用曲线拟合的方法对测定数据进 行分析，建立数学模型，找出不同零件之间的作业时间的关系。 1 2 课题研究价值 1 2 1 理论价值 通过对典型作业岗位的时间与产能研究，运用工业工程与数学建模的方法，建立了不 同加工零件作业时间的数学模型，从而为广大学者提供可靠的基础资料和其它研究服务， 比如柔性制造系统( f m s ) 、企业资源规划( e r p ) 。同时为工时定额数据库的建立提供了方法 和依据。 1 2 2 实际价值 1 ) 本课题的研究结论可以作为计件工资制的基础。工厂利用这些基础资料可以实行由计 时工资向计件工资的转变，从而能够激发员积极性。现在有些家具企业也实行计件工资制， 但没有相应的时间定额标准，使工资的分配不公平，导致员工乐意加工那些价格较高且工 作量小的零件，使其它工作量大或加工困难的零件不能按计划完成，同时随着时间的推移， 员工之间也因为争抢零件而产生了矛盾，影响了生产率的提高。 2 ) 通过产能分析，可以准确预测出货期，从而避免因出货期延迟而支付违约金； 3 ) 根据产能研究，可以平衡生产线，确定不同加工设备之间的配置： 4 1 能够为企业e r p 系统提供可靠的基础数据； 5 1 去除无效时间和减少不正常作业时间，能够很大程度上提高企业的生产率，降低生产 成本： 6 ) 通过研究不同零件作业时间之间的关系，可以推测新产品成本及报价。 2 生产时间研究概述 生产时间研究是指在规定的条件下，以方法研究为基础，确定人们作业时间的一种 方法。时间研究是由“科学管理之父”泰勒开创的，他为了制定工时定额，用秒表测定 了改善后作业动作时间，最后确定了某一项作业的标准时间。 在目前大部分家具企业中，时间的浪费非常严重，与制造方面相关的就非常多： 1 ) 设计的孔位与尺寸的不合理，造成的作业时间的增加； 2 ) 工艺流程不合理造成的时间浪费； 3 ) 由于作业者的操作方法、操作动作不合理而造成的时间浪费； 4 ) 管理松散，作业者呆工现象造成的时间浪费； 5 ) 作业者的技术水平不过关，导致大量不合格产品而造成的时间损失； 6 ) 主操作工人的调机时问过长，造成的时间浪费； 3 7 ) 主操作工人与辅助工人的配合不合理，导致大量的时间浪费。 8 ) 由于工作场地的物料布置不合理，而导致多余的辅助时间的产生。 9 ) 由于计划与排程不合理，导致装配线的停工： l o ) 模具夹具未放在合理的工作位置导致的准备时间的增加； l1 ) 材料供应不及时造成的停工待料； 1 2 ) 设备的维护保养不善造成加工过程中的停工； 1 3 ) 车间设备的布置不合理，导致搬运时间的增加； 1 4 ) 作业者工作台面高度设计不合理，导致多余的动作产生，疲劳度的增加： 1 5 ) 忽视安全因素发生事故而停产。 生产时问研究能够挖掘时间利用方面的潜力，减少以上各种无效时间的浪费，提高 劳动生产率。 2 1 作业时间的构成 家具厂全部生产时间包括定额时间与非定额时间。如下图： 图2 - 1 家具厂全部工时消耗表 4 2 2 工时定额时间 工时定额时问( 标准工时) ：指一位合格而有经验的操作者，对某一特定标准化的工 作，以正常的速率操作而完成单位产品所需要的时间。标准工时包括基本工时、辅助工时、 休息和自然生理需要的时间、生产准结时间。 1 ) 基本工时：直接改变加工零件的形状、尺寸、表面状态所消耗的时间。其又分为机动 的、机手并动的、手动的。基本工时的大小取决于机器种类、材料种类、进料速度、切 削量、切削次数。 2 ) 辅助工时：为了完成零件加工所需要的各种辅助动作所消耗的时间。调机时间、换刀 时间、换模时间、上料时间、下料时间、必要的延迟时间。 调机时间：机器参数的设定时间，包括：机器位置调整时间、压力调整时间、温度调 整时间、加工尺寸调整时间( 首件确认时间) 。如果调机时间内有看图纸的动作，归于其 内。 换刀时间：从原有刀具换掉到新刀具安装时止的时间。 换模时间：从原有模具换掉到新模具安装完为止的时间。 上料时间：指从料堆拿料开始到安装完毕所需要的时间。 下料时间：机器加工完之后卸下零件的时间。 必要的延迟时间：加工过程中所需要的对齐、检查、上润滑油、清理锯屑的时间。 开关机时间：开动机器和关掉机器所用的时间。 辅助作业时间主要是手动的作业时间，也是我研究的重点，同时也是改进的重点。 其中分为与基本工时交叉的和不与基本工时交叉的。调机时间、换刀时间、换模时间、 上料时间、下料时间可以通过直接时间测定。必要的延迟时间会因物料的材质、形状、 加工的难易而变化较大，不易直接时间测定，但是其时间的大小与基本作业时间的大小 呈现一定的关系，因此可以通过一定抽样测量，建立一定的数学模型从而求得其时间。 开机关机时间占用时间非常少，可以忽略不计。 3 ) 生产准结时间：指生产准备时间和生产结束时间。 生产准备时间：在加工零件之前所进行的各种准备时问。包括：物料准备时间、图 纸准备时间、手工工具准备时问、模具准备时间等。 生产结束整理时间：零件加工完之后所进行的各种作业活动的时间。包括放回图纸、 模具、刀具等。 生产准结时间可分为固定部分和可变部分。如果是单件生产，其生产准结时间可以 忽略不计。如果是批量生产，一批零件只有一个生产准结时间，其单件的生产准结时间 = 生产准结时间生产批量。 4 ) 休息和自然生理需要的时间：指工人在工作中规定的休息以及其它生理需要的时间， 还包括作业过程中由作业负荷引起的短暂的体力恢复时间。一般取整个作业时问的2 5 。 5 2 3 非定额时间 非定额时间包括非正常生产性时间、无效时间和其它时间。 1 ) 非正常生产性时间 非正常生产性时间包括由工人引起的和非工人引起的，工人引起的主要指工人做了 本身任务以外的工作所消耗的时间，比如工人钻孔的失误导致的修补时间的产生。非工 人引起的指由于技术和组织原因而导致的非正常作业所消耗的时问，比如由于图纸设计 不当造成的额外加工时间。 2 ) 无效时间 无效时间指由于工人或者技术组织的原因造成的等待时间。比如说机械故障，而需 要修理的时间、因排程不当造成的等待时间、工人在工作时问聊天、擅自离开工作场地、 迟到、早退等。 3 ) 其它时间指管理宽放的时间。比如开早会、周会时间、集体学习的时间等。 2 4 时间研究的方法 1 ) 秒表法 所谓秒表法，顾名思义就是使用秒表直接进行作业时间观测的方法优点是简单易 行，成本较小，但评定较为困难。秒表法观测适用于单人作业岗位，且作业要素的分 隔时间不能太短，否则用秒表测出的值误差较大；对于多人作业的情况，就很难同时 6 准确记录多人作业动作的时间。 2 ) 摄像法( v t r 法) 利用摄影机把作业过程录制下来，再到环境较好的地方( 如会议室) 播放，再根据录 像带所记录的时间进行统计分析。所摄的录像可以反复重放，同时可以进行微动作分析， 容易进行评价，但花费的成本较高，它更适用于动作分析与改进。 3 ) 工作抽样法 工作抽样法是运用概率统计原理，用随机的方法对调查对象进行间接观测，并用测得 的数据来估计总体样本的方法，只要选择的样本足够大，观测的精度就可满足研究的需要。 4 ) 预定标准时间法 预定标准时间法是指将人们所从事的作业分解成基本的动作单元，基本单元的作业时 间值是相对固定的，将它们分类整理，做成各种表格，如果需要时，直接从表格中将动作 要素的时间值累加起来，加上一定的宽放时间，即为标准时间。它不需要对现场进行观测 便可得出加工时间，但应用时较复杂，一般人员很难掌握。 5 ) 标准资料法 标准资料法是根据数据库所存贮的已有的标准资料，快速制定相似零件或相似作业要 素的时间方法。它的前提是要将以前的作业流程标准化，分类别的归纳成数据库系统。 3 本课题研究方法、内容、工具与流程 3 1 研究方法 根据板式家具厂的生产的实际情况，许多作业岗位是多人共同作业，辅助作业时间的 周期较长，重复少，因此本论文采用两种方法研究：一是用秒表摄像法研究工时定额时间； 用工作抽样法研究各种作业时间的比例，特别是非定额时间所占的比例，具体方法如下： 1 ) 秒表摄像法。 秒表摄像法是将秒表测时法与摄像法结合起的一种方法，首先用一台数码摄像机将现 场的情况拍摄下来，到室内再用秒表逐个测量与研究。它的主要优点为：能同时观测多人 共同作业，且能详细记录作业的每一个要素，并能在室内反复的重放，准确测量每一作业 要素的时间。 2 ) 工作抽样法 工作抽样法是一种瞬时观测法，它能排除作业者的主观因素，特别适合无规律时间的 研究比如辅助作业时间或非定额时间。 用概率统计的方法对测量的数据进行分析整理，用曲线拟合的方法找出数据之间的关 系，建立数学模型。 3 2 研究内容7 本论文主要研究板式家具典型作业岗位工时与产能分析，是以不同的作业岗位为对象 7 来研究操作者的作业时间与生产效率。所谓典型即指有代表性的同时又是不可缺少的工 序。一般典型板式家具加工工序的流程为开料、封边、钻孔。为了使研究具有前瞻性，本 论文主要研究开料工序的电子开料锯作业岗位的时间与产能分析、封边工序的直线封边机 的时间与产能分析、钻孔工序的电子七排钻和三排钻的时间与产能分析。 3 3 研究工具 1 ) 数码摄像机一台。 本研究用的是s o n y 牌磁带式数码摄像机，一盒磁带可录制5 0 m i n ，一批零件的作业 时间大部分保持在二个小时以内，因此应该准备三盒磁带，同时为了保证连续的拍摄，需 要电源延长线及插座一个，边充电边拍摄。同时摄像机要配带相应的机架，以便于调节观 测高度。 2 ) 秒表一个。本研究所用的是数字型秒表( 1 分钟= 6 0 秒，1 秒表= 1 0 0 毫秒) 。秒表要有挂绳， 可直接挂在脖子上，以宜于观测。 3 ) 记录板一个。记录板要牢固，能够固定观测 纸。 4 ) 卷尺一把。总长度为2 5 米。 3 4 研究流程图3 - 1 数码摄像机 1 ) 选取典型零部件。选取标准是所选择的零部件生产的数量较多且能够代表不同尺寸规 格。 2 ) 测试对象的选择选合格的操作者。 不同作业者的加工速度是不一样的，一位熟练工人可以比一个学徒工要快许多倍，因 此我们要选取熟练的工人为观测对象，主操作工要求工龄在三年以上且掌握各种操作技 术。为了能够研究熟练操作工人与非熟练工人作业工人在作业速度之间的差异，作者也将 部分非熟练工人的操作记录下来，进行分析，找出原因，直线封边机作业岗位的产能研究 就是其中的一个例子。 3 ) 根据生管部门的计划安排，来确定零件的测定时间，如遇到加班时间，则向后顺延， 要保证观测时间在正常的工作时间内。如遇到所测的零件为非正常的条件下生产，则不予 记录。 4 ) 要征得部门主管的同意和配合，并向操作工人说明观测的目的、方法和流程等，以免 工人因观测而恐惧，加工速度过快或者呆工，失去了数据的准确性。 5 ) 做好观测前的准备工作，包括一台摄像机，一个记录本，一个卷尺和几盒磁带。摄像 机要预先充满电。 8 6 ) 实施观测。 a ) 摄像机放置于合适的位置，以不影响操作工人的作业为原则，同时要保证将主操 作工人和辅助操作工人都能拍摄下来，一般放簧于主操作工人左前方3 0 0 4 5 0 ，距主操 作工5 米1 0 米范围。此时便可打开摄像机，调整到合理的焦距，进行观测。 b ) 同时在时间测定表中记录相关的数据( 表3 - 1 时间测定表) ，如零件的型号、规 格、数量、进料速度，划出零件的简图和零件摆放位置等。 表3 - 1 时间测定表 零件零件 名称规格 物料作业熟练 重量人数程度 作业加工进料 内容设备速度 材料材料 数量等级 数量 序作业 1234567891 01 11 21 31 41 5 号 要素 均 1上料 基本 2 作业 3下料 4 7 辅助 动作 辅助 工时 备 测定时间： 注 材料等级分为一级、二级、三级，主操作工熟练程度分非常熟练、熟练、一般、不熟练。 注：上料时间指从料堆拿料开始到安装完毕所需要的时间。 下料时间指机器加工完之后卸下零件的时间。 基本作业时间( 基本工时) 指直接改变加工零件的形状、尺寸、表面状态所消耗的时间。 电子开料锯的基本作业时间是机动的，直线封边机的基本作业时间是机动的。 辅助工时指调机时间、换刀时间、首件确认等时间，根据所测定的机器的不同而有所 不同。电子开料锯辅助工时主要指换锯片时间、调锯片时间、输入程序时间等：直线封边 9 机主要指调机时间、换刀时间、上胶料时间等：电子七排钻主要指调机时间；三排钻主要 指调机时间。 7 ) 将拍摄的图像输入计算机，并进行分析计算。 a ) 分析时可以将拍摄的动作和作业要素反复回放，用秒表记录各作业要素的时间， 同时用工业工程的方法去除无效的动作和非正常作业时间，最后只统计有效或正常的作业 时间。如果秒表记录的数据的偏差较大，则重复测时，直到数值稳定到某个数附近为止。 b ) 将观测的数据按作业要素的类别分别输入到e x c e l 表格中，并进行分析处理。 8 ) 建立数学模型 a ) 线性数学模型 工时消耗量只和一个主要的影响因素有依从关系，并且它们之间的几何形态表现为直 线的数学模型。 b 】近似线性数学模型 工时消耗量虽然只与一个影响因素量有依从关系，但是它们之间的几何形态却表现为 近似直线趋势的数学模型。 c ) 非线性数学模型 工时消耗量与影响因素量之间的关系呈现多类别的曲线几何形态。如抛物线、双曲线、 幂函数曲线、指数函数曲线等。一般情况下数学模型都与多个因素有关，在辅助工时的模 型建立中会用到。 本论文研究的都是单因素的模型关系，首先将影响加工时间的最关键因素找出来， 然后将其它次要因素进行固定，最终得出数学模型。比如电子七排锯的调机时间与作业者 数量、技术水平、测定时间、钻孔的数目都有关系，在研究中我们首先规定四人共同且是 非加班时间内进行作业，在调机过程中无其他人打扰，且每个人的作业内容及作业方法非 常明确合理的条件下进行观测的，这样我们就固定的作业者数量、技术水平及测定时间等 三个因素，最终只研究钻孔数目与调机时间的关系。如果遇到非正常作业情况，则要去除 不合理的作业要素，再进行统计，如果非正常因素不能很明确的分离出去，则所有的测得 结果无效，必需重新观测。 1 0 第二篇秒表摄像法 秒表摄像法研究工时定额时间，用来确定不同零件作业时间的数学模型。 4 电子开料锯作业岗位工时与产能分析 4 1 电子开料锯作业岗位工时计算方法 此工作岗位属于一机多人制，即基本作业时问是由机器的切削加工完成的。板件的加 工时间指板件( 4 + 8 ) 从升降台开始升起( 上料开始) ，至板件切割后下料完成时止的时 间。加工时间的多少与人与机械的配合程度有着密切联系，如果辅助作业时间可以在基本 作业时间内完成，则可大大缩短总体作业时间，即上下料时间是在机器的基本作业时间内 完成，它不计入加工时间内，从而板件的加工时问= 机器的基本作业时间+ 翻板时间。 其作业要素流程图如下： 4 2 电子开料锯作业场地布置 作业者一般为两人。在加工任务紧张且零件尺寸较大时，可安排三人共同作业。主操 作工负责编程、翻板等，辅操作工负责翻板、下料等。无动力滚台一般放置于工作台面后 约1 5 米2 米处。 1 2 誊 cc 二 暑c j ；l 一 _ 卜 乇 j ：l $ 皿 ( 匝 图4 1 屯子开料锯作业场地布置图 4 3 电子开料锯技术参数 本机器为电脑数控机床，能够自动优化裁板图，并自动完成迸料、对齐、夹紧、切割 和退料过程，该设备为后自动上料系统，最小切削厚度为3 m m ，最大切削厚度1 1 5 0 m m 。 也可人工控制切割。加工精度能保证长2 m 的板的对角线误差在o 5 m m 。切割压紧装置上 设有保护开关，一旦遇到危险情况，可自动停机。 图4 2 电子开料锯前外观图图4 _ 3 电子开料锯后外观图 4 4 作业要素时间值的相关分析 4 4 1 切割长度与切割时间关系分析 1 3 表4 - 1 切割欧度与切割时间关系数据采集表 图4 _ 4 切割长度与切割时间关系图 切割时间与切割长度呈线性关系即y = 2 0 3 7 5x + 2 1 3 9 6 ，但非正比例关系，与机器 操作台所显示的速度加工值并不相符，机器设定的速度是指在空载状态下的匀速速度。经 过分析研究发现，锯片在切割过程中有起动、均速、及停止阶段，因此为非正比例关系， 但方程后面的常数2 1 3 9 6 说明了机器在起动和停止过程中所用的时间是一固定值。 注：切割时间指在机器设定为4 0 r e s 的速度下的实际切割时间。主要因为在连续的 加工中，不产生品质缺陷的加工速度在4 0 m s 上下波动，这是在实践中总结的，因此所 测的数据都转化为4 0 m s 的实际切割时间，以便于分析和对比。 4 4 2 进料距离与进料时间的关系研究 1 4 表4 _ 2 进料距离与时间的关系数据表 图4 5 进料距离与进料时间关系图 由图4 _ 5 可知，进料距离与进料时间呈线性关系，y = 1 3 9 2 9 x + 0 9 2 1 2 ，相关系数r 2 1 5 0 9 4 1 7 。机器本身所标明的进料速度是6 0 m m i a 。这是指在空载且均速时所达到的，在负 载情况下，进料臂在进给过程中有起动、停止的动作，同时负载运行的进给速度比空载时 低，因此进料距离与进料时间之间为非正比例关系。表4 - 2 为进料距离与时间的关系数 据采集表。 4 4 3 转板时间的研究 4 4 3 1 部件的转板时间 部件的转板时间指第一切割之后，板件进一步切割需要转板的时间。 表4 _ 3 部件的转板时间数据表 产品名称 零件肘与数量翥篙零件( k g 密度m 3 ) p 次c 主怒芸嚣慧，麓 电脑台面板 1 2 0 0 1 2 0 0 2 5 4 p c0 0 3 6 0 2 041 0 3 6 82 3 72 人 双人床体右床邦 2 0 0 9 * 3 8 9 2 1 5 5 p c 0 0 11 77 4 3 7 9 2 i - j 柜身左旁板2 2 0 0 5 8 6 1 5 5 p c 0 0 1 9 37 4 3 7 引1 嚣泐2 4 4 0 5 5 8 1 8 4 0 0 2 4 58 1 0 t 3 - - r l 裤架面板 2 4 4 0 * 5 5 7 2 1 8 40 0 2 4 48 1 0 3 双人床体小床板 1 2 2 0 8 1 9 1 5 7 p c0 0 1 5 0 7 4 3 7 - 双人床体大床板 1 5 8 8 1 2 2 0 1 5 7 p c 0 0 2 9 07 4 3 7 总计 54 3 5 83 9 1 2 57 1 9 l2 9 8 3 47 9 4 32 0 1 47 9 1 12 7 2 77 8 0 2 2 5 1 71 5 1 2 93 4 5 1 9 9 5 5 2 人 2 人 2 人 2 人 2 人 2 人 平均值 2 8 5 1 磊鬲赢磊磊要；_ 一 7 访 一 厘 曹 毯 露 图4 - 6 零件重量与转板时间的关系图 1 6 帖嬲加坫加0 0 由图4 - 6 可知，部件转板时间与零件重量之间的关系呈二次曲线关系y = 0 0 0 4 9 x 2 一 o 9 9 2 2 x + 7 3 2 4 7 ，相关系数r 2 = o 8 5 1 8 。总体趋势为随着质量的增加，转板时间随之增 加，中间会有下降点，主要因为转板时间与作业者之间的配合程度及零件的形状都有关系， 同时板件质量低于5 0k g 时，其转板时间也较高，是由于质量较轻的零件一般为条状部件， 由于作业空间有限，使其零件的方向不易调整，以后的计算中取其平均值为计算依据。本 论文没有对板件形状对转板时间的影响作进一步研究。 4 4 3 2 纵向切割转板时间研究 纵向切割转板时间指横向板件在没切割之前转向纵向板件的时间。这一过程不是所有 板件切割的必要工序，而是由于下料图的差别引起的，如果第一次切割在纵向时才会有纵 向切割转板时间。 表4 _ 4 纵向切割转板时间的数据旋 图禾7 不同零件的转扳时间图 不同零件的纵向转板时间的变异程度较大，它与物料的重量、工作人员的配合程度及 板件原始的排列程度都有关系，因此取其平均值。 4 4 4 退科时间与退料距离的关系研究 1 7 表4 - 5 退料距离与退料时间的关系数据表 退料距离 图4 - 8 退料距离与退料时间的关系图 由图4 - 8 可知，退料距离与退料时间呈线性关系，y = o 7 4 5 x + 3 1 2 0 5 ，相关系数r 2 ； 0 9 5 9 7 。同样这是由于进料臂在退回过程中有起动、停止的动作，同时负载运行的进给速 度比空载时低，退回的距离又较短，因此进料距离与迸料时间之间为非j 下比例关系。在 测定其退料时间时，所测得的数据点较少，主要原因是4 + 8 板件主要的退料距离是1 2 2 米和2 4 4 米。 4 4 5 辅助时间 袁4 - 6 辅助时间 1 8 换锯片时间与调机时间与作业者的经验有紧密联系。打扫工作场地的卫生是固定的时 问，一般为上下午的最后十分钟。对于以上工作场地布置时间，它们是不确定性的因素， 因此我们求平均值作为研究依据。 4 4 ，6 生产准结时间 表4 - 7 生产准结时间 领程序的时问、领锯片时间与工厂的管理方式及工作效率有密切关系；领取物料的时 问与企业管理方式和搬运的距离有关系，放置物料的时间与叉车司机的操作技术有关，而 该厂叉车司机经常变动。送物料的时间与物料堆的多少有关系，而物料堆的多少又与裁板 图有关系。输入尺寸的时间与操作者的熟练程度及裁板图的复杂程度有关。这本论文研究 过程中，没有将这些多种影响因素与生产准备时间一一研究出结果，只是取其中的平均值 作业计算依据，希望其它学者能作进一步研究。 4 5 加工时间的计算模型 4 5 ，1 板件的首次切割为长边时的加工时间的计算值 下料时问与机器加工时间重叠时，下料时问不计入机器加工时间，因此不应将工时计 入在加工时间内。所以板件的加工时间为各作业要素之和。 板件周期的加工时间= 进料臂退回时间+ 升降台上升时间+ 进料臂进给时间+ 首次进料 时间+ 总切割时间+ 总闭合时间+ 总张开时间+ 总切割进料时间十总退回时间+ 总转板时间。 进料臂退回时间( s ) = 4 3 ； 升降台上升时间f s ) = 1 4 4 ； 进料臂进给时问f s ) = 1 2 ； 首次进料时间( s ) = 3 6 6 3 ； 总切割时间( s ) = 2 0 3 7 5 x + 2 1 3 9 6 切割刀数。x 代表切割总长度，切割总长度= 切割刀 数每刀的切割长度( 包括边角料的宽度) ； 总闭合时间( s ) = ( 3 4 5 + 4 3 7 ) ( 转板的次数+ 1 ) + ( 切割刀数一2 $ ( 转板次数+ 1 ) ) 丰1 4 7 ： 其中3 4 5 s 指首次闭合的时间，它还包括边部夹紧的动作所需要的时间；4 3 7 s 是指最边 部切削的闭合时间，它包括夹紧臂退的动作所需的时间。1 i4 7 s 指切割过程中的闭合时间。 总张开时间( s ) = 切割刀数木2 4 5 ： 总切割进料时间( s ) = 基准面上长度之和 1 3 9 2 9 + 2 1 3 9 6 * 基准面次数。锯路的宽度可 1 9 忽略不计； 总退回时间( s ) = 基准面长度之和 0 7 4 5 + 3 1 2 0 5 退回次数； 总转板时问( s ) = 转板次数* 2 8 5 ； 为了求出每个零件的工时定额，我们并不能很简单的将板件加工时间除以零件的个 数，因为为了提高出材率，一张裁板图上会完成很多类别零件的加工。作者认为应根据裁 板图中每个零件面积的百分比作为该零件的加工时间，即每个零件的加工时间= 板件加工 时间板垛数+ 此零件的面积零件总面积。如裁板后有余料，则余料不计入面积。 例如以下裁板图 【7 8 0 2 * 5 5 7 2 1 8 7 8 0 2 * 5 5 7 2 1 8 7 8 0 2 * 5 5 7 2 1 8 7 8 0 2 * 5 5 7 2 1 87 8 0 2 * 5 5 7 2 1 87 8 0 2 * 5 5 7 2 1 8 则一整板的加工时问值为： 表4 - 9 一个加工周期的时间计算表 作业要素计算结果( s 1 进料臂退回时间4 3 升降台上升时间1 4 4 进料臂进给与板件对齐时间 1 2 首次进料时问3 6 6 切割总时间 4 8 ，3 9 闭台总时间3 0 8 1 张开总时间 2 6 9 5 切割进料总时间2 5 2 退回总时间 9 7 3 转板总时间5 7 板件加工时间总计 2 5 2 4 5 注：切割总时问- - 2 0 3 7 5 ( 1 2 2 * 4 + 2 4 4 * 3 ) + 2 1 3 9 6 1 1 = 4 8 3 9 3 1 ； 闭合总时间= 7 ，8 2 3 + 1 4 7 * 5 = 3 0 8 1 ； 张开总时间= 2 4 5 1 1 = 2 6 9 5 ； 切割进料总时间= f 0 7 8 2 * 3 * 2 + 0 5 5 7 2 * 2 ) + 1 3 9 2 9 + 2 1 3 9 6 8 = 2 5 2 ； 退回总时间= 0 7 8 0 2 * 3 * 2 * 0 7 4 5 + 3 1 2 0 5 2 = 9 7 3 ； 转板总时间= 2 8 5 * 2 = 5 7 。 板件的加工总时间为2 3 2 4 5s ，即3 8 7 m i n ，其中实测值为3 7 m i n ，从而得出结论，由 以上公式计算的时间值与实际测得的时问值的差异较小，可以应用于实际的工作中。 4 5 2 板件的首次切割为短边时的加工时间的计算值 这种形式的时间计算方法主要多了一次进料张开、退料和纵向切割转板的时间。其它 2 0 时间的计算方法不变，也是将不同作业要素的时间值求和。下料时间是在机器加工过程中 完成的，因此时间不予计算。具体如下： 板件周期的加工时间= 进料臂退回时问+ 升降台上升时间+ 进料臂进给时间+ 首次进料 时间+ 总切割时间+ 总闭合时间+ 总张开时间十总切割进料时间+ 总退回时间+ 总转板时间。 进料臂退回时间( s ) = 4 3 ： 升降台上升时f 自j ( s ) = 1 4 4 ： 进料臂进给时f f i j ( s ) = 1 2 ： 首次进料时间( s ) = 3 6 2 ； 首次张开时间( s ) = 4 8 4 ： 总切割时间( s ) = 2 0 3 7 5 x + 2 1 3 9 6 切割刀数。x 代表切割总长度，切割总长度= 切割刀 数木每刀的切割长度( 包括边角料的宽度) ： 总闭合时间( s ) = ( 3 4 5 + 4 3 7 ) 转板的次数十( 切割刀数- 2 * 转板次数) 1 4 7 ：其中 3 4 5 s 指首次闭合的时间，它还包括边部夹紧的动作所需要的时问：4 3 7 s 是指最边部切 削的闭合时间，它包括夹紧臂退回的动作所需的时间。1 4 7 s 指切割过程中的闭合时间。 总张开时间( s ) = 切割刀数 2 4 5 ； 总切割进料时间( s ) = ( 首次退料长度+ 基准面长度之和) 木1 3 9 2 9 + 2 1 3 9 6 转板次数， 锯路的宽度忽略不计； 总退回时间( s ) = ( 首次退料长度+ 基准面长度之和) o 7 4 5 + 3 1 2 0 5 转板次数，锯路的 宽度忽略不计； 纵向切割转板时间( s ) = 2 0 9 5 ： 总部件转板时间( s ) = ( 转板次数一i ) * 2 8 5 。 板件的加工时间为以上各作业要素之和，每个零件的加工时间= 板件加工时间板垛 数+ 此零件的面积零件总面积。如裁板后有余料，则余料不计入在内。 4 6 产能的研究 4 6 1 作业人数与转板时间的关系 表4 - 1 1 作业人数与转板时间的关系数据表 转板人数与板板时间的影响较小。原因分析：由于工作场地的限制，翻板时一般只适 于二人移动板件，第三人处于等待状态，或第三人下料，但并不影响整体作业时间，因为 下料时间可以在机器作业时间内完成。 由于上面的数据太少，不足以说明转板人数与转板时间的影响程度，因为还要考虑到 劳动者的作业强度问题。本论文没有研究二人在一个班次的工作时问内，体力是否能跟得 上。三人共同转板作业，这主要是需要及时完成生产任务且板件尺寸比较大的时候安排的。 4 6 2 作业人数与产能的关系 例如以上面的裁板图为例，生产1 0 0 件产品，如三人工作，则物料准备时间可以在加 工过程中完成，编写程序的过程也可在加工过程中完成，因此三人作业可以减少5 6 m i n 的物料领取时间，在任务紧张且连续生产大型零件( 例如旁板) 时，作业者的体力可能会 跟不上，可以安排3 人作业。 4 6 3 生产批量与产能的关系 如上例所示，板垛升降台的高度为9 0 0 r a m ，除去挚板高度1 8 m m 和2 0 m m 的空隙， 则一次上料的蛀大厚度为9 0 0 1 8 2 0 = 8 6 2 m m ，8 6 2 1 8 = 4 7 张板，