（机械设计及理论专业论文）计算机辅助工时定额系统的开发.pdf

摘要 摘要 工时定额管理是制造信息化的重要组成部分，它是企业实现设计( c a d c a p p ) 、制造( c a m ) 和管理信息( m i s e r p ) 信息集成的重要环节之一，也是企业进行生产组织、计划、核算和成本 控制的重要依据。随着科技的发展，为提高企业工时定额制定工作的水平、质量和效率，利 用计算机系统辅助工时定额工作势在必行。 本文对国内、外企业有关工时定额的研究现状和应用现状作了详细的分析，研究了企业 现行工时定额的计算特点以及传统工时定额的制定方法，发现其中存在很多的弊端，因此提 出了新的工时定额制定和管理的方法。 通过分析以往工时定额制定方法存在的弊端和不足之处，提出将基元化理论作为工时定 额计算原理的基础，综合数学模型法、类推比较法、动作分析法，采用直接计算和统计分析 相结合的工时定额计算方法，并采用人工神经网络方法来确定数学模型中的切削用量。 研究了基于人工神经网络的工时定额确定模型，通过分析确定切削用量的影响因素，建 立切削用量神经网络训练模型，以工艺数据作为样本对网络模型进行训练，并对网络计算结 果进行评估。 以c + + b u i l d e r 作为开发平台，s o ls e r v e r 作为数据库的管理系统，研究和开发了计算 机辅助工时定额系统，以及相应的切削用量神经网络计算模型子模块。并对系统开发中的应 用的关键技术进行了探讨，描述了系统数据库的设计、工时定额系统的结构和工作流程，以 及整个系统的软件实现过程。 关键词：工时定额，数学模型，类推比较，神经网络，基元化理论 i l i 江南大学硕士学位论文 a b s t r a c t i n f o r m a t i z a t i o no fm a n h o u rq u o t am a n a g e m e n ti sa ni m p o r t a n ti s s u eo fi n f o r m a t i z a t i o ni n m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s i ti s n o to n l yan e c e s s a r yp a r tf o ri n t e g r a t i o ns y s t e mo fd e s i g n ( c a d c a p p ) ，m a n u f a c t u r e ( c a m ) a n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ( c m i s e r p ) ，b u ta l s oa sa n i m p o r t a n tb a s i sf o rp r o d u c t i o np l a n n i n g ，a c c o u n t i n ga n d c o s tc o n t r o li ne n t e r p r i s e s m a n h o u rq u o t a i sa ni m p o r t a n ta n db a s i cw o r kf o ri h em o d e me n t e r p r i s e w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h et e c h n o l o g y , i ti sn e c e s s a r yt oi m p r o v et h eq u a l i t ya n de f f i c i e n c yo ft h em a n h o u rq u o t ab yu s i n ga i d e d t e c h n o l o g i e s t h i st h e s i sm a k eaa n a l y z i n gf o rt h es t a t u so fr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no ft h ed o m e s t i ca n d f o r e i g ne n t e r p r i s e ，a n ds t u d y i n gi t sc h a r a c t e r i s t i c sa n dt r a d i t i o n a lc a l c u l a t i o nm e a n so fm a n h o u r q u o t a , f i n dt h a tt h e r ea r em a n yp r o b l e m s ，s ot h i st h e s e sp r e s e n t san e w m e t h o df o rt h em a n a g e m e n t a n dc a l c u l a t i o no fm a n h o u rq u o t a o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gf o rt r a d i t i o n a lc a l c u l a t i o nm e t h o d so fm a n h o u rq u o t a , t h i st h e s i s b r i n gf o r w a r d sal l e wm e t h o dt h a ti so nt h eb a s i so fb a s i ce l e m e n tt h e o r y , a n dc o m b i n e dw i t ht h e e m e t h o d s i n c l u d i n gm a t h e m a t i c a lm o d e l ，c o m p a r i s o nm e t h o d ，m o d a p t s ，a p p l y i n gs i n # e c a l c u l a t i o na n ds t a t i s t i c sm e a n st om a k em a n h o u rq u o t a 。t h ep a p e ra p p l i e sn e u r a ln e t w o r k sm o d e l t oc a l c u l a t et h ec u t t i n gp a r a m e t e r so fm a t h e m a t i c a lm o d e l b ys t u d y i n g0 1 1t h em o d e lo fa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k sa n da n a l y z i n gf o ri n f l u e n c ef a c t o r so f t h ec u t t i n gp a r a m e t e r so fm a t h e m a t i c a lm o d e l ，t h ep a p e rc o n s t r u c t sam o d e lt oc a l c u l a t et h ec u t t i n g p a r a m e t e r s t h es y s t e mt r a i n st h em o d e lw i t ht h ei n f o r m a t i o no ft h es y s t e mo fc a p p a n de v a l u a t e s t h er e s u l t so fc a l c u l a t i o n t h ep a p e rd e v e l o p st h ec o m p u t e ra i d e dm a l l h o u rq u o t as y s t e mb yu s i n gc + + b u i l d e ra s s o f t w a r et o o la n db yu s i n gs o ls e r v e ra st h em a n a g e m e n ts y s t e mo fd a t a b a s e t h ep a p e rd i s c u s s e s s o m ek e yt e c h n o l o g i e so ft h es o f t w a r e ，a n da l s od e s c r i b e st h ed e s i g no fd a t a b a s e ，t h eb a m e w o r k a n df l o wo fw o r k i n g s o f tw a r ep r a c t i c a lu s ec o n c r e t e l y a tl a s ti n t r o d u c e st h es o f t w a r ep r a c t i c a l u s ec o n c r e t e l y k e y w o r d s ：m a n - h o u rq u o t a ，m a t h e m a t i c a lm o d e l ，c o m p a r i s o nm e t h o d ，a r t i f i c i a ln e u r a l n e t w o r k s ，b a s i ce l e m e n tt h e o r y i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：驯淑矗日期：年月日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南 大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档 的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：型煎盘导师签名： 日期：年月 第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 随着经济全球化和信息化技术的飞速发展，产品生产要求快速、小批量、多品种等特征 日趋明显，各种单元c a x 技术在信息化背后产生的孤岛效应日益突出，传统的制造业正面l 临 着新的挑战。针对这种形势，制造业相继提出了许多新的制造模式和理念，如计算机集成制 造( c i m ) 、并行工程( c e ) 、产品数据管理( p d m ) 、业务过程重- t f l ( b p r ) 、智能制造( i m ) 、虚拟 制造( v m ) 、分散网络化制造、异地协同制造、基于动态联盟的敏捷制造“蝴) 等。c i m s 和 c a x 及企业资源管理( e r p ) 的应用，进一步推动了企业信息化和信息集成的步伐；c e 和 p d m 的应用使企业由信息集成走向过程集成；b p r 的使用使企业的生产流程得到优化。这些 先进制造模式和系统的正确实施一方面促进了企业向现代化企业模式的转变和发展，另一方 面也加速了制造业整体信息化和集成化的进程。 当前现代化发展模式的主要特征是知识化、信息化、网络化，因此，推动信息化技术在 制造业的发展是一项关系到国家和民族第二次现代化成功的关键。8 0 年代以来，随着机械制 造业向计算机集成制造系统( c i m s ) 或智能制造系统( i m s ) 发展，c a d c a m 集成化的要求越 来越强烈，而c a d c a m 集成系统实际上是一种c a d c a m c a p p 集成系统。在c i m s 环境 下计算机辅助工艺设计( c a p p ) “2 1 与c i m s 中其它系统的信息流如图1 1 所示： 图1 1c a p p 信息流向图 从图卜l 中可看出： ( 1 ) c a p p 接受来自c a d 的产品几何拓扑、材料信息以及精度、粗糙度等工艺信息，且 向c a d 反馈产品的结构工艺性评价信息。 ( 2 ) c a p p 又向c a m 提供零件加工所需的设备、工装、切削参数、装夹参数以及反映零 件切削过程的刀具轨迹文件，同时接受c a m 反馈的工艺修改意见。 ( 3 ) c a p p 向工装c a d 提供工艺过程文件和工装设计任务书。 ( 4 ) c a p p 向m i s ( 管理信息系统) 提供各种工艺过程文件和夹具、刀具等信息；同时 接受出m i s 反馈的工作报告和工艺修改意见。 1 江南大学硕学位论文 ( 5 ) c a p p 向m a s ( 制造自动化系统) 提供各种工艺过程文件和夹具、刀具等信息：同 时接受由m a s 反馈的工作报告和工艺修改意见。 ( 6 ) c a p p 向c a q ( 质量保证系统) 提供工序、设备、工装、检测等工艺数据，以生成 质量控制计划和质量检测规程；同时接收c a q 反馈的控制数据，用以修改工艺过程。 由以上可以看出，c a p p 对于保证c i m s 中信息流的畅通，从而实现真正意义上的集成 是至关重要的，c a p p 是设计和制造的桥梁。 目前国内很多企业都在向信息化的方向迈进，但企业只有真正实现了产品设计( c a d 、 c a p p ) 、制造( c a m ) 、管理信息( m i s 、m r p 、e r p ) 集成才能真正做到整个系统的信息 化。很多企业在实现这个目标的时候，经常会把这些先进的企业信息系统当作单纯的软件， 简单的认为只要用了这些软件，企业就会实现信息化了，就能达到预期的成效。正是由于这 种错误的观念，所以造成在信息系统实施的过程中，经常会忽略某些关键环节。其中一个非 常重要的环节，就是工时定额的管理，也因此会造成工时定额与计算机辅助工艺规程( c a p p ) 的严重脱节。加工工时在c a p p 系统的工艺信息中，是一个非常重要的参数，它所提供的工 时定额数据与资料准确与否，将直接影响到信息系统的正常运作，乃至整个企业的生产经营。 1 2 工时定额的概念与意义 1 2 1 工时定额的概念 定额是指在一定的生产技术组织条件下，对生产合格产品或完成一定工作任务的劳动消 耗量所预先规定的限额。限额在定额中体现为一种数量标准，这种标准用劳动时间来表示时， 称为工时定额；用合格产品的数量来表示时，则称为产量定额。 工时定额一般分为两种：工序工时定额和批量工时定额。工序工时定额是指在一定生产 条件下完成单个零件道工序所消耗的时间，在工艺上又称为单件时间定额( 单件工时) ：批 量工时定额是指一批零件完成一道工序所消耗的时间，又称批量时间定额( 批量工时) 。作为 劳动定额的基本形式，工时定额是衡量工人劳动消耗的通用尺度。它具有以下几个特征“1 ： ( 1 ) 规定性：工时定额标准由国家或企业发布并执行。 ( 2 ) 同一性：同质的劳动消耗具有相同的定额。 ( 3 ) 先进性：在现代制造模式下，工时定额的高低与企业的技术水平和经济效益有直接 的关系。企业的技术水平越高，工时定额越低；产品的工时消耗量越小，企业的生产效率越 高，经济效益也越好；反之，就越低。 ( 4 ) 稳定性：作为一种标准，工时定额客观上要求在一定范围内有一定的稳定性：但是， 由于工时定额是建立在一定生产技术及组织条件的基础上的，又随着生产技术、组织条件、 企业生产率的提高及制造模式的变化而在一定的范围内发生变化。 1 2 2 工时定额的意义 工时定额是企业管理的一项基础性工作，是企业进行科学化、标准化管理的必要手段， 是现代企业管理制度的重要组成部分。随着社会化程度的提高和信息化在制造业的普及，工 第一苹绪论 时定额的地位和作用正在随着企业生产模式的发展而不断提升。它的作用体现在以下几方面： ( 1 ) 是正确核算企业生产工作量，编制计划、平衡生产能力、安排生产进度的基础 企业内的各项计划，如长远发展计划、产品年度计划、主生产计划、车间作业计划、生 产准备计划、工装夹具制造计划、设备维修计划、成本计划等，均以工时定额作为一项重要 依据。制定各项计划都要求先作系统的调查研究，再经过科学地分析和计算。工时定额规定 了生产单位产品或完成某项作业任务的时间消耗量，它是组织各种相互联的工作在时间上配 合和衔接的依据。只有依据正确的工时定额，企业才能合理的分配设备与劳动力，才能保证 企业的生产过程连续、协调、稳定地进行，从而更好地满足客户的需求。 此外，评估生产能力，计算生产周期，分析产品的成套性、流水线生产的节奏性和自动 生产线的可能性，进行厂房布局的设计和时差计算时，也都需要根据工时定额进行具体计算。 ( 2 ) 正确计算产品劳动消耗，进行成本核算和估算新产品价格的重要依据 工时定额是成本控制中劳动消耗的标准量，是生产成本的重要尺度，是成本控制的重要 手段之一，同时还是制定产品价格的客观标准。没有科学合理的工时定额，就无法组织核算， 成本的盈亏也无法衡量，企业的经济效益也就无法度量。 ( 3 ) 它是贯彻按劳分配，正确计算工资和奖励工资的必要尺度 工时定额是衡量生产工人劳动效益的客观标准。通过定额统计分析，可以直接反映出一 定时期内，生产工人的劳动消耗和劳动成果的大小，同时能反映出生产工人的劳动技能和劳 动状况。因此，依据工时定额完成情况支付工资奖金，是贯彻按劳分配原则的最佳尺度。 ( 4 ) 改进生产技术，挖掘劳动潜力，提高生产效率的重要手段 从本质上讲，工时定额管理也是效率管理，其主要作用是通过分析影响劳动效率的各种 因素，研究提高劳动效率的途径和措施，制定节约劳动消耗的政策、方法和标准，为企业编 制计划、组织生产、进行成本核算、搞活劳动分配提供科学依据，最终达到提高经济效益的 目的。 此外，工时定额管理是充分发挥职工的生产积极性和主动性，不断进行技术革新，节约 劳动消耗，不断提高生产效率的重要途径。 制造定额在企业中的重要地位可以用下图描述： 采购部 生产部财务部销售部 图卜2 制造定额与企业各部门关系 总之，先进科学工时定额系统，对加强企业经营管理，提高劳动生产率，有着非常重要 3 江南大学硕士学位论文 的意义。科学的工时定额的制定方法，也是实现工时定额管理科学化、现代化的重要保证。 1 3 应用现状与研究意义 1 3 1 国内外企业的应用现状 1 国外的研究现状 工时定额起源于1 9 世纪的美国的泰罗管理法”】，泰罗( f w t a y l o r ) ，美国工程师，他 通过现场的试验和研究，不断加以总结和提高，逐步形成了系统的科学管理理论。代表著作 科学管理原理中，他主张以科学的方法代替经验的法则，创造了作业研究和时间研究， 用较为科学的方法规定完成作业的劳动定额。即泰罗以后，又有吉尔布雷斯( g l b r e t h ) 夫妇 进一步把作业研究发展为动作研究，即动作要素法。经过几十年的研究和总结，有关工时定 额方法研究、时间研究的理论和方法已日趋成熟，成为企业管理中不可缺少的组成部分，对 生产起到了提高产量、质量和劳动生产率、以及降低成本的作用。 2 0 世纪6 0 年代以后，由于计算机的广泛应用，解决了定额制定工具的现代化问题，提 高了工时定额的制定效率。8 0 年代以后，国外的许多企业都建立了较完整的、标准的劳动工 时定额管理信息系统，增强了企业在国际市场的竞争力。在国外，许多大学的工业工程专业 都开设了相关课程，例如；“m o t i o na n dt i m es t u d y ”，“w o r km e a s u r e m e n t ”，“p r o d u c t i o na n d o p e r a t i o nm a n a g e m e n t ”和“j o bd e s i g n ”等等；而且有许多相关研究机构，例如：国际m o d a p t s 协会、生产与运作管理学会、工业工程协会等等“1 。 2 国内企业的应用现状 上世纪5 0 年代初国民经济恢复时期，在学习前苏联经验的基础上，我国工业企业就开始 了劳动定额管理工作。在五十年多的发展过程中，国内工时定额工作取得了一定成绩：逐渐 建立了各级劳动定额机构，建立健全了劳动定额管理制度；企业定额水平在逐渐提高，不少 企业为了提高生产效率，挖掘内部潜力，改进工时定额制定方法，编制企业工时定额标准， 整顿了劳动组织，加强了定额管理。但是，就总体而言，国内企业的定额工作发展较为缓慢。 长期以来，多数企业把工时定额管理当作是单纯的管理工作，在人力、财力、物力等资源配 备上严重不足，使科学管理工作只停留在口头上。 随着我国市场经济的建立和发展，企业的科学化管理己成为加强企业竞争力、使企业运 作方式与国际接轨的重要保证。近年来，国内现代企业制度的进一步建立和完善，一方面为 定额工作逐渐由“政府行为”变为“企业行为”，为实现根本性转变提供了前提；另一方面 却使得国内企业工时定额水平落后和不适应的现状，甚至在某些方面所出现的技术后退现象， 更加明显了。 8 0 年代以前国内很多的制造企业，工时定额工作一直都是由工厂具有多年生产经验的定 额员进行人工估算，或是依据工时定额标准采用人工计算方法，或是采用秒表法进行现场测 量工时，用这些方法计算的工时定额存在着效率低、误差大等问题，而且很难满足现代企业 生产经营的需要，并严重影响企业职工的劳动积极性，影响企业的发展。 最近十几年，随着计算机技术的飞速发展，我国企业的工时定额管理水平有了显著的提 4 第一苹绪论 高，工时定额的制定方法也有了新的进展。国内在工时定额的制定和管理方面做了许多探索 性和开发性的工作，相继涌现了许多有关工时定额制定的商品化软件。哈尔滨工业大学和清 华大学在工时估计数学模型、定额计算整体框架和相关数据库设计方面做了一些开创性的工 作，开辟了计算机辅助计算工时定额的先例，促进了工时定额这一课题的展开和深入；西安 理工大学首次提出了基于神经网络的快速计算加工时间定额的方法，该模型采用实测数据为 样本集数据，展现了人工神经网络技术在工时定额计算方面的广阔应用前景；华中理工大学 在其开发的h z - r c a p 系统中采用数学模型法实现了工时定额的计算，这是一个国内比较完 善的带有工时定额计算的c a p p 系统软件。 目前企业中工时定额制定方法有很多种，包括估算法、查表法、数学模型以及混合推理 法”等。估算法是由具有多年生产经验的定额员进行人工估算，缺乏准确性；查表法是要求 将各种典型、具体的生产组织条件下的工时定额数据存储到数据库中，使用时由程序调用， 采用这种方法数据库存储数据量很大，表格线性化的工作繁琐，数据库维护和接口操作更不 方便，难以实现信息集成和数据共享；而混合推理法需要建立工时定额范例库、工时定额知 识库和模型库，结构庞大而复杂，实现起来很困难。 因此，在当今制造业信息化的大环境下，非常有必要研究实现快速工时定额的技术和方 法，以满足对企业信息化的要求。 1 3 ，2 研究意义 工时定额的计算是企业生产管理工作的基础工作之一，它不仅是企业计划管理、经济核 算、调控生产进度、控制成本、产品报价的重要依据，而且是促进企业劳动生产率提高的重 要手段，它直接影响到工人的工时计算、设备利用率、产品生产周期和企业员工的劳动报酬 等方面，因此如何选择合理的工时定额计算方法、构造优化的工时定额计算系统，从而有效 地计算工时定额，在企业生产中具有十分重要的意义。 目前，企业中工时定额计算的弊端主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 计算方法落后。传统的工时定额制定方法由于方法缺乏科学性、数据使用低效率性， 己经越来越不适应当前企业信息化的大环境，难以满足目前现代制造模式下的生产需求。 ( 2 ) 可测算性差。由于工时定额数据庞大、易受主观因素影响、数据的准确性较差、制 定方法落后造成工时定额缺乏可靠的评估性手段和回溯性。 ( 3 ) 集成度低。工时定额是生产计划、工艺规划的基础，但由于效率低、制定方法落后， 在工时定额计算方面常常出现生产计划和工艺规划各自为政的局面，数据的一致性得不到有 效的保证。 因此，改变传统的劳动定额标准的制定模式，实现计算方法与手段的根本突破，是工时 定额计算工作中一项亟待解决的问题。而且准确制定工时定额还可以带动一些关键工艺的改 进，并使之标准化。一些工时成本高、能力需求量大的“瓶颈”工序，以及质量不稳定，工作 环境恶劣，并且容易出安全事故的工序，通过制定标准工时定额对工艺流程、操作动作的详 细分析，可以改进和完善操作规程，提高生产率和产品质量，达到“精益生产( l p ) ”的要 求；增加企业的生产能力，减少废品率，进而改善工人工作环境，减轻劳动强度，并能产生 5 江南大学硕士学位论文 直接的经济效益和社会效益。 1 4 本人所做的工作及论文的内容 1 4 1 课题的研究目标 本课题的研究目标主要是设计一种科学、合理、实用的计算机辅助工时定额系统，采用 更精确、更灵活、更方便的定额管理机制，最大限度地满足企业的需求。 本课题研究的计算机辅助工时定额系统，在工时定额的制定过程中，采用了综合的制定 方法，将基元化原理作为工时定额制定工作的基础，把零件的加工工序离散成基本的操作和 动作；在计算工时定额时，又采用了直接计算和统计分析相结合的计算方式，并将数学模型 法、神经网络方法结合起来实现工时定额的直接计算，对于工时定额中的一部分辅助时间采 用统计分析方法来实现。并根据生产的实际情况对工时定额的计算结果进行修正，使计算结 果更加准确。该方法免去了查表法带来的繁琐工作，可以大大减轻工时定额员的负担；而且 还提高了工时计算结果的准确性，使用方便，并能实现与c a p p 系统的紧密结合，从而真正 实现工时定额计算的计算机化、信息化。 1 4 2 本人所做的工作 在一年多的时间蟹，按照课题所制定的研究目标，研究内容，本人广泛阅读了企业劳动 定额、c a p p 系统、神经网络技术以及成组技术等多方面的参考资料和研究文献，针对国内 企业应用现状和国内外工时定额及相关技术研究的历史、现状、重点及存在的问题，作了系 统、深入地分析，开展了一系列的研究工作，完成了“计算机辅助工时定系统”的软件框架 设计，以及工时定额计算和切削参数的神经网络计算模型的软件开发。主要的工作内容如下： ( 1 ) 经过大量调研和文献分析，了解到目前国内企业工时定额的制定多采用人工查表计 算或估算法，落后的工时制定方法导致定额管理水平低下，制定工作效率不高。针对企业现 行工时定额制定方法中存在的问题，通过研究工时定额的计算特点，借鉴国外的科学管理经 验，提出新的定额制定方法一以基元化原理作为工序结构分析的基础理论，采用直接计算 和统计分析相结合的计算方式，将数学模型、神经网络以及成组技术结合到一起，实现工时 定额系统。 ( 2 ) 工时定额系统关键技术的实现：在详细分析传统工时定额方法特点的基础上，建立 一个计算机辅助工时定额系统，利用动态数据库技术，实现工时定额系统与c a p p 工艺资料 库的动态链接。这从根本上改变了现有工时定额软件系统与制造信息系统脱节的现状，实现 了工时定额系统与c a p p 系统在一定程度上的结合。 ( 3 ) 对丌发中关键技术和理论基础进行了探讨，包括功能需求和性能需求，构造合理的 数据库。用c + + b u i l d e r 、s q l s e r v e r 、m a t l a b 等工具进行各个程序模块的开发。应用用户界 面自动生成技术、拖拉技术、查询技术和报表处理技术，建立系统的安全机制，制定合理的 信息查询和维护原则，实现信息共享和权限的统一。 第一章绪论 1 4 3 论文的主要内容 本论文的主要内容如下： 第一章，主要研究了目前制造业面临的信息化问题和工时定额的概念以及工时定额在企 业的经营过程中，乃至实现信息化过程中所起到的重要作用，并详细地论述了工时定额技术 的国内外研究和应用现状以及发展趋势。 第二章，着重研究了工时定额的组成、制定原理以及计算方法，本课题中工时定额的制 定是以基元化理论为基础的，综合了数学模型法、类推比较法、动作分析法以及神经网络方 法，采用直接计算和统计分析相结合的方法计算工时定额。而且介绍了课题中应用到的主要 技术。 第三章，在探讨人工神经网络模型理论的基础上，提出了建立切削用量计算模型的思路 和方法，同时对模型仿真的数据结果进行了分析研究和评价。 第四章，介绍了工时定额系统的原理、设计原则以及系统的总体结构，详细描述了本系 统数据库的建立过程。 第五章，研究了工时定额的开发环境和开发工具的选择，重点介绍了本系统中各主要功 能模块及其用户操作界面。 第六章，结束语 1 5 本章小结 本章主要介绍了工时定额的概念、意义以及研究意义，并对国内、外企业有关工时定额 的研究现状和应用现状作了详细的分析。尤其是详细分析了国内企业目前工时的应用情况和 工时定额计算制定方面存在的弊端，由此提出了一种新的工时制定方法。本章简单介绍了论 文的主要内容和本人在课题研究方面所做的工作。 7 江南大学硕士学位论文 2 1 工时定额的组成 第二章工时定额的制定 工时定额管理是项复杂的基础性系统管理工作，它具有鲜明的工程属性，是把技术和 管理有机结合起来的项重要的科学管理工作。 目前我国企业中通行的工时分类方法是沿用前苏联工业企业的分类方法，根据g b 厂r 1 4 1 6 3 1 9 9 3 工时消耗分类、代号和标准时间构成0 1 的规定，工时定额按照生产过程时序可 以分为：基本时间、辅助时间、布置工作地时间、体息和生理需要时间、准备与终结时间。西 方国家将工时定额看作“标准时间”和各种宽放时间之和。所谓“标准时问”是指一个平均 操作者在正常的条件下，以正常速度执行某项作业所需要的时间，相当于我国g b t 1 4 1 6 3 1 9 9 3 中的基本时间和辅助时间。各种宽放时间，就相当于其它时间。表2 - 1 是两者的 比较。 表2 - 1g b t 1 4 1 6 3 1 9 9 3 与国外的划分方法的比较 g b t 1 4 1 6 3 1 9 9 3 分类方法国外的划分方法 基本时i b j 分 辅助时间 标准时问 布置工作地时问 类 休息和生理需要时间 各种宽放时问 准备与终结时间 基本时间是指实现基本操作。直接改变劳动对象的尺寸、形状、性质、重量、组合等所 消耗的时间。例如零件在机床上被切削加工的时间。 辅助时间，是指工人为保证实现基本工艺而执行的各种辅助性的操作时间。例如在机床 上装卸工件、开停机床、测量工件、手动进给和退刀的时间等。 布簧工作地时间，是指工人用于照管工作地，使工作地经常保持正常工作状态所消耗的 工时，其特点是它的长短和机动时间成正比。 休息和生理需要时间，是指工人在工作期间，由于劳动繁重、紧张而又无问歇的情况下， 给与工人规定的适当休息和生理上需要的时间。 准备与终结时间，是工人为生产一批产品或执行一项作业，事前进行准备和事后结束工 作所消耗的工时。例如，在一批零件加工投产前，工人用于了解任务、熟悉图纸和工艺、领 取材料、毛坯、半成品、工装、模具等物料、调整设备的时间，在一批零件加工制成后，还 要将产品送检、交回图纸和工艺技术文件等时i 日j 。这部分时问是每加工一批产品或完成一项 作业只消耗一次，一般情况下，它与产品的批量大小、作业量多少没有直接关系。 r 第二苹工时定额的制定 从表2 - 1 中可以看出，g b t 1 4 1 6 3 1 9 9 3 对工时定额的考虑较为全面，划分比较详细，而 国外提出的划分方法则更加简单和实用。 在离散型机械制造企业中，零件的加工过程是由零件的各道工序组成的，所以零件的工 时定额取决于零件各工序的工时定额。工序中零件结构、毛坯种类、材料类型、工种类别、 设备型号、装夹方式等都是影响零件工序工时定额的因素。在考虑了工时分类及可操作性， 并参考企业平时积累的大量工时数据资料的基础上，将上述两种分类方法进行结合，吸取两 者的优点，以g b t1 4 1 6 3 1 9 9 3 为基础，采用国外划分方法简单实用的思路，将工时定额的 构成分为四个主要部分： ( 1 ) 基本时间( l ) ：是指机床对零件实现基本的切削加工所消耗的时间。 ( 2 ) 辅助时间( 砰) ：包括装卸加工工件的装夹时间和与加工紧密相关的辅助时间( 机床启 停、测量、调整等时间) 。 ( 3 ) 准备时间( l ) ：包括为了加工而对设备进行调整、维护等所需的时间以及准备与终 结时间。 ( 4 ) 宽放时间( 耳) ：包括布置工作地时间、休息和生理需要时间。布置工作地时间、休 息与生理需要时间，这两类时间的发生与整个工作轮班有关，通常按占作业时间的一定比例， 分摊到单件时间定额中去。 其中，矸为工步级时间，即在工步的工时定额中所包括的时间；l 为工序级时间。 工时定额的组成如图2 1 所示： 厂基本时间 工序级时间 fl 辅助时间 i 工时定额 a 工序序号 i 口) 工序序号白i ) ia ： 动作组台名称脚 工序名称 工序名称a 2 0 工时一动作蛆台 动作序列m 工序内容 零件名称 a 2 0 当罄i 泊韩嘲 m 0 设备g 称m 物科代码 a 2 0 备连 1 0 设备持码m 动作组台名靠脚 物轴代码 卯 动作序列 卯 刀且莓码阳 机动时问m 天且编码 阳 i 舶埘伺lm 工亭肘问n 助时问m 鲁注m 竟触时闫 a 2 0 定颧工时 图禾5 工序、工时、动作组合的e r 数据模型 由于实体集之间的联系有1 ：1 联系、1 ：n 联系、m ：n 联系三种类型，因此。联系的转换 方法也有不同。 1 ：1 联系先将两个实体型分别转换为关系模式，然后将联系的属性和其中一个实体 型对应关系模式的主键属性加入到另一个关系模式中。 1 ：n 联系先将两个实体型分别转换为关系模式，然后将联系的属性和1 端对应关系 模式的主键属性加入到n 端对应关系模式中。 m ：n 联系先将两个实体型分别转换为关系模式，再将联系转换为个关系型，其属 性由联系的属性和前面两个关系模式的主键属性构成。 在此，对概念模型进行转换，并做相应的规范化处理，在数据库中建立系统所需的基本 表，如表4 - i 所示。 3 数据库的物理结构设计 所谓数据库的物理结构设计( 简称物理设计) ，就是为一个给定数据库的逻辑结构选取 第四章系统的总体设计 一介最适合应用环境的物理结构和存取方法的过程，其目的是为了提高数据库的访问速度并 有效地利用存储空间。 本系统物理数据模型的设计是通过p o w e r d e s i g n e r 对前面建立的概念数据模型进行s q l 解释执行，在s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库中建立关系型基表数据结构的物理数据模式。 表年1 数据库系统的基表 表名 描述 w u b 物料信息 s b b 设备信息 g y b 工艺路线 g x b工序表 g s b 工时表 j s g s 计算公式表 0 z b权值表 o x c s切削参数表 u b零件表 j g y l 加【余晕表 y h b用户表 对于一般用户而言，物理结构设计主要有三种o ”： ( 1 ) 聚簇设计：所谓聚簇，是将有关的数据元组集中存放于一个物理块内或若干相邻物 理块内或同一柱面内，以提高查询效率的数据存储结构。而聚簇设计，就是根据用户需求确 定每个关系是否需要建立聚簇，如果需要，则应确定在改关系的哪些属性列上建立聚簇。聚 簇虽然能提高已建立聚簇的关系属性列的查询效率，但对于非聚簇属性列的查询效粟不佳。 此外，数据库系统建立和维护聚簇的开销很大，每次修改聚簇属性列值或增加删除元组都将 导致关系中的元组移动其物理存储位置，并且重建改关系的聚簇，所以在本系统的数据库设 计过程中并未采用这种物理结构设计方法。 ( 2 ) 索引设计： 索引设计是系统数据库物理设计的基本问题，索引就相当于一个映射机构，能够将索引 转换成对应记录地址形成索引文件。选择存取数据路径主要是确定如何建立索引的问题，通 常很难确定建立索引的最优方案，只能提出一些建立索引的原则。比如，不出现或很少出现 的表或属性、属性值很少的属性、属性值分布严重不均的属性、经常更新的表或属性、过长 的属性、太小的表均不合适在关系数据库中建立索引。对于只读的表或以读取为主的表、对 于等值查询的表，只要需要而且存储空间允许的话，就可以考虑在相关的基表上建立索引， 对于范围查询，最好建立索引。通过对工时定额系统的物料信息表、设备表、工序表、工艺 路线表等以查询为主的基表建立索引，就可以有效的提高查询速度。 ( 3 ) 分区设计： 4 1 江南大学硕士学位论文 数据库中的数据，一般都存放在磁盘内，由于数据量的增大，往往需要用到多个磁盘驱 动器或磁盘阵列，这就产生了数据在多个磁盘如何分配的问题，即磁盘分区设计问题。它的 本质是确定数据库数据的存放位置，其目的是提高系统性能。本系统的数据库数据不是很大， 所以不需考虑分区设计。 4 3 3 数据库表的建立 1 数据表的创建 在分析和设计好数据库之后，就可以在数据库中创建表了，一般采用s q l 语句创建数据 表。在数据库程序开发结束后，通常也是要把数据库中的表单生成s q l 语句，便于在另外机 器s q l 查询分析上安装。例如要创建“工序表”的s q l 语句如下： c r e a t et a b l e 【工序表】( 【工艺路线编码】【i n t 】n o tn u l l ， 【工序编号】【i n t 】n o tn u l l ， f 工序名称】【c h a 】( 加) c o l l a t ec h i n e s ep r c c i a sn o tn u l l ， 【工序内容】f c h a r 】( 1 0 0 ) c o l l a t ec h i n e s e _ p r c c i a sn o tn u l l ， 【设备名称1 【c h a r l ( 2 0 ) c o l l a t ec h i n e s ep r c c i a sn u l l ， 【设备编码】【c h a d ( 2 0 ) ，c o l l a t ec h i n e s ep r cc l a sn u l l ， 【零件编码】【c h a d ( 2 0 ) c o l l a t ec h i n e s ep r cc i a sn u l l ， 【刀具编码1 【c h a r 】( 2 0 ) c o l l a t ec h i n e s ep r c c i a sn u l l ， 【央具编码】【c h a r 】( 2 0 ) c o l l a t ec h i n e s ep r c c l a sn u l l ， i 备注】【c h a r 】( 1 0 0 ) c o l l a t ec h i n e s e _ p r c c i a sn u l l ， c o n s t r a i n ti p k 工序表】 l u s p r i m a r y k e y c t e r e d ( 【工艺路线编码】 ) o n 【p r i m a r y 】， c o n s t r a i n t 【i x 工序表】u n l q u e n o n c l u s t e r e d ( f 工艺路线编码】 ) o n 【p r i m a r y 】 ) o n 【p r i m a r y g o 2 数据表的结构和关系 数据库中的表都是二维表，这种表本身就是种关系，表中每一行称为元组，中间不允 许存在两个或两个以上的元组相同。主键标识( 或确定) 一个元组的属性或属性的组合。每一 列称为属性。关系( 关键字) 是指在关系中主键的属性或属性组合，一旦确定，就能唯决定 一个元组。在确定的字段，划分的表格需要按照三范式要求以消除数据冗余、数据的插入异 常、更新异常、修改异常、删除异常等。第一范式0 n f ) 定义为：如果一个关系r 的每一个属 第四章系统的总体设计 性分量的值是不可再分的数据项，则称关系r 为第一范式。第二范式( 2 n d 定义为：若关系r 属于第一范式，并且它的每一个非主属性完全依赖于主键，则称关系r 为第二范式。第三范 式( 3 n f ) 定义为：若关系r 属于第二范式，并且它的每一个非主属性不传递依赖于主键，则称 关系r 为第三范式。 在数据库表的设计中，表的设计一般要遵守数据库的第一范式和第二范式。根据质量管 理软件开发的要求，软件设计了如下数据库列表：用户表、工艺表、工序表、工时表，零件 表、设备表、夹具表、刀具表、零件信息表、毛坯表、零件类别表、切削参数表、权值表等。 关系( r e l a t i o n ) 是表之间的一种链接，它允许您不仅仅从当前选定表中访问数据，而且可 以访问其它表中的数据。这种链接指的是联接条件。经过规范化的表简化成以下几种关系： 一对一关系：表a 中的记录在表b 中只能有一个匹配项，同样，表b 中的记录在表a 中也只有一个匹配项。 一对多关系：表a 中的记录在表b 中能找到多个匹配项，而表b 中的记录在表人中最 多只能找到一个匹配项。 多对一关系：表a 中的记录在表b 中能找到一个匹配项，而表b 中的记录在表a 中 可以找到多个匹配项。 对于存在多对多关系的表，可以先在两个表之间建立一个连接表，两个表分别和连接表 之间建立一对多关系，这样就可以间接实现多对多关系了。 机械加工中