王杭，李露，張柳，徐鋒，張丹，左敦穩(wěn)

(1. 南京航空航天大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，江蘇 南京 210016； 2. 中國電子科技集團(tuán)第十四研究所， 江蘇 南京 210000)

0 引言

工時定額是企業(yè)成本計算的基本依據(jù)，是企業(yè)制定合理報價、員工的績效考核的數(shù)據(jù)[1]。企業(yè)科學(xué)合理的定制工時，才能更加有效地組織生產(chǎn)、更大化地挖掘企業(yè)的生產(chǎn)潛力、提高生產(chǎn)效率、增加企業(yè)的競爭力。但是，國內(nèi)對于裝配工時的計算和管理相對落后，工時定額測算往往還停留在經(jīng)驗(yàn)估工法，導(dǎo)致定額測算效率低、速度慢、誤差大、人員不同導(dǎo)致同一產(chǎn)品結(jié)果不一致等現(xiàn)象[2]。因此，快速準(zhǔn)確地計算裝配工時，是電子產(chǎn)品制造企業(yè)著手解決的問題。工時定額的研究主要集中對一般機(jī)械零部件加工的工時研究[3]。為了估算工時，洪湖鵬等[4]提出了根據(jù)CAD設(shè)計信息高效計算加工工時的通用方法。Lee等[5-6]應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估算裝配作業(yè)工時。劉濱[7]等提出了產(chǎn)品相似實(shí)例檢索規(guī)則和算法來估算船舶裝配作業(yè)工時。瞿世鵬[8]等提出了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及工作研究的方法來估算船舶分段裝配作業(yè)工時。鐘宏才[9]等應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)中間產(chǎn)品加工工時定額的快速計算。

由于目前暫未有對線纜裝配工時的研究[10]，導(dǎo)致線纜裝配工時定額全由有經(jīng)驗(yàn)師傅完成，工時結(jié)果不準(zhǔn)確，耗時長。且定額人員不同又導(dǎo)致結(jié)果不一致，所以本文對線纜裝配工時定額進(jìn)行研究。線纜裝配工時定額過程中，線纜裝配工藝及其相近，根據(jù)工藝建立計算模型并存入工時計算模型庫，設(shè)計開發(fā)線纜裝配計算機(jī)輔助工時定額系統(tǒng)，使其可以快速準(zhǔn)確地計算裝配工時。

1 機(jī)柜線纜裝配作業(yè)分析及工時定額模型建立

1.1 線纜裝配工藝流程

電子產(chǎn)品機(jī)柜內(nèi)部包含許多設(shè)備，而設(shè)備之間的連接方式通常采用線纜鏈接。線纜雖然種類繁多，但其工藝及其相似，根據(jù)工作研究的方法，將線纜裝配整個過程分成3個工序。如表1所示。

表1 線纜裝配工序

其中工藝2為線纜裝配中的關(guān)鍵工序，也是定額中的一個難點(diǎn)，將在下一節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.2 定額單元時間的制定

在制定線纜裝配各工作單元工時定額時，現(xiàn)在主要的計算方法有以下4種，分別為模型法、線性回歸方法、秒表法以及經(jīng)驗(yàn)估工法?，F(xiàn)將這幾種方法的使用范圍及其優(yōu)先級列出，如表2所示[10]。

表2 幾種常見定額方法選用及其優(yōu)先級

根據(jù)表中所列舉的方法，對線纜裝配工藝認(rèn)真的研究基礎(chǔ)上，對各階段選用不同的測算方法。下料和剝頭操作比較規(guī)范，所以采用模特法。線束捆扎與固定都是常值型，可以采用秒表法實(shí)際測得工作單元。

其中接線工序中，根據(jù)接線圖，將接線表中線號與項(xiàng)目代號和元器件目錄表中項(xiàng)目代號將線纜與元器件進(jìn)行鏈接，電連接器與線纜的接連主要由芯數(shù)與連接方式?jīng)Q定。再對線纜的路徑進(jìn)行規(guī)劃，線纜的走線定額方式是根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的裝配師傅在實(shí)際操作中的工時，利用線性回歸的方法得到工時與線纜長度和直徑的函數(shù)關(guān)系，并根據(jù)機(jī)柜的復(fù)雜情況乘以難度系數(shù)。

1.3 工時模型的建立

當(dāng)確定了線纜裝配過程中各個工作單元的時間后，將機(jī)柜設(shè)計中所用的電纜進(jìn)行分類以便工時計算模型的建立，如表3所示(所列只為常見，未全部列出)。

表3 線纜分類及編碼

續(xù)表3

按照工藝操作流程，將各個操作單元的時間或者單位時間計算模型進(jìn)行累加，最后得到線纜裝配的計算模型。以線纜ASTVR的裝配為例，建立起工時定額計算模型：

(1)

其中：

1)Tastvr是剝頭的時間，該時間是由線纜直徑的函數(shù)：

Tastvr=a×2r

(2)

a為系數(shù)，r為線纜半徑。

2)Tfi是下料和走線工時，該時間是關(guān)于線纜長度的函數(shù)，Li是線纜ASTVR第i根的長度：

3)Td是線纜與電連接器鏈接的時間。

Td=b×m

(3)

b為系數(shù)，m為電連接器的芯數(shù)。

4)n為常數(shù)。

以此建立了線纜ASTVR的計算模型，使用此模型可以計算機(jī)柜線纜裝配中所有此電纜的裝配時間。以此類推，對常用線纜進(jìn)行分析，建立工時計算模型，并將此模型存入模型庫。

1.4 線纜裝配工時計算

a) 方案總體設(shè)計

由上文可知，機(jī)柜線纜裝配的各線纜工時定額計算模型，并將計算模型存入到工時計算模型庫，以備在計算工時的時候隨時調(diào)用。在計算機(jī)柜線纜裝配過程中，先從數(shù)據(jù)庫中得到機(jī)柜設(shè)計信息中的接線表，然后根據(jù)相應(yīng)的線纜調(diào)取不同的計算模型?？傆嬎氵^程如圖1所示。

圖1 線纜裝配工時計算流程

b) 具體實(shí)施路線

從上述計算流程可知，為了計算機(jī)柜線纜裝配總工時，首先需要提取線纜設(shè)計信息，然后提取每根線纜的設(shè)計信息，根據(jù)線纜型號調(diào)取相應(yīng)的工時計算模型，計算線纜裝配所消耗的時間，最后將所有線纜裝配時間累加得到機(jī)柜線纜裝配的總工時，如圖2所示。

計算過程如下：

1) 輸入需要線纜裝配定額的機(jī)柜圖號，發(fā)起請求；

2) 機(jī)柜設(shè)計信息庫返回相對應(yīng)機(jī)柜的設(shè)計信息，從而獲得機(jī)柜線纜設(shè)計信息表；

3) 讀取線纜設(shè)計表線纜信息，根據(jù)線型關(guān)聯(lián)的規(guī)則計算線纜的裝配工時；

4) 將所有線纜裝配工時累加，得到線纜裝配總工時。

圖2 具體實(shí)施的計算流程

2 線纜裝配工時定額系統(tǒng)開發(fā)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

針對已經(jīng)建立了線纜的工時計算模型，為了實(shí)現(xiàn)工時定額的智能化計算并最大可能地減少工時定額人員的工作量，設(shè)計并開發(fā)了機(jī)柜線纜裝配計算機(jī)輔助工時定額系統(tǒng)[11]，總體框架如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能設(shè)計

文中采用B/S結(jié)構(gòu)(browser游覽器/server服務(wù)器)，B/S結(jié)構(gòu)是隨著信息技術(shù)的發(fā)展對C/S架構(gòu)的一種變化或改進(jìn)，可以大量減少對客戶端的負(fù)載，提高系統(tǒng)維護(hù)和更新的工作量。此架構(gòu)主要由客戶顯示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層組成。

1) 客戶顯示層：系統(tǒng)采用JS和Extjs2.0客戶端腳本語言撰寫。通過Http和服務(wù)器進(jìn)行通信與連接，使用人員只需安裝瀏覽器和Java虛擬機(jī)。

2) 業(yè)務(wù)邏輯層：當(dāng)Web服務(wù)器接受到瀏覽器用戶發(fā)出的請求后，服務(wù)器運(yùn)行JSP界面后將結(jié)果發(fā)送回瀏覽器。并通過J2EE常用結(jié)構(gòu)JDBC實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸。

3) 數(shù)據(jù)層：采用Oracle10g作為此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，所有的線纜計算模型和單元工作時間，歷史定額信息等相關(guān)信息都存儲在數(shù)據(jù)庫中，并實(shí)現(xiàn)對以上信息的快速查詢及存儲。

2.2 功能模塊

此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對機(jī)柜線纜裝配工時的快速定額，系統(tǒng)主要分為系統(tǒng)管理模塊和線纜定額模塊。

a) 系統(tǒng)管理模塊主要由系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)主要為兩部分：

1)權(quán)限管理。由系統(tǒng)管理員分配不同的用戶角色，不同的角色擁有不同的操作權(quán)限，從而保證系統(tǒng)安全。

2)用戶管理。由系統(tǒng)管理員對使用系統(tǒng)的用戶進(jìn)行統(tǒng)一管理，對用戶進(jìn)行增、刪、改、查。

b) 線纜定額模塊主要分為4部分：

1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。對線纜裝配中單元工作時間的管理包括對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的增、刪、改、查。2) 計算模型管理。主要對計算模型進(jìn)行增、刪、改、查。3) 線纜裝配定額。實(shí)現(xiàn)對線纜裝配的快速定額。4) 定額歷史查詢。查詢歷史定額信息，以便對不符合實(shí)際的基礎(chǔ)信息或者計算模型進(jìn)行修改。

3 實(shí)例驗(yàn)證與分析

某企業(yè)產(chǎn)品具有多品種、小批量、研制混線的特點(diǎn)。定額人員多采用經(jīng)驗(yàn)預(yù)估法與查表法進(jìn)行工時的預(yù)測，采用手工計算方式，管理無序?qū)е鹿S效率低下，人工成本高等情況出現(xiàn)。

為了快速準(zhǔn)確的計算工時，提高生產(chǎn)效率，設(shè)計并開發(fā)了電子產(chǎn)品機(jī)柜計算機(jī)輔助工時定額系統(tǒng)。利用此系統(tǒng)計算線纜裝配總工時(T2)，并與企業(yè)使用的經(jīng)驗(yàn)估工法的結(jié)果(T1)、企業(yè)現(xiàn)場實(shí)際測算結(jié)果(T)進(jìn)行比較如表4所示。

表4 計算結(jié)果分析

由表4計算結(jié)果對比得出以下結(jié)論，由于定額人員在定額時為了避免工時不夠往往都會給出比實(shí)際情況多的工時，而系統(tǒng)計算時并沒有考慮實(shí)際加工時候操作人員休息時間，導(dǎo)致計算結(jié)果都偏小。所以在后期改進(jìn)中可以考慮再增加一點(diǎn)寬放系數(shù)來計算工時。

使用系統(tǒng)計算的線纜裝配工時與企業(yè)現(xiàn)場實(shí)測的工時結(jié)果非常相近。利用工作研究的方法對線纜裝配工藝進(jìn)行研究，可知線纜裝配工藝極其相似，所以只需對各個線型建立工時計算模型。雖然工時計算模型建立比較繁雜，但是只要工時模型建立后，給編程實(shí)現(xiàn)智能化計算帶來一定的便捷。經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證可知，系統(tǒng)計算可以準(zhǔn)確地計算線纜裝配的工時，且耗費(fèi)的計算時間非常短，只需定額人員做最后的確認(rèn)即可。

4 結(jié)語

針對機(jī)柜線纜裝配作業(yè)工藝的研究分析，提出了利用工作研究的方法對線纜裝配過程進(jìn)行分析，將線纜裝配整個過程進(jìn)行拆分。利用時間研究的方法，建立起各個線型的工時計算模型。設(shè)計與規(guī)劃了工時計算流程及其模型的關(guān)聯(lián)。實(shí)現(xiàn)了線纜裝配的智能化計算。經(jīng)過企業(yè)的實(shí)測可知，該方法能夠快速準(zhǔn)確地計算線纜裝配的工時，比企業(yè)現(xiàn)行的經(jīng)驗(yàn)估工法更可靠、準(zhǔn)確、工作量低。

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