施曉珺

標準工時分析在整車工廠中的應(yīng)用

施曉珺

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201201）

隨著汽車保有量逐年提升，市場競爭日益激烈，各整車廠將降低成本作為保持競爭力的重要措施。逐年上升的人力成本，使整車工廠對裝配工時標準化的敏感性大大提高。文章對整車制造過程中的標準工時進行了介紹，在線平衡墻的基礎(chǔ)上提出了工廠效率分析的細化指標，并闡述了工廠效率優(yōu)化的方法。

精益生產(chǎn)；標準工時；工時分析；工藝優(yōu)化

引言

整車工廠裝配的零件多達4000種以上，數(shù)量種類繁多，形狀功能各不相同，且大多數(shù)工位處于流水線移動狀態(tài)，這些特點決定了目前人工裝配依舊是主流的裝配形式[1]。隨著人力成本不斷增加，整車工廠對裝配工時標準化的敏感性大大提高。近年來，越來越多的企業(yè)采用預定時間動作系統(tǒng)法對量產(chǎn)車型的裝配工時進行計算，以提供較為科學的分析。研究表明，裝配工時對整車裝配效率與制造成本具有重要意義，本文通過建立裝配工時的分析與優(yōu)化方法研究工廠增效降本的可能性。

1 標準工時定義

將裝配工時標準化，將其分解為不同屬性的工時成分，可以構(gòu)建裝配工時與生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)和工位實際操作的關(guān)系，為裝配工時優(yōu)化與工廠效率提升提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。以下對標準工時及其組成部分進行介紹。

標準工時（Standard Time）：在符合國際勞動組織的勞工標準情況下，正常人以標準的作業(yè)方法，完成一定的符合質(zhì)量要求的工作所需時間總和，參見圖1。

生產(chǎn)節(jié)拍（CT，Cycle Time）：生產(chǎn)節(jié)拍是操作人員完成本崗位一個循環(huán)的工作所需時間總和，它包括增值時間和非增值時間。

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增值時間（VA，Value Added Time）：也稱為基本工程工時，或“固定工程時間”，是指在一個生產(chǎn)節(jié)拍中，對產(chǎn)品特性有所改變，顧客愿意付錢購買的操作時間。由零件設(shè)計驅(qū)動，如焊接、噴涂、裝配的操作時間。

非增值時間（NVA，Non-Value Added Time）：指在一個生產(chǎn)節(jié)拍中，沒有能改變產(chǎn)品特性的那部分操作，如行走、取料、檢查的時間。

等待時間（Waiting Time）：主要由于不同的產(chǎn)品設(shè)計，在同一工位或同一制造區(qū)域工作量不同而造成的，包括生產(chǎn)中人機不協(xié)調(diào)造成的等待以及連續(xù)工位間的不協(xié)調(diào)造成的等待，可以通過調(diào)整線平衡進行改進。

此外，通過圖1可以看到，標準工時只是公司支付勞動報酬時間的一部分，接下來對其余部分進行介紹。

工間休息（Break Time）：公司規(guī)定的非操作時間，包括休息、用餐、5S整理時間等等。

節(jié)拍時間（TT，Takt Time）：生產(chǎn)線或生產(chǎn)設(shè)備為響應(yīng)客戶的需求，生產(chǎn)所耗費的時間。TT是基于生產(chǎn)計劃和可用生產(chǎn)時間，它顯示滿足訂單需求需要的最低流水線移動速度。若節(jié)拍時間無法滿足，則會造成無法滿足客戶訂單。

實際節(jié)拍時間（ATT，Actual Takt Time）：生產(chǎn)線或生產(chǎn)設(shè)備為滿足客戶的需求，實際在公司內(nèi)的消耗時間。ATT小于TT，但應(yīng)該是接近的。

圖1 支付時間分解圖

2 工廠效率指標

為衡量工廠的生產(chǎn)效率水平，基于標準工時法完成裝配時間分析后，提取特定時間成分建立工廠效率指標模型。并以模型指標優(yōu)劣衡量工廠效率高低，構(gòu)建起工廠生產(chǎn)效率與各工時的關(guān)系，從而為工廠效率優(yōu)化提供理論依據(jù)。

2.1 整體指標

對于整車工廠的人員效率，有較多的衡量指標和方法，最常用的是單車制造小時HPV（Hours Per Vehicle，也有稱HPU，Hours Per Unit），HARBOUR REPORT（哈珀報告）就使用了該指標來對標各個主機廠的整體效率。

連接云貴、橫貫兩廣、通達港澳、輻射東盟，珠江作為我國第二大通航河流，華南、西南地區(qū)重要的水上運輸大通道，承載著沿江地區(qū)經(jīng)濟繁榮和兩岸人民脫貧奔小康的深切期盼。

單車制造小時（HPV，Hours Per Vehicle）：平均每生產(chǎn)一部車所需要的工作小時數(shù)，它不僅包括操作人員的操作工時，還包括維修、質(zhì)量、工程以及管理人員等的總工時。HPV越低則表示生產(chǎn)效率越高。HPV適合對比制造類似產(chǎn)品，自動化及外包程度接近的工廠。

2.2 細化指標

HPV可以衡量工廠的整體效率，若想提升效率，就需要找到“問題”所在?，F(xiàn)在普遍采用工具是線平衡墻（Line Balance Wall）。線平衡墻是用于分析生產(chǎn)線各工位平衡狀態(tài)的一種工具，通過不同的顏色將各工位的操作要素目視化展現(xiàn)，以便于分析生產(chǎn)線的改進空間。在識別瓶頸工位，改善生產(chǎn)線平衡上，線平衡墻提供了一個有效的解決方法。那能否將各工位的效率量化得表達？本文引入如下兩個參數(shù)。

增值操作百分比（%VA，Value Added Percentage）：指增值操作占整個生產(chǎn)節(jié)拍CT的比例。從操作工時的劃分中可知，增值操作VA和非增值操作NVA是組成整個工位操作的兩個重要元素。%VA越高，表示走動、取料等非增值操作時間越少，生產(chǎn)工藝排布越精益。

工位利用率（Station Utilization）：指生產(chǎn)節(jié)拍CT與實際節(jié)拍ATT的比值，它所指代的是等待浪費對于人員的影響。由于整車工廠是多平臺多產(chǎn)品共線生產(chǎn)模式，所以不同產(chǎn)品之間工藝量的差異是影響工位利用率最主要的因素。若一小型轎車和一豪華SUV共線生產(chǎn)，則會出現(xiàn)，操作工在同一工位裝配小型車時有時間富裕，而生產(chǎn)豪華SUV的時候時間緊迫，生產(chǎn)節(jié)拍CT甚至會超過ATT。工位利用率越高，表示工位等待時間越少，工位利用率越高。

在線平衡墻的基礎(chǔ)上，增值操作百分比和工位利用率可用于衡量及提升生產(chǎn)線效率，以下介紹兩種應(yīng)用場景：

1）量產(chǎn)前的工藝規(guī)劃：在新車型正式量產(chǎn)之前的項目啟動階段，工廠可以對新車型量產(chǎn)后車間整體的工位利用率和增值操作百分比進行目標設(shè)定。在項目試生產(chǎn)階段排布工藝的同時，對各個工位增值操作時間，非增值操作時間以及實際節(jié)拍進行計算，得到車間整體的工位利用率和增值操作百分比的狀態(tài)值，通過定期跟蹤狀態(tài)值，縮小與目標間的差異，在正式量產(chǎn)前實現(xiàn)效率改進。

2）量產(chǎn)后的工藝優(yōu)化：在工廠的改善活動中，對量產(chǎn)后車型各個工位的標準工時進行處理后，可以得到班組級、工段級以及工廠級的工位利用率和增值操作百分比。通過對各級工位利用率和增值操作百分比目標的設(shè)定和跟蹤，驅(qū)動工藝優(yōu)化及線平衡優(yōu)化。同樣，可以設(shè)立年度目標，季度跟蹤現(xiàn)有工藝的優(yōu)化情況，有針對性地進行量產(chǎn)后的效率改進工作。

3 工廠效率優(yōu)化

基于標準工時的效率指標，增值操作百分比%VA，工位利用率Station Utilization以及單車制造小時HPV，工廠效率優(yōu)化可以從以下3個角度考慮，下面舉例說明：

1）降低非增值操作NVA, 提升增值操作百分比%VA

物料轉(zhuǎn)移在操作過程中無法避免。對于物料轉(zhuǎn)移需要考慮多重因素，包括取料方式是否合理，走動距離是否過長，過程是否符合人機工程，某工位的物料是否過多，是否可以考慮分配至其它工位等等?，F(xiàn)今汽車企業(yè)為了節(jié)約生產(chǎn)成本，通常采用多平臺多產(chǎn)品共線生產(chǎn)的模式，而這一模式的應(yīng)用，導致零件種類增多，線邊貨架增多，錯裝漏裝率增加。為了提高裝配效率和裝配質(zhì)量，可以引入隨行配料系統(tǒng)（SPS，Set Part System）。隨行配料系統(tǒng)具有防差錯功能并且能引導配貨者快速、準確地配貨，再利用物料傳輸系統(tǒng)，自動托運料車至生產(chǎn)線邊，縮短操作人員伸手距離，避免多次往返線邊取件，提高工作效率[2]。

2）降低等待時間Waiting Time，提升工位利用率Station Utilization

等待時間的存在是生產(chǎn)線不平衡的表現(xiàn)。若期望工位得到有效地利用，需將等待時間控制在一定范圍內(nèi)。識別瓶頸工位對改善等待時間至關(guān)重要。若等待工位數(shù)占生產(chǎn)線總工位數(shù)的比例較高，則表示存在瓶頸工位。改善瓶頸工位有2種方法，平衡該工位CT，或者增加平行工位，使得總等待工位數(shù)降低。以下對平行工位的衍生用法進行說明。

對于柔性生產(chǎn)的總裝工廠而言，隨著生產(chǎn)車型種類不斷增加，不同車型之間操作工時的差異越來越大。一般，小車配置少操作少，大車配置多操作復雜。為了保證流暢的快速生產(chǎn)效率，總裝工廠人員數(shù)若以最豪華的車型進行配備，會造成在部分工位小車的操作相對較少，造成比較多的等待時間。目前，有工廠在平行工位的基礎(chǔ)上，采取“超級崗”的形式進一步降低等待時間，下面舉例說明。某工廠流水線上有A，B，C三款車型，C車型相對另外兩款車型增加了大量的車底操作，現(xiàn)將工藝集中在3-5工位，當有C車型進入3工位時，操作人員開始進行相關(guān)安裝操作，直至5工位完成操作，回到3工位，如圖3所示（俯視圖）。該方法需要額外規(guī)定車型的連放要求，有一定的限制條件，對于產(chǎn)能穩(wěn)定的工廠能夠有效降低整體等待時間。

圖2 總裝超級崗概念

3）減少裝配工藝量，降低單車制造小時HPV

產(chǎn)品80%的成本在設(shè)計研發(fā)階段已經(jīng)確定，隨著產(chǎn)品的投產(chǎn)、制造、交付，價值鏈上可優(yōu)化的成本空間是越來越小[3]。所以產(chǎn)品研發(fā)階段是降低增值操作時間的最佳時機。隨著增值時間的降低，非增值時間也相應(yīng)成比例下降，從而起到減少裝配工藝量、操作時間、操作人員、降低單車制造小時HPV的效果。

從定義來看，降低增值操作主要有4種方式：提升外包程度，提升自動化率，優(yōu)化產(chǎn)品工藝，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。對HPV優(yōu)化效果最為明顯的無疑是提升外包程度。當整車工廠自身的工藝能力無法滿足某種特定要求的，或需使用到一些特殊領(lǐng)域?qū)I(yè)性十分明顯的工藝，或本身的生產(chǎn)能力滿負荷的情況下，就會將部分生產(chǎn)過程進行委外加工。這樣做的好處就是可以規(guī)避一些由于生產(chǎn)工藝不精而帶來的風險，但同時也會帶來額外的費用和質(zhì)量管理問題[4]。最為推薦的方法是優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。這類改善是從產(chǎn)品源頭設(shè)計開始，在產(chǎn)品研發(fā)過程中對產(chǎn)品設(shè)計進行優(yōu)化。優(yōu)化方法有刪減冗余的零部件，對位置相近的零部件進行合并，設(shè)計能夠自定位的零部件，優(yōu)化零件的安裝特征等等。

圖3 降低增值操作的4種方式

4 結(jié)語

隨著汽車行業(yè)競爭的愈演愈烈，各企業(yè)都在試圖以成本控制來獲取進一步發(fā)展空間。近年來，實體經(jīng)濟企業(yè)勞動力成本上升問題成為社會和業(yè)界關(guān)注的焦點。標準工時運用可以有效控制、降低生產(chǎn)過程中的人力成本，促進企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。如何采用科學有效的方法來降低人工成本將是一個持續(xù)關(guān)注的課題。

[1] 崔永,魏夫忠.淺談汽車總裝工藝布局調(diào)整及改造的研究與實現(xiàn)[J].科學中國人,2016(29):21.

[2] 邵彥錚.總裝車間小規(guī)模物料隨行系統(tǒng)的分析與應(yīng)用[J].時代汽車, 2019(03):19-20.

[3] 王娜.價值流成本核算在精益生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].財會通訊,2016(26): 82-85.

[4] 吳俊.線平衡墻在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].江蘇科技信息,2014(24):69-71.

Application of Standard Time Analyze in Automobile Factory

Shi Xiaojun

（SAIC GENERAL MOTOR, Vehicle Manufacturing Engineering Department, Shanghai 201201）

With the increase of car retention year by year, the market competition is becoming increasingly fierce. Automobile Factories take cost reduction as one of the most important measure to maintain global competitiveness. In recent years, manufacturers pay more attention to the standard work. This Paper introduce standard time in vehicle manufacturing. Based on line balance wall, two Indexes are proposed to analyze the plant efficiency. In the last session, the optimization methods of plant efficiency are also been introduced.

Lean Production; Standard Time; Standard Time Analyze; Process Optimize

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.06.057

F325.2

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1671-7988(2021)06-183-03

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施曉珺，女，碩士，就職于上汽通用汽車有限公司整車制造工程部，熟悉整車開發(fā)流程，產(chǎn)品同步開發(fā)工藝。負責現(xiàn)場人員編制及管理，工廠效率指標評價，新產(chǎn)品前期產(chǎn)品優(yōu)化等。