王亞雙，單麟婷，何權(quán)峰，郝鴻愷，吳金穎，佟 年，李治震

（沈陽(yáng)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110044）

隨著我國(guó)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車制造業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中所占比重日益增大。但受國(guó)際、國(guó)內(nèi)形勢(shì)及汽車企業(yè)內(nèi)部環(huán)境的影響，國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力較弱。整車廠提高其生產(chǎn)能力是目前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下贏得更多客戶、保證企業(yè)在市場(chǎng)中地位的必經(jīng)途徑。在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，生產(chǎn)率越來(lái)越受到人們的高度重視，因此標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的制定，對(duì)于汽車企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是改革創(chuàng)新中的一個(gè)重要方向。本文將針對(duì)汽車公司沖壓線上標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的制定進(jìn)行研究，建立標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)輔助算法，并對(duì)其準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)。

1 資料收集

1.1 建立Sop文件

在測(cè)量時(shí)間之前，必須對(duì)調(diào)查對(duì)象有透徹的了解，否則會(huì)導(dǎo)致時(shí)間測(cè)量?jī)?nèi)容錯(cuò)誤地寫(xiě)入最終標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。以沖壓線的Tooling change over崗位進(jìn)行研究，給出該工位Sop文件以進(jìn)行特定的操作。根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地分析，選取該工位上熟練程度較好的工人，且其水平一般人通過(guò)努力可以達(dá)到，對(duì)所選操作員的操作進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，確保在不影響工人工作的情況下完成現(xiàn)場(chǎng)觀察，選擇合適的觀察角度，完整記錄整個(gè)工作過(guò)程，并通過(guò)錄像設(shè)備進(jìn)行錄像，將所觀察操作過(guò)程的分解為具有各種動(dòng)作屬性的工作單元，并把每個(gè)工作單元作為分析對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)地動(dòng)作分析。同時(shí)，需要記錄異常狀況，以便后續(xù)的工作可以充分考慮意外狀況對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間的影響。通過(guò)上述觀測(cè)過(guò)程所得到的動(dòng)作數(shù)據(jù)，結(jié)合ECRS原則、動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則、5W1H提問(wèn)技術(shù)等工業(yè)工程方法，對(duì)工人的肢體動(dòng)作、工具的擺放以及作業(yè)配置進(jìn)行分析和改善，刪除多余動(dòng)作，以保證基于此得到的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作最大程度地滿足動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則，進(jìn)而完善該工位Sop文件。

1.2 建立工時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

工時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)就是對(duì)生產(chǎn)各工位進(jìn)行每一步生產(chǎn)工序時(shí)所需人員、設(shè)備和工時(shí)的匯總。由于需要處理所得數(shù)據(jù)、計(jì)算測(cè)量次數(shù)，還需要對(duì)速度和努力程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，所以對(duì)測(cè)量人員的要求很高。因此文章改進(jìn)測(cè)量方法，采用秒表法結(jié)合MTM方法。將工人的操作步驟設(shè)為最小作業(yè)單元，然后給予每個(gè)作業(yè)單元或者基本動(dòng)作寬放率，計(jì)算每個(gè)最小作業(yè)單元的時(shí)間，再將這些與Sop文件中作業(yè)單元根據(jù)代碼得出來(lái)的時(shí)間相加，即可得出完成一項(xiàng)工作的工時(shí)，并以此作為建立標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的依據(jù)。

基于統(tǒng)計(jì)原理確定觀測(cè)數(shù)量和觀測(cè)次數(shù)，并采用誤差界限法對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)多次觀測(cè)后得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用三倍標(biāo)準(zhǔn)差方法來(lái)識(shí)別和剔除異常值。根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)中的正態(tài)分布原理，其99.7%的數(shù)據(jù)應(yīng)在管制上限UCL和管制下限LCL之間：X±3σ之內(nèi)，不在控制界限內(nèi)，把該數(shù)據(jù)忽略。其中σ利用公式（1）進(jìn)行求解。觀測(cè)次數(shù)n越多，觀察到意外事件的可能性就越高，時(shí)間測(cè)量結(jié)果就越科學(xué)。以A area installation & uninstallation為例，觀測(cè)14次，具體過(guò)程如表1所示。

對(duì)沖壓線Tooling Change over作業(yè)單元時(shí)間分別進(jìn)行異常值檢驗(yàn)，7個(gè)作業(yè)單元沒(méi)有異常值，都在管制上限下限以內(nèi)，見(jiàn)表1。

表1 異常值檢驗(yàn)

經(jīng)過(guò)上面的測(cè)量及數(shù)據(jù)處理，得到一系列用于制定標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的數(shù)據(jù)，如表2所示。此時(shí)即可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的制定。

表2 異常值檢驗(yàn)表

2 基于CBR技術(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)

所謂CBR技術(shù)（Case-Based Reasoning），是指利用已經(jīng)解決的相似類型的解決方案來(lái)解決新的問(wèn)題，解決新問(wèn)題的知識(shí)包括在已有問(wèn)題中。CBR技術(shù)作為一種重要的知識(shí)手段，是一個(gè)可以進(jìn)行案例表示、案例修改、案例檢索、案例存儲(chǔ)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)，適用于解決問(wèn)題需要豐富的歷史經(jīng)驗(yàn)、難以進(jìn)行定量的數(shù)學(xué)描述的求解環(huán)境中。

基于CBR技術(shù)，對(duì)制定標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的計(jì)算機(jī)輔助算法進(jìn)行制定，要確定查找的相似系數(shù)。根據(jù)事物特性表及特征矩陣列表，新作業(yè)對(duì)象與案例作業(yè)之間既具有特性相似性，又具有距離相似性。因此在設(shè)置相似案例檢索規(guī)則時(shí)需要設(shè)置特性相似和距離相似兩項(xiàng)系數(shù)指標(biāo)。相似性系數(shù)采用相關(guān)系數(shù)法即夾角余弦算法，計(jì)算樣本特性相關(guān)程度作業(yè)對(duì)象與案例的距離相似性采用絕對(duì)值指數(shù)法計(jì)算。只有與新的作業(yè)特性相似系數(shù)和距離相近系數(shù)達(dá)到設(shè)置水平的樣本案例才能作為參考案例。兩種方法的計(jì)算工時(shí)如下共根據(jù)事物特性表及特征矩陣列表，新作業(yè)對(duì)象與案例作業(yè)之間既具有特性相似性，又具有距離相似性。因此在設(shè)置相似案例檢索規(guī)則時(shí)需要設(shè)置特性相似和距離相似兩項(xiàng)系數(shù)指標(biāo)：

反映特性的相關(guān)系數(shù)算法：

反映距離相似的絕對(duì)指數(shù)算法：

公式說(shuō)明：

i—相似樣本案例序號(hào)，i-l，2，…，n，n-l為作業(yè)相似樣本案例數(shù)量；

m—作業(yè)事物特性表中事物特性的數(shù)量，即用來(lái)進(jìn)行樣本比較的指標(biāo)數(shù)量；

k—兩件事物特性序號(hào)，k=l，2，…，m；

Wk—第k個(gè)特性的權(quán)重系數(shù)，根據(jù)不同的作業(yè)特點(diǎn)，由工藝設(shè)計(jì)專家經(jīng)驗(yàn)確定；

Xik—樣本作業(yè)的事物特性數(shù)值；

Xnk—定制作業(yè)的事物特性數(shù)值；

Xi—案例作業(yè)的事物特性變量值；

Xn—定制作業(yè)特性變量值；

由這兩個(gè)特性設(shè)置出系數(shù)指標(biāo)，通過(guò)作業(yè)特性變量和已有的案例作業(yè)工時(shí)，可以擬合新作業(yè)對(duì)象和案例作業(yè)對(duì)象符合的曲線關(guān)系。將新作業(yè)對(duì)象的作業(yè)特性變量值代入該關(guān)系即可獲得作業(yè)對(duì)象工時(shí)。

獲得符合條件的相似樣本作業(yè)容量為l，用于估算零件工時(shí)的樣本零件Pj，j=1，2，……，l。假設(shè)擬合直線方程為：

則根據(jù)（2）（3）計(jì)算出擬合直線參數(shù)a、b的值，a、b的計(jì)算公式為：

根據(jù)定制工序的特性參數(shù)數(shù)值Xm，由公式（4）計(jì)算該作業(yè)對(duì)象的作業(yè)時(shí)間。

計(jì)算過(guò)程中，根據(jù)式子（2）、（3）進(jìn)行相似性計(jì)算和選擇，確定相似性作業(yè)案例。再依據(jù)公式（4）進(jìn)行直線擬合方程的求解，得到估算工時(shí)。

以Tooling Change Over崗位為例，確定該作業(yè)對(duì)象特性參數(shù)和權(quán)重參數(shù)。根據(jù)作業(yè)過(guò)程，對(duì)作業(yè)單元的工時(shí)進(jìn)行分析，結(jié)合工時(shí)制定專家的意見(jiàn)，確定顯著影響該工位作業(yè)的主要工時(shí)特性參數(shù)為A area installation & uninstallation和C area installation & uninstallation；根據(jù)式子（2）、（3）進(jìn)行相似性計(jì)算和選擇，確定相似性作業(yè)案例；再根據(jù)公式（4）~（6）進(jìn)行直線擬合方程的求解，得到估算工時(shí)。將估算工時(shí)與通過(guò)寬放率為5%的MTM方法計(jì)算得到的工時(shí)進(jìn)行對(duì)比，獲得基于CBR技術(shù)工時(shí)估算的相對(duì)誤差，如表3所示。

表3 基于CBR技術(shù)工時(shí)估算的相對(duì)誤差 單位：s

由表3可以看出基于CBR技術(shù)得到的各工作單元工時(shí)與基于MTM法所得標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)相比，誤差基本控制在10%以內(nèi)，總標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)誤差控制在1.29%。這也證明基于CBR技術(shù)制定作業(yè)時(shí)間是可行的。雖然工時(shí)制定是可行的，但是在使用基于CBR技術(shù)的作業(yè)時(shí)間時(shí)，還存在一定的局限性：首先，需要工時(shí)定額專家根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，確定目標(biāo)作業(yè)事物特性的權(quán)重；其次，需要具備相當(dāng)數(shù)量的典型案例作業(yè)，這需要企業(yè)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累。

3 結(jié)論

結(jié)合汽車沖壓生產(chǎn)線的特點(diǎn)，提出了一種基于CBR技術(shù)制定標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的方法。該方法可在制定類似工藝的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)提供一定參考，為企業(yè)節(jié)約時(shí)間和制定成本。基于CBR技術(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，能有效減輕企業(yè)對(duì)于制定標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)方面的壓力，也能減少因行業(yè)、地區(qū)的不同而不同的制定方法帶來(lái)的諸多不便，但需要有豐富的生產(chǎn)實(shí)踐和長(zhǎng)期積累的數(shù)據(jù)。