汽車總裝時間的研究

許金海 周建力 彭焱婷

摘 要：對總裝配時間構成分支的每一個細節進行詳細分析，是消除時間浪費，提升效率的基礎研究，對制定有效改善對策，減輕作業者勞動強度，提升總裝配效率提供理論依據。對總裝配時間進行分類分析，是基于工業工程的研究領域的重要的一部分。以工業工程循環為基礎，對總裝配時間構成單元進行分解研究，根據研究總結，提出提升汽車總裝配改善方法。為汽車總裝生產管理者在提升總裝配效率及提升人文關懷方面提供改善思路及方向。

關鍵詞：工業工程;總裝配時間;工時消耗構成;改善

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）21-181-06

Absract： A detailed analysis of every detail of the branches of total assembly time is a basic research to eliminate time waste and improve efficiency. It provides a theoretical basis for formulating effective improvement countermeasures， reducing the labor intensity of operators， and improving the total assembly efficiency. Classification and analysis of total assembly time is an important part of the research field based on industrial engineering. Based on the industrial engineering cycle， the total assembly time component unit is decomposed and researched， and based on the research summary， the improvement method for improving the automobile assembly is proposed. It provides improvement ideas and directions for automobile assembly production managers in improving assembly efficiency and humanistic care.

Keywords： Industrial engineering; Total assembly time; Composition of man-hour consumption; Improve

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-181-06

1 對時間的宏觀思考——站在哲學及政治經濟學角度的理解

馬克思主義哲學認為：時間、空間是運動著的物質的存在形式，時間是指物質運動的持續性，順序性。所謂持續性是指物質不可逆性的物質狀態的各種變化過程，其有共同性質的連續事件的度量衡的總稱。

時間是進行任何技術管理工作的必不可少的前提條件，同時又是管理的對象。離開了時間的測量、計算、安排，就不能成為一項工作。時間是世界上最寶貴的資源，馬克思說：節省時間以及在各個部門中合理地組織分配時間，就成了以集體生產為基礎的主要的經濟規律。

馬克思主義勞動價值論認為，商品的價值是凝結在商品中的一般人類勞動，價值的大小即價值量是指生產該商品所消耗的勞動量即勞動時間。這里的勞動時間是社會必要的勞動時間（在現有的社會日常生產條件下，在社會平均熟練程度和勞動強度下制造某種使用價值所需的勞動時間）。

因此，衡量工作勞動量，時間是主要因素，加強對時間的管理，減少時間的損失，就能提高勞動生產率，增加經濟效益。

2 汽車總裝配時間研究的基本技術——工業工程（IE）

2.1 什么是工業工程（IE）

IE（industry Engineering）起源于20世紀初的美國，它以現代工業化生產為背景，在制造工程學、管理科學和系統工程學等學科基礎上逐步形成和發展起來的一門交叉的工程學科。它是將人、設備、物料、信息和環境等生產系統要素進行優化配置，對工業等生產過程進行系統規劃與設計、評價與創新，從而提高生產效率和社會經濟效益。IE的基本內容主要是方法研究和作業測定。方法研究目的是作業系統的設計及改善，作業者的動作分析、作業者和設備等的作業分析、現場工序分析等都屬于方法研究。通過方法研究實現作業系統的優化設計、業務優化設計、作業時間的縮短等，即提高效率。作業測定是分析效率的技術，其包含制定標準時間及改善、目標時間的制定、測定作業效率。我們在這里把作業測定重點放在現場的生產性，系統的生產性、管理測量的生產性。有此可見，IE就是一門效率技術，是一門挖掘企業內部潛力，杜絕各種浪費，節約各種資源（查找時間資源）的實用技術。

為了提高效率，我們可以從IE循環中考察時間研究的地位與作用，IE循環由以下N個基本步驟組成：

2.2 裝配時間的研究

本文的目的就在于運用IE中時間研究的基本理論和方法，對汽車總裝配時間尤其是總裝配作業時間進行研究。以其對總裝配時間的分類、分析、測定、減少時間損失等方面的實踐活動，提供理論和方法指導。

3 工時分類及對時間相關問題的探討

3.1 工時消耗的構成

對裝配時間進行研究，首先要對時間進行科學合理的分類，一作業者一天的全部工作制度時間（工時）為研究對象，可將工時作如下分類：

3.2 各類時間的基本概念

（1）定額時間：完成工作必須的勞動時間。

（2）作業時間：直接完成生產任務，實現工藝過程所消耗的時間（作業時間是測定的主體，作業時間與產量成正比）。

1）基本作業時間：完成基本工藝過程所消耗的時間（是指使得勞動對象發生物理，化學變化的時間）。

2）輔助作業時間：為實現基本工藝過程而進行的各種輔助工作所消耗的時間（包括：裝、卸、測量、檢查等）。

（3）準備或結束時間：在工作時間內，事前進行準備和事后結束工作所消耗的時間（準備或結束時間與生產一批產品或執行一項任務有關“批次性、班次性”，包括更換工裝，設備等）。

（4）作業放寬時間：照管工作地，使得工作地經常保持正常狀態所需的時間（其中包括組織管理發生的或工作輪班相關聯的，5S、上下班清理、整理裝配用的工具，器具的潤滑等）。

（5）個人需要放寬時間：包括喝水、上廁所等需要的時間。

（6）休息放寬時間：包括恢復疲勞，消除緊張等這里指必須的休息。

（7）非定額時間：包括非生產時間和停工損失時間。

1）非生產時間：是指作業者做了本身工作任務意外的工作所消耗的時間，包括操作者原因導致的包括不遵守紀律，閑逛等和非操作者原因導致的包括企業技術，組織工作的缺陷或由企業外部條件影響導致工作中斷等（如實現送貨制企業，裝配工到倉庫找零件）。

2）停工損失時間：工作班內由于組織管理等原因導致的停工損失時間如：停電、待料、罷工等。

3.3 單一品種流水線節拍及其工序時間的關系

3.3.1 流水線兩種節拍的概念與計算

（1）節拍：流水線上連續生產兩件制成品的時間間隔。

（2）目標節拍P0：是根據生產線范圍以外的條件給定的。

Ta：日工作時間，即當日實際開動時間。

T指的是工作制時間（如：現在每天8小時工作制時間）

η：開動率系數，即時間利用率系數。假設η=90%.

Na：單班日目標產量。假設Na=72臺。

P0= Ta/Na=8*60*90%/72=6'。

（3）生產節拍P：為了滿足目標生產節拍P0的要求，經過對作業單元進行合理的作業編程而確定的實際生產節拍P。P≤P0

假設：經過合理的編程后P=5'30''（P0=6'）

3.3.2 工序時間的概念與計算

假設某個工序時間Tj：為第j序的作業時間。工序的每個作業單元的工作時間為Ti，用公式表達：

舉例：假設T06序是繼動閥分裝，該工序包括了5個作業單元

Ti（06）1=22''-----螺栓Q150B1035的裝配

Ti（06）2=8''-----螺塞Q618B03的裝配

Ti（06）3=10''-----錐端管接頭35.6B2-06012的裝配

Ti（06）4=10''-----錐端管接頭35.6B2-06011的裝配

Ti（06）5=10''-----管接頭3506049-D33B0的裝配

則 Tj=T06=22''+8''+10''+10''+10''=60''=1'

節拍內作業時間 Tz= Tj+Tf

Tz：節拍內作業時間

Tj：基本作業時間

Tf：輔助作業時間

3.3.3 根據對各類定額時間的理解，按生產節拍P對定額時間進行分類

可將生產節拍P的各類定額時間分為兩類：一類為節拍內時間，另一類為節拍外時間。

（1）節拍內時間：即在生產節拍P內發生的定額時間，包括作業時間Tz，技術性作業放款時間Tjk，個人休息放寬時間Txk。

（2）節拍外時間：即在生產節拍P外發生的定額時間，除Tz，Tjk，Txk以外的定額時間。

3.3.4 流水線節拍與工序時間的關系

汽車總裝配是按一定節拍組織生產的，研究探討節拍與工序時間的關系，可以對實際的作業編程提供指導，其相互關系可以用下圖表達。

根據對總裝流水線的經驗，我們推薦應該最少留出P*10%的時間給（技術放寬+休息放寬）Tjk+Txk，即Tjk+Txk≧P*10%。這在對總裝線，編程時要考慮的重要因素。

3.3.5 汽車總裝配效率與作業充實度的概念或比較

（1）工序效率

Ti：為第i工序的作業時間

P：為實際生產節拍

由上述3.4的分析，在總裝配流水線上：

取Max（Ei）=Max（Ti）/P= Tmax/p=（P-min（Tjk+Txk））/P≤90%

（2）裝配線平均效率

其中T為裝配線（分裝，總裝）所有工序作業時間之和，即∑Ti。

M為裝配線（分裝，總裝）配置的作業者總數。

根據經驗，汽車總裝配線（東風商用車車輛工廠）的Eb取75%.一般汽車總裝配線的Eb值為70%--80%。這也是在對總裝線編程時要考慮的另一個重要因素。

（3）E（裝配線平均效率）與作業充實度的關系

1）作業充實度

其中Tsd：為手動作業時間，是指由工人手工借助簡單工具或工人操作機械設備完成基本工藝過程或輔助操作所消耗的時間。需要補充的是：Tz= Tsd+ Tjd;其中Tjd是在工人看管下由設備自行完成的基本工藝過程或輔助操作所消耗的時間，即機動作業時間。

2）工序效率Ei，裝配線平均效率Eb，不同予某工序操作者的作業充實度Ri和裝配線操作者的平均作業充實度Rb。

如：實際生產節拍P=6'，某工序經編程以后，作業時間Tz=5'24''，其中手動時間為Tsd =4'，機動時間為Tjd=1'24''，則該工序的效率Ei=5'24''/6'=90%;該工序作業者的作業充實度R=4'/6'=66.7%;在汽車總裝配線上，由于絕大多數工序Tjd=0，因此絕大多數工序作業充實度=工序效率E。

3.4 多品種混流生產流水線節拍或換型節拍損失

3.4.1 問題的提出

現在汽車的生產方式已經由大批量生產方式轉變為多品種混流生產方式，車型的品種變換頻繁，在一天內就要變換好幾種產品。為討論問題先做如下假定：a生產線流水線作業者人數一定時，一條生產線：

（1）a生產線作業時間Ta=8*60*η=8*60*90%=432';

（2）a生產線只生產兩個品種A、B，且兩個品種一天內只更換一次;上混流兩個品種的節拍是一定的，假定A品種的生產節拍PA=5';B品種的生產節拍PB=6';

（3）一天中生產A產品的數量為NA，生產B產品的數量為NB;

通常我們會做如下計算：

PA*NA+PB*NB=Td 即PA*NA+PB*NB=5'*NA+6'*NB= 432'（日線作業時間）

假定NA（A產品數量）=48臺，則NB（B產品數量）=32臺;即一天有效時間內可以生產A產品48臺，B產品32臺。但如果仔細分析，實際情況并非如此，這里面存在“換型節拍損失”。

3.4.2 產品換型時間實例計算

假定：裝配線上車位數“X”為20臺，前一個工作班已經為A產品鋪好線。分兩種情況討論。

第一種情況：生產A產品下線48臺，換型為B產品。

由上述分析得知，一條生產線同時實現多個產品的混流生產線，當產品換型時流水線節拍只能以其中節拍長的產品節拍下線進行計算。

即：一天中生產A產品的數量為NA，生產B產品的數量為NB;NA為48臺，NB為32臺，裝配線上車位數“X”為20臺。

實際Td=PA*（NA-X+1）+PB*（X-1）+PB*NB= 5'*29+6'* 19+6'*32=451'而并非432'。

3.4.3 產品“換型節拍損失分析”

根據我們對總裝換型節拍計算，可以得出如下結論：

（1）當同一生產線上出現兩種或兩種以上生產接拍產品產品時，生產節拍應當按照長節拍產品計算。

（2）流水線上布置的車位數，與車型長度有關。應取較長車型的車位數，進行換型節拍損失計算。

（3）由于存在換型節拍損失，在協調市場對產品多樣化需求的前提下，生產計劃安排上要考慮：生產節拍相近的車型在同一天生產，盡量避免節拍差異較大的車型頻繁換型。要么預留充足的換型時間，要么對產量進行適當調整。

3.5 新品節拍--時間曲線

3.5.1 關于時間損失

十八世紀初英國古典經濟學家亞當斯密在其著作《國民財富的性質及其原因的研究》一書中指出“由一種工作轉換到另一種工作，常要損失一些時間。時間……不可能很快地從一種工作轉到使用完全不同工具而且在不同地方進行的另一種工作。……”

減少時間損失，尤其是減少多新品種，小批量生產條件下的時間損失是總裝配廠對時間進行管理的一個重要方面。在品種換型頻繁，新品不斷推出的情況下，減少時間的損失的方法除本文相關章節提及的意外，加強對操作者進行新產品工藝知識理論與實踐培訓是最重要的方法之一。

3.5.2 新品節拍---時間曲線及其分析

從以上曲線圖可以看出，持續拉鏈時間越長節拍效率就會逐漸接近目標節拍。所以我們要采取各種組織管理手段，加強新品知識的培訓和實踐，培訓多能化的操作者，以縮短達到目標節拍P0所需的時間t0。否則，就會長時間地以p>p0的節拍組織生產，浪費大量時間，降低企業市場競爭力。

4 汽車總裝配時間改善方法

改善無止境，以時間為研究對象對總裝配作業進行技術改善、管理改善消除或減少總裝配時間的浪費，是工藝技術工作者、基層管理者和作業者進行現場工藝改善最重要的方法之一。

4.1 基本作業時間（生產線作業時間）改善的基本方法

4.1.1 改變產品設計結構，提升作業效率

如：發動機打氣泵上的連接接頭原始設計是90度彎通接頭，只能用呆扳手擰緊。經要求，改成直通接頭，可以通過風動工具擰緊，從而減輕了勞動強度，提高了效率。

4.1.2 采用更加高效可靠的零部件，提升效率

如：快插接頭要比我們常用的卡套式氣管接頭更可靠，更容易裝配。

4.1.3 選擇設計高效的裝配工具，改善基本作業時間

如：我們在轉向安裝工位采用定扭風槍，效率就會遠高于采用普通風槍再用表盤式力矩扳手進行100%檢驗。如：在連接啟動機線束工位，因為空間狹小風動工具無法使用，我們可以采用配備比呆扳手更高效的棘輪扳手。為縮短作業時間，選擇主要作業工具的順序應該是：首選風動工具或電動工具（如油壓脈沖風槍，定扭風槍，電槍），其次是高效手動工具等（如十字螺釘旋具，棘輪扳手），最后是普通工具。

4.1.4 設計采用組合工具、移動工具，使得一種工具能夠同時操作幾個勞動對象

如：輪胎螺母擰緊機，四軸板簧U形螺栓螺母擰緊機。這些工具相對于單頭擰緊工具效率更高，質量更可靠。

4.1.5 設計采用吊具，夾具，并保證合理數量

如：閥類分裝，采用夾具定位加緊分裝，即減輕勞動者工作強度，又縮短工作時間;同時要配置合理數量，提高效率，保證質量，滿足節拍。

4.1.6 根據工作位置特點，挑選適合要求的工作者

作業者是生產力主要素中最活躍的要素，要根據工作位置的特點，根據身高、性別、體力、性格、靈活性等個性因素來挑選作業者。如在駕駛室下面裝擋泥板的操作者，就受到身高的限制;如在傳動軸工位負責轉動軸打緊的人員身高偏低，臂不夠長工作就非常困難;如閥類分裝就因為品種多樣，就需要比較細心的人等。

4.1.7 通過輔線及部品過程參數的精準控制，保證主線節拍及調試時間

如針對采用復合式氣囊懸架的車型，在后橋分裝時要嚴格控制板簧中心距，板簧兩端在夾具上的中心距以及板簧自帶板簧銷在前后方向的定位控制。如我們D560車型采用東風變速箱，掛擋搖臂要求原始狀態下偏后8度，這樣才能滿足后拍檔掛入的輕便性等。

4.1.8 運用工作改進的四種技巧，對工序作業進行分析

四種技巧為：取消、簡化、合并、重排。如我們目前生產的KA3N車型，從發動機增壓器口到EGP總共有四段;各工位分段打緊;到最后整體連接時總是存在排氣管吊架裝配困難或排氣管某個位置連接不上。因此我們取消了各工位打緊要求，各分裝工位只需要連接，等到最后一個工位連接完畢，在逐個統一打緊，該問題得到了消除。

4.1.9 運用動作經濟四點基本原則改進作業方法提升效率

運用IE中動作經濟的基本原則，在各種條件一定的情況下，使得工作效率提高，工作輕松自然，包括：（1）運用兩手同時操作;（2）動作單元力減少，等級力求降低;（3）動作距離求縮短;（4）動作輕松容易等。如金屬管路的裝配，用雙扳手擰緊要省力、省時的多。如快放閥的分裝需要轉三個接頭，兩個支架。首先我們將接頭、支架連接螺栓、螺母全部帶上，然后用風槍統一打緊。這樣就減少了一次或多次風槍取放的動作單元。

4.2 輔助作業時間改善的技術方法（Tf）

如果從經營管理的附加價值方面嚴密考慮，輔助作業時間屬于“無用時間”，因此也是改善的重點。

4.2.1 利用IE工程布置與路徑等分析技術，對搬用進行分析

縮短搬運或移動距離，盡量避免交叉或往復搬運，以縮短搬運時間。如（1）工藝合件分裝工作位置應當距離合件線邊存儲位置的距離盡量縮短。（2）線邊存儲位置應當距離合件上線裝配工位距離盡量縮短。

4.2.2 采用高效設備提升裝配效率。如輪胎裝配電動旋轉定位設備

如輪胎螺母擰緊機一次五個螺母，兩次全部擰緊;如高效的起重設備，采用機械滑軌，在電瓶裝配時一次吊裝兩個，省時高效。

4.2.3 取消或減少檢查時間

（1）采用過目知數的工位器具，減少數量檢查的時間。（2）采用可靠的定扭工具，減少螺栓打緊后的復查工作。（3）采用過程制動標記的方法，如我們在套筒頭內預裝帶染色的海綿，螺栓打緊自動標色。（4）設計開發高效簡潔的檢測工具，如檢查車架吊耳同軸度的銷棒，檢查車架外觀的卡板等。

4.3 準備和結束時間的時間改善方法

（1）對換型產品提前建立過量儲備;

（2）對換型產品提前一定時間做好非借用件準備;

（3）對操作者進行培訓，培訓操作者的多能力，縮短品種轉換的準備時間。

4.4 對個人需要與休息寬放時間的思考

（1）每一節拍內安排一定比例Tjk+Txk≧10%P（P為節拍），以消除緊張，恢復疲勞，保證操作者能以較好的體力和精神狀態投入到下一個循環。

（2）對采光、照明環境要符合人類工效學，甚至可以在裝配現場設置綠化點。

（3）對于分裝工位要審視工作臺、座椅等，是否符合人機工程，以減少疲勞。

（4）作業分組要考慮作業者之間的人際關系，把志同道合者放在一起營造良好的人文環境。

（5）鼓勵在Tjk+Txk時間內做適量活動，放松疲勞。

（6）禁止在操作中私人低語，否則容易導致精力不集中，出現數量、質量問題。

4.5 通過作業的合理轉移來轉嫁時間

（1）采用分總成上線裝配第一原則。

（2）將分裝工作由輔線裝配，向供應商分總成供貨轉移。

（3）將調整、重修向線上裝配轉移。

（4）通過作業編程轉移改善作業強度和時間。

5 結論

通過對總裝配時間的研究，對影響汽車中裝配效率的因素進行了有效分析。總結提出了一套總裝配時間效率提升、改善的路徑和方法。對汽車生產線設計布局、生產管理的高效性提供理論參考。

參考文獻

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