汽車裝配工時速算方法的探索應用

張博，熊凱，徐俊，顧金龍

汽車裝配工時速算方法的探索應用

張博，熊凱，徐俊，顧金龍

（吉利汽車集團有限公司，浙江 寧波 315336）

在競爭日益加劇的市場環境下，為降低成本，提升市場需求滿足能力，每個汽車及零部件制造企業都不斷致力于提高生產效率，提高生產線的生產能力，著重點在于消除瓶頸工位，實現生產線的線平衡。為最大限度地實現線平衡，在項目開發階段就要通過工時分析充分確認工藝流程布置的合理性。該項工作的核心內容就是生產線各工位的作業工時核算。文章主要介紹提升工時核算效率、實現工時核算標準化及自動化應用的方法。通過該方法的探索應用，明確分析要素，簡化分析步驟，可實現工時核算效率提升50%以上。

工時分析；速算方法；效率提升；工時估算

前言

隨著生活水平的提升，顧客對汽車產品的需求量激增，在日益加劇的市場競爭環境下，各個汽車及零部件制造企業致力于不斷提高生產效率，提高生產線的生產能力，著重消除瓶頸工位，實現生產線的線平衡。為最大限度地實現線平衡，在項目開發階段就要通過工時分析充分確認工藝流程布置的合理性，該項工作的核心內容就是生產線各工位的作業工時核算，目前運用較廣的有MTM-UAS（方法與時間測定法）、MODAPTS（模特排時法）等PTS（預定動作時間標準法）計算方法。

運用PTS（預定動作時間標準法）計算方法開展工時分析工作的步驟如下（圖示見圖1）：

圖1 PTS（預定動作時間標準法）計算方法工作步驟圖

（1）確定作業對象。

（2）分析作業對象的作業方法。

（3）將作業方法根據規則細分成人體基本動作要素（如：MTM-UAS法把動作分解為“伸手、移動、抓取、定位、放下、行走”等動作要素；MODAPTS法根據人體作業時的運動部位（手指、手腕、前臂等）將作業動作分解為21種人體基本動作要素）[1]。

（4）從《標準動作時間表》中查詢獲得各動作要素對應的時間（如表1，表中1模數=0.129 秒）[1]。

（5）統計該作業的各個動作要素對應時間，累計換算為時間值，得到標準作業時間。

表1 MODAPTS法標準動作時間表

動 作代碼模數動 作代碼模數 手臂的移動手指M11其它動作觀察E22 手腕M22校正R22 小臂M33判斷D33 大臂M44蹬踏F33 肩部M55按壓A44 抓取接觸G00回轉C44 簡單G11步行W55 復雜G33彎腰B1717 定位不要目視P00坐下S3030 需要目視P22重量附加L11 非對稱P55

運用PTS 計算法開展工時分析工作時，薄弱項如下：

（1）各項工作必須分解成基本動作。這就需要分析人員具備豐富的實操經驗及工序工步優化能力[2]。在分析基本動作的同時要考慮到調節因素及動作順序，否則將會分解出冗余的肢體動作或丟失動作，增大分析工時與實操工時差異，喪失分析工作的意義；且該項工作細微繁瑣，需要消耗工時分析人員大量的時間去完成分析工作。

（2）由于這種方法表面上看起來使用方便，但實際需要結合實際作業環境進行分析，分解基本動作和確定調節因素需要工程師具備較高的專業技能及經驗，對于經驗不足者來說，容易出現不合時宜的使用。

整車工藝開發前期VBE（VBE是按照工藝裝配順序根據發布的3D數據進行虛擬裝配的確認活動）階段BOP（工藝流程圖）參考在產車型流程搭建，但共線車型產品結構及零件數量存在差異，如果各工序操作使用PTS方法分析工時，消耗時長將嚴重影響同步工程整體工作進度，從而影響項目整體開發周期；如果憑借經驗評估各工序操作工時，易出現評估準確性低問題，導致工位作業量規劃不合理，后期線平衡調整工作量大，VBE準確率低，工序調整后導致其與同步工程階段分析工藝差異客觀存在，易增加由于工藝調整產生的新問題，此時問題解決成本上升，帶來不必要的費用支出。為提升工序工時分析工作效率，降低分析人員能力需求，縮小分析工時與實操工時間的差異，提升VBE準確率，控制開發成本，在現有標準基礎上探索新的應用方法勢在必行。

1 工時速算方法探索研究

1.1 工時速算方法基礎選擇

就汽車總裝行業而言，生產線上的主要作業內容可簡述為將整車各個零部件組合裝配到車身上，工序主要針對裝配作業開展，作業工時分析一般按工序工步開展，工步向下再拆分，根據裝配作業的性質主要可拆分為取件、拆包、裝件、返回等，再進一步分解到人體基本動作[3]，如汽車總裝作業取件為線邊料架取件或SPS料車取件，取件可分解為人體基本動作“行走（步行至零件料架位置）、伸手、抓取、行走（步行至零件裝配位置）”；拆包可分解為“伸手、抓取、移動”，其與MTM-UAS方法匹配度較高，從適用性方面考慮定義MTM-UAS方法為探索新方法應用的基礎較為合理。

1.2 工時速算目標確定

應用改善基于MTM-UAS方法及工作步驟，借助計算機輔助系統，簡化分析流程，通過往期數據庫對比核查以往工時數據及車型結構數據鎖定速算作業模型，開發工時速算工具，實現數據自動統計及運算，從而實現便捷運算及超負荷統計異常顯示，工序問題前置，根據優化步驟制定效率目標可提升工作效率50%以上。

1.3 工時速算邏輯建立

邏輯的建立是工時分析方法改善執行的基礎，根據汽車總裝裝配行業特性結合MTM-UAS方法基本動作要素及改善目標建立優化工時速算邏輯，最終確立工時速算邏輯如圖2所示。

通過關系樹的創建及標準工時庫的建立，使用時無需再進行作業基本動作的細化分解判定，簡化分析步驟，從而降低分析人員對專業方法的強相關需求，無需考慮分析人員實操經驗、工序工步優化能力差異造成的動作分解偏差，保證工時分析差異最小化及準確性。

圖2 方案主邏輯圖

通過開發工具的應用，無需分析人員開展現有PTS法分析時的作業分解、查表、符合條件確認、工時累加、工時統計工作，這類工作均通過軟件工具提取計算，簡化分析人員的分析步驟，從而大幅提升工作效率。

1.4 工時速算方法確立

根據主邏輯圖邏輯關系，確定工時速算方法步驟：

（1）根據汽車總裝行業特點，梳理裝配作業類型。梳理裝配類型前先了解裝配的定義：每個產品均由若干個零件組成，將若干合格的零件按規定的技術要求組裝，并經調整、測試，成為合格產品的過程稱為裝配。

汽車行業總裝裝配作業類型根據零件間的組合方式可分為螺紋連接（利用螺紋緊固件將不同的零件組合）、粘貼（利用膠粘劑將不同的零件組合）、卡接（利用卡扣將不同的零件組合）等，裝配作業類型按照零件組合方式，作業手法等梳理分類，形成邏輯樹基礎根基。

（2）根據梳理出的裝配作業類型向下拆分約束條件。根據邏輯樹基礎關聯的零件狀態屬性（如剛性零件、弱剛性零件等）、供貨屬性（如主體零件和標準件整體供貨等）、作業需求（如調整、按壓等）等衍生出邏輯樹枝干，創建父子級邏輯關系樹。

（3）根據邏輯關系樹末梢（帶作業工況條件的螺接、卡接、粘貼、插接等工步操作），運用MTM-UAS方法分析底層裝配動作要素，完成邏輯關系樹末梢作業的動作分析。

（4）根據分析出的動作要素定義要素參數并制定參數規則。

（5）組合各裝配作業類型對應的動作要素，建立對應裝配作業類型的工時分析標準條目。

（6）依照邏輯關系樹分支依次分析各裝配作業類型約束條件及動作要素，制作各對應裝配類型的工時分析標準條目，梳理建立標準工時庫。

（7）根據創建的邏輯關系樹及標準工時庫，開發軟件工具，將邏輯關系樹以簡潔的方式體現在工具窗口界面上，同時通過程序編譯橋接工具界面與標準工時庫及工序工時分析文件。

邏輯關系樹末梢對應編譯多段程序調取標準工時庫條目，軟件工具通過調取邏輯關系樹末梢程序橋接標準工時庫及工序工時分析文件，橋接關系邏輯圖見圖3。

圖3 軟件工具橋接關系邏輯圖

（8）利用軟件工具開展工時分析，分析時在工具分析界面（如圖4）根據裝配類型選擇關系樹分支，即可將對應標準工時條目調出添加至工序工時分析文件中。

圖4 分析工具界面

（9）分析人員在工序工時分析文件中填入要素參數（如：標準件數量、卡點數量等），即生成該工序工時，完成該工序工時分析。

通過以上方法步驟，降低工時分析實際人工需求及專業技能需求，借助計算機輔助系統開發的軟件工具實現工時分析自動化、簡便化、快速化及標準化。

1.5 VBE階段工時估算

為進一步提速增效，適應整車工藝前期VBE階段BOP搭建的需求，進一步縮短工時核算周期對同步工程工作周期的影響，在上述工時分析方法的基礎上進行進一步的探索研究，簡化提煉標準工時模型，探索開發速算估算工具，用于支撐開展工序粗排工作，具體方法如下。

根據總裝常用作業類型梳理上述標準工時庫中的工時代碼組合，結合往期工時數據庫及現場實際生產情況，篩選通用/常用工況代碼組合作為估算標準工時，借助計算機輔助系統開發速算工具，估算標準工時篩選規則以線束插接作業為例如下。

線束插接作業：經對比以往數據庫工時分析數據及現場作業工況考察，常用工況為不帶鎖止銷插接件單手插接或雙手對插（此兩種插接方式常用且代碼組合相同），據此將以上組合代碼作為估算標準中線束插接操作的標準工時，工時計算時，僅需判定作業內容為線束插接，然后在下拉選項中選擇線束插接，填入插件數量，工位屬性等信息根據工位工作內容實現下拉菜單選擇，即可實現增值工時、總工時自動計算及工位工時統計，作為VBE階段工位工作量調整判斷依據。

由于汽車總裝裝配作業生產線主要依靠人工實現作業，作業工位輔助工裝/機械手配置情況、物流上線形式條件，都將影響人工作業效率[4]，故工時估算速算工具中添加邏輯條件，考量其對整體作業工時的影響，提升工時估算準確性。

由于精簡了標準條目數量，同時縮小了分析文件容量，分析效率得以進一步提升。

2 工時速算方法應用驗證

2.1 工時速算方法應用驗證

任何工作方法的推行都要經過實踐應用的檢驗，本文所述方法亦不例外。借助汽車集團的項目開發資源優勢及項目開發計劃，在某新工廠某新型新能源汽車項目上實施應用。經驗證，使用工時速算方法，整車工時核算周期為12天·人，相對以往項目平均周期40天·人，工作效率提升70%。

使用工時速算估算方法，VBE階段的工時估算周期可縮減至5天·人，工位工作量評估通過速算估算方法實現從以往的憑經驗判定調整為簡便的量化評估，并通過計算機輔助程序實現工位工時智能統計及超負荷工位異常顯示，實現工作量直觀判斷，指導調整工藝流程，工藝排布準確率得以提升，實現工藝流程問題前置，后期線平衡調整工作量降低，提升同步工程分析工作問題發掘率，分析效率提升80%。

2.2 工時速算方法應用階段及流程梳理

以上工時分析方法（1.4章節工時速算方法；1.5章節工時速算估算方法）探索改善后，可滿足兩種需求：

（1）使用工時速算估算方法開展工程數據前期（V0/V1階段）的工時估算，用于指導工序粗排，保證同步工程分析準確性及問題發掘率，降低后期工藝流程調整導致的工藝風險；

（2）數據凍結后，使用工時速算方法開展工藝流程開發階段的工時核算，指導生產線布局及人員配備。

通過兩種工時速算方法的探索研究，結合項目開發計劃及階段性目標，經實踐表明有針對性的應用可有效提升工作效率，削減冗余論證調整工作量，將有限的時間更多的投入有效工作，保證項目周期及質量[5]。

3 結論

隨著市場需求的變化，各主機廠的新車型開發周期不斷壓縮，推動著各項工作的加速變化革新，工作效率的提升勢在必行，在這種情況下要不斷的探索創新，革新工作方式方法，適應市場需求，順勢而生，工時速算方法的探索應用實現了項目開發階段工作效率的大幅提升，才能夠在保證項目周期的基礎上，助推項目質量的快速攀升。

[1] 范中志.工業工程基礎[M].廣州:華南理工大學出版社,2005,210- 230.

[2] 何善平,奚立峰.發動機裝配線平衡方法研究[J].工業工程,2005,18 (3):83-86.

[3] 趙巖,王樹娟,孟新.淺談標準工時在制造業的建立與應用[J].信息周刊,2019,(14):79-80.

[4] 韓宇,王耀,崔國星.基于多工種?多品種生產模式建立工時定額標準的探索與實踐[J].航天工業管理,2019,(12):40-42.

[5] 方禮霞.淺談工時定額管理的意義與困惑[J].中國石油和化工標準與質量,2018,38(1):66-67.

Exploration and Application of Quick Calculation Method of Man-hours for Automobile Assembly

ZHANG Bo, XIONG Kai, XU Jun, GU Jinlong

（Geely Auto Group Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315336）

In the increasingly competitive market environment, in order to reduce costs and improve the ability to meet market demand, every automobile and parts manufacturing company has been committed to continuously improving production efficiency and increasing production line production capacity, focusing on eliminating bottlenecks. Realize the line balance of the production line. In order to achieve line balance to the greatest extent, during the project development stage, the rationality of the process layout must be fully confirmed through man-hour analysis. The core content of this work is the man-hour accounting of each station of the production line. This article mainly introduces the improvement of man-hour accounting efficiency, a method to realize the standardization and automatic application of working hours accounting. Through the exploration and application of this method, the analysis elements are clarified and the analysis steps are simplified, and the efficiency of man-hour accounting can be increased by more than 50%.

Man-hour analysis; Rapid calculation method; Efficiency improvement; Man-hour Estimate

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1671-7988(2021)23-124-04

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.023.035

張博，就職于吉利汽車集團有限公司，研究方向：汽車制造工藝。