高壓開關產品裝配工時定額研究

黃鴻星，鄭益征

(西安西電開關電氣有限公司，陜西 西安 710077)

1 勞動定額作用

勞動定額是生產計劃安排、工作量計算、成本核算及考核的重要依據，是工作量衡量的尺度。在企業的生產、勞動、成本等計劃的編制、任務量核算、工序能力平衡、資源等方面應用，為企業科學管理提供基礎和支撐。近年來，勞動定額在國內應用快速發展，航天、船舶工業以及眾多制造業都已建立企業勞動定額企業標準和定額數據庫，通過與企業的生產、財務聯網，在企業生產經營中廣泛應用，收到了良好管理和經濟效益。提升勞動定額科學性、準確性，是新形勢下企業管理的重要環節，也是現代企業發展、管理提升的迫切要求。

在生產計劃制定方面，企業根據勞動定額計算總任務量、設備需求、生產定員等工作，并對工序進行平衡和優化，制定科學合理的生產安排和計劃。

在經濟核算方面，應以勞動定額為依據，用價值的形式，計算、分析各種費用和成本，比較經濟活動中的財力消耗及占用，進行經濟核算、成本分析管理，評估經濟效益。

在資源配置方面，根據勞動定額及工作量，合理配置生產過程需要的設備、人力、財力，保證勞動分工與協作，高效利用資源，實現節拍化均衡生產，提升經濟效益[1]。

2 高壓開關產品勞動定額研究方法

隨著西安西電開關電氣有限公司高壓開關產業化發展戰略的實施及企業管理提升，對生產、經營管理提出更高目標和要求，迫切需要根據精確的勞動定額，為提升產能、提高管理效益提供依據支持。本文結合企業生產情況，研究高壓開關裝配工時定額方法，通過先進的定額技術和工具，建立勞動定額計算方法和模型，制定工時定額算法及標準，推動勞動定額科學、精準化。

3 高壓開關產品工時定額方法確定

3.1 高壓開關產品裝配工時定額方法分析[2]

高壓開關產品屬于成批生產類型，多數工序應用經驗估工法進行裝配工時定額估計，定額方法適應性差，即同一個產品(或組件)，不同裝配過程估計工時定額分散性很大，裝配作業過程中，手工作業內容較多，估算法工時定額誤差較大，難以準確反映真正的工作量，導致排產不準，計劃實現率低，資源浪費，成本及利潤核算數據失真。為此，應對裝配工程進行分析，確定定量化定額方法，精確計算工時定額，提高工時定額準確性和管理效果。

3.2 高壓電氣產品裝配工時定額方法確定[3]

高壓開關產品裝配包括清理、組裝、對中、密封、緊固、試驗等工序，作業采用從基準件開始由下至上、由內到外的依次裝配，除部分工序用設備或機械外，其余多數工序為手工作業。但不論分裝、總裝，都包含有清理、裝配、對中、密封、緊固、調試試驗等工序。目前勞動定額方法有經驗估工法、統計分析法、類推比較法、技術定額法等方法，通過工序過程分析、數據分析，對于有規律的工序，通過幾何圖解法、回歸分析法、復合函數法，建立數學模型，求解。對于手工及無規律的工序，采用統計分析法，形成工時定額，工序及定額方法見表1[4]。

4 裝配工時定額算法研究[5]

4.1 清洗、清理工時定額算法

高壓電氣產品在裝配前要求去除零件表面的灰

塵、油污和雜屑，清理通常采用超聲波清洗工藝，部分特殊零件采用手工擦拭。

4.1.1 超聲波自動清洗工時定額方法

零件清洗采用超聲波自動清洗機進行，其清洗作業時間由清洗工藝時間、設備運行節拍確定，零件工時定額計算方法如下：

(1)

式中，Ti是零件清洗時間，單位為min；TB是清洗節拍時間，單位為h；NB是每框清洗零件數；Vi是零件占清洗框體積，單位為mm3；V是清洗框體積，單位為mm3。

4.1.2 手工清潔工時定額數學計算建模

對于尺寸大、難清理的零部件，應采用清潔棉、清潔紙手工清理，其工時定額與零件成型工藝、復雜程度、清潔面積等因素有關。下述對高壓電氣手工清理工時定額算法進行探討。

1)清理作業測時。對高壓電氣產品手工清理作業過程進行測時，得到零部件測時數據表(見表2)。

2)數據分析整理。對測時統計值進行處理，整理出各類零件工時與影響因子，整理成T-S數據表(見表3)。

表3 T-S數據表

3)作時間-因素圖[6]。在坐標系中作殼體清理時間-面積曲線(T-S曲線)(見圖1)。

圖1 殼體清理時間-面積曲線

4)確定殼體清理數學模型。從圖1可以看出，清理工時與面積呈連續曲線關系，同時，其清理時間與面積及法蘭數兩種因子有關，其曲線數學模型通式為；

Tp=aSnNm+b

(2)

式中，S是清理件面積，單位為mm2；N是法蘭數；m、n是指數；a、b是常數。

求解曲線方程

Tp=0.000 002 1S1.06N0.058+8.35

(3)

5)其他時間確定。其他時間包括生理需要時間Tr、布置工作地時間Ts，分別取作業時間3%和2%，準備-終結時間。按照每批制定工時定額，生產一批零件準備-結束的時間Te，批量為n，則單件準結時間為Te/n(min)。

成批生產單件定額標準計算式如下：

(4)

6)其他類別零件清理數學模型。

鑄件殼體清理數學模型為：

T=0.007 5S0.62-21.7

(5)

鑄件導體清理數學模型為：

T=0.000 000 35S1.375+2

(6)

機械加工件清理數學模型為：

T=0.000 62S+53

(7)

4.1.3 測試驗證

本文僅對焊接殼體清理進行驗證并論述，其他類型數學模型驗證不再贅述。焊接殼體清理驗證過程如下。

將表1的5KA.001.0001相關數據輸入計算模型，計算時間：

T=0.000 002 1×6 299 7191.06×60.058+8.35=45.9 (min)

單件準結時間為2 min，單件總定額為47.9 min，與實測值45 min比較，誤差度為+6.4%，工時定額計算模型比較合理。

4.2 裝配工序定額計算[7]

裝配由于手工作業，其裝配時間與大小、體積、質量有關系，按產品裝配形態、裝配過程的時間寫實數據，用均方根法計算先進合理的工時定額，步驟如下。

4.2.1 求平均數

(8)

式中，μ是均值；Xi是抽樣各數值；n是項數。

4.2.2 求標準差

(9)

式中，σ是標準差。

4.2.3 求一定百分比W人完成先進定額值

T=Wσ+μ

(10)

式中，T是工時定額；W是標準正態概率系數，可在參考資料(見表4)中查閱。

表4 標準正態概率表

4.2.4 裝配工時驗證

以產品元件隔離開關總裝為例，對計算的時間進行驗證，結果見表5。

表5 隔離開關裝配工時定額驗證表

該工況是90%人能夠完成(即W=1.28)條件下得出的，工時定額誤差約為±10%，從批量生產類型工時定額角度，準確度高，合理可行。

4.3 抹膠工時定額

密封抹膠是用工具將密封膠沿密封槽均勻涂抹，清理去除密封槽外的膠，達到裝配后設備密封目標。對于抹膠工序，其作業時間與密封槽直徑或周長有關，通過實測數據推導工時定額計算模型為：

T=0.62φ0.2+0.56

(11)

式中，φ是零件直徑，單位為mm。

根據式8計算高壓電氣元件總裝對中時間標準(見表6)。

表6 元件抹膠工時定額標準表

4.3.2 效果驗證

以252-9A隔離開關抹膠為例，進行驗證。密封槽規格及數量為φ455，共2條，則其抹膠工時=(0.62×4550.2+0.56)×2=5.3 (min)。與表值5 min進行對比，誤差為6.6%，因此計算模型合理。

4.4 對中工時定額確定

對中工時主要受裝配件的質量、大小及對中方法影響，相同對中方法，對中時間受質量及大小因素的影響，采用測時法確定定額標準，對中定額標準表見表7和表8[8]。

表7 分裝標準時間表

表8 總裝對中時間標準表

4.5 緊固工時定額計算[9]

采集多批螺桿緊固時間樣本，相同規格求平均值，單個螺桿緊固時間用曲線回歸法確定。

4.5.1 螺桿緊固數學模型

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T=(0.000 2d3.94+20)×N×(1+10%)

(12)

式中，d是螺桿直徑，單位為mm；N是螺桿數量。

4.5.2 效果驗證

針對隔離開關與動側盆子緊固工序，驗證計算模型。隔離開關與動側盆子緊固螺桿為16個M12螺桿，緊固。

計算時間T=(0.000 2×123.94+20)×16×(1+10%)+準結=9 (min)，實際工時為10 min，誤差為-10%，合適。

4.6 配線時間定額標準[10]

產品每間隔配有控制柜，需要與產品連接，目前最先進時間為8 h/間隔，最落后時間為20 h/間隔，最理想時間是12 h/間隔，則根據非肯定時間法計算配線時間。

(13)

按照90%(即W=1.28)完成率計算工時，則配線時間計算工時為：

T=Wσ+μ

(14)

式中，W是標準概率(查表可取W=1.28)。則T=1.28×2+12.6=15.16 (h)。

5 元件、產品工時定額計算[11]

5.1 元件裝配

按元件指定工時定額標準，裝配工序包含組件裝配、元件總裝兩部分。工序工時定額=單件工時定額×定員，即

(15)

式中，Te是準備-結束的時間；n是批量；生理需要時間及布置工作地時間Ts包含在Ti中。

5.2 總裝工時

按產品形態及元件數量、定員人數計算總裝工序定額，它包含總裝時各工序分裝時間、總成裝配工時定額，計算式如下：

總工時=∑工序分裝定額×配套數量×

定員+∑工序總裝定額×配套數量×定員

即：

(16)

式中，T是總裝臺工時，單位為min；TFi是分裝工序單件定額，單位為min；mi是單臺分裝件數量；DFi是分裝工序定員；TZi是總裝工序單件定額，單位為min；Pi是元件數量；Dzi是總裝工序定員。

6 應用效果

目前，高壓開關產品工時定額通過生產驗證，開始在本公司應用，應用前后主要數據見表9。

表9 開關產品裝配勞動定額效果對比表

經過本公司管理評價，勞動定額準確率≥90%，勞動定額完成率≥95%。

7 結語

本文探討了高壓開關手工裝配下，基于數據的工時定額方法及數學建模，針對不同工序和工藝過程，分析其影響工時定額的因素，采用數學建模計算方法，給出了高壓開關裝配定額方法，并通過在實際中應用驗證，準確性為90%以上，目前已在生產中應用，效果良好。