方法研究在作业标准制定中的应用.docx
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方法研究在作业标准制定中的应用
1前言
工时定额（TimeQuoat）,是在一定的生产技术和组织条件下制定出来的充分生产设备和工具，合理的组织生产和有效地运用先进经验，完成单件产品生产或单项工序作业的必要时间消耗，工时定额以时间为度量尺度，并且通常以工序为计算单位而制定工序工时。
工时定额是企业信息管理化的一项基础性工作，是企业进行科学化、标准化管理的必要手段，是现代企业管理制度的重要组成部分。
同时在机械加工生产过程中，工时定额的制定关系到机械加工的成本核算、零部件的制造周期及制造工人的经济效益等，其主要表现在：
工时定额是编制企业计划、合理组织生产的基础；工时定额是改进生产技术，挖掘劳动潜力，提高生产效率的重要手段；工时定额是企业内部进行成本核算，评价经济效益的重要依据；工时定额是衡量职工贡献大小、正确贯彻按劳分配原则的必要尺度[2]。
工时定额的制定方法有：
经验估工法、统计分析法、类推比较法、技术定额法。
经验估工法又包括粗估工、细估工和概率估工三类。
统计分析法可分为简单平均法、加权平均法、概率统计法和百分数法四类[2]。
类推比较法可分为按典型工序制定和按典型零件制定典型定额标准，然后进行类推比较。
技术定额可分为技术测定法和技术计算法两大类[2]。
对于多品种小批量和单件生产类型企业而言，现行工时定额失去了其应有的基础作用，而仅仅局限于考核工人劳动量和近似估算生产成本。
国内绝大多数企业的相关理论不完善，多年来设计的方面有的未修订，有的则修订时间太长，亟需更新，还受主观因素影响大，准确性和科学性难以保证。
现有工时定额手段落后，定额水平低，缺乏新的、有效的、快捷的计算工具和完善的管理机制，目前的工时定额技术已成为企业标准化管理的瓶颈之一，制约着企业快速发展[1]。
方法研究是对现有的或拟议的工作（加工、制造、装配、操作）方法进行系统的记录和严格的考查，作为开发和应用更容易、更有效的工作方法以及降低成本的一种手段。
分为流程分析、程序分析、操作分析、动作分析四大部分。
其目的是为了减少不必要的消耗，减少人力，减少内耗，改进工艺，来提高生产率，降低疲劳强度来减少次品率。
在市场竞争日益激烈，产品更新换代日益加剧的背景下，企业要具有较大的灵敏度和适应性，缩短产品开发周期、提高产品质量、降低生产成本已成为企业生存和发展的关键。
装配作业是制造过程中形成产品的后置工序，装配时间对企业效益有着直接影响。
统计结果表明，现代机电产品的装配工作量占整个产品工作量的30%—70%，所需人力约占熟练劳动力的40%，装配成本约占产品成本的23%—70%，装配时间约占产品总生产时间的20%—50%[4]。
而在实际生产中，装配时间往往成为制约生产率的主要因素。
应用方法研究来制定工时定额可以增强求知意识，打破工时定额技术发展的瓶颈，挖掘企业内部潜力力求在不投资或投资很少的情况下获得大量经济效益。
20世纪50年代初，我国一些工企业就开始了劳动定额管理工作。
在五十多年的发展过程中，国内工时定额工作取得了一定成绩；逐渐形成并建立相关的工时定额机构，建立健全了工时定额管理制度；企业定额水平在逐渐提高，不少企业为了提高生产效率，减少消耗，增加工人的劳动效率而改进工时定额制定方法，编制对于自身企业适合的工时定额标准，从而有效地增强了工人的积极性，提高了生产效率，加强了定员和定额管理。
但是就总体而言，国内企业的工时定额发展较为缓慢。
随着我国进入世贸组织，转变市场经济增长方式，企业的科学化管理已成为加强企业竞争力和企业运作方式与国际接轨的重要保证；国内优秀企业制度的进一步建立和完善也给工时定额的发展带来新的机遇。
自从18世纪末泰勒和19世纪初吉尔布雷斯夫妇倡导动作与时间研究以来，动作与时间研究已经逐渐发展成熟，现在对生产起到了提高质量、产量和劳动生产率，以及降低成本作用。
目前，许多国家和地区都在大力发展时间研究，以增强竞争力。
2理论及方法
2.1方法研究
对现有的或拟议的工作（加工、制造、装配、操作）方法进行系统的记录和严格的考查，作为开发和应用更容易、更有效的工作方法，以及降低成本的一种手段。
主要分为流程分析、程序分析、操作分析以及动作分析[2]。
2.2作业标准
是为了保证在规定的成本和时间内完成规定质量的产品所制定的方法。
作业标准一般应明确以下要求：
各种材料按时、按质、按量到位；工装设备、工模夹治具都需具有可靠的稳定性；明确的工艺流程与布局；明确的人员配置要求；明确的作业方法与手段；明确的工作程序与作业步骤；明确的标准工时；质量标准及检验方法[3]。
2.3预定时间系统
预定时间标准（PTS）是一种工作衡量技术，借助它根据人的基本动作时间（按工作的性质和进行动作时的工作条件分类）来规定达到一定效能水平的作业时间。
利用预先为各种操作所制定的时间标准来确定进行各种操作做需要的时间，而不是通过直接观察和测定来确定[2]。
2.4标准资料法
在实际生产中，许多工作都有若干相同的作业要素。
在确定这些作业的标准时间时，通常要进行作业测定，当然也包括对这一公共要素的测定。
如果掌握了一套公共要素标准时间的数据，就不需要一次又一次地对同一要素进行测时。
假如能给工厂中重复发生的要素建立资料库，而且它所包含的要素很多、范围很广，那么对新的作业就不必进行直接的时间研究了。
只需将它分解为各个要素，从资料库中找出相同要素的正常时间，然后通过计算加上适当的宽放量，即可得到该项新作业的标准时间。
标准资料是将直接由作业测定（时间研究、工作抽样、PTS等）所获得的大量测定值或经验值，经分析整理、编制而成的某种结构的作业要素（基本操作单元）正常时间值的数据库。
利用标准资料来综合制定各种作业的标准时间的方法叫做标准资料法。
用标准资料方法确定各作业标准时间时，首先应明确作业中哪些是不变因素，哪些是变动因素。
建立标准资料，实际上是一个对所研究的作业测定对象，进行时间研究和分析综合其结果的过程，即确定作业要素。
用上述三种基本方法进行时间研究或搜集以往时间研究的测定值或经验值。
将大量数据加以分析整理，编制成公式、图、表等形式的资料（即数据库）[4]。
2.5秒表时间研究
秒表时间研究是作业测定技术中的一种常用方法，也称直接时间研究——密集抽样（DirectTimeStudy—IntensiveSamplings简称DTSIS）。
是在一段时间内运用秒表或电子计时器对操作者的作业执行情况进行直接、连续地观测，把工作时间和有关工作的其他参数，以及与标准概念相比较的对执行情况的估价等数据，一起记录下来，并结合组织所制定的宽放政策，来确定操作者完成某项工作所需的标准时间的方法。
秒表时间研究的特点。
秒表时间研究是采用抽样技术进行研究。
抽样调查是一种非全面的科学的调查方法。
它是按随机的原则，抽选总体中的部分单位进行调查，以推断总体的有关数据的方法。
秒表时间研究以生产过程中的工序为研究对象，在一段时间内，按照预定的观测次数利用秒表连续不断地观测操作者的作业，然后以此为依据计算该作业的标准时间。
由于观测的时间是限定的，而且是连续观察的，所以是密集性抽样。
由于测定时间的选择完全是随机的，无任何主观意图的影响，因此观测结果应具有充分的代表性。
另外，用秒表测时法进行观测的次数是根据科学的计算确定的，是能保证规定精度要求的次数。
观测结果的误差可在观测之前根据抽样的次数和总体中各单位时间标志的差异程度，事先通过计算，将其控制在一定范围之内，因此计算结果比较可靠。
确定观察次数。
秒表时间研究是一个抽样观测的过程，为了得到科学的时间标准，需要有足够的样本容量。
样本愈大，得到的结果愈准确。
但样本量过大，时间和精力大量耗费，也是不必要的。
因此科学地确定观测次数，尤为重要。
一般地说，作业比较稳定（如材料规格一致，场地布置整齐，产品质量稳定、观测人员训练有素、经验丰富，被观测对象较多，则观测次数可少些，否则观测次数就要多些。
在选择观测次数对，精度与费用之间呈相反变化的趋势，要在二者之间做出最优的决策[4]。
2.6模特排时法
模特排时法是PTS法的一种，它是澳大利亚的哈依德（G·C·Heyde）博士在1966年研究人体工程学的基础上创建的一种动作时间分析方法。
实际上大量作业测定法（MODAPTS法）广泛应用于生产现场管理中，该方法将作业动作分解为21种人体基本动作，它的时间单位为MOD，每一种动作均有对应的标准时间。
模特排时法提供了定性工作分析的技术基础
（1）模特排时法的动作分为基本动作和辅助动作两大类，非常清楚地把人类动作分为21块，表示动作的种类和时间值。
其中，移动动作5块，终结动作（摸抓、放置）6块，形成11块基本动作。
11块基本动作又分为不太需要注意力的动作模块8个，需要注意力的动作模块3个。
把手以外的动作归纳到附加动作模块中，共10块。
这样就给出了一个动作与时值的总体结构，一目了然，非常清楚。
也就是说，人们在工作过程重的动作不外乎这21个动作的组合，大大降低了人们观察分析工作的难度。
背景色
（2）以手指的动作时间为动作时间单位MOD，其它部位的动作时间是以手指动作时间的整数倍来表示的。
模特排时法是以动作的身体部位为基础，找出了身体各部位动作之间的内在联系，因此，可直接分析作业的时间值，从身体部位的使用和时间值的大小就可以判断特定背景下动作的合理性。
（3）动作分类编号与时间值一致，动作以数字表示，数字即为时间值。
例如，M2即表示手的移动动作，其时值为2MOD。
因此，运用模特排时法开展工作分析，有时间“量”作为科学分析的依据和基础，决定了模特排时法运用的科学价值性。
（4）模特排时法中的时值共有：
0，1，2，3，4，5，17，30八种，这样可以很方便地从时间值大小和动作的部位对动作的经济性做出分析判断[2]。
3减速器的结构分析及各工序作业时间的计算
3.1减速器的组成
该型号的一级圆柱齿轮减速器，由上箱体、下箱体、输入轴组件、输出轴组件，和其它箱体外零件组成的。
根据减速器的装配特点，确定减速器的装配工艺流程图。
本文就一级减速器的特点制定装配线的工艺流程图。
3.1.1减速器装配过程简要过程
（1）将机座、机箱放在工作台上
（2）平键插入输出轴
（3）传动齿轮装入输出轴
（4）将定距环（1个）套入输出轴
（5）将滚动轴承（2个）装入输出轴
（6）将组装好的输出轴放在平台上
（7）将挡油环（2个）插入输入轴
（8）将滚动轴承（2个）装入输入轴
（9）将输入轴组件装入下箱体
（10）安装调整垫片
（11）安装端盖
（12）安装密封盖
（13）将输出轴组件装入下箱体
（14）安装调整垫片
（15）安装端盖
（16）安装密封盖
（17）将上箱体安装在下箱体上
（18）安装视孔盖
（19）将螺钉拧入视孔盖，与机盖固定（4个）
（20）将游标尺装入箱体
（21）将螺钉拧入游标尺（3个）
（22）将销插入箱体（2个）
（23）用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（2个）
（24）用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（4个）
3.1.2程序图
3.2减速器装配流程分析
确定各个工序的作业时间。
计算完成各个工序操作所消耗的时间，用于工作时间的研究。
本环节主要是运用模特排时法进行计算，每个工序包括若干个动作，对每个动作进行分析，写出其分析式，并用模特法和秒表时间研究发确定所用时间。
装配前的准备工作。
在每个工作日，首先按照要求，依据产品的装配图在仓库领取所有需要的专用件和标准件。
由工程专门勤务人员进行集中去毛刺，清洗，擦干以及分配零件到各工作地等工作。
表3-1
元素代号
作业单元内容
作业时间/s
1
按产品总装领出所用专用件和标准件
80
2
所有零件去除毛刺
850
3
对零件进行清洗
120
4
对零件进行烘干
130
5
分配零件各工作站
130
3.2.1减速器装配流水线上各工序作业时间的计算
各装配件均摆放在平台指定位置，操作者伸手即可抓取。
（1）将机座、机盖放在平台上
机座距离平台距离为5m，操作者搬取机盖及机座并放置平台上总共时间为5.3秒。
（2）平键放入输出轴（1个）
左手抓取平键采用MOD法计时，分析式为M3G1；
右手抓取输出轴采用MOD法计时，分析式为M4G1；
两动作操作不同步，为分别抓取；
所以时间为9×0.129＝1.161秒
将平键放入输出轴采用标准时间研究法，统计时间为1.2秒；
规定宽放时间为1秒；
总共时间为1.161+1.2+1=3.361秒
（3）传动齿轮装入输出轴
左手抓取传动齿轮采用MOD法计时，分析式为M3G1；
由于
（1）已经将输出轴握住，因此无抓取输出轴的时间消耗；
将传动齿轮装入输出轴采用秒表时间研究法，记录时间为1.9秒；
规定宽放时间为1秒；
总共时间为4×0.129+0.9+1=3.416秒
（4）将定距环（1个）套入输出轴
左手抓取定距环采用MOD法计时，分析式为M3G1；
输出轴在手中，无抓取的时间消耗；
将定距环装入输出轴采用秒表时间研究法，记录时间为1.1秒；
规定宽放时间为1秒；
总共时间为4×0.129+1.1+1=2.616秒；
（5）将滚动轴承（2个）装入输出轴
左手抓取滚动轴承采用MOD法计时，分析式为M3G1；
输出轴在手中，无抓取的时间消耗；
将滚动轴承装入输出轴采用秒表时间研究法，记录时间为1.3秒；
规定宽放时间为1秒；
总共为（4×0.129+1.3）×2+1=4.632秒
（6）将组装好的输出轴放在平台上
采用秒表时间研究法记录时间为0.7秒。
（7）将挡油环（2个）插入输入轴
左手一次抓取2个挡油环采用秒表时间研究法1.2秒；
右手抓取输入轴采用MOD法记录时间为M4G1；
将两个挡油环插入输入轴采用秒表时间研究法记录时间为2.5秒；
规定宽放时间为1秒；
总共时间为1.2+0.129×5+2.5+1=5.345秒
（8）将滚动轴承（2个）装入输入轴
左手一个抓取滚动轴承采用MOD法记录时间为M3G1；
输入轴在手中，无抓取时间消耗；
将滚动轴承装入输入轴采用秒表时间研究法，时间为1.2秒；
再抓取一个滚动轴承，M3G1；
装入输入轴，时间为1.1秒；
规定宽放时间为1.5秒；
总共时间为4×0.129+1.2+4×0.129+1.1+1.5=4.832秒
（9）将输入轴组件装入下箱体
采用秒表时间研究法记录时间为2.3秒；
宽放时间为1秒；
总共3.3秒
（10）安装调整垫片
拿取调整垫片采用秒表时间研究法记录时间为0.9秒；
安装时间采用秒表时间研究法记录为1.5秒；
宽放时间为1秒；
总共时间为3.4秒
（11）安装端盖
伸手抓取端盖采用MOD法计时，分析式M3G1;
安装端盖采用秒表时间研究法记录时间为1.3秒；
宽放时间为1秒；
总共4×0.129+1.3+1=2.816秒
（12）安装密封盖
伸手抓取密封盖采用MOD法计时，分析式为M3G1；
安装采用秒表时间研究法记录时间为2.3秒；
宽放时间为2秒；
总共时间为0.129×4+2.3+2=4.816秒
（13）将输出轴组件装入下箱体
双手拿起输出轴组件，采用秒表时间研究法记录时间为1.5秒；
将输出轴组件装入下箱体采用秒表时间研究法记录时间为3秒；
宽放时间为2秒；
总共时间为6.5秒。
（14）安装调整垫片
伸手抓取调整垫片采用MOD法计时，分析式为M3G1；
安装采用秒表时间研究法记录时间为1.5秒；
宽放时间为2秒；
总共时间为4×0.129+1.5+2=4.016秒
（15）安装端盖
伸手抓取端盖采用MOD法计时，分析式为M3G1；
安装端盖采用秒表时间研究法记录时间为1.5秒；
宽放时间为2秒；
总共时间为4×0.129+1.5+2=4.016
（16）安装密封盖
伸手抓取密封盖采用MOD法计时，分析式为M3G1；
安装采用秒表时间研究法记录时间为2.3秒；
宽放时间为1秒；
总共时间为3.9秒
（17）将上箱体安装在下箱体上
双手搬起上箱体并安装在下箱体上采用秒表时间烟研究法记录时间为4秒；
宽放时间为2秒；
总共6秒
（18）安装视孔盖
伸手抓取视孔盖采用MOD法计时，分析式为M3G1；
安装视孔盖采用秒表时间研究法，记录时间为3秒；
宽放时间为2秒；
总共时间为5.516秒
（19）将螺钉拧入视孔盖，与机盖固定（4个）
一次拿取四个螺钉采用秒表时间研究法记录时间为1.9秒；
将一个螺钉插入视孔盖采用秒表时间研究法记录时间法为1.2秒；
插入四个的时间为1.2×4=4.8秒；
抓取扳手时间为M3G1；
用扳手拧一个螺丝采用秒表时间研究法计时为2.8秒；
拧四个时间为2.8×4=11.2秒；
宽放时间为2秒；
总共20.416秒
（20）将游标尺装入箱体
伸手抓取游标尺采用MOD法计时，分析式为M3G1；
将游标尺装入箱体采用秒表时间研究法计时为1.2秒；
调整游标尺，使螺钉孔与箱体对准，调整时间为2秒；
宽放时间为2秒；
总共5.716秒
（21）将螺钉拧入游标尺（3个）
伸手抓取3个螺钉采用秒表时间研究法记录为1.6秒；
将一个螺钉插入游标尺采用秒表时间研究法记录时间为1.2秒；
三个插入时间为1.2×3=3.6秒；
在（21）中，扳手没有放下，因此没有抓取扳手的时间消耗；
用扳手拧一个螺钉采用秒表时间研究法计时为3.1秒；
拧三个时间为3.1×3=9.3秒；
宽放时间为2秒；
总共时间为16.5秒
（22）将销插入箱体（2个）
伸手抓取两个销采用秒表时间研究法记录时间为1.5秒；
将一个销插入箱体并调整采用秒表时间研究法记录时间为1.9秒；
两个为1.9×2=3.8秒；
宽放时间为1秒；
总共时间为6.3秒
（23）用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（2个）
伸手抓取两个螺母采用秒表时间研究法计时为1.5秒；
将一个螺母插入箱体中采用秒表时间研究法记录时间为1.2秒；
两个为1.2×2=2.4秒；
左手抓取两个垫圈采用秒表时间研究法计时为1.3秒；
右手抓取两个螺栓采用秒表时间研究法计时为1.4秒；
左右手操作不同步；
两手配合将垫圈、螺栓拧入螺母时间为5.3秒；
两个为5.3×2=10.6秒；
宽放时间为2秒；
总共19.2秒
（24）用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（4个）
伸手抓取两个螺母采用秒表时间研究法计时为1.5秒；
将一个螺母插入箱体中采用秒表时间研究法记录时间为0.9秒；
四个为0.9×4=3.6秒；
左手抓取两个垫圈采用秒表时间研究法计时为1.3秒；
右手抓取两个螺栓采用秒表时间研究法计时为1.4秒；
左右手操作不同步；
两手配合将垫圈、螺栓拧入螺母时间为4.1秒；
四个为4.1×4=16.4秒；
宽放时间为3秒；
总共时间为27.2秒
（25）将螺塞、垫片装入下箱体
左手抓取螺塞采用MOD法计时为M3G1；
右手抓取垫片采用秒表时间研究法计时为1.3秒；
左右手不同步；
安装螺塞垫片时间为3.6秒；
宽放时间为2秒；
总共7.416秒
（26）将安装好的减速器放到指定位置
工作台距存放成品减速器的距离为3米，搬运时间采用秒表时间研究法为5.6秒。
3.2.2各工序时间如下表所示
表3-2
装配工艺
时间/s
1.将机座、机箱放在工作台上
5.3
2.平键插入输出轴
3.361
3.传动齿轮装入输出轴
3.416
4.将定距环（1个）套入输出轴
2.616
5.将滚动轴承（2个）装入输出轴
4.632
6.将组装好的输出轴放在平台上
0.7
7.将挡油环（2个）插入输入轴
5.345
8.将滚动轴承（2个）装入输入轴
4.832
9.将输入轴组件装入下箱体
3.3
10.安装调整垫片
3.9
11.安装端盖
2.816
12.安装密封盖
4.816
13.将输出轴组件装入下箱体
6.5
14.安装调整垫片
4.016
15.安装端盖
4.016
16.安装密封盖
3.9
17.将上箱体安装在下箱体上
6
18.安装视孔盖
5.516
19.将螺钉拧入视孔盖，与机盖固定（4个）
20.416
20.将游标尺装入箱体
5.716
21.将螺钉拧入游标尺（3个）
16.5
22.将销插入箱体（2个）
6.3
23.用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（2个）
19.2
24.用螺母、螺栓、垫圈固定上下箱体（4个）
27.2
25.将螺塞、垫片装入下箱体
7.416
26.将安装好的减速器放到指定位置
5.6
4制定标准资料
4.1第一项作业要素——取装配件
经以上分析，可以归纳出，零件重量达到0.02kg，可单手抓取的装配件，抓取时间可采用MOD法计时，如下表所示：
表4-1
装配件
重量/kg
平键
0.08
传动齿轮
1.00
定距环
0.09
滚动轴承
0.45
端盖
0.04
密封盖
0.02
视孔盖
0.05
游标尺
0.5
上述装配件抓取动作均为M3G1，即0.516秒，再加上一定的宽放时间，可将以上工序合成。
即0.516N+T，N为装配件的个数,T为宽放时间。
4.2第二项作业要素——安装滚动轴承
经过分析，在输出轴和输入轴安装滚动轴承动作相似，都是抓取轴承套入轴，采用MOD法计时均为M2P5。
因此安装四个轴承的时间可以定为7MOD，即0.903秒，宽放时间为0.5秒。
而采用秒表时间研究法记录时间为1.3秒。
发现相差很小。
因此安装轴承的标准为7MOD，宽放时间为0.5秒。
4.3第三项作业要素——安装键、销、垫片
经分析发现，安装键、插销、安装垫片的动作都是将装配件一次性放入部件中，不需要拧或转的其他动作，因此可归为同一标准计时。
通过上述秒表计时，安装键所用时间为1.2秒，插销时间为1.9秒，安装垫片时间为1.5秒，相差很小，加上适当的宽放时间可以归为同一要素。
因此规定安装键、销、垫片的标准为1.5秒，设定宽放时间为0.5秒。
4.4第四项作业要素——搬运箱体
经分析，在工地布置标准化情况下，搬运箱体的作业要素的影响因素为搬运距离，由于上箱体和下箱体重量差别不大，分别为2.5kg，3.0kg，且都需要双手搬运，可作为同一项要素处理。
经多次改变搬运距离的测试，整理出以下数据：
表4-2
搬运距离/m
搬运时间/s
3
4.2
4.6
4.9
5
5.3
5.5
5.9
6
6.6
6.5
7.3
7
7.9
7.3
8.3
8
8.6
8.5
9.1
在直角坐标系中作散点图，如下：
图4-1搬运距离与搬运时间的关系曲线
从图中可以看出散点图呈直线趋势，即相应解析式为y=ax+b，该直线反应搬运时间随搬运距离的的变化规律。
为了建立该项作业要素时间标准的数学模型（即函数公式），需要求解直线方程中的常数项b和系数a。
这里用最小二乘法求解直线方程中的a和b。
a=
（4.1）
b=
（4.2）
式中，xi是第i个自变量值（这里表示第i次搬运）；n是数据组数（这里为10，i=1，2，…，n）。
从汇总表中取出x和y的数据，代入上述的公式，分别求出a和b。
=3+4.6+5+5.5+6+6.5+7+7.3+8+8.5=61.4
=4.2+4.9+5.3+5.9+6.6+7.3+7.9+8.3+8
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