1、第12卷第5期2009年10月工业工程Industrial Engineering JournalV0112 No5October 2009焊装作业时间标准的制定和生产线再设计：案例研究范 旭(长春市一汽轿车股份有限公司，吉林长春130011)摘要：对某汽车企业的焊装工艺过程进行了分析，借助模特法建立了焊装作业时间标准。然后通过重新安排各工位的操作对生产线进行了再设计。结果，提高了生产线的平衡度和生产率。例如，其中一条生产线在没有增加操作人员的条件下，生产率提高了36。关键词：工作研究；焊装工艺过程；生产线平衡；模特法中图分类号：F245 文献标识码：A 文章编号：1007-7375(2009
2、)05-0120-06The Determination of Standard Operation Times in a WeldingProcess and Production Line Redesign：A Case StudyFan Xu(Faw Car CO，LTD，Changchun 13001 1，China)Abstract：The welding processes in an auto manufacturer are analyzedBy using MOD method，standardoperation times are obtained for the acti
3、vitiesThen，line redesign is made by rearranging activities in theworkstationsAs a result，line balance is improved and productivity is increasedFor example，the productivity for one of the production lines is increased by 36 percent without increasing operatorsKey words：work study；welding process；line
4、 balance；MOD method随着轿车车型品种的多样化，新车型的投产周期越来越短，因而相应的生产准备周期也要求加快进程。工艺生产准备过程中涉及到设施布置，以及新车型投产与节拍提升后的人员需求与工艺排布，需要较准确的核定及有效利用设备能力，同时保证生产线平衡达到一定的水平。因此就需要准确合理的劳动定额以保证在生产准备过程中能够进行科学的生产线布置、人员设备的预估。劳动定额是指在一定生产技术、组织条件下，采用科学合理的方法，为生产一定量的合格产品或完成一定量的工作，所预先规定的劳动消耗量的标准，按不同的表现形式可以分为工时定额、产量定额、人员定额、看管定额等。劳动定额是正确设计和合理改善作
5、业系统的依据，能够帮助制定生产计划，对操作者进行绩效评估，进行方法与动作分析，对人力设备等资源进行优化配置等。制定和贯彻先进合理的劳动定额就需要进行作业测定，在企业向着信息化现代化发展的过程中，如果能够通过作业测定形成时间标准，那么工艺人员就可以方便地利用时间标准制定劳动定额进行管理与布局，同时便于为ERP等信息系统提供基础数据。1作业时间测定关于作业测定方法，已有很多学者进行了研究与应用。贾湖等21将DMAIC流程引人到作业测定方法中，应用PDA技术对焊锡车间的PCB板JJn-r作业进行了作业测定。赵希男等旧1提出作业的动作程序一定时，最快作业时间与正常作业时间的比值为常数，利用劳动竞赛、岗
6、位评定等测出最快作业时间，再求出正常作业时间。郭伏等H1指出了作业测定技术应用过程中存在的各种问题，并提出改进的建议。Cohen Y、Bidanda B和Billo R Eo提出将语收稿日期：2009-04-20作者简介：范旭(1982)，男，辽宁省人，满族，工程师，主要研究方向为工业工程、物流万方数据第5期 范旭：焊装作业时间标准的制定和生产线再设计：案例研究 121音识别技术应用于作业测定的方法，以简化数据的收集与录入，提高作业测定的效率及可靠性，加快生成作业的标准工时。Willard L Kern【61指出作业测定应考虑人的因素以及工作对健康的影响，如身高、体重、年龄、性别等，但不能完全
7、根据人类工程学的观点制定作业时间标准，因为人类工程学的研究是不完全的。Sim EokSu等将语音识别与数字成像处理技术应用于建立作业时间标准，以提高时间研究分析人员的效率降低成本。兰秀菊等隋1利用作业测定获取的数据为依据，以计算机主板生产线的SMT段为研究对象，结合生产线实际问题进行了系统分析，提出了可行的持续改进方案。李淑娟等阳3提出了一种基于Agent的时间定额确定方法，采用智能Agent的方法，建立了集成环境中确定时间定额的结构模型。确定作业方法秒表法PTS法作业测定方法可分成直接法与合成法2种(图1)。直接法主要是秒表法或者工作抽样。直接法属于抽样调查，从抽选总体中的随机抽取部分单位进
8、行调查，以推断总体的有关数据，因此具有充分的代表性。但抽样调查是根据科学的计算及数据处理确定的，在调查的次数上，有最低限度的要求。合成法包括预定时间标准法和标准资料法等。预定时间标准法简称PTS法(Predetermine Time System)，是国际公认的制定时间标准的先进工作衡量技术。预定时间标准依据大量专家研究得出的结果，也就是所有熟练人员在实际作业中完成基本动作所需要的时间是常量，通过动作单元的合成与分解来确定完成某一作业所需的时间，主要包括工作因素(wv)法、方法时间衡量(MTM)、MOD法。根据标准工时进行生产线平衡、工艺改善，调整工艺布局等，蘑新安排作业方法预观测进行作业分解
9、计算观测次数区分人工与机器时间观测收集数据实测机器及工艺的有效时间图1作业测定过程秒表法是我国企业的生产实践中应用最为广泛的作业测定方法，但测定人员在使用过程中未能按照科学的统计方法获取及处理数据，例如没有计算确定测量次数，没有剔除异常值，没有进行速度评比以及未考虑宽放时间等，结果造成秒表测时不能真正反映实际的生产状况。而完全按照科学的方法来进行秒表测时可能需要测定获取大量数据，需要对操作者的速度、努力程度等进行评价以确定速度评比系数。预定时问标准法能够根据每个作业、单元、动作的标准时间资料来合成达到一定效能水平的作业时间。它是分析和改善工作方法的一种实用工具，可以在生产开始前设计工作方法，并
10、预知其时间值。在制定劳动定额时，由于能准确地说明动作并加上预定工时值，因而有可能比采用其它工作测定方法提供更大的一致性。而且，不需要对操作者的努力程度进行评价，就能客观地确定劳动定额。因此在生产准备过程中能够应用PTS法来迅速地获得较为准确的作业时间。上海大众在运用PTS中的MTMUAS(Universal Andlysing System通用分析系统)的基础上，根据企业生产的特点，创造性地制定了上海大众(车身装配、车身焊装)时间标确定速度淖比系数及宽放进行时间合成并确定宽放确定标准工时确定标准上时准01，国内的汽车企业对于焊装手工作业的时间标准也基本采用MTM法、秒表法来制定。汽车焊装手工作
11、业根据各企业的自动化程度不同，在白车身的地板线、四门两盖线、主焊小件线、侧围线、调整线都有分布，基本可以分为点焊、螺柱焊、凸焊、涂胶、装调等作业方式，本文采用更为简便实用的MOD法，分析上述各项焊装手工作业以合成焊装车间的作业时间标准，将作业时间标准对应分为最经济的首次作业操作与后续作业操作，比如将点焊操作分解为焊接第一点与焊接后续点，这样当焊点数不同时可以通过合成的方式来生成标准工时。同时利用excelVBA自动生成山积表与计算人员需求，便于进行生产线平衡分析。最后将时间标准应用于焊装生产线的产能提升项目中，进行了实例分析。2利用MOD法确定作业时间标准21 时间标准的划分通过将作业时间标准
12、化有利于合理安排生产及有效利用人力及物料资源，但由于各个企业所从事的行业、规模、生产品种等不尽相同，因此企业需要建立起一套与自身相适应的作业标准体系怛J。预定时间标准法中的MOD法是一种简单的、使动作和时万方数据工业工程 第12卷间融为一体的方法，能保证较高的精度，并且易于测定人员掌握。MOD法关于动作时间标准的规定提供了准确且方便的分析方法，并在很多文献进行了分析与讨论。模特法把动作分为上肢动作(移动动作和终结动作)、下肢和腰的动作、辅助动作3类，共21个，每个动作以代号、图解、符号、时间值表示(见表1)。在应用分析时还应注意对动作的说明及规定，明确同时动作与独立动作。表1模特法动作分解MO
13、D法在应用到实践中还是需要仔细分析，不能遗漏和重复。因此为了方便生产工艺人员的应用，以保证生产批量变化时能快速合理地制定出劳动定额，在MOD法动作时间标准的基础上，制定了焊装作业时间标准。同样是对于生产的预估，这种方法要比秒表法简单而且准确性也不会低于秒表法。可以视作业为1个单元，也就是如果将作业分解为2个以上的操作，则不能分配给2个以上的人以分担的方式进行，因为那是不经济的，例如，伸手抓取零件在夹具上定位，取加工完成品并放置于工位器具。另外还有些除了人的动作以外，机械或其他工艺要求发生的、非动作产生的固有附加时间，需要准确测时，这些用有效时间(UT)来表示。22焊装作业时间标准焊装生产工艺中
14、涉及的各种操作可以视为由各种取放作业、步行、焊接uT、其他U，r等组成，如取件(工具)、放件(工具)、步行、开关按钮、旋转工作台、焊接、涂胶、打螺栓、打磨、擦拭、检查以及机械时间。通过MOD法将标准作业中的各项分解为动作，进而合成为作业时间标准(见表2)。对于生产工艺人员来说，作业时间标准更为实用，因为有了作业时间标准，工艺人员在进行工艺布局以及作业分配时就可以避免进行繁杂的细微分析，利用作业时间标准结合模特法能够直接求得工序的时间定额。表2中各作业时间标准的举例说明如下。序号1：安放1个一般工装零件是指取放1个定置小零件到夹具上并检查，未计人步行距离，仅转身，例如从工位器具上取纵梁加强板停在
15、身前目视检查，转身放置于夹具定位。通过动作分析得知包括取定置件(工具)(M4G1)1次，大概放置(M4P0)1次，检查(E2)1次，转身(W5)1次，精确放置(M4P5)1次。表2焊装作业时间标准本标准取1 mod=O13 8序号4：安放1个较大工装零件是指中大型零件不能同时取2个，已经加入重量修正，未计人步行距离，仅转身；例如取有效重量lo kg左右的零件(有效重量超出10 kg考虑使用吊具辅助吊运)目视检查万方数据第5期 范旭：焊装作业时间标准的制定和生产线再设计：案例研究转身放置于夹具定位。通过动作分析得知包括取定置件(工具)(M4G1)1次，检查(E2)1次，转身(W5)1次，重量修正
16、(t2)2次。序号5：取出1个二般工装零件是指取放1个焊接后小零件到工位器具，未计入步行距离，仅转身。例如焊接完毕后取焊接总成至工位器具架。通过动作分析得知包括取出定置件(工具)(M4G1)1次，转身(W5)1次，准确放置(M4P2)1次。取出与安放不同在于取出放置在工位器具上不需定位，需要的注意力小一些。序号16：取悬空焊钳点焊焊接1点是指取悬空放置的焊钳点焊1点焊后目视检查，焊钳大小已经加入重量修正，只是转身未计入步行距离，未计入焊接时间uT。通过动作分析得知取悬空焊钳(M4G1M4PO)1次，转身(W5)2次，精确放置(M4P5)1次，点焊1点(M2GOMIP0)1次，放置悬空焊钳(M3
17、POM4P0)1次，检查1次，重量修正2次。序号19：用焊钳焊接后续焊点是指使用焊钳点焊多于1点的后续点，焊钳大小已经重量修正，只是转身未计入步行距离，未计入焊接时间uT。通过动作分析得知包括精确放置(M4P5)1次，重量修正(12)2次，点焊l点(M2GOMlPO)1次。序号20：用焊钳焊接后续密集焊点是指5 cm内，无阻碍，连续点焊，焊钳大小需重量修正，未计入焊接时间uT。通过动作分析得知该动作为M3P2。序号22：抽出焊钳修正是指包括拉回焊钳停在身前，重量修正，通过动作分析得知包括大概放置(M4P0)1次，重量修正(L2)2次。限于篇幅，上面只是对焊装作业时间标准的部分表述，所提到的焊接
18、UT主要是预压周波、一次焊接周波、冷却周波、二次焊接周波和维持周波之和。本焊装作业时间标准是在当时的环境条件下，不受外在不良影响，在制定当时的平均熟练程度、当时的工具与技术水平条件与当时的质量要求水平下的焊装生产工艺流程中计算制定的，由于生产中实际还存在着各种特殊性，需要我们对标准进行追加和动态完善。根据焊接作业时间标准能够制定出焊装各生产线的劳动定额，但由于作业内容及设备参数如焊点数量、焊接周波、焊钳增加或减少等的变化，劳动定额也做相应修正。3 应用实例根据上面的作业时间标准，同时考虑到应用的便利性，采用excel VBA制作了劳动定额表。图2是用于定额表中进行作业分解的部分，通过下拉列表选
19、择作业时间标准计算劳动定额，同时将非节拍内的周期性作业，如半破坏检查、修锉电极、检查力矩等计人宽放。图3是利用图2中的作业分解数据，根据节拍进行工位作业组合，具有数据汇总与分析功能，能够通过按钮汇总图2中数据与自动生成山积表，同时能够直接计算输出人员需求与线平衡率。限于篇幅只截取了部分内容。标准 计算 作业标准1 作业标准2序号 作业内容 工序卡号工位工时s 工时s 作业标准 焊接UT 数量 标准工时s 作业标准1 取件3部分装夹 GV2A-54200 54200l 24O 218 安放1个一般：I：装零件 3 325 步行2 喁叩-UIl5X焊钳点焊6点 CV2A54200 54200 l
20、349 317 取悬空焊钳点焊焊接1点 87 l 718 用焊钳焊接后续焊点3 WIUIl7C焊钳点焊20点 CV2A_54200 54200l 913 830 取悬空焊钳点焊焊接1点 87 2 718 用焊钳焊接后续焊点4 取出总成件放置 Gv2A-54200 54200l 128 117 按按钮开关 2 039 焊后清理焊点第1处5 螺柱焊1点 GV2A-54200 54200l 116 106 含样板，手工螺柱焊接第1点 67 1 862 步行6 打号10位 GV2A-54200 54200l 71 65 按鼠标确认 l 22 按按钮开关7 小吊具一吊运到下一位工位 GV2A搿200 5
21、4200 I 246 224 安放1个一般工装零件 l 325 小吊具吊运8 暇件3部件装夹 GV2A-53200 53200l 245 222 安放1个一般工装零件 3 325 步行9 ，rIU116X焊钳点焊6点 Gv2A-53200 53200I 349 317 取悬空焊钳点焊焊接I点 87 l 718 用焊钳焊后续焊点lO T-UIl8C焊钳点焊22点 GV2A-53200 53200 l 951 865 取悬空焊钳点焊焊接1点 87 l 718 用焊钳焊后续焊点ll 取出总成件放置 GV2A_53200 53200l 128 117 按按钮开关 2 039 焊点清理焊点第1处12 曝
22、柱焊l点 GV2A-53200 53200l 211 192 含样板，手工螺柱焊接第1点 67 2 862 步行13 小吊具二吊运到下一个工位 GV2A63200 53200l 246 224 安放1个一般工装零件 l 325 小吊具吊运14 暇件53430装夹 GV2A53020 l 5302018l 87 79 安放1个一般工装零件 l 325 步行15 瞟柱焊6点 GV2A-53020 l 532001 447 406 含样板，手工螺柱焊接第1点 67 l 862 样板动，螺柱焊后续点图2作业分解定额表万方数据工业工程 第12卷在应用作业时间标准计算劳动定额时，首先按节拍比例计算各线节拍
23、，根据节拍将作业内容拆分到人。作业分配原则按照以夹具为中心将同侧的作业分给同一个人，如果同侧作业定额超出节拍，将多出的拆解到临近的下一工位；如果同侧作业定额低于一个节拍，可适当分担下一工位同侧作业或者本工位另一侧作业。在进行分配作业定额的时候要注意步行、等待、取放次数的变化，同时注意保持价值流的连续性。通过劳动定额表可以分析消除当lji作业中存在的不增值操作，如焊后焊点数检杳、来件自检、记录等，通过采取措施向消除质量检验迈进，使操作人员能够从事更具附加价值的工作。在产能提升项目中，综合生产节拍由169 min提升到108 min，同时有两款新车型投产。首先通过定额进行时间数据分析，进行人员设备
24、等资源的核算预估；再通过优化工艺、改进设备工装、实施自动化等方法改善生产线的线平衡度，提高劳动生产率，同时注意降低操作者劳动强度，改善劳动环境。通过生产线平衡改善后，焊装包裹生产线在不增加人员的情况下，综合生产节拍得以提升到108 rain。其他生产也通过少增加人或不增加人实现了产能提升，提高了劳动生产率。根据生产计划计算得出的劳动定额与实际存在少量的偏差，这主要来自实际的人员年龄、性别等个体因素与新工艺作业熟练度的差异，另外在动作合成与分解过程中的遗漏与重复也是偏差的来源。产品名称： 车型代码 生产线： 地板线 日产量： 195 生成山积表： 山积表工位名称 工位作业分解 生产节拍rain
25、人工工时 需求人员 序号 标准工时s 工位标准工时 说明取件3部件装夹 009 01 24WT-u115 X焊钳点焊6点 013 02 34wTu117 C焊钳点焊20点 034 03 90取出总成件放置 O05 04 13螺柱焊1点 004 05 1254200 l 打号10位 443 O03 l 06 7 231小吊具二吊运到下一个工位 009 07 25WI“一u112 C焊钳点焊5点 010 08 25O00 09O00 lO000 ll取件3部件装夹 O09 0l 24wr-u116 x焊钳点焊6点 013 02 34WT-U118 c焊钳点焊20点 036 03 95取出总成件放置
26、 005 04 13螺柱焊i点 008 05 2l53200 l 小吊具二吊运到下一个工位 443 o09 l 06 25 257螺柱焊6点 O17 07 45000 08000 09O00 lO0oo ll总计 53169 183 2 487生产线平衡率： O924 结论图3作业组合定额表通过在产能提升项目实施过程中的应用可以发现通过定额表对作业时间标准进行合成作业，再将作业组合，可以迅速获知生产线的平衡状况，从而找出改善的方法，对人员需求进行较准确的预测，人员利用率得到提升。可见通过应用作业时间标准能够在车型量产之前即对各工位的工艺操作及时间进行确定，相应人员的增减也能够预先得知，进而做出
27、人工及工装成本预算，保证减少浪费降低成本。万方数据第5期 范旭：焊装作业时间标准的制定和生产线再设计：案例研究 125在用作业时间标准对生产工艺进行分析以确定劳动定额时，需要有一定的专业基础，对劳动定额制定人员应当进行系统培训，包括应用场合、动作的连续性与同时性、零部件及工装的特点、加工的顺序等。利用excel VBA可以将作业时间标准在生产实践中的应用简化，对作业时间标准进行数量与种类的选择计算，这样就节省了数据录入分析及培训的工作量。同时定额表能够自动生成山积表，为生产线平衡分析提供了直观的依据。随着生产准备周期的缩短，新工艺越来越多，考虑进一步将工艺文件与劳动定额、作业时间标准集成为数据
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