一人多机最低机器数的确定

基于并行工程一人多机最低机器数的确定西安理工大学 鲁珍珠 710048陕西理正勘察设计有限公司 张敏青 710016摘 要：本文基于并行工程思想首先就一人多机最低机器数计算公式各参数的含义进行了探讨，提出了操作机床时间包括停止机床、卸工件、装工件、开机和机床自动加工前的操作；理论操作周期包括操作机床时间和机床自动加工时间，其次就已有公式适用条件按提高人的利用率还是机器利用率进行了分类；最后基于并行工程思想提出了新的计算公式。

新的公式各参数含义明确，对理解一人多机计算公式中各参数的含义、提高人机利用率进而提高生产率有一定作用。

关键词： 并行工程；一人多机；最低机器数；操作机床时间；操作时间；操作周期Determining the Minimum Number of Machines Based on Concurrent Engineering Xi'an University of Technology Lu ZhenzhuShanxi Lizheng Engineering Exploration ＆ Design Co.,Ltd. Zhang MinqingAbstract ：In this paper, based on the concurrent engineering concept firstly, meaning more than one machine the minimum number of machines parameters of calculated formulas are discussed, it proposed to operate the machine time includes stop the machine, remove the workpiece, loading the workpiece, power and machine tools, automatic pre-processing operations ；secondly, the suitable condition for the existing formula according to improve the utilization rate of the machine or the use efficiency of the classification; finally, the idea of concurrent engineering is proposed based on the new calculation formula. The parameters of the new formula meaning clear, the various parameters of the understanding of more than one machine in the formula meaning, improving man-machine and the utilization rate of increase productivity have certain effect.Key word ：Concurrent engineering ； One worker multiple machine ； The minimum number of machines ；Operating machine time ； Operation time ； The operating cycle 。

一、 引言随着机器设备自动控制和自动化程度的提高，人力成本的不断增加，通过一人多机提高生产率，降低成本，也越来越普遍。

一人多机的机器数计算公式不少教科书给出了两个公式【1】【2】，其中一个为一人多机机器数计算公式，一个为最低机器数的计算公式。

两个公式都是基于串行工作思想，教材中对两个公式的区别未加解释，公式中参数含义欠明确，或者未加说明，造成同学学习时不易理解。

本文基于并行工程思想通过操作过程分析，已有计算公式分析，说明了已有两个公式的区别并提出了新的公式及各参数的含义。

对工业工程理论学习和实践有一定指导意义。

二、 基于串行工作的一人多机最低机器数计算公式分析1.一人多机机器数计算公式 [1]：=1t M Mn t t+=+ （1）式中：n------机器数t——人对机床所有操作，包括从一台机床走到另一台机床的时间M——机床自动工作时间t+M——操作周期该公式基于串行工作方式，即假设操作完该机床所有工作才开始自动加工，即公式最右边的机器数1，并利用该机床自动加工时间去操作其他机床即公式最右边的M/t。

该式中t 包含了机床自动工作后人与机器同时工作的部分以及从一台机床走到另一台机床的时间，而实际工作时这部分时间已包括在机床自动工作时间内，重复计算这两部分时间使得计算出的操作周期比实际操作周期大，因此，计算的机器数偏大。

假设按此式算出来机器数是整数，如按此配置机器，造成机器空闲时间增多，机器的利用率降低。

如果人工费较高，可按此公式计算，小数点后进位取整数，可以提高人的利用率，但以降低机床利用率为代价。

2. 一人多机最低机器数计算公式[1]：L MnL W+=+（2）式中：n------最低机器数（舍小数，只取整数部分）L——装卸时间W---- 从一台机床走到另一台机床的时间M——机床自动工作时间L+M——操作周期该公式与上式相同仍是基于串行工作方式，即认为操作完该机床所有工作才开始自动加工，并利用该机床自动加工时间走到另外机床处去操作更多机床。

该式中L包含了机床自动工作后人与机器同时工作的部分，而实际工作时这部分时间已包括在机床自动工作时间内，重复计算这部分时间使得计算出的操作周期比实际操作周期大，计算的机器数偏大，但较（1）式的误差要小一些。

假设按此式算出来机器数是整数，如按此配置机器，造成机器空闲时间较多，机器的利用率较低。

如果人工费较高，可按此公式计算，小数点后进位取整数，可以提高人的利用率，但以降低机床利用率为代价。

三、基于并行工程的一人多机最低机器数新计算公式及分析基于并行工程的一人多机就是利用机器自动工作时间完成本机不需停机的操作（如测量、取待加工工件、放已加工工件、清洁工件、去毛刺等）和另外一台或以上机床的全部操作。

现以数控珩磨机加工连杆大头孔为例，其基于并行工程的人机操作流程如表1示,其中自动加工时间为3.0min。

由上表可以看到，基于并行工程思想，把一些可在机床自动加工时的操作分离出来，减少了机床等待时间，提高了机床利用率，但因机床自动加工时间可另外操作的机床数不是整数，造成人工空闲。

据此计算的机器数最低，但机床利用率最高，由此得出最低机器数：W211+++=L L ML n （3）式中：n ——最低机器数L 1——操作机床时间，从卸零件开始到机器自动加工前的时间，如表中1~4人工操作L 2——自动加工后，对本机床的其他操作，如表中5~8人工操作 W ——从本机床走到另一台机床的时间（取最大值） L 1+M ——操作周期四、 一人多机最低机器数3个计算公式比较以表1为例：t=2.0，M=3.0，L =1.8，L 1=1.1，L 2=0.9（1） 用公式1：（台）5.20.20.30.2=+=+=t M t n 如舍小数取整为2台，则：机器计算利用率：30.6060%5==，人的计算利用率：2280%5⨯=,每小时每台机床加工件数：12560602===T n 件/台·小时，人员每小时加工件数：16060n 2245n T =⨯=⨯=件/台·小时。

如小数凑整为3台，实际操作周期nt T =1=3×2=6min ，则：机器计算利用率：30.5050%6==，人的计算利用率：32100%6⨯=,每小时每台机床加工件数：10660602===T n 件/台·小时，人员每小时加工件数：16060n 3306n T =⨯=⨯=件/人·小时（2）用公式2： 1.8 3.02.42.0L M n t ++===（台），取2台，计算操作周期1.8 3.0 4.8L M +=+=。

机器计算利用率：30.62562.5%4.8==，人的计算利用率：2283.3%4.8⨯=，单位时间每台机床加工件数：2606012.54.8n T ===件件/台·小时，人员每小时加工件数：16060n 2254.8n T =⨯=⨯=件/人·小时（3）用公式3：112 1.1 3.0 4.1=2.05W 1.10.70.22L M n L L ++===++++，取2台，操作周期1 1.1 3.0 4.1L M +=+=。

机器计算利用率：30.73273.2%4.1==，人的计算利用率：2297.6%4.1⨯=，单位时间每台机床加工件数：6.141.460601===T n 件/台·小时 ，人员每小时加工件数：16060n 229.34.1n T =⨯=⨯=件/人·小时。

【1】注【1】：公式（3）计算出的机器数舍去小数取整表2-2 3个公式机器数取大值计算结果统计表【1】注【1】：公式（3）计算出的机器数向上取整，即有小数就整数部分加1。

从表2-1可以看出，由于公式（3）基于并行工程思想，操作周期短，一人操作同样的机器数，较公式（1）和（2）单要素生产率高。

从表2-2可以看出：当取较大机器数，3个公式计算结果没有区别。

五、 结论1. 公式（3）基于并行工程思想，将人对一台机床的操作时间分为三部分：L 1为自动加工前人对机床的操作，L 2为机床自动加工后人可在机床开机同时独立进行的操作，W 为人从一台机床走到另一台机床的时间。

T 为理论操作周期：T=L 1+M ，即机床自动加工前人的操作时间与机床自动加工时间之和。

这样规定符合实际操作过程；操作周期短、机床待机时间短，可有效提高机床利用率；计算公式意义明确，计算准确。

2. 当机床使用价值高，希望获得较高的机床利用率，用公式（3）计算时，开机数n 舍去小数部分。

当小数部分较小时，可获得较高的人机利用率；如舍去的小数部分较大，因操作周期不变，机器利用率不变，人的利用率降低。

3. 当人工费较高，希望获得较高的人工利用率，用公式（3）计算时，开机数n向上取整，实际操作周期T1=L1+n×t≥T=L1+M，人的利用率最高（理论上可达到100%），但小数部分较小时，因操作机器数增加，造成操作周期延长，机床利用率偏低。

参考文献：【1】汪应洛工业工程基础（修订版）中国科学技术出版社2008.5【2】易树平，郭伏基础工业工程机械工业出版社2014.1。