基于模特法的机械加工工序辅助时间计算方法

基于模特法的机械加工工序辅助时间计算方法于晓宏,张振明,田锡天,黄利江(西北工业大学机电学院,陕西西安710072)

MethodofCalculatingAssistantMechanicalTimeBasedonMODYUXiao-hong,ZHANGZhen-ming,TIANX-itian,HUANGL-ijiang(CollegeofMechanicalandElectronicEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xiøan710072,China)

摘要:为准确计算机械加工工序的辅助时间,提出了一种基于模特法的工时计算方法.通过对作业人员的操作动作进行分析、优化、组合,将动作划分为动作要素,确定每一动作要素的时间,从而准确、快速地估计机械加工工序的辅助时间.最后给出实例验证了此方法的准确性.关键词:工序辅助时间;模特法;劳动定额中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1001-2257(2009)04-0068-03收稿日期:2008-12-03Abstract:Inordertocalculateassistanttimeofmechanicalprocessexactly,thearticleintroducestheMODmethod,whichisappliedtoanalyzeandoptimizeoperations,andtodivideoperationsintoactionelementsandcalculatetimeofeachelement.Inthisway,theassistanttimecanbeestimatedex-actlyandquickly.Finally,anexampleisgiventoi-llustratetheproposedmethod.Keywords:assistantprocesstime;MODmeth-od;timequota0 引言工序时间包括基本时间和辅助时间.基本时间是指直接改变劳动对象的形状、尺寸所耗费的时间.它可以根据数学模型,通过确定切削用量参数来计算,计算结果准确,可为工时定额的制定提供准确可靠的数据参考.而辅助时间因辅助动作的手工操作内容多、时间短暂,测定较困难.因此,辅助时间的准确计算问题已成为工时定额制定的瓶颈问题.常用的计算辅助时间的方法主要有2种[1]:a.系数法.通过确定辅助时间与基本时间的比率来计算,比率的选取依赖于人的经验,因此计算出的辅助时间也带有较大的主观性.b.图表法.根据生产要求,确定影响辅助时间的关键因素,统计出典型生产技术条件下的工时,并建立相应的图表.计算辅助时间时,根据实际工况通过查找图表来确定.这种方法建立在可靠的统计数据基础上,较为准确直观,但工作量很大.可见,工序辅助时间数据主要依靠有经验的技术人员和管理人员经过长期的总结和反复修改才能确定,工作量大,周期长,受主观因素影响大,准确性和科学性难以保证.模特法MOD(modulararrange-mentofpredeterminedtimestandard)是一种测定作业时间的方法,它主要应用于装配生产线中工艺流程、工作地布置和操作动作的分析和改进领域,可以提高装配线的生产率,改进工人的劳动强度,使各工位的操作趋于平衡,且效果较为明显.模特法研究人体的各种动作,并将动作划分为动作要素,通过确定每一动作要素的时间来预测完成预定动作的时间,计算方法科学,计算结果准确[2].

1 模特法概述模特法是世界上40多种预定动作时间标准方法中最容易掌握的方法之一[3-4].模特法的原理是基于人机工程学的实验,根据操作时人体动作的部位、动作距离和工作物的重量等,通过分析计算,确定标准的操作方法,并预测完成标准动作所需要的时间.模特法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用手指动作时间的整数倍来表示.它把人力操作时的动作分为3类,共21个模块.第1类是移动动作,共5个模块;第2类是终结动作,共6个模块;第3类为其它动作,共10个模块.模特法的基本体系和记号如图1所示,模特法#68#1机械与电子22009(4)的基本图示意如图2所示.其中记号与时间值一致,动作以数字表示,数字即为时间值,如M2表示2MOD.不同人(大多数人,对少数特别快、特别慢的人不包括在内)做同一动作(在操作条件相同时)所需时间值基本相同,而且同一人用身体不同部位做动作时,其动作所用的时间值互成比例(如手的动作是手指动作的2倍,上臂的动作是手指动作的4倍),因此可以根据手指一次动作时间单位的量值,直接计算其它不同身体部位动作的时间值.图1 模特法的基本体系和记号图2 模特计时法基本图示意2 基于模特法的工序辅助时间计算法辅助时间是指在每个工序中为保证实现基本工艺工作所需的辅助动作时间,如装卸工件、操纵机床、试切和测量零件尺寸等,其手工操作内容多、时间短暂,测定较困难.而模特法一方面研究人体的各种动作,主要是发现操作人员的无效动作或者浪费现象,简化操作方法,减少工作疲劳,降低劳动强度,以寻求省力、省时、安全、经济的动作,在此基础上制定出标准的操作方法,为制定动作时间标准做好技术准备;另一方面,它将动作划分为动作要素,通过确定每一动作要素的时间来计算工时,因此无须经过现场测时,只要根据工作地布置图和操作方法,通过确定各个操作的动作构成就能迅速、准确地预先计算出完成某一操作或工作所需的正确时间.因此,运用模特法分析机械加工工序的辅助操作,不仅能制定出标准的操作方法,还能根据标准的操作方法准确计算工时[5].应用模特法计算工序辅助时间的一般流程如图3所示.步骤如下:

图3 工序辅助时间计算流程a.采集作业要素数据和工位作业程序数据.作业要素数据包括工作台、设备、工具等的空间布局,作业人员的作业范围、行走路径等.工位作业程序数据包括作业计划、任务、作业规范、工艺流程及工位的具体作业内容等.b.根据模特法的原理对所获得的空间布局、工位的作业程序及动作内容进行分析,得到具体的操作方法,再依据动作经济原则及方法研究的理论,反复优化布局、进行动作的分析与组合,发现操作人员的无效动作或者浪费现象,改进动作,制定出标准的操作方法.动作改进的原则是基本动作越简单越好,判断动作尽量排除,以减少作业时间.c.将标准的动作划分为动作要素,得到各动作的动作分析式及MOD数,然后得到各动作组合的MOD总数(双手同时动作时取MOD值大的时限动作).最终生成模特排时法的记录表.d.选取MOD单位时间值的大小.大量试验、研究表明,一个人(或不同的人)以最快速度进行操作,其动作所需的时间,与这个人(或不同人)以正常速度进行操作,其动作所需的时间是不相等的.但是,这2种速度所需的时间值之比即宽放率K,是一常数(或接近常数).例如,不同的人(或同一人)手的移动(无障碍时);最快速度所需时间/正常速度所需时间=K=0.57;手的移动(障碍物高度为l0~30cm):最快速度所需时间/正常速度所需时间=K=#69#1机械与电子22009(4)0.59;上身弯曲的往复动作,K=0.51;坐立往复动作,K=0.57.因此,在实际使用中,可根据企业的实际情况来决定MOD的单位时间值的大小.E.根据模特排时法的记录表及MOD单位值的大小计算出各操作的正常时间,将正常时间加以宽放,得到标准时间,即T标=T正@(1+K).3 工序辅助时间计算方法的应用基于模特法的工序辅助时间计算方法适用于各种机床机械加工工序的辅助时间计算.以在车床上松开三爪卡盘将零件取下,再夹紧一个毛坯为例,运用模特法确定这一作业的正常时间和标准时间.假定作业人员的双手作业范围为350mm.首先确定工作台、设备、工具的空间布局.操作人员的前方为机床,T型扳手在主轴箱盖上,零件、毛坯箱均在操作人员的右侧.作业人员与设备、工具及工件的相对位置在作业人员的双手作业范围内.工位的具体操作内容:左手伸出取下T型扳手,移向并插入三爪卡盘的调整孔,双手松开卡盘;右手取放零件后,再拿起毛坯放入卡盘,同时左手旋转T型扳手,稍微拧紧毛坯,右手随即取一金属块(或T型扳手),敲打毛坯以校正毛坯的夹持,然后双手用劲旋转T型扳手夹紧毛坯,左手将T型扳手从调整孔中取出放回原处.从动作经济原则、方法研究出发,分析该工位的作业程序,进行动作的组合:第1个动作组合.左手伸出拿起T型扳手,并移向三爪卡盘的调整孔中,右手同时伸向三爪卡盘并拨转卡盘以调整孔的位置,使T型扳手插入.第2个动作组合.双手用力放松卡盘,左手握持T型扳手,右手同时取出零件,放入零件箱中.第3个动作组合.右手拿起毛坯并放入三爪卡盘,左手旋转T型扳手以稍微拧紧毛坯,右手取拿T型扳手敲打毛坯,以校正毛坯的夹持,同时左手旋转卡盘,以使右手敲打需要矫正的部位.第4个动作组合.右手将T型扳手插入调整孔,双手用力旋转T型扳手.这样的动作一般要换插2~3个调整孔,以夹紧毛坯.然后将T型扳手放在主轴箱盖上,双手继续下一操作内容.根据动作的组合结果得到动作分析式,双手同时动作时取时间值大的时限动作,MOD总数为各个时限动作的MOD数之和.如在第1个动作组合中,左右手同时动作,左手动作的时间值为14MOD,右手动作的时间值为7MOD,则MOD总数为14MOD.模特排时法的记录表略.模特法在人体工程学实验的基础上,选择一个正常人的级次最低、速度最快、能量消耗最少的一次手指动作的时间消耗值,作为它的单位,即1MOD=0.129s.根据企业的实际情况,选取MOD的单位时间值为0.13s,宽放率K为22%,则有:T标=T正@(1+K)=106@0.13@(1+22%)=16.81选取一名熟练工人进行试验,规定其完全按照标准的操作方法进行操作,测试结果为16.53s,则运用模特法测定时间的误差为1.7%,计算时间与实际操作时间基本相符.因此,运用模特法计算工序的辅助加工时间是可行的.

4 结束语针对机械加工工序的辅助时间难以确定的实际情况,通过对辅助动作特点的分析,结合模特法的特点,提出了将模特法应用于机械加工工序的辅助时间计算领域,并以在车床上松开三爪卡盘取下零件再夹紧一个毛坯这一系列辅助操作为例,运用模特法计算其所用的时间.最后通过实验验证了计算结果的准确性.由此可见,运用模特法计算机械加工工序的辅助时间是可行的.但这种方法需要将每个动作都划分为动作要素,工作量较大.今后可以考虑将辅助动作标准化,运用模特法计算出标准辅助动作的时间,其它辅助动作的时间可以依据标准辅助动作时间来确定,这样既保证了计算结果的准确性,又大大减少了工作量.