基于PTS法的总装工时测定及工位优化

作者:风汽车公司技术中心 章 毅 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2019-07-16
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风汽车公司技术中心 章 毅

工时测定是研究分析制定工序时间定额的方法,是以秒表为主要计时工具,通过测时和写实来测定劳动定额的各部分时间,即通过对工序作业时间的直接测定,并经过工时评定确定作业时间。它是工人作业重要的标准之一,也是工位的平衡及改进、人员数的确定、作业能力的评判和成本核算等方面的重要依据。

 

工时测定的特点及目的 
工时测定是以工序作业时间为对象,按照操作顺序进行多次重复的观察记录,以分析研究操作方式为重点的一种工时研究方法。主要是观察、记录操作活动的工时消耗,由于操作者的作业速度不可能完全一致,再加上观察记录的误差,因而要求对相同的加工进行多次重复观察,并取多次观察记录的平均值作为测时的直接结果。测定主要研究作业时间消耗,测时提供的数据是制定工序作业时间和时间定格标准的基础资料。

 

工时测定的方法和标准
       1. 工时测定前的准备工作
       根据测时的目的和任务选择测时对象和所测定的作业内容。在制定工序时间定格时,应该选择具有平均技术熟练程度的工人作为测时观察对象。在确定测时对象和所要调查的作业以后,应深入现场调查情况,搜集和记录有关操作者、加工设备、工装、加工工序及工地布置(含定置管理及工位器具等)的全部情况,查看工艺卡,并查看与工艺卡有关的工位平面布置情况。
       

在观察工人操作以后,事前将被测工序划分为作业要素,这也是一项重要的准备工作。首先,调查现行操作方法。必须强调测时前先将方法标准化,方法不同,时间亦不同。工序划分可粗可细,这个取决于测时的目的和要求,一般要求把基本要素和辅助要素分开。在辅助作业要素里将时间消耗相对稳定的定量作业要素(如按电钮启动单元)和经常变动的变量要素(如因零件不同、尺寸大小及重量不同所需时间变化的单元)分开。划分操作单元应有明显易辨的起点和终点。一般常将工序循环中的一个操作作为一单元要素,这时需要确定“定时点“。单元时间愈短愈好,但要使研究人员能完成精确测记,一般认为不小于0.04 min为宜。此外,规则单元、间歇单元和外来单元应分开。规则单元是加工或装配每个或每台工件都有规则性出现的单元,间歇单元是加工过程中不规则出现的单元(如装配线某工位更换不常见品种时),外来单元为偶发事件而且将来不许列入标准时间内的单元。
       

测时要求对同一作业要进行多次重复测定。显然,增加测时次数能提高测时的精度,但是观察次数过多会增加测定工作量。事实上,观察次数只要满足一定调查精度和可靠度即可。测时次数可以采取统计学中提供的公式计算,为了简便起见,也可根据经验数据来确定。在工时研究的场合下,一般将调查的可靠度规定在95%,调查的相对精度固定在±5%时,测时次数计算公式为:微信截图_20190716161528.png
相对精度为±10%时的观察次数为:微信截图_20190716161545.png

 

其中, N为必要的观察次数;n为预备的观察次数;x为作业要素的个别时间值。
       

确定测时次数的经验方法:决定测时次数多少的因素是企业生产类型、工序中作业要素时间长短以及工序作业时间的长短。从生产类型来看,愈接近大批量生产,对定格精确度要求愈高,为了提高测试记录的准确性,要增加测时次数;其次,工序中作业要素时间值以及整个工序作业时间愈短,测时、记录的误差相对就可能愈大。为了保证测时数据的准确性,要进行多次观察。现场进行测定前,需准备测时的工具(秒表和测时板)和表格,其中,秒表是必备的计时工具,目前已用电子秒表代替机械秒表。
       

2. 姿态判定和休息系数
       为获得正确的工时,必须仔细观察操作工的工作方式(包括准确性、速度及方法)。一项操作的实施受三方面的影响:工作方式,操作时工作方法的合理性;精确度,工作的准确程度,包括熟练程度和身体的状况等;速度,即该操作的完成速度。这三方面因素结合起来就是姿态,所以姿态可定义为操作运动的效率:姿态判定标准(JA):100。姿态判定范围为75~100,如低于75被认为不合格。标准姿态是由技术、身体合格,经过很好培训且身心均健康的操作工所作的,这样即可保证方法合理、操作准确,且速度正常。在完成本项操作时,身心良好,没有不适,并且按照他平时工作努力程度而休息,在他完成该操作的每一个细节之后,身体未产生不良情况。  
       

通过对操作工的姿态判定来确定工序的定额工时微信截图_20190716161554.png测时时所测得的时间记录在测评单上,同时打出姿态判别系数,检查核实全部测时数据记录,计算每个作业要素的延续时间(可采取一次递减的方法),如发现异常值可剔除,以免影响平均值的正确性,每个时段测量20个数据,时间段的操作测量时间应为所有TC数据的算术平均值。
       

为保证工作一段时间后,疲劳能得到恢复,需要根据TC的需求增加休息系数,休息系数简称RC,是一种根据TC的需求所附加的工时系数。休息系数分为不变系数,即生理必需的休息BP=1.05(BP为恒定的休息系数)和可变系数。
       

可变系数包括:根据操作姿势和零件重量确定的休息系数;精神上需要持久专注的操作;重复性高易产生疲劳感的动作。同一系列的动作经常重复使用会产生单调疲劳感,如果操作工在操作循环(循环时间段及非循环时间段)中有重复性动作,则此操作循环可视为标准循环。本部分附加值是经基本时间段的附加值数据根据循环持续的(见表)。

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       此外,可变系数还包括噪声或强视觉冲击易产生疲劳感的环境。带噪声机器的使用增加了工人本身已有的疲劳感,包括:特大噪声,是指相距60~80 cm的对话需大嗓门说话,附加值0.01;超贝噪声,需用大声音使对方听清,附加值0.02;强力视觉保护包括:防护眼镜、面罩,附加值0.01。        
       

3. 工时的计算
       汽车总装配操作虽然繁杂,但从“时间段”上我们可以把它分为“定额时间段”TC和“频率时间段”TC.F两种。“定额时间段”是在装配操作循环中所进行的规律操作时间,即在总装配过程中对装配流水线上的每辆汽车都执行的操作所给予的时间段。总装配的大部分操作都是“规律时间段”操作。例如,安装各种零件,拧紧固定螺栓,联结各类插接器等。
       

“频率时间段”是在某些装配操作循环中所必须进行的一些非循环操作时间,即在总装配过程中对装配流水线上的若干辆汽车才执行一次的操作所给予的时间段,“频率时间段”在总装配时间研究中是容易被忽视的。例如,更换电动扳手电池、统计检测、检查设备的各项技术参数和设备整体部件更换等。在每张工艺卡的操作分析中必须分析非循环操作的“频率时间段”,然后确定其频率数, 将“频率时间段”的操作时间除以频率数把非循环操作时间换算到每一个循环操作中。工时测定时段划分如图所示。

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       操作时间TA=(TC×RC1)+(TC.F/P×RC2)        (4)
       其中,RC1和RC2为根据不同的作业姿态和作业负荷给予的休息系数。 
       

4. 工时的测定标准 
       工时的测定标准主要是PTS,PTS是国际公认制定时间标准的先进技术,它利用预先为各种动作制定的时间标准来确定进行各种操作所需要的时间,而不是通过直接观察和测定。即它把作业分解成基本动作,再根据这些动作的性质和条件,运用预先规定的时间值,确定标准时间。
       

PTS主要有MTM法和MOD法。MTM法将所有的手工操作或操作方式分解为执行时必须的基本动作集,并且根据动作的种类和执行动作的条件,分配给每个动作一个预定的标准时间;模特排时法(MOD)是把人体所有有形动作划分为21种,以手指的平均动作时间作为基本单位,身体其他有形动作都按照手指动作时间的整数倍计算。

工位优化
       工位优化指通过改进工艺卡、改进零件包装、优化现场布置和工位器具以及工位分配来改善生产线平衡。工位优化包含三个方面:优化操作;优化线边布置、改善工位器具;工位平衡。
       

1. 工时测定,操作分析,优化改进
       在工位优化流程中,首先对不平衡的工位,重新核定工时,对已改善的工位,进行工时测定。以确定工位工时是否达到各工位平均作业时间,工位负荷是否平衡。通过对以人为主的操作进行分析,使作业者、对象和工具三者有效地组合以达到操作简单有序,减轻劳动强度,降低操作工时的目的。操作分析主要分为双手操作分析及人机操作分析。
       

双手操作分析是记录单个工人在进行频繁工作时,双手的所有动作及它们之间的关系。双手操作分析一般的改进方法为:双手工作量的均衡性,目的是降低双手的空闲率;双手操作的协调性,目的是提高身体的平衡性;减少伸手的距离,减少取件的障碍,目的是降低动作的级别,节省搬运时间;制定合理的操作顺序,减少等待时间。
       

人机操作分析主要是研究机器的一个循环时间中,人和机器所出现的空闲时间,以及如何利用空闲时间,提高生产率。人机操作分析一般的改进方法为:充分利用机器时间,将一些准备操作和分装操作集中到机器时间内;简化人的操作,提高机器的效率。
       

2. 优化线边布置,改善工位器具
       工位优化需合理设计线边布置,合理设计零件包装及容器,以人体工程学为基础,减少工人线边操作时间,同时,使空间利用率达到最大化。
       

3. 工位平衡
       工位平衡是工位的能力、负荷和节拍最优组合的问题,即对生产的全部工序进行平均化,调整各作业负荷,以使各作业时间尽可能相近。工位平衡的一般原则为:
       

第一,工位分配时应先安排逻辑顺序强、操作位置固定的操作,再安排无逻辑顺序的操作,将各车型的操作工时尽量接近生产节拍;
       第二,线上工位(高节拍)应维持简单、稳定和有序的操作组合,而线外工位(自由节拍)尽可能的提供如下服务:零件拆包装上线、零件合件上线及零件总成上线等;
       第三,有设备存在机器工时的工位,尽量在机器工时内安排操作,避免出现人等设备的情况。也可以分解工艺,将操作设备的前部分给一个操作工做,后部分给后面的操作工完成;
       第四,个别操作工时过长,导致不易平衡时,可考虑将操作分解,由几个操作工分步完成。

结语
       我们通过生产写实等方法对劳动过程进行监控,再充分了解现场生产作业状态,获取相关资料的基础上,利用现场经验和实测数据的信息制定出合理的工时测定标准。通过对工位工艺卡、零件包装、现场布置、器具以及工位分配等进行合理的优化,达到了生产线平衡的目的。  

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