陳美業(yè) 孫德林

實(shí)木家具以其材質(zhì)天然環(huán)保、紋理清新自然以及板式家具不可比擬的優(yōu)美造型廣受人們的喜愛(ài)[1]。但其加工工序復(fù)雜，它的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)也不及板式家具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)普及，所以實(shí)木家具生產(chǎn)改進(jìn)較慢，正因如此有必要對(duì)其生產(chǎn)效率進(jìn)行研究。工時(shí)研究是行業(yè)內(nèi)有效提高生產(chǎn)效率的方法[2]，對(duì)實(shí)木家具各加工工序的工時(shí)測(cè)定，有助于全面了解生產(chǎn)過(guò)程，并發(fā)現(xiàn)可以減少浪費(fèi)的環(huán)節(jié)或步驟，對(duì)提高機(jī)器設(shè)備的利用率和操作者的工作效率提供一定的改進(jìn)依據(jù)。斷料是實(shí)木家具部件進(jìn)行生產(chǎn)加工的第一道工序，對(duì)其工時(shí)的研究和控制，能從源頭上把控加工時(shí)長(zhǎng)，提高生產(chǎn)效率[3]。

1 斷料工時(shí)的測(cè)定與分析

1.1 測(cè)定對(duì)象

以中山某沙發(fā)廠為研究案例，對(duì)斷料工序進(jìn)行觀測(cè)。選用的材料為樺木，長(zhǎng)度（2 000 ±50）mm。操作者基本信息：身高165 cm，體重65 kg，工作經(jīng)驗(yàn)3年以上，技能良好，被工廠評(píng)定為B級(jí)員工。

1.2 加工設(shè)備

截料鋸（MJ276，正銳機(jī)械），外形尺寸：4 250 mm×1 150 mm×1 300 mm；最大截料寬度為520 mm， 最大截料厚度為200 mm。

1.3 工時(shí)測(cè)定方法及測(cè)量工具

1）測(cè)定方法：連續(xù)測(cè)時(shí)法和歸零測(cè)試法[4]。

2）測(cè)量工具：秒表、時(shí)間研究表格、計(jì)算器、卷尺、攝像機(jī)（索尼 HDR-CX405）等。

1.4 測(cè)定說(shuō)明

斷料過(guò)程的一個(gè)周期為一塊鋸材被切割完。切頭包括了鋸切以及鋸切完對(duì)所切除廢料的處理，由于處理廢料時(shí)間過(guò)短，沒(méi)有單獨(dú)列出；給料時(shí)間包括將鋸材放置好并啟動(dòng)鋸切按鈕；下料是指將斷好的木料搬至工件架并擺放整齊；最后一次下料包括了將斷料剩余的木料放進(jìn)拼料箱或廢料箱的時(shí)間。

1.5 測(cè)定過(guò)程

1）d2值法

當(dāng)觀測(cè)次數(shù)比較少時(shí)，用樣本標(biāo)準(zhǔn)差代替總體標(biāo)準(zhǔn)差：

式中：R——極差，即觀測(cè)單元時(shí)間最大值與最小值之差；

d2——以觀測(cè)次數(shù)為基礎(chǔ)的一個(gè)系數(shù)，可查d2值系數(shù)表取得。

通常取可靠度為95%，精確度為5%，則應(yīng)觀測(cè)的樣本數(shù)，按以下公式計(jì)算為[5]：

其中：S——樣本標(biāo)準(zhǔn)差；

2）觀測(cè)次數(shù)的確定

先對(duì)斷料工序進(jìn)行了16次的預(yù)觀測(cè)，得出斷料時(shí)間的極差R=21.43（s），平均數(shù)=58.86（s），查d2值系數(shù)表得d2=3.532，代入（1）式中得σ=6.067，再代入（2）式得應(yīng)進(jìn)行的觀測(cè)次數(shù)n′=17。

3）通過(guò)對(duì)樺木的斷料觀測(cè)，測(cè)出數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示，單位s。

2 結(jié)果與分析

2.1 斷料時(shí)間分析

從表1中可見(jiàn)，將長(zhǎng)2 000 mm、厚50 mm鋸材截?cái)喑桑?00+800+350）mm的木料平均時(shí)長(zhǎng)為88.11 s , 其中上料平均時(shí)間為12.85 s , 由于需要選料，導(dǎo)致上料時(shí)間出現(xiàn)波動(dòng)；給料時(shí)間隨著木料的減少而減少，由第一次給料的10.48 s到第二次給料的3.46 s , 木料質(zhì)量越小，給料越省力省時(shí)；鋸切時(shí)間為機(jī)器工作時(shí)間，鋸片上升速度為調(diào)試速度，在統(tǒng)一加工周期內(nèi)恒定，平均為7.09 s ; 下料平均時(shí)間為8.24 s , 波動(dòng)主要是由木料的擺放調(diào)整以及適時(shí)測(cè)量擺放尺寸是否規(guī)范造成。

2.2 各加工動(dòng)作占總加工周期比重

圖1為各加工動(dòng)作占加工周期的比重，其中上料時(shí)間占總周期的14.58%；給料時(shí)間占23.66%；鋸切時(shí)間占33.65%；下料時(shí)間占28.10%；人工耗時(shí)占到了總加工時(shí)間的66.35%。

其中部分時(shí)間由于人工操作的不規(guī)范性和不確定性造成時(shí)間的浪費(fèi)，所以減少人為的時(shí)間浪費(fèi)、提高人工的效率能大大提升整個(gè)工序的效率。斷料工序人工和機(jī)器基本是相對(duì)獨(dú)立的，人工操作時(shí)機(jī)器處于待加工狀態(tài)，而機(jī)器作業(yè)時(shí)，人工是閑置的，所以要充分利用人工閑置的時(shí)間，如在機(jī)器鋸切的時(shí)候做好上料準(zhǔn)備；將通常在下料時(shí)測(cè)量尺寸的動(dòng)作提前到鋸切時(shí)；將截料鋸上料導(dǎo)軌加長(zhǎng)，可以利用切割時(shí)間上更多的料，這樣可以大大節(jié)省上料時(shí)間。

表1 斷料工時(shí)觀測(cè)表Tab.1 Time observation table of cutting material

圖1 各動(dòng)作工時(shí)占加工周期比重Fig.1 The proportion of each process action

2.3 工序布局優(yōu)化

在托盤(pán)下方添置升降臺(tái)，將下料動(dòng)作均衡化。從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)來(lái)看，下料時(shí)間先逐漸減少，擺放至一定高度后基本穩(wěn)定，然后再隨木料擺放高度的增高而逐漸增加。放置低處和高處的木料都耗費(fèi)更多的時(shí)間，分別加上了彎腰和抬手臂的動(dòng)作，操作者的工作難度和強(qiáng)度都加重。升降臺(tái)的加入能由操作者控制擺放高度，將高度相對(duì)固定在同一水平上。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，直立姿勢(shì)手臂彎曲操作時(shí)，前臂在自豎直朝上位置繞肘關(guān)節(jié)向下方在轉(zhuǎn)動(dòng)大約70°位置上產(chǎn)生最大操作力[6]。因此木料擺放高度應(yīng)大致為操作者直立時(shí)手臂繞肘關(guān)節(jié)向下彎曲70°時(shí)的高度位置。同樣的，在鋸切好的木料工件架下也增加升降臺(tái)，保證下料高度維持在相同的高度上，這樣有利于持續(xù)工作，降低連續(xù)工作的疲勞度[7]。

2.4 加工動(dòng)作調(diào)整

1）將上料動(dòng)作提前。機(jī)器每鋸切一次的時(shí)間平均約7 s，這段時(shí)間人工空閑，等待機(jī)器完成鋸切才進(jìn)行下料動(dòng)作，因此可以在機(jī)器工作的同時(shí)人工進(jìn)行上料準(zhǔn)備，這樣上料時(shí)間與機(jī)器鋸切時(shí)間部分重疊，上料絕對(duì)時(shí)間不變，但相對(duì)時(shí)間大大縮短，由原來(lái)的12.85 s縮短為5.56 s，減少了56.73%。

2）將截料鋸導(dǎo)軌加長(zhǎng)。兩端導(dǎo)軌加長(zhǎng)后有更多的空間進(jìn)行上料，同時(shí)，可以將下料動(dòng)作推遲到第二次鋸切或第三次鋸切時(shí)間進(jìn)行，下料動(dòng)作和給料的時(shí)間也可以進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。表2為斷料工序人機(jī)作業(yè)原始圖，表3為加工動(dòng)作調(diào)整后的人機(jī)作業(yè)圖。通過(guò)利用機(jī)器加工時(shí)的等待時(shí)間，人工利用率由66.35%提高到87.67%，機(jī)器利用率由33.65%提高到37.45%，總周期提高了10.15%。

表2 斷料工序人機(jī)作業(yè)圖Tab.2 Human-machine operation chart of cutting material process(primary)

表3 改善后的人機(jī)作業(yè)分析圖（1人1機(jī)）Tab.3 Human-machine operation chart of cutting material process(1 labor/1 equipment)

3 結(jié)論

1）斷料工序工時(shí)分為人工耗時(shí)和機(jī)器耗時(shí)，其中機(jī)器鋸切時(shí)間占33.65%，人工耗時(shí)占到加工周期的66.35%，有很大的改進(jìn)空間。通過(guò)加長(zhǎng)鋸臺(tái)導(dǎo)軌，調(diào)整加工動(dòng)作，平均加工時(shí)間由原來(lái)的88.11 s減少到了79.17 s，縮短了10.15%。

2）升降臺(tái)的增加會(huì)減輕操作者的工作負(fù)荷，也會(huì)因此減少加工時(shí)間，具體改進(jìn)情況有待進(jìn)一步的觀測(cè)研究。

3）鋸材質(zhì)量對(duì)斷料工時(shí)有很大的影響，有待于進(jìn)一步量化分析。對(duì)木材的缺陷和形變的處理會(huì)增加加工動(dòng)作，浪費(fèi)加工時(shí)間，因此要保證木材的質(zhì)量。

[1]劉曉紅, 高新和. 封邊工序的工時(shí)測(cè)定[J]. 林產(chǎn)工業(yè), 2003, 30(4):45-48.

[2]郝景新, 劉文金, 黃曉南. 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的直線封邊機(jī)的工時(shí)研究[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, (12):150-153, 158.

[3]宣曉志. 家具生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的研究與應(yīng)用[J]. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備, 2011(3):55-57.

[4]王金玉. 美式家具零部件鉆孔工藝與工時(shí)的研究[D]. 南京:南京林業(yè)大學(xué), 2008.

[5]易樹(shù)平, 郭伏. 基礎(chǔ)工業(yè)工程[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2013.

[6]趙京, 宋春雨, 杜濱. 基于人體工程學(xué)的仿人機(jī)械臂構(gòu)型[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2013 (11):16- 21.

[7]陳銘. 20世紀(jì)中國(guó)家具加工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展研究[D]. 南京:南京林業(yè)大學(xué), 2011.