文/代曉麗 江蕓 祁國(guó)成 劉英 符云峰

1 引言

現(xiàn)代企業(yè)精細(xì)化管理對(duì)工時(shí)管理提出了更高的要求，它要求將產(chǎn)品制造過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化分解，通過(guò)確定各個(gè)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，從而得到一系列精細(xì)化的工時(shí)數(shù)據(jù)。工時(shí)數(shù)據(jù)是精益制造的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它對(duì)合理安排生產(chǎn)、平衡生產(chǎn)能力有重要意義。而基于動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確的工時(shí)數(shù)據(jù)可量化分析班組/個(gè)人任務(wù)負(fù)荷程度；為制定生產(chǎn)計(jì)劃、合理安排任務(wù)提供依據(jù)；為生產(chǎn)作業(yè)提效提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐；通過(guò)動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)工時(shí)數(shù)據(jù)，可建立班組及個(gè)人公開(kāi)公平的激勵(lì)平臺(tái)；同時(shí)，還可為企業(yè)核算成本提供依據(jù)。

工時(shí)管理在國(guó)外制造企業(yè)的應(yīng)用十分普及，每個(gè)制造企業(yè)都采用適用于本企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行內(nèi)部管理。目前國(guó)內(nèi)的私企因批量生產(chǎn)且品種單一，工時(shí)管理的應(yīng)用也非常普遍。但是國(guó)企中特別是大型裝備生產(chǎn)企業(yè)仍采用粗放的工時(shí)管理模式，其中軍工行業(yè)內(nèi)微組裝及SMT產(chǎn)線的裝配工時(shí)多為產(chǎn)品預(yù)估工時(shí)，主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)元器件數(shù)量估算出產(chǎn)品裝配工時(shí)。而由于小批量、多品種的生產(chǎn)模式，以及產(chǎn)品組裝制造過(guò)程中設(shè)備操作及手工作業(yè)柔性結(jié)合的生產(chǎn)過(guò)程，導(dǎo)致目前的工時(shí)數(shù)據(jù)與實(shí)際裝配耗用的工時(shí)存在較大差異。因此無(wú)法對(duì)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行精細(xì)化管理，計(jì)劃人員只能給組裝產(chǎn)線下達(dá)粗放型的任務(wù)進(jìn)度要求，具體的進(jìn)度情況依賴計(jì)劃人員通過(guò)會(huì)議、電話等方式進(jìn)行溝通及跟蹤，人員溝通成本高，并且容易造成任務(wù)進(jìn)度偏差較大，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)計(jì)任務(wù)完成時(shí)間。

隨著軍工行業(yè)精益制造與精細(xì)化管理的逐漸深入，需要通過(guò)結(jié)合MES（manufacturingexecution system）制造執(zhí)行系統(tǒng)與產(chǎn)品CAPP（computer aided process planning）計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，細(xì)化生產(chǎn)流程中的工序和工步工時(shí)，并建立適應(yīng)小批量、多品種，設(shè)備操作及手工作業(yè)柔性結(jié)合的生產(chǎn)模式下動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確的工時(shí)采集與統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。

表1：工序顆粒度

2 建立標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)體系

軍工行業(yè)中SMT（surface mounting technology）表面貼裝產(chǎn)線裝配PCBA(printed circuit board assembly)印制板組件屬于小批量、多品種的生產(chǎn)模式，裝配涉及上萬(wàn)種物資代碼的元器件，單件PCBA元器件數(shù)量高達(dá)2000只，組件裝配過(guò)程包含20個(gè)工序，設(shè)備和手工操作柔性結(jié)合。僅依靠傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì)工時(shí)方式不僅耗時(shí)長(zhǎng)，且難以統(tǒng)計(jì)工序、工步級(jí)的精確工時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)前建立PCBA標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)體系基礎(chǔ)薄弱，必須解決兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是精細(xì)化分解各工序的工作內(nèi)容，二是測(cè)算各工作內(nèi)容對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間。

2.1 精細(xì)化分解工序顆粒度

將PCBA裝配生產(chǎn)流程中的CAPP工序，依據(jù)作業(yè)復(fù)雜度和所需時(shí)間不同提取各工序共性的工作內(nèi)容，逐一分解量化為具體的工序顆粒度。顆粒度分解要素如圖1所示。

例如，貼裝-手貼工序共性的工作內(nèi)容為表貼各種型號(hào)的元器件，元器件在此工序的固有屬性為物料類屬性，它代表顆粒度可與物料的物資代碼建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。不同封裝方式的元器件貼裝難度不同，耗費(fèi)時(shí)間不同。針對(duì)同種封裝方式但不同尺寸、引腳數(shù)、引腳間隙的元器件，采用秒表測(cè)時(shí)法，測(cè)量貼裝耗費(fèi)的時(shí)間，將時(shí)間差距在±5%之內(nèi)的元器件定為同一顆粒度，以此逐一分解。

圖1：顆粒度分解要素

在貼裝-手貼工序，以表貼電阻為例，它的顆粒度按照貼放作業(yè)時(shí)間的不同分解為4種工序顆粒度（電阻0402、0603&0805、3216&6332、電阻網(wǎng)絡(luò)），如表1所示。

最終將PCBA裝配過(guò)程的20個(gè)工序分解為330個(gè)顆粒度，具體分布如表2所示。將所有顆粒度建立顆粒度編碼，每一個(gè)顆粒度都有一個(gè)唯一的編碼，編碼以阿拉伯?dāng)?shù)字的形式體現(xiàn)。同時(shí)編制自動(dòng)生成工序顆粒度代碼的程序，新增工序顆粒度時(shí)便可自動(dòng)生成新的唯一編碼，以減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高顆粒度錄入效率和準(zhǔn)確率。

2.2 測(cè)量工序顆粒度的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間

采用秒表測(cè)時(shí)法，選擇工作3-5年，操作水平中等偏上的操作者作為被測(cè)對(duì)象。采用密集性抽樣的方式，選擇涵蓋各種復(fù)雜度的產(chǎn)品多次測(cè)量，測(cè)量時(shí)間包含準(zhǔn)備與結(jié)束時(shí)間，作業(yè)時(shí)間，作業(yè)寬放時(shí)間，測(cè)量時(shí)間既考慮了實(shí)際操作也涵蓋了知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間的影響。剔除異常值后，取測(cè)量平均值作為各顆粒度的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間。結(jié)合表二分解的工序顆粒度，建立顆粒度工時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖2，將各顆粒度的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間與顆粒度代碼匹配。

2.3 建立產(chǎn)品工時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

表2：工序顆粒度分布表

在PCB MES系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)“產(chǎn)品工作內(nèi)容錄入平臺(tái)”，將各編號(hào)的產(chǎn)品按照CAPP工序，逐個(gè)錄入各工序裝配對(duì)應(yīng)的顆粒度內(nèi)容。將固有屬性為物料類的顆粒度匹配顆粒度代碼，當(dāng)前工序所用物料的物資代碼一旦匹配了顆粒度代碼，系統(tǒng)的記憶功能將自動(dòng)存儲(chǔ)該物料的顆粒度屬性，在后續(xù)錄入使用此物料的其它產(chǎn)品的裝配顆粒度內(nèi)容時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)帶入顆粒度屬性，不需再次匹配錄入。各工序工時(shí)數(shù)據(jù)的錄入包含三部分工作，如圖3所示。

2.3.1 提取工序物料

從工時(shí)錄入平臺(tái)右上側(cè)的MBOM（manufacturing bill of materials）制造物料清單中快速提取當(dāng)前工序需要的物料。

2.3.2 物料匹配顆粒度代碼

將部分無(wú)顆粒度代碼的物料匹配錄入顆粒度代碼。由于PCBA裝配共涉及物料上萬(wàn)種，一次性匹配錄入各工序物料的顆粒度代碼工作量較大，我們采取按產(chǎn)品逐個(gè)錄入，循序漸進(jìn)的豐富物料顆粒度代碼庫(kù)；

2.3.3 提取操作類顆粒度

從工時(shí)錄入平臺(tái)右下側(cè)快速提取此工序需進(jìn)行的操作類工作內(nèi)容。

2.4 工時(shí)統(tǒng)計(jì)與迭代

各工序裝配完工后，操作人員在“申報(bào)平臺(tái)”選擇對(duì)應(yīng)工序申報(bào)完工，后臺(tái)即可自動(dòng)讀取當(dāng)前工序錄入的所有顆粒度代碼，每個(gè)顆粒度代碼對(duì)應(yīng)單位標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間H1,H2,H3,…,Hn，n個(gè)顆粒度代碼，N1,N2,N3,…,Nn代表當(dāng)前工序各顆粒度的統(tǒng)計(jì)數(shù)量，因此工序的工時(shí)定額T如下：

將工時(shí)定額進(jìn)行歸一化，定義

可得到：

其中，λi是顆粒度工時(shí)系數(shù)。

為提高工時(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及工時(shí)系統(tǒng)的指導(dǎo)價(jià)值，需對(duì)各顆粒度的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間Hi進(jìn)行迭代。

迭代過(guò)程模型如圖4所示。

每日統(tǒng)計(jì)個(gè)人報(bào)工的工時(shí)定額，結(jié)合日實(shí)做工時(shí)進(jìn)行迭代，Ni是產(chǎn)品各顆粒度固定的統(tǒng)計(jì)數(shù)量，λi是每次迭代完成后各顆粒度單位標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間與H1的比值，單次迭代時(shí)固定不變。因此每日只針對(duì)H1進(jìn)行迭代，通過(guò)Hi=λiH1即可得到個(gè)人每日?qǐng)?bào)工涉及顆粒度的H2至Hn的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間。而每日完工產(chǎn)品涉及的顆粒度不同，多次迭代后，λi也變相進(jìn)行迭代。

圖2：顆粒度工時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

圖3：產(chǎn)品工序工時(shí)錄入平臺(tái)

圖4：工時(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)迭代過(guò)程模型

3 開(kāi)發(fā)基于MES的工時(shí)信息系統(tǒng)

工時(shí)信息系統(tǒng)是在PCB MES的基礎(chǔ)上自主開(kāi)發(fā)的，該系統(tǒng)采用c#編寫(xiě)，基于.NET框架，以SQL數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，作為子模塊嵌入PCB MES,從屬于ERP（enterprise resource planning）企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)，它讀取ERP下發(fā)的任務(wù)數(shù)據(jù)、CAPP工序數(shù)據(jù)及MBOM，上傳各工序報(bào)工銷賬數(shù)據(jù)至ERP。此系統(tǒng)界面操作簡(jiǎn)單人性化易于推廣應(yīng)用，工時(shí)錄入、采集和統(tǒng)計(jì)分為多個(gè)子模塊，各子模塊面向用戶進(jìn)行分級(jí)授權(quán)，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定安全可靠運(yùn)行，很好的滿足了工時(shí)管理的需要，目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于微組裝和SMT產(chǎn)線。

4 工時(shí)管理的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)半年的迭代后，為驗(yàn)證工時(shí)數(shù)據(jù)的有效性，隨機(jī)抽取產(chǎn)品A的工時(shí)定額數(shù)據(jù)，將各工序的工時(shí)定額求和：

而通過(guò)實(shí)際測(cè)量該產(chǎn)品的制造時(shí)間為8.48小時(shí)，該工時(shí)統(tǒng)計(jì)方法得到的工時(shí)定額數(shù)據(jù)與實(shí)際制造消耗的時(shí)間基本一致，證明了該方法是有效準(zhǔn)確的。

5 結(jié)論

本文成功實(shí)現(xiàn)了一種基于制造執(zhí)行系統(tǒng)的工時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)技術(shù)。通過(guò)精細(xì)化分解工序的標(biāo)準(zhǔn)顆粒度，測(cè)算各顆粒度的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間，建立產(chǎn)品工時(shí)快速錄入采集平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了工時(shí)的動(dòng)態(tài)采集和統(tǒng)計(jì)，通過(guò)持續(xù)迭代提高工時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及工時(shí)信息系統(tǒng)的指導(dǎo)價(jià)值。該技術(shù)已成功應(yīng)用于微組裝和SMT產(chǎn)線的績(jī)效管理和計(jì)劃管理中，充分調(diào)動(dòng)了全員的工作積極性，促進(jìn)人員、設(shè)備的優(yōu)化配置，產(chǎn)出率提升顯著，有效提升了企業(yè)的綜合管理水平。