機(jī)械制造加工企業(yè)的工時(shí)管理與效率分析

摘要：工時(shí)是企業(yè)進(jìn)行成本核算和工作效率分析的重要依據(jù)，快速、準(zhǔn)確地制定加工工時(shí)，全面提升工時(shí)管理的綜合水平，優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和提高工藝文件編制質(zhì)量，使機(jī)床開機(jī)率提升到最大值，是機(jī)械制造加工企業(yè)的發(fā)展需要?，F(xiàn)對機(jī)械制造加工企業(yè)的工時(shí)管理與效率的關(guān)系展開了分析，以期為相關(guān)工藝設(shè)計(jì)及管理人員提供參考。

關(guān)鍵詞：工時(shí);切削用量;刀具;機(jī)床開機(jī)率

0 引言

對于機(jī)械制造加工企業(yè)來說，工時(shí)是進(jìn)行成本核算和工作效率分析的重要依據(jù)。有的企業(yè)工時(shí)是指加工工時(shí)，如數(shù)控機(jī)床加工后顯示的時(shí)間，與其他非加工時(shí)間無關(guān);有的企業(yè)工時(shí)是指考勤時(shí)間，即上班總時(shí)間內(nèi)的活動(dòng)均視為工時(shí)的考量范圍。

一般來講工時(shí)指的是工藝工時(shí)。工藝工時(shí)通?？梢酝ㄟ^查閱手冊文獻(xiàn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)過計(jì)算得出，對于高效率運(yùn)轉(zhuǎn)的企業(yè)來說，每次制定工時(shí)若都要翻手冊、查資料，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又不能快速得出結(jié)論，無法適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需求，因此工時(shí)制定方式變得更加多樣，如按已認(rèn)定某零件工時(shí)制定類似件的工時(shí)、討論協(xié)商的工時(shí)、一次性臨時(shí)性工時(shí)、實(shí)測工時(shí)、利用工時(shí)對比法制定工時(shí)等，這些方法雖能快速得出工時(shí)結(jié)論，但準(zhǔn)確性不足。

1 工時(shí)制定考慮的因素與機(jī)床開機(jī)率

1.1? ? 生產(chǎn)耗時(shí)分析

工時(shí)的完成，除了考慮加工過程本身占用的時(shí)間外，還有一些因素對完成工時(shí)的影響不可忽略，比如，同一車間的辦公室、水房、食堂、倉庫、工具室、砂輪房、天車、衛(wèi)生間、鐵屑及垃圾存放地等位置都是固定的，而每位操作者的相對位置是不同的，來回行走的時(shí)間可能會差別很大，如果再因?yàn)楦鞣N原因可能還會在這些地方停留過長時(shí)間;又如天車的使用，車間不可能為每一位操作者配備天車，而是車間共用天車，當(dāng)大家要同時(shí)使用天車時(shí)，就會產(chǎn)生等待時(shí)間，何時(shí)會出現(xiàn)等待時(shí)間則不可預(yù)計(jì)，類似這樣的問題就屬于耗時(shí)問題。

1.2? ? 上班時(shí)間構(gòu)成

上班總時(shí)間=零件加工時(shí)間+非零件加工時(shí)間。

（1）零件加工時(shí)間=機(jī)床加工時(shí)間+加工過程輔助時(shí)間。

1）機(jī)床加工時(shí)間，是指機(jī)床開機(jī)加工的時(shí)間，具體說就是數(shù)控機(jī)床顯示的加工時(shí)間。

2）加工過程輔助時(shí)間，整個(gè)零件的加工過程包括零件的裝卡找正，開機(jī)進(jìn)刀、停機(jī)退刀，測量，上工裝夾具，換刀，試切削，機(jī)床切屑清理等必不可少的時(shí)間。

（2）非零件加工時(shí)間=加工前的準(zhǔn)備時(shí)間+加工后的整理時(shí)間+其他非加工時(shí)間（如會議、打掃衛(wèi)生、中途休息等）。

1.3? ? 機(jī)床開機(jī)率

如何減少上班總時(shí)間耗時(shí)，首先要研究機(jī)床加工時(shí)間占上班總時(shí)間的百分比是多少，即機(jī)床開機(jī)率，研究能否通過工時(shí)管理使機(jī)床開機(jī)率達(dá)到最大值。

非零件加工時(shí)間可通過生產(chǎn)管理的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和人員配置得到優(yōu)化，歇人不歇馬，以上班時(shí)間不停機(jī)為原則，最大程度地將非直接加工占用時(shí)間降為0，則機(jī)床開機(jī)率達(dá)到最大值。

1.4? ? 工藝定額工時(shí)

工藝定額工時(shí)=加工工藝工時(shí)+非加工工藝工時(shí)。

（1）加工工藝工時(shí)是以“零件的加工時(shí)間”為計(jì)算依據(jù)制定的工時(shí)，包括加工工時(shí)和加工過程輔助工時(shí)。加工工時(shí)通過切削用量三要素來確定，加工過程輔助工時(shí)可通過查閱手冊文獻(xiàn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來確定。

（2）非加工工藝工時(shí)是以“非零件加工的時(shí)間”為依據(jù)制定的工時(shí)，因各企業(yè)的總體布局及管理方式不同，工時(shí)可根據(jù)自身特點(diǎn)來確定。

1.5? ? 工藝工時(shí)與機(jī)床開機(jī)率的關(guān)系

上班總時(shí)間內(nèi)的各項(xiàng)活動(dòng)是制定“工藝定額工時(shí)”的依據(jù)，若將“工藝定額工時(shí)”的總值作為定量排產(chǎn)依據(jù)的話，不可控因素過多，也就不能有效控制機(jī)床的開機(jī)率。

將“加工工藝工時(shí)”和“非加工工藝工時(shí)”分開管理并分別進(jìn)行成本核算，優(yōu)化人員配置，將“加工工藝工時(shí)”作為排產(chǎn)及生產(chǎn)管理的主要依據(jù)，最大程度地減少“非加工工藝工時(shí)”造成的停機(jī)現(xiàn)象，機(jī)床開機(jī)率就能夠得到有效保證。

在生產(chǎn)加工過程中，難免會出現(xiàn)工時(shí)損耗（如返修等）的現(xiàn)象，可根據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的管理制度來處理。

2 加工工時(shí)的制定

要想準(zhǔn)確制定加工工時(shí)，需要靈活運(yùn)用切削用量。

2.1? ? 切削速度

切削速度計(jì)算公式如下：

切削速度vc對切削熱量的影響最大，vc越大產(chǎn)生的熱量越高，對刀具壽命的影響也越大，如果在加工過程中刀具磨損嚴(yán)重，會直接影響加工尺寸和精度。

各刀具成本不同，在滿足使用的前提下，刀具選擇會有所不同，刀具材料、牌號及角度參數(shù)的選用會直接影響切削速度的選擇。

如果我們把刀具和加工條件（如有熱處理要求的加工零件，已知零件的加工直徑d、加工長度L和加工精度、使用的機(jī)床、粗加工/半精加工/精加工等內(nèi)容）定為已知，切削速度就可以在合理范圍內(nèi)選擇（可在手冊文獻(xiàn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中查到），一旦切削速度vc選好，所需的轉(zhuǎn)速n也就可計(jì)算得到。

從式（2）可以看出，n與d成反比關(guān)系。在相同刀具、相同零件材料等加工條件下，知道一種直徑尺寸的轉(zhuǎn)速，就可以按反比例關(guān)系算出其他直徑對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。

計(jì)算出的轉(zhuǎn)速n對應(yīng)實(shí)際加工使用的機(jī)床名牌轉(zhuǎn)速n1，就能算出實(shí)際切削速度vc1了。

2.2? ? 進(jìn)給量

進(jìn)給量計(jì)算公式：

進(jìn)給量f對切削熱量的影響低于切削速度vc。對進(jìn)給量選擇影響最大的因素是切削力和加工精度，實(shí)際進(jìn)給量與轉(zhuǎn)速的數(shù)值不是反比例關(guān)系。切削力小或加工精度低就可以選擇大的進(jìn)給量，切削力大或加工精度高就可以選擇小的進(jìn)給量。一定尺寸范圍內(nèi)變化的零件直徑在相同的加工條件下，通過查閱手冊文獻(xiàn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可獲得進(jìn)給量的范圍，對應(yīng)實(shí)際機(jī)床的進(jìn)給量，加工用進(jìn)給量f1也就可以確定了，已知加工用轉(zhuǎn)速n1，由此可算出加工用每分鐘的走刀長度L1：

2.3? ? 加工時(shí)間的計(jì)算

在相同的加工條件下，將某一零件直徑d對應(yīng)的實(shí)際加工用轉(zhuǎn)速n1及進(jìn)給量f1作為已知條件，可得加工用每分鐘的走刀長度L1，并將此L1作為標(biāo)準(zhǔn)長度，由式（4）可知：

L1與d成反比關(guān)系。加工長度為L，采用相同的切削用量多次走刀時(shí)，可算出所需的加工時(shí)間t：

一定尺寸范圍內(nèi)的零件直徑在相同的加工條件下發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)手冊文獻(xiàn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際加工能力可采用相同的f1，運(yùn)用L1與d的反比關(guān)系，可快速求得相應(yīng)直徑的L1和所需長度的加工時(shí)間t。

2.4? ? 吃刀深度ap

在切削用量三要素中，吃刀深度ap對切削熱量的影響最小。

在相同的加工條件下，粗加工優(yōu)先選用大的吃刀深度ap，減少走刀次數(shù);其次選擇大的走刀量f，減少走刀時(shí)間;最后確定相對較低的切削速度vc和轉(zhuǎn)速n，降低切削溫度，減少刀具的磨損，提高刀具的使用壽命。精加工，優(yōu)先選擇較高的切削速度vc和轉(zhuǎn)速n，其次選擇較小的吃刀深度ap和進(jìn)給量f。

2.5? ? 操作人員的培訓(xùn)

刀具是加工過程中影響工時(shí)的重要因素，因操作者對刀具材料、牌號及角度參數(shù)的選用和把控能力的差異，使得不同操作者在相同加工條件下會選擇不同的切削用量，實(shí)際加工用時(shí)就會有差異，在編制工藝工時(shí)時(shí)，除了根據(jù)手冊文獻(xiàn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)過計(jì)算外，還要考慮到人的因素，必要時(shí)還需要對相關(guān)的操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，包括合理選擇刀具，合理使用切削用量，提高操作技能和熟練程度等，以便能順利完成“加工工藝工時(shí)”要求的工序內(nèi)容。

3 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)對零件加工時(shí)間的影響

圖紙是加工、檢驗(yàn)的依據(jù)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)有一定的規(guī)范和要求，在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和要求的前提下，盡量選用易加工的精度等級和設(shè)計(jì)方案，盡量選用易加工的材料和熱處理硬度，尺寸鏈的標(biāo)注與基準(zhǔn)的選擇盡量與加工實(shí)際使用保持一致，以減少加工過程中的間接換算環(huán)節(jié)，提高加工效率和加工質(zhì)量。

4 工藝文件編制及排產(chǎn)對零件加工時(shí)間的影響

（1）在滿足加工精度和質(zhì)量要求的前提下，盡量減少不必要的工序。

（2）原材料盡可能選用易購、訂購周期短、加工余量小且余量足夠的毛坯。

（3）生產(chǎn)安排選定的機(jī)床要與機(jī)床操作者的加工能力相匹配，面對同一工藝工時(shí)的安排，一臺好的機(jī)床未必能按時(shí)完成生產(chǎn)，一臺不好用的機(jī)床未必不能按時(shí)完成任務(wù)，這與操作者的能力有很大關(guān)系，按工藝排產(chǎn)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。

（4）工時(shí)的制定應(yīng)與用工單位的工時(shí)管理制度相匹配，用工單位經(jīng)過幾年或更長時(shí)間的發(fā)展，設(shè)備、工藝技術(shù)及人員更新?lián)Q代，工時(shí)管理制度也會隨著時(shí)間的推移有所變化，所以舊的工藝工時(shí)及新件工時(shí)的制定與調(diào)整應(yīng)與這種變化相適應(yīng)。

（5）編制工藝或排產(chǎn)過程中涉及的工裝卡具及特殊刀具、量具等要提前聯(lián)系準(zhǔn)備，避免出現(xiàn)停機(jī)待料的情況。

（6）編制工藝或排產(chǎn)過程中，若發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容與加工能力發(fā)生矛盾，應(yīng)提前聯(lián)系解決，減少這種矛盾造成的輔助時(shí)間。

5 結(jié)論

（1）將“加工工藝工時(shí)”和“非加工工藝工時(shí)”分開管理，優(yōu)化人員配置，將“加工工藝工時(shí)”作為排產(chǎn)及生產(chǎn)管理的主要依據(jù)，最大程度地減少“非加工工藝工時(shí)”造成的停機(jī)現(xiàn)象，提高操作者的操作技能和熟練程度，可將機(jī)床開機(jī)率提升到最大值。

（2）相同的加工條件下，設(shè)定每分鐘標(biāo)準(zhǔn)的加工長度L1及加工用進(jìn)給量f1，當(dāng)進(jìn)給量對應(yīng)尺寸范圍內(nèi)的零件直徑d發(fā)生變化時(shí)，可快速算出所需長度的加工時(shí)間t，同時(shí)提高了工時(shí)制定的準(zhǔn)確性。

（3）優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，提高工藝編制質(zhì)量，減少由設(shè)計(jì)或工藝產(chǎn)生的輔助時(shí)間。

總之，全面提升工時(shí)管理的綜合水平，提高工時(shí)制定的準(zhǔn)確性和速度，可提高機(jī)床開機(jī)率，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張福潤，嚴(yán)曉光.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，1998.

收稿日期：2020-05-28

作者簡介：張學(xué)功（1967—），男，天津人，助理講師，研究方向：機(jī)械制造工藝及自動(dòng)化。