葛佳、崔鑫、姚亞超、樊艷權(quán) /天津航天長征火箭制造有限公司

天津航天長征火箭制造有限公司數(shù)控加工車間是以三維協(xié)同數(shù)字化制造及DNC 群控為特點，以5m 和8m 級大型數(shù)控加工設(shè)備為平臺，以新一代運載火箭大型零件車削、銑削、鏜削為專業(yè)代表的現(xiàn)代化數(shù)控機械加工車間，車間主要產(chǎn)品對象為新一代運載火箭3.35m 級、5m 級大型零件，具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣的特點。為了完成新一代運載火箭大型零件的生產(chǎn)加工任務(wù)，車間采用大型數(shù)控加工設(shè)備。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)跨度大、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大，加工過程的生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式有別于小型設(shè)備的單人作業(yè)方式，需采用群體作業(yè)才能相互協(xié)調(diào)、共同配合完成產(chǎn)品加工。

因此，在大型零件生產(chǎn)過程中采用何種生產(chǎn)組織方式，怎樣有效地組織生產(chǎn)作業(yè)人員，從而實現(xiàn)設(shè)備利用最大化、人均產(chǎn)出最大化顯得尤為重要。筆者從車間生產(chǎn)實際和經(jīng)驗出發(fā)，結(jié)合不同加工單元分析大型零件生產(chǎn)作業(yè)人員的組織方式。

一、傳統(tǒng)大型零件生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

車間主要產(chǎn)品對象為5m 級大型零件，采用大型數(shù)控設(shè)備進行生產(chǎn)加工。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸大、平臺物理跨度大、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大，單人作業(yè)受作業(yè)半徑、視野范圍等限制，難以獨立完成大型零件的加工作業(yè)，存在較大的安全、質(zhì)量風(fēng)險。因此，傳統(tǒng)大型零件的生產(chǎn)加工采用群體作業(yè)，一般需要2～4 名生產(chǎn)作業(yè)人員相互協(xié)調(diào)配合完成產(chǎn)品加工。

1.A 單元“兩班”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

A 單元的產(chǎn)品對象為2.5m×5m 的大型鋁合金整體壁板，加工內(nèi)容是對大型鋁合金平板進行三軸數(shù)控銑削形成貯箱蒙皮壁板。A 單元原有大型龍門式、橋式三軸數(shù)控加工設(shè)備5臺，考慮到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較單一、三軸加工難度較小，每臺設(shè)備設(shè)定2名生產(chǎn)作業(yè)人員。由于壁板任務(wù)量大，A 單元采用“兩班”的生產(chǎn)組織方式，生產(chǎn)作業(yè)人員共計20人。由于車間發(fā)展變革，A 單元的加工設(shè)備減為4 臺，將贅余的生產(chǎn)作業(yè)人員平均分配到4 臺設(shè)備上。在“兩班”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式且不產(chǎn)生加班的情況下，月能力工時為21.75（天）×8（小時）×2（班）×4（臺）=1392，人均月能力工時為1392（小時）÷20（人）=69.6。

2.B 單元“單班”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

B 單元的產(chǎn)品對象為5m 級大型鋁合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，加工內(nèi)容為對大型鋁合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件進行多軸數(shù)控銑削形成箭體結(jié)構(gòu)零件。B 單元有大型龍門式、落地式多軸數(shù)控加工設(shè)備3 臺，考慮到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣性、復(fù)雜性且多軸加工難度較大，每臺設(shè)備設(shè)定3 名生產(chǎn)作業(yè)人員。B 單元采用“單班”的生產(chǎn)組織方式，生產(chǎn)作業(yè)人員共計9 人。在“單班”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式、不產(chǎn)生加班的情況下,月能力工時為21.75（天）×8（小時）×3（臺）=522，人均月能力工時為522（小時）÷9（人）=58。

由于不同加工單元的設(shè)備操作、產(chǎn)品對象、人員技能等存在較大差異，難以形成單元間生產(chǎn)作業(yè)人員的互換。隨著任務(wù)量的增大，不得不采用延長作業(yè)時間解決能力工時不足的問題，但是長期加班增加了車間的成本負(fù)擔(dān)，同時損害著生產(chǎn)作業(yè)人員的身心健康。

二、優(yōu)化大型零件生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

為了解決車間面臨的設(shè)備利用不足、人均產(chǎn)出不高、加班費居高不下、員工疲憊不堪等問題，在已有設(shè)備基礎(chǔ)上怎樣圍繞產(chǎn)品因地制宜優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)人員的組織方式，不加班或少加班實現(xiàn)降本增效顯得尤為重要。

1.A 單元“四班兩運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

A 單元通過對大型鋁合金平板進行三軸數(shù)控銑削，形成平板狀態(tài)的貯箱蒙皮壁板，加工過程主要包括吊裝、裝夾、找正、對刀、劃印、加工、測量、清洗、交付等作業(yè)。對生產(chǎn)作業(yè)內(nèi)容進行分析，其中約25%的作業(yè)需要2 名生產(chǎn)作業(yè)人員共同完成，約75%的作業(yè)可由1 名生產(chǎn)作業(yè)人員獨立完成。因此，可將A 單元的生產(chǎn)作業(yè)人員拆分成若干作業(yè)班，每個作業(yè)班至少需要5 名生產(chǎn)作業(yè)人員才能承擔(dān)4 臺設(shè)備的生產(chǎn)作業(yè)，其中4 名生產(chǎn)作業(yè)人員各自負(fù)責(zé)1 臺設(shè)備，分別承擔(dān)75%的獨立作業(yè)內(nèi)容，另外1 名生產(chǎn)作業(yè)人員輪流配合4 名生產(chǎn)作業(yè)人員，合作完成25%的需配合作業(yè)內(nèi)容。

圖1 A單元“四班兩運轉(zhuǎn)”組織方式

將A 單元的20 名生產(chǎn)作業(yè)人員拆分為4 個作業(yè)班，每天分2 個班工作，依次輪流運轉(zhuǎn)，形成“四班兩運轉(zhuǎn)” 生產(chǎn)組織方式，如圖1 所示?！八陌鄡蛇\轉(zhuǎn)”生產(chǎn)組織方式打破了傳統(tǒng)的考勤規(guī)律，為確保正常出勤，每名生產(chǎn)作業(yè)人員月出勤應(yīng)達(dá)21.75（天）×8（小時） =174。每名生產(chǎn)作業(yè)人員每月出勤15 天，當(dāng)天的出勤時間應(yīng)達(dá)174（小時）÷15（天）=11.6。在不增加設(shè)備、不增加人員、不產(chǎn)生加班的情況下，月能力工時為30（天）×11.6（小時）×2（班）×4（臺）=2784，人均月能力工時為2784（小時）÷20（人）=139.2。

2.A 單元“四班三運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

將A 單元的20 名生產(chǎn)作業(yè)人員拆分為4 個作業(yè)班，每天有3 個班工作，每班作業(yè)8 小時，依次輪流運轉(zhuǎn)，形成“四班三運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)組織方式，如圖2 所示?！八陌嗳\轉(zhuǎn)”模式下每個月有2 個作業(yè)班工作22天，另外2 個作業(yè)班工作23 天，每月產(chǎn)生加班為22（天）×8（小時）×2（班）×5（人）+23（天）× 8（小時）×2（班）×5（人）-174（小時）×20（人）=120，人均加班6 小時。在不增加設(shè)備、不增加人員、產(chǎn)生120 小時加班的情況下，月能力工時為30（天）×8（小時）×3（班）×4（臺）=2880，人均月能力工時為2880（小時）÷20（人）=144。

3.B 單元“虛擬兩班”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

圖2 A單元“四班三運轉(zhuǎn)”組織方式

B 單元通過對5m 級大型鋁合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件進行多軸數(shù)控銑削，形成空間結(jié)構(gòu)的大型箭體零件，加工過程主要包括吊裝、裝夾、找正、對刀、試切、加工、測量、清洗、交付等作業(yè)。對生產(chǎn)作業(yè)內(nèi)容進行分析，其中約70%的作業(yè)需要2 名生產(chǎn)作業(yè)人員共同完成，約30%的作業(yè)可由1 名生產(chǎn)作業(yè)人員獨立完成。因此，可將B 單元的生產(chǎn)作業(yè)人員拆分成若干作業(yè)班，每個作業(yè)班至少有5 名生產(chǎn)作業(yè)人員才能承擔(dān)3 臺設(shè)備的生產(chǎn)作業(yè)，其中3 名生產(chǎn)作業(yè)人員各自負(fù)責(zé)1 臺設(shè)備，分別承擔(dān)30%的獨立作業(yè)內(nèi)容，另外2 名生產(chǎn)作業(yè)人員輪流配合3名生產(chǎn)作業(yè)人員，合作完成70%的需配合作業(yè)內(nèi)容。

由于人員不足，無法將B 單元的生產(chǎn)作業(yè)人員拆分成作業(yè)班，只能將9 名生產(chǎn)作業(yè)人員平均分配到3 臺設(shè)備上。為了提高設(shè)備利用率，在有限的人員情況下對生產(chǎn)作業(yè)人員的組織方式進行優(yōu)化，實現(xiàn)倒班。每臺設(shè)備安排1 名生產(chǎn)作業(yè)人員作為連接，2 名生產(chǎn)作業(yè)人員進行倒班。在連接生產(chǎn)作業(yè)人員產(chǎn)生加班的情況下，分別配合2 名倒班作業(yè)人員完成70%的需配合作業(yè)內(nèi)容，另外30%的獨立作業(yè)內(nèi)容由2 名倒班作業(yè)人員獨立完成，形成“虛擬兩班”生產(chǎn)組織方式，如圖3 所示。2 名倒班作業(yè)人員每天工作8 小時，1 名連接生產(chǎn)作業(yè)人員每天工作12 小時，每月產(chǎn)生加班為21.75（天）×4（小時）×3（人）=261，人均加班29 小時。在不增加設(shè)備、不增加人員、產(chǎn)生261 小時加班的情況下，月能力工時為21.75（天）×8（小時）×2（班）×3（臺）=1044，人均月能力工時為1044（小時）÷9（人）=116。

4.B 單元“兩班”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

圖3 B單元“虛擬兩班”

圖4 B單元“兩班”組織方式

B 單元補充1 名生產(chǎn)作業(yè)人員，總?cè)藬?shù)達(dá)10 人，可拆分為2 個作業(yè)班，每天每班作業(yè)8 小時，形成“兩班”生產(chǎn)組織方式，如圖4 所示。在不增加設(shè)備、增加1 名生產(chǎn)作業(yè)人員、不產(chǎn)生加班的情況下，月能力工時為21.75（天）×8（小時）×2（班）×3（臺）=1044，人均月能力工時為1044（小時）÷10（人）=104.4。

5.B 單元“三班兩倒（早中班）”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

B 單元補充6 名生產(chǎn)作業(yè)人員，總?cè)藬?shù)達(dá)15 人，可拆分為3 個作業(yè)班，每天有2 個班工作，依次輪流運轉(zhuǎn)，形成“三班兩倒（早中班）”生產(chǎn)組織方式，如圖5 所示?！叭鄡傻梗ㄔ缰邪啵鄙a(chǎn)組織方式打破了傳統(tǒng)的考勤規(guī)律，為確保正常出勤，每名生產(chǎn)作業(yè)人員月出勤應(yīng)達(dá)174 小時。“三班兩倒（早中班）”模式下每名生產(chǎn)作業(yè)人員每月出勤20 天，出勤當(dāng)天的出勤時間應(yīng)達(dá)174（小時）÷20（天）=8.7。在不增加設(shè)備、增加6 名生產(chǎn)作業(yè)人員、不產(chǎn)生加班的情況下，月能力工時為30（天）×8.7（小時）×2（班）×3（臺）=1566，人均月能力工時為1566（小時）÷15（人）=104.4。

6.B 單元“四班兩運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

B 單元補充11 名生產(chǎn)作業(yè)人員，總?cè)藬?shù)達(dá)20人，可拆分為4 個作業(yè)班，每天有2 個班工作，依次輪流運轉(zhuǎn)，形成“四班兩運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)組織方式。B 單元“四班兩運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式與A 單元類似，在不增加設(shè)備、增加11 名生產(chǎn)作業(yè)人員、不產(chǎn)生加班的情況下，月能力工時為30 天×11.6（小時）×2（班）×3（臺）=2088，人均月能力工時為2088（小時）÷20（人）=104.4。

圖5 B單元“三班兩倒（早中班）”組織方式

7.B 單元“四班三運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式

B 單元補充11 名生產(chǎn)作業(yè)人員，總?cè)藬?shù)達(dá)20人，可拆分為4 個作業(yè)班，每天有3 個班工作，依次輪流運轉(zhuǎn)，形成“四班三運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)組織方式。B 單元“四班三運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式與A 單元類似，在不增加設(shè)備、增加11 名生產(chǎn)作業(yè)人員、產(chǎn)生120 小時加班的情況下，月能力工時為30（天）×8（小時）×3（班）×3（臺）=2160，人均月能力工時為2160（小時）÷20（人）=108。

三、大型零件生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式效果對比

1.A 單元生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式對比

通過表1 變化量對比可見，采用“四班兩運轉(zhuǎn)”組織方式在不加班的情況下A 單元能力工時提升100%，采用“四班三運轉(zhuǎn)”組織方式在少加班的情況下A 單元能力工時提升106.9%，實現(xiàn)設(shè)備7×24 小時連續(xù)生產(chǎn)，人休機不停，在不加班或少加班的情況下達(dá)到設(shè)備利用最大化、人均產(chǎn)出最大化。

2.B 單元生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式對比

通過表2 變化量對比可見，采用“虛擬兩班”組織方式在少加班的情況下B 單元能力工時提升100%，在增加1 名人員采用“兩班”組織方式不加班的情況下B 單元能力工時提升100%，在增加6 名人員采用“三班兩倒（早中班）”組織方式不加班的情況下B 單元能力工時提升200%，在增加11 名人員采用“四班兩運轉(zhuǎn)”組織方式不加班的情況下B 單元能力工時提升300%，在增加11 名人員采用“四班三運轉(zhuǎn)”組織方式少加班的情況下B 單元能力工時提升313.8%。

目前，A 單元采用“四班兩運轉(zhuǎn)”或“四班三運轉(zhuǎn)”、B 單元采用“虛擬兩班”生產(chǎn)人員組織方式，在不增加設(shè)備、不增加人員、不加班或少加班的情況下，能力工時提升100%，有效解決了車間面臨的設(shè)備利用不足、人均產(chǎn)出不高、加班費居高不下、員工疲憊不堪等問題。

另外，采用“四班兩運轉(zhuǎn)”或“四班三運轉(zhuǎn)”生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式，人休機不停，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備7×24 小時連續(xù)生產(chǎn)，在不加班或少加班的情況下達(dá)到了設(shè)備利用最大化、人均產(chǎn)出最大化。車間大型零件的生產(chǎn)能力主要取決于設(shè)備的利用情況，在設(shè)備利用最大化的情況下，若通過補充生產(chǎn)作業(yè)人員實施“五班三運轉(zhuǎn)”“五班四運轉(zhuǎn)”“六班三運轉(zhuǎn)”等生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式，不僅不會增加能力工時，反而影響人均產(chǎn)出。所以在不加班或少加班的情況下，“四班兩運轉(zhuǎn)”或“四班三運轉(zhuǎn)”是車間最合適的生產(chǎn)人員生產(chǎn)組織方式。若考慮加班，需要平衡法定加班量、加班成本、人員成本等因素，尋求加班量與人員量的最優(yōu)成本點，并依此最優(yōu)成本點進行生產(chǎn)作業(yè)人員的組織。

表1 A單元生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式對比

表2 B單元生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式對比

在航天大型零件生產(chǎn)加工中，產(chǎn)品是核心，設(shè)備是基礎(chǔ)。群體作業(yè)方式雖然彌補了大型零件加工中單人作業(yè)半徑、視野范圍的不足，但設(shè)備利用不高、人員需求量大。同時，由于人員集中易滋生怠工情況，不利于技能的進一步提升。因此，在已有的設(shè)備基礎(chǔ)上，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，怎樣圍繞產(chǎn)品因地制宜地優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式、實現(xiàn)降本增效顯得尤為重要。車間通過優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式，在不加班或少加班的情況下，充分挖掘設(shè)備利用率，提升人均產(chǎn)出能力。優(yōu)化后每名生產(chǎn)作業(yè)人員的工作量透明且飽滿，有利于人員技能的整體均衡發(fā)展。不加班或少加班，生產(chǎn)作業(yè)人員的身心健康也得到改善。

為最大程度發(fā)揮生產(chǎn)作業(yè)人員在“高質(zhì)量、高效率、高效益”發(fā)展中的作用，車間對傳統(tǒng)的大型零件生產(chǎn)作業(yè)人員組織方式進行優(yōu)化，在已有的單元化生產(chǎn)模式下，結(jié)合各單元特點，以作業(yè)班團隊的形式精煉組織結(jié)構(gòu)，提高每一名生產(chǎn)作業(yè)人員的作業(yè)能力和產(chǎn)出水平，使每一名員工都成為車間生產(chǎn)作業(yè)中的主力機槍手?！?/p>