核電產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)中的學(xué)習(xí)曲線分析

□盧 斌□鄧 路

上海電氣上重鑄鍛有限公司 上海 200245

核電產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)中的學(xué)習(xí)曲線分析

□盧 斌□鄧 路

上海電氣上重鑄鍛有限公司 上海 200245

學(xué)習(xí)曲線是表征單位產(chǎn)品生產(chǎn)時間與所生產(chǎn)產(chǎn)品總數(shù)量之間關(guān)系的曲線，可用于估計產(chǎn)品設(shè)計時間、生產(chǎn)時間與成本。介紹了學(xué)習(xí)曲線在核電產(chǎn)品制造中的應(yīng)用，可以利用學(xué)習(xí)曲線分析相應(yīng)制造成本，尋求合理的資源配置。

核電；生產(chǎn)；學(xué)習(xí)曲線

1 學(xué)習(xí)曲線概述

上重鑄鍛公司主要從事大型鑄鍛件的生產(chǎn)制造，屬于重型裝備和基礎(chǔ)工業(yè)。隨著產(chǎn)品的不斷升級和對環(huán)保能耗要求的提高，需要研發(fā)、試制、批量投產(chǎn)新型產(chǎn)品及核電等高端裝備產(chǎn)品。在核電新產(chǎn)品的設(shè)計、制造環(huán)節(jié)中，存在著學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)，對組織、個人的學(xué)習(xí)率和生產(chǎn)率都有明顯的影響。合理把握和利用學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)，以及從學(xué)習(xí)曲線的角度來分析實際生產(chǎn)加工過程中的問題，對提高生產(chǎn)效率有著重要的現(xiàn)實經(jīng)濟意義。

學(xué)習(xí)曲線是可以反映單位產(chǎn)品生產(chǎn)時間與所生產(chǎn)的產(chǎn)品總數(shù)量之間關(guān)系的曲線。在生產(chǎn)制造方面，可應(yīng)用學(xué)習(xí)曲線來估計產(chǎn)品的設(shè)計時間與生產(chǎn)時間，以及用來估計生產(chǎn)成本。在人力資源管理方面，可用學(xué)習(xí)曲線來評估基礎(chǔ)管理的勞動生產(chǎn)率改善狀況[1-6]。

學(xué)習(xí)曲線理論基于以下兩個假設(shè)。

（1）每次完成給定的任務(wù)或單位產(chǎn)品后，下一次完成該任務(wù)或單位產(chǎn)品的時間將減少。

（2）單位產(chǎn)品完成時間的減少將遵循一個可預(yù)測的模式。

學(xué)習(xí)曲線的一般形式為：

式中：Yx為制造第x個產(chǎn)品所需的直接生產(chǎn)時間；K為制造第一個產(chǎn)品所需的直接生產(chǎn)時間；xn為單位改善因數(shù)，n=lgb/lg2，b為學(xué)習(xí)率。

2 學(xué)習(xí)曲線在核電產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用

筆者以熱加工團隊作業(yè)方式為研究對象，分析學(xué)習(xí)曲線的效應(yīng)。以電爐冶煉生產(chǎn)作為分析對象，進行建模分析。在電爐冶煉過程中對能耗有著嚴格的要求，即追求最低能耗、最低成本，通常有著相應(yīng)的考核或目標指標[7-10]。影響電爐冶煉的生產(chǎn)成本有兩個因素。第一個因素是冶煉時間的長短，直接反映了在滿足產(chǎn)品要求的前提下，冶煉成本的高低，如果以分為計量單位，每爐次同樣產(chǎn)品的冶煉時間每分的差異會造成300元成本浮動，即每增加1 min冶煉時間，將會直接增加成本300元，反之，會降低成本300元。第二個因素是團隊作業(yè)內(nèi)的總共作業(yè)人數(shù)，20人的作業(yè)效率將明顯優(yōu)于10人的作業(yè)效率，但同時也會增加人力資源成本。鑄鍛公司熱加工的生產(chǎn)制造作業(yè)流程整體自動化程度較低，屬于重復(fù)性產(chǎn)生方式，人力資源的團隊作業(yè)、協(xié)作要求較高，存在著明顯的學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)。因此，如何通過學(xué)習(xí)曲線的理論分析，制定一個合理的班組操作設(shè)計與冶煉時間的控制是非常重要的。

以某核電產(chǎn)品為例，批量投產(chǎn)該產(chǎn)品40件，從工藝研發(fā)，到生產(chǎn)制造的人力資源，最初需要管理、技術(shù)、操作人員總計120人。在制造了10件以后，再次進行該產(chǎn)品制造，相關(guān)人力資源人數(shù)總計只需90人。由簡單的指數(shù)曲線可看出，學(xué)習(xí)率為90/120×100%=75%，如果要合理配置第40件該產(chǎn)品制造的人數(shù)，可通過學(xué)習(xí)曲線計算出單位改善因數(shù)。根據(jù)式（1） 可得Y40=120×40lg0.75/lg2，其中改善因數(shù)為40lg0.75/lg2=0.2163。由此可知，在制造第40件該產(chǎn)品時所需的人數(shù)為120×0.216 3=26人，即可以組建一個由26人組成的技術(shù)、管理與操作人員的團隊來完成組織該產(chǎn)品的生產(chǎn)。同時，可以繼續(xù)在后續(xù)的該產(chǎn)品重復(fù)性生產(chǎn)中，尋求最低人力資源成本組合方式，優(yōu)化與穩(wěn)定學(xué)習(xí)曲線。

如果尋找最短時間和最低成本的冶煉周期，可以從冶煉時間的角度來進行分析。在一定的人力資源組合模式下，以每爐次的冶煉時間為研究對象，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

表1 單位產(chǎn)品冶煉時間

由表1數(shù)據(jù)，計算平均學(xué)習(xí)率，可以對學(xué)習(xí)率進行預(yù)估。

第2爐次：217/236×100%=92%。

第3爐次：213/217×100%=98%。

第4爐次：198/213×100%=93%。

第5爐次：170/198×100%=86%。

第6爐次：143/170×100%=84%。

由此可得平均學(xué)習(xí)率為（92+98+93+86+84）/5×100%=90.6%，即平均學(xué)習(xí)率約90%。

在學(xué)習(xí)率為90%的情況下，第40爐次的改善因數(shù)為40lg0.90/lg2=0.570 8，因此，第40爐次的平均冶煉時間應(yīng)為236×0.570 8=134.7 min。

在學(xué)習(xí)率為90%的情況下，查表2，可得第40爐次的累計改善因數(shù)為26.54，因此40爐次的總冶煉時間為236×26.54=6 263.44 min。

平均每爐次的冶煉時間為6 263.44/40=156.586 min。

對該產(chǎn)品學(xué)習(xí)曲線的求解可看出，在多次反復(fù)生產(chǎn)制造以后，可確定一個明確的人力資源組合方式與冶煉績效衡量指標，即在批量投產(chǎn)40件以后，可設(shè)計一個最多由26人組成的團隊，在134.7 min內(nèi)完成冶煉一爐次該產(chǎn)品。同時，隨著后續(xù)學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)作用的繼續(xù)發(fā)揮，可以進一步減少人員組合數(shù)量及縮短冶煉時間。

3 結(jié)論

應(yīng)用學(xué)習(xí)曲線可以合理配置產(chǎn)品生產(chǎn)的人力資源組合，同時，針對某個產(chǎn)品可以進行相應(yīng)的最低成本量化分析，對實際工作中的指標完成狀況，可進行差距與優(yōu)化分析和調(diào)整。

[1] ARGOTE L.Organizational Learning Curves:Persistence,Transfer and Turnover[J].International Journal of Technolo-gyManagement，1996，11（ 7-8） ：759-769.

表2 學(xué)習(xí)曲線累計改善因數(shù)表

[2]ARGOTE L,EPPLE D.LearningCurvesin Manufacturing[J].Science，1990，247（ 4945）：920-924.

[3]CHAMBERS S,JOHNSTON R.Experience Curves in Services:Macro and Micro Level Approaches[J].International Journal of Operationsand Production Management,2000，20（ 7）：842-859.

[4]YELLE L E.The Learning Curves:Historical Review and Comprehensiv Survey[J].Decision Sciences， 1979，10（ 2）：302-328.

[5] WRIGHT T P.Factors Affecting the Cost of Airplanes[J].Journal of Aeronautical Sciences,1936，3（ 4）：122-128.

[6] 雅各布斯，蔡斯.運營管理（原書第14版）[M].任建標，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2015：122-136.

[7] 張伯明.再議鑄造的能耗[C].2010全國機電企業(yè)工藝年會，上海，2010.

[8] 張伯明.鑄造生產(chǎn)的能耗[J].現(xiàn)代鑄鐵，2006（ 5）：58-60.

[9] 安德森，斯威尼，威廉斯，等.數(shù)據(jù)、模型與決策：管理科學(xué)篇（原書第13版）[M].侯文華，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2012：1-10.

[10]張靈芳，陳永波，宋雷鈞，等.AP1000主管道大鍛件研究[J].裝備機械，2013（ 2）：14-18.

Thelearningcurveisacurvethat characterizestherelationship between theproduction timeof the unit product and thetotal quantity of theproduced products that can beused toestimatethe design time,production timeand cost of theproduct.Introduced theapplication of learningcurvein themanufactureof nuclear power products,and the learning curve could be used to analyze the corresponding manufacturing costs and seek reasonableresourceallocation.

Nuclear Power；Production ；Learning Curve

TH162

A

1672-0555（2017）03-034-03

2016年12月

盧斌（1982—），男，本科，工程師，主要從事大型鑄鍛件生產(chǎn)制造與管理工作

（編輯：平 平）