汽車裝配工時(shí)速算方法的探索應(yīng)用

張博，熊凱，徐俊，顧金龍

汽車裝配工時(shí)速算方法的探索應(yīng)用

張博，熊凱，徐俊，顧金龍

（吉利汽車集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315336）

在競(jìng)爭(zhēng)日益加劇的市場(chǎng)環(huán)境下，為降低成本，提升市場(chǎng)需求滿足能力，每個(gè)汽車及零部件制造企業(yè)都不斷致力于提高生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，著重點(diǎn)在于消除瓶頸工位，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的線平衡。為最大限度地實(shí)現(xiàn)線平衡，在項(xiàng)目開發(fā)階段就要通過工時(shí)分析充分確認(rèn)工藝流程布置的合理性。該項(xiàng)工作的核心內(nèi)容就是生產(chǎn)線各工位的作業(yè)工時(shí)核算。文章主要介紹提升工時(shí)核算效率、實(shí)現(xiàn)工時(shí)核算標(biāo)準(zhǔn)化及自動(dòng)化應(yīng)用的方法。通過該方法的探索應(yīng)用，明確分析要素，簡化分析步驟，可實(shí)現(xiàn)工時(shí)核算效率提升50%以上。

工時(shí)分析；速算方法；效率提升；工時(shí)估算

前言

隨著生活水平的提升，顧客對(duì)汽車產(chǎn)品的需求量激增，在日益加劇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，各個(gè)汽車及零部件制造企業(yè)致力于不斷提高生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，著重消除瓶頸工位，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的線平衡。為最大限度地實(shí)現(xiàn)線平衡，在項(xiàng)目開發(fā)階段就要通過工時(shí)分析充分確認(rèn)工藝流程布置的合理性，該項(xiàng)工作的核心內(nèi)容就是生產(chǎn)線各工位的作業(yè)工時(shí)核算，目前運(yùn)用較廣的有MTM-UAS（方法與時(shí)間測(cè)定法）、MODAPTS（模特排時(shí)法）等PTS（預(yù)定動(dòng)作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)法）計(jì)算方法。

運(yùn)用PTS（預(yù)定動(dòng)作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)法）計(jì)算方法開展工時(shí)分析工作的步驟如下（圖示見圖1）：

圖1 PTS（預(yù)定動(dòng)作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)法）計(jì)算方法工作步驟圖

（1）確定作業(yè)對(duì)象。

（2）分析作業(yè)對(duì)象的作業(yè)方法。

（3）將作業(yè)方法根據(jù)規(guī)則細(xì)分成人體基本動(dòng)作要素（如：MTM-UAS法把動(dòng)作分解為“伸手、移動(dòng)、抓取、定位、放下、行走”等動(dòng)作要素；MODAPTS法根據(jù)人體作業(yè)時(shí)的運(yùn)動(dòng)部位（手指、手腕、前臂等）將作業(yè)動(dòng)作分解為21種人體基本動(dòng)作要素）[1]。

（4）從《標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)間表》中查詢獲得各動(dòng)作要素對(duì)應(yīng)的時(shí)間（如表1，表中1模數(shù)=0.129 秒）[1]。

（5）統(tǒng)計(jì)該作業(yè)的各個(gè)動(dòng)作要素對(duì)應(yīng)時(shí)間，累計(jì)換算為時(shí)間值，得到標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間。

表1 MODAPTS法標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)間表

動(dòng) 作代碼模數(shù)動(dòng) 作代碼模數(shù) 手臂的移動(dòng)手指M11其它動(dòng)作觀察E22 手腕M22校正R22 小臂M33判斷D33 大臂M44蹬踏F33 肩部M55按壓A44 抓取接觸G00回轉(zhuǎn)C44 簡單G11步行W55 復(fù)雜G33彎腰B1717 定位不要目視P00坐下S3030 需要目視P22重量附加L11 非對(duì)稱P55

運(yùn)用PTS 計(jì)算法開展工時(shí)分析工作時(shí)，薄弱項(xiàng)如下：

（1）各項(xiàng)工作必須分解成基本動(dòng)作。這就需要分析人員具備豐富的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)及工序工步優(yōu)化能力[2]。在分析基本動(dòng)作的同時(shí)要考慮到調(diào)節(jié)因素及動(dòng)作順序，否則將會(huì)分解出冗余的肢體動(dòng)作或丟失動(dòng)作，增大分析工時(shí)與實(shí)操工時(shí)差異，喪失分析工作的意義；且該項(xiàng)工作細(xì)微繁瑣，需要消耗工時(shí)分析人員大量的時(shí)間去完成分析工作。

（2）由于這種方法表面上看起來使用方便，但實(shí)際需要結(jié)合實(shí)際作業(yè)環(huán)境進(jìn)行分析，分解基本動(dòng)作和確定調(diào)節(jié)因素需要工程師具備較高的專業(yè)技能及經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不足者來說，容易出現(xiàn)不合時(shí)宜的使用。

整車工藝開發(fā)前期VBE（VBE是按照工藝裝配順序根據(jù)發(fā)布的3D數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬裝配的確認(rèn)活動(dòng)）階段BOP（工藝流程圖）參考在產(chǎn)車型流程搭建，但共線車型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及零件數(shù)量存在差異，如果各工序操作使用PTS方法分析工時(shí)，消耗時(shí)長將嚴(yán)重影響同步工程整體工作進(jìn)度，從而影響項(xiàng)目整體開發(fā)周期；如果憑借經(jīng)驗(yàn)評(píng)估各工序操作工時(shí)，易出現(xiàn)評(píng)估準(zhǔn)確性低問題，導(dǎo)致工位作業(yè)量規(guī)劃不合理，后期線平衡調(diào)整工作量大，VBE準(zhǔn)確率低，工序調(diào)整后導(dǎo)致其與同步工程階段分析工藝差異客觀存在，易增加由于工藝調(diào)整產(chǎn)生的新問題，此時(shí)問題解決成本上升，帶來不必要的費(fèi)用支出。為提升工序工時(shí)分析工作效率，降低分析人員能力需求，縮小分析工時(shí)與實(shí)操工時(shí)間的差異，提升VBE準(zhǔn)確率，控制開發(fā)成本，在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上探索新的應(yīng)用方法勢(shì)在必行。

1 工時(shí)速算方法探索研究

1.1 工時(shí)速算方法基礎(chǔ)選擇

就汽車總裝行業(yè)而言，生產(chǎn)線上的主要作業(yè)內(nèi)容可簡述為將整車各個(gè)零部件組合裝配到車身上，工序主要針對(duì)裝配作業(yè)開展，作業(yè)工時(shí)分析一般按工序工步開展，工步向下再拆分，根據(jù)裝配作業(yè)的性質(zhì)主要可拆分為取件、拆包、裝件、返回等，再進(jìn)一步分解到人體基本動(dòng)作[3]，如汽車總裝作業(yè)取件為線邊料架取件或SPS料車取件，取件可分解為人體基本動(dòng)作“行走（步行至零件料架位置）、伸手、抓取、行走（步行至零件裝配位置）”；拆包可分解為“伸手、抓取、移動(dòng)”，其與MTM-UAS方法匹配度較高，從適用性方面考慮定義MTM-UAS方法為探索新方法應(yīng)用的基礎(chǔ)較為合理。

1.2 工時(shí)速算目標(biāo)確定

應(yīng)用改善基于MTM-UAS方法及工作步驟，借助計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，簡化分析流程，通過往期數(shù)據(jù)庫對(duì)比核查以往工時(shí)數(shù)據(jù)及車型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鎖定速算作業(yè)模型，開發(fā)工時(shí)速算工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)及運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)便捷運(yùn)算及超負(fù)荷統(tǒng)計(jì)異常顯示，工序問題前置，根據(jù)優(yōu)化步驟制定效率目標(biāo)可提升工作效率50%以上。

1.3 工時(shí)速算邏輯建立

邏輯的建立是工時(shí)分析方法改善執(zhí)行的基礎(chǔ)，根據(jù)汽車總裝裝配行業(yè)特性結(jié)合MTM-UAS方法基本動(dòng)作要素及改善目標(biāo)建立優(yōu)化工時(shí)速算邏輯，最終確立工時(shí)速算邏輯如圖2所示。

通過關(guān)系樹的創(chuàng)建及標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)庫的建立，使用時(shí)無需再進(jìn)行作業(yè)基本動(dòng)作的細(xì)化分解判定，簡化分析步驟，從而降低分析人員對(duì)專業(yè)方法的強(qiáng)相關(guān)需求，無需考慮分析人員實(shí)操經(jīng)驗(yàn)、工序工步優(yōu)化能力差異造成的動(dòng)作分解偏差，保證工時(shí)分析差異最小化及準(zhǔn)確性。

圖2 方案主邏輯圖

通過開發(fā)工具的應(yīng)用，無需分析人員開展現(xiàn)有PTS法分析時(shí)的作業(yè)分解、查表、符合條件確認(rèn)、工時(shí)累加、工時(shí)統(tǒng)計(jì)工作，這類工作均通過軟件工具提取計(jì)算，簡化分析人員的分析步驟，從而大幅提升工作效率。

1.4 工時(shí)速算方法確立

根據(jù)主邏輯圖邏輯關(guān)系，確定工時(shí)速算方法步驟：

（1）根據(jù)汽車總裝行業(yè)特點(diǎn)，梳理裝配作業(yè)類型。梳理裝配類型前先了解裝配的定義：每個(gè)產(chǎn)品均由若干個(gè)零件組成，將若干合格的零件按規(guī)定的技術(shù)要求組裝，并經(jīng)調(diào)整、測(cè)試，成為合格產(chǎn)品的過程稱為裝配。

汽車行業(yè)總裝裝配作業(yè)類型根據(jù)零件間的組合方式可分為螺紋連接（利用螺紋緊固件將不同的零件組合）、粘貼（利用膠粘劑將不同的零件組合）、卡接（利用卡扣將不同的零件組合）等，裝配作業(yè)類型按照零件組合方式，作業(yè)手法等梳理分類，形成邏輯樹基礎(chǔ)根基。

（2）根據(jù)梳理出的裝配作業(yè)類型向下拆分約束條件。根據(jù)邏輯樹基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)的零件狀態(tài)屬性（如剛性零件、弱剛性零件等）、供貨屬性（如主體零件和標(biāo)準(zhǔn)件整體供貨等）、作業(yè)需求（如調(diào)整、按壓等）等衍生出邏輯樹枝干，創(chuàng)建父子級(jí)邏輯關(guān)系樹。

（3）根據(jù)邏輯關(guān)系樹末梢（帶作業(yè)工況條件的螺接、卡接、粘貼、插接等工步操作），運(yùn)用MTM-UAS方法分析底層裝配動(dòng)作要素，完成邏輯關(guān)系樹末梢作業(yè)的動(dòng)作分析。

（4）根據(jù)分析出的動(dòng)作要素定義要素參數(shù)并制定參數(shù)規(guī)則。

（5）組合各裝配作業(yè)類型對(duì)應(yīng)的動(dòng)作要素，建立對(duì)應(yīng)裝配作業(yè)類型的工時(shí)分析標(biāo)準(zhǔn)條目。

（6）依照邏輯關(guān)系樹分支依次分析各裝配作業(yè)類型約束條件及動(dòng)作要素，制作各對(duì)應(yīng)裝配類型的工時(shí)分析標(biāo)準(zhǔn)條目，梳理建立標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)庫。

（7）根據(jù)創(chuàng)建的邏輯關(guān)系樹及標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)庫，開發(fā)軟件工具，將邏輯關(guān)系樹以簡潔的方式體現(xiàn)在工具窗口界面上，同時(shí)通過程序編譯橋接工具界面與標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)庫及工序工時(shí)分析文件。

邏輯關(guān)系樹末梢對(duì)應(yīng)編譯多段程序調(diào)取標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)庫條目，軟件工具通過調(diào)取邏輯關(guān)系樹末梢程序橋接標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)庫及工序工時(shí)分析文件，橋接關(guān)系邏輯圖見圖3。

圖3 軟件工具橋接關(guān)系邏輯圖

（8）利用軟件工具開展工時(shí)分析，分析時(shí)在工具分析界面（如圖4）根據(jù)裝配類型選擇關(guān)系樹分支，即可將對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)條目調(diào)出添加至工序工時(shí)分析文件中。

圖4 分析工具界面

（9）分析人員在工序工時(shí)分析文件中填入要素參數(shù)（如：標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量、卡點(diǎn)數(shù)量等），即生成該工序工時(shí)，完成該工序工時(shí)分析。

通過以上方法步驟，降低工時(shí)分析實(shí)際人工需求及專業(yè)技能需求，借助計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)開發(fā)的軟件工具實(shí)現(xiàn)工時(shí)分析自動(dòng)化、簡便化、快速化及標(biāo)準(zhǔn)化。

1.5 VBE階段工時(shí)估算

為進(jìn)一步提速增效，適應(yīng)整車工藝前期VBE階段BOP搭建的需求，進(jìn)一步縮短工時(shí)核算周期對(duì)同步工程工作周期的影響，在上述工時(shí)分析方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的探索研究，簡化提煉標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)模型，探索開發(fā)速算估算工具，用于支撐開展工序粗排工作，具體方法如下。

根據(jù)總裝常用作業(yè)類型梳理上述標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)庫中的工時(shí)代碼組合，結(jié)合往期工時(shí)數(shù)據(jù)庫及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，篩選通用/常用工況代碼組合作為估算標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，借助計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)開發(fā)速算工具，估算標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)篩選規(guī)則以線束插接作業(yè)為例如下。

線束插接作業(yè)：經(jīng)對(duì)比以往數(shù)據(jù)庫工時(shí)分析數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工況考察，常用工況為不帶鎖止銷插接件單手插接或雙手對(duì)插（此兩種插接方式常用且代碼組合相同），據(jù)此將以上組合代碼作為估算標(biāo)準(zhǔn)中線束插接操作的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，工時(shí)計(jì)算時(shí)，僅需判定作業(yè)內(nèi)容為線束插接，然后在下拉選項(xiàng)中選擇線束插接，填入插件數(shù)量，工位屬性等信息根據(jù)工位工作內(nèi)容實(shí)現(xiàn)下拉菜單選擇，即可實(shí)現(xiàn)增值工時(shí)、總工時(shí)自動(dòng)計(jì)算及工位工時(shí)統(tǒng)計(jì)，作為VBE階段工位工作量調(diào)整判斷依據(jù)。

由于汽車總裝裝配作業(yè)生產(chǎn)線主要依靠人工實(shí)現(xiàn)作業(yè)，作業(yè)工位輔助工裝/機(jī)械手配置情況、物流上線形式條件，都將影響人工作業(yè)效率[4]，故工時(shí)估算速算工具中添加邏輯條件，考量其對(duì)整體作業(yè)工時(shí)的影響，提升工時(shí)估算準(zhǔn)確性。

由于精簡了標(biāo)準(zhǔn)條目數(shù)量，同時(shí)縮小了分析文件容量，分析效率得以進(jìn)一步提升。

2 工時(shí)速算方法應(yīng)用驗(yàn)證

2.1 工時(shí)速算方法應(yīng)用驗(yàn)證

任何工作方法的推行都要經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用的檢驗(yàn)，本文所述方法亦不例外。借助汽車集團(tuán)的項(xiàng)目開發(fā)資源優(yōu)勢(shì)及項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃，在某新工廠某新型新能源汽車項(xiàng)目上實(shí)施應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)證，使用工時(shí)速算方法，整車工時(shí)核算周期為12天·人，相對(duì)以往項(xiàng)目平均周期40天·人，工作效率提升70%。

使用工時(shí)速算估算方法，VBE階段的工時(shí)估算周期可縮減至5天·人，工位工作量評(píng)估通過速算估算方法實(shí)現(xiàn)從以往的憑經(jīng)驗(yàn)判定調(diào)整為簡便的量化評(píng)估，并通過計(jì)算機(jī)輔助程序?qū)崿F(xiàn)工位工時(shí)智能統(tǒng)計(jì)及超負(fù)荷工位異常顯示，實(shí)現(xiàn)工作量直觀判斷，指導(dǎo)調(diào)整工藝流程，工藝排布準(zhǔn)確率得以提升，實(shí)現(xiàn)工藝流程問題前置，后期線平衡調(diào)整工作量降低，提升同步工程分析工作問題發(fā)掘率，分析效率提升80%。

2.2 工時(shí)速算方法應(yīng)用階段及流程梳理

以上工時(shí)分析方法（1.4章節(jié)工時(shí)速算方法；1.5章節(jié)工時(shí)速算估算方法）探索改善后，可滿足兩種需求：

（1）使用工時(shí)速算估算方法開展工程數(shù)據(jù)前期（V0/V1階段）的工時(shí)估算，用于指導(dǎo)工序粗排，保證同步工程分析準(zhǔn)確性及問題發(fā)掘率，降低后期工藝流程調(diào)整導(dǎo)致的工藝風(fēng)險(xiǎn)；

（2）數(shù)據(jù)凍結(jié)后，使用工時(shí)速算方法開展工藝流程開發(fā)階段的工時(shí)核算，指導(dǎo)生產(chǎn)線布局及人員配備。

通過兩種工時(shí)速算方法的探索研究，結(jié)合項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃及階段性目標(biāo)，經(jīng)實(shí)踐表明有針對(duì)性的應(yīng)用可有效提升工作效率，削減冗余論證調(diào)整工作量，將有限的時(shí)間更多的投入有效工作，保證項(xiàng)目周期及質(zhì)量[5]。

3 結(jié)論

隨著市場(chǎng)需求的變化，各主機(jī)廠的新車型開發(fā)周期不斷壓縮，推動(dòng)著各項(xiàng)工作的加速變化革新，工作效率的提升勢(shì)在必行，在這種情況下要不斷的探索創(chuàng)新，革新工作方式方法，適應(yīng)市場(chǎng)需求，順勢(shì)而生，工時(shí)速算方法的探索應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目開發(fā)階段工作效率的大幅提升，才能夠在保證項(xiàng)目周期的基礎(chǔ)上，助推項(xiàng)目質(zhì)量的快速攀升。

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Exploration and Application of Quick Calculation Method of Man-hours for Automobile Assembly

ZHANG Bo, XIONG Kai, XU Jun, GU Jinlong

（Geely Auto Group Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315336）

In the increasingly competitive market environment, in order to reduce costs and improve the ability to meet market demand, every automobile and parts manufacturing company has been committed to continuously improving production efficiency and increasing production line production capacity, focusing on eliminating bottlenecks. Realize the line balance of the production line. In order to achieve line balance to the greatest extent, during the project development stage, the rationality of the process layout must be fully confirmed through man-hour analysis. The core content of this work is the man-hour accounting of each station of the production line. This article mainly introduces the improvement of man-hour accounting efficiency, a method to realize the standardization and automatic application of working hours accounting. Through the exploration and application of this method, the analysis elements are clarified and the analysis steps are simplified, and the efficiency of man-hour accounting can be increased by more than 50%.

Man-hour analysis; Rapid calculation method; Efficiency improvement; Man-hour Estimate

U466

A

1671-7988(2021)23-124-04

U466

A

1671-7988(2021)23-124-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.023.035

張博，就職于吉利汽車集團(tuán)有限公司，研究方向：汽車制造工藝。