通信設(shè)備總裝標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)系統(tǒng)及其應(yīng)用研究

林 斌，翟迪俊

（烽火通信科技股份有限公司，武漢 430073）

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)是制造企業(yè)科學(xué)生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)，是企業(yè)確定交期、生產(chǎn)調(diào)度、核算成本和計(jì)算產(chǎn)能等的重要依據(jù)之一，標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性直接影響企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營和管理[1]。有了標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的衡量，企業(yè)能更好了解自己與行業(yè)的成本差距，提升市場競爭力。圍繞標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的制定，各行業(yè)都開展了許多研究，曹銳鋒等[2]對汽車制造的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)建設(shè)方法及應(yīng)用進(jìn)行了研究，周燕[3]對航空發(fā)動(dòng)機(jī)中高低壓機(jī)、壓氣機(jī)的維修工作標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行研究，張吉楠[4]建立“作業(yè)元”和“工藝基元”兩層結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)定額測算模型，Nakayama 等[5]分析了PTS 中各種標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的制定辦法。

目前，我國通信電子行業(yè)PCBA 段的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)制定大多采用標(biāo)準(zhǔn)資料法[6]和預(yù)定動(dòng)作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)法（PTS）[7]，通過加工產(chǎn)品的物料BOM 和預(yù)定動(dòng)作，計(jì)算得到該P(yáng)CBA 的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，并以此標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)作為企業(yè)管理的依據(jù)。與其他行業(yè)相比，通信電子行業(yè)在信息化技術(shù)應(yīng)用方面相對領(lǐng)先，在工時(shí)信息化管理上也有一定的研究成果，薛建洪等[8]研究了基于PDA 的CAPP 工時(shí)定額系統(tǒng)，李亞杰等[9]為提高定額工時(shí)的準(zhǔn)確性，提出一種基于制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的工時(shí)預(yù)測與進(jìn)化技術(shù)。

以上研究大多面向產(chǎn)品的定額工時(shí)管理和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)制定。由于通信行業(yè)設(shè)備總裝通常使用超級BOM 模式，即每個(gè)訂單的BOM 是根據(jù)客戶需求隨機(jī)從超級BOM 中勾選組成，產(chǎn)品的可配置性非常高，相同的設(shè)備在不同的應(yīng)用場景下，產(chǎn)品的配置差異很大。因此對總裝車間而言，按照傳統(tǒng)的工時(shí)管理模式，用“產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)×訂單數(shù)量”計(jì)算得到的訂單工時(shí)往往與實(shí)際差異很大，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)無法有效衡量訂單的真實(shí)產(chǎn)出?；诖耍疚奶岢鲆环N基于訂單BOM 的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)管理方法，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)動(dòng)作及訂單BOM，實(shí)現(xiàn)了面向訂單的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)計(jì)算。為減少標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)計(jì)算的復(fù)雜度、提升工時(shí)管理效率，基于MES 系統(tǒng)，開發(fā)工時(shí)管理模塊，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)快速核算。針對不同應(yīng)用需求，將工時(shí)系統(tǒng)與其他生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互，提升工時(shí)應(yīng)用水平。

1 總裝車間標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)管理業(yè)務(wù)需求

總裝車間作為生產(chǎn)制造的最后環(huán)節(jié)，直接面向客戶的訂單交付需求，為有效提高生產(chǎn)過程管控能力，減少生產(chǎn)過程浪費(fèi)，通過對各層級管理干部和員工的調(diào)研，得到總裝車間的工時(shí)管理需求如下。

排產(chǎn)支撐：標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)能為排產(chǎn)提供支撐，訂單下達(dá)后，標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)系統(tǒng)能夠根據(jù)訂單BOM，及時(shí)準(zhǔn)確核算標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，并將標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)反饋給APS 排產(chǎn)。

計(jì)件工時(shí)：訂單完結(jié)后，工人能實(shí)際查看訂單工時(shí)，存在多人協(xié)同作業(yè)的，人工可進(jìn)行工時(shí)劃分，可實(shí)時(shí)查詢自己每個(gè)訂單產(chǎn)出的工時(shí)。

成本核算管理：訂單完結(jié)后，訂單產(chǎn)出工時(shí)與訂單數(shù)量實(shí)時(shí)回傳SAP，支撐部門及時(shí)成本核算。

2 訂單級標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)管理計(jì)算邏輯設(shè)計(jì)

通信設(shè)備總裝車間訂單級標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)設(shè)計(jì)包含以下2 個(gè)困難點(diǎn)：①訂單BOM 隨機(jī)，如相同設(shè)備，訂單1 由ABC 3 種物料組成，訂單2 由ACD 3 種物料組成。②訂單工藝路線隨機(jī)，訂單工藝路線由訂單物料決定，根據(jù)物料判斷，一共有3 種工藝路線可選擇。

在訂單生產(chǎn)過程中，由于客戶的需求不同，相同產(chǎn)品的工藝路線相差很大，同種產(chǎn)品的工藝路線可分為3 種：機(jī)柜級，子框級，單盤級。生產(chǎn)訂單下達(dá)后，MES系統(tǒng)會(huì)根據(jù)訂單BOM 里是否有機(jī)柜和子框來選擇訂單工藝路線，當(dāng)訂單中有機(jī)柜物料，識別訂單工藝路線為機(jī)柜級，當(dāng)訂單中無機(jī)柜有子框時(shí)，識別訂單為子框級，當(dāng)訂單中無機(jī)柜、無子框，識別訂單為單盤級，其工藝路線如下。

機(jī)柜：搭硬件、測試、倒架、互檢、傳立架圖、立架、上料掃描、架裝、接電、自檢、拆電、架裝檢驗(yàn)、掃描。

子框：搭硬件、測試、倒架、互檢、傳立架圖、架裝、接電、自檢、拆電、架裝檢驗(yàn)、掃描。

單盤：備件測試。

由于相同產(chǎn)品存在不同工藝路線，相同工藝路線名稱下的作業(yè)動(dòng)作也存在差異，因此產(chǎn)品訂單的工時(shí)定額制定時(shí)，要針對不同工藝路分別設(shè)置動(dòng)作定額。動(dòng)作定額工時(shí)的制訂通常有4 種方法：秒表法、工作抽樣法、預(yù)定動(dòng)作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)法和標(biāo)準(zhǔn)資料法，結(jié)合通信設(shè)備的總裝作業(yè)特性，我們采用秒表法和標(biāo)準(zhǔn)資料法結(jié)合，來制訂各產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)定額工時(shí)。在訂單工時(shí)計(jì)算中，訂單工時(shí)與訂單的工藝路線選擇、訂單BOM 以及產(chǎn)品的定額動(dòng)作工時(shí)密切相關(guān)，產(chǎn)品的定額工時(shí)由設(shè)備型號、工藝路線、作業(yè)單元組成，根據(jù)產(chǎn)品的作業(yè)特性，將動(dòng)作分為了4 類，如下所述。

A 類動(dòng)作：人員的行走、移動(dòng)、搬運(yùn)等，人員的空手行走按照1.2 m/s 核算，人員的攜物轉(zhuǎn)運(yùn)按0.9 m/s 核算。人員的移動(dòng)距離按照起點(diǎn)終點(diǎn)核算，移動(dòng)趟次分為2 類，①按單次核算，每個(gè)合同移動(dòng)一次；②按多次核算，如成品的轉(zhuǎn)運(yùn)，由于載具的容量限制，當(dāng)訂單較大時(shí)，需要分批轉(zhuǎn)運(yùn)。

B 類動(dòng)作：訂單作業(yè)流程中的輔助作業(yè)，與合同大小和合同配置無關(guān)，通常每個(gè)合同只做一次，例如訂單讀取、準(zhǔn)備作業(yè)等。

C 類動(dòng)作：與訂單物料數(shù)量相關(guān)，如物料裝配。

D 類動(dòng)作：在特定條件下才會(huì)觸發(fā)一次的作業(yè)，例如，當(dāng)訂單中存在某種物料時(shí)，需要對設(shè)備進(jìn)行軟件升級。

訂單的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)計(jì)算公式如下：

訂單總工時(shí)=∑A 類動(dòng)作移動(dòng)距離/移動(dòng)速度×趟次+∑B 類動(dòng)作作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間+∑C 類動(dòng)作單個(gè)物料作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間×物料數(shù)量+∑D 類動(dòng)作作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

3 基于MES 的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 工時(shí)管理系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

該系統(tǒng)基于MES 系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，訂單工時(shí)計(jì)算的信息數(shù)據(jù)都來自MES 系統(tǒng)，該工時(shí)管理系統(tǒng)包含基礎(chǔ)工時(shí)數(shù)據(jù)管理、訂單工時(shí)計(jì)算管理、工時(shí)申報(bào)管理、報(bào)表管理和權(quán)限管理等，其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 訂單工時(shí)系統(tǒng)模塊

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)系統(tǒng)開發(fā)的目的是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)快速、準(zhǔn)確核算，為車間排產(chǎn)、計(jì)件管理、成本核算提供支撐。在日常管理中，相關(guān)人員可通過工時(shí)報(bào)表，實(shí)時(shí)查看工時(shí)數(shù)據(jù)，支撐車間計(jì)件管理，成本核算。為方便APS 排產(chǎn)，系統(tǒng)能根據(jù)訂單BOM 信息，實(shí)時(shí)核算訂單標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，并將工時(shí)數(shù)據(jù)輸入給APS 排產(chǎn)，為企業(yè)的管理提供更好的支撐。

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理模塊

3.2.1 物料類型管理數(shù)據(jù)庫

訂單標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)在計(jì)算時(shí)，需要識別訂單BOM 的物料數(shù)量，為了減少數(shù)據(jù)讀取和維護(hù)的工作量，需要對訂單BOM 的物料進(jìn)行分類管理（數(shù)據(jù)治理），訂單標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)計(jì)算時(shí)，只需要對分類后的物料進(jìn)行讀取和計(jì)算。物料類型基于物料的作業(yè)動(dòng)作進(jìn)行分類，將作業(yè)方式相似的合并成一個(gè)物料類型。

3.2.2 動(dòng)作單元工時(shí)數(shù)據(jù)庫

訂單在生產(chǎn)過程中，按照一定的生產(chǎn)動(dòng)作對物料進(jìn)行加工，將物料的動(dòng)作分為4 類，如章節(jié)2 中介紹，維護(hù)的基礎(chǔ)信息包含動(dòng)作的移動(dòng)距離、10 次測量的動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)、評比系數(shù)及寬放系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)=測量工時(shí)平均值×評比系數(shù)×寬放系數(shù)。動(dòng)作單元工時(shí)庫如圖2 所示。

圖2 動(dòng)作單元工時(shí)庫

3.2.3 設(shè)備-工藝路線管理據(jù)庫

由于通信設(shè)備總裝工藝路線會(huì)隨著企業(yè)管理的要求發(fā)生變化。為減少工藝路線變化對工時(shí)的影響，在作業(yè)動(dòng)作導(dǎo)入時(shí)，可根據(jù)工藝路線對作業(yè)動(dòng)作進(jìn)行歸類和定義，其結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 設(shè)備-工藝路線-動(dòng)作單元結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式

該MES 系統(tǒng)采用的C/S 和B/S 模式，數(shù)據(jù)庫為oracle 10g。C/S 模式具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)操縱和事務(wù)處理能力，以及對數(shù)據(jù)嚴(yán)密的安全性和完整性約束的特點(diǎn)；B/S 方式則具有系統(tǒng)容易集成、維護(hù)工作量少、易于升級、可以基于Internet 的遠(yuǎn)程訪問特點(diǎn)。

基于企業(yè)MES 使用現(xiàn)狀，員工訂單掃描作業(yè)通常在C/S 客戶端上操作，為減少員工工時(shí)申報(bào)的工作量，工時(shí)系統(tǒng)的訂單工時(shí)申報(bào)和修改在C/S 客戶端上開發(fā)。為方便標(biāo)準(zhǔn)員工和管理者可隨時(shí)查看工時(shí)應(yīng)用相關(guān)報(bào)表，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、人員權(quán)限管理、訂單工時(shí)確認(rèn)報(bào)表和人員標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)報(bào)表等在B/S 網(wǎng)頁版上進(jìn)行。

4 標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用

針對訂單工時(shí)的不同應(yīng)用場景，訂單工時(shí)計(jì)算時(shí)獲取信息來源會(huì)存在差異，主要原因是因?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)時(shí)會(huì)存在缺料情況，導(dǎo)致訂單下單的物料數(shù)量和實(shí)際完成物料數(shù)量在一定時(shí)間內(nèi)存在。為了保證工時(shí)數(shù)據(jù)的及時(shí)準(zhǔn)確，排產(chǎn)時(shí)采用訂單BOM 計(jì)算訂單標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，計(jì)件和成本核算時(shí)采用訂單MES 實(shí)際采集物料數(shù)量計(jì)算工時(shí)。

4.1 排產(chǎn)工時(shí)計(jì)算與應(yīng)用

SAP 下達(dá)生產(chǎn)訂單后，傳遞給MES，MES 對生產(chǎn)訂單按產(chǎn)品類型、配置進(jìn)行拆分合并，相同設(shè)備型號和相同工藝路線的生產(chǎn)訂單可以合并成生產(chǎn)批訂單，并將生產(chǎn)批訂單信息（產(chǎn)品型號、工藝路線、訂單BOM）傳遞給工時(shí)系統(tǒng)，系統(tǒng)計(jì)算完工時(shí)后傳遞給APS 用于排產(chǎn)。排產(chǎn)工時(shí)信息交互圖如圖4 所示。

圖4 排產(chǎn)工時(shí)信息交互圖

其中，生產(chǎn)批訂單排產(chǎn)工時(shí)=生產(chǎn)批訂單總工時(shí)×排產(chǎn)系數(shù)，排產(chǎn)系數(shù)由企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)異常管控水平統(tǒng)計(jì)得到，通常排產(chǎn)系數(shù)與效率管理OPE 值呈反比。

4.2 計(jì)件工時(shí)計(jì)算與應(yīng)用

計(jì)件工時(shí)計(jì)算通常在訂單實(shí)際完成后，MES 將生產(chǎn)批訂單信息（產(chǎn)品型號、工藝路線、實(shí)際采集條碼清單、作業(yè)人員）傳遞給工時(shí)系統(tǒng)，工時(shí)系統(tǒng)計(jì)算完成后，將訂單工時(shí)分配給作業(yè)人員，記錄員工實(shí)際產(chǎn)出工時(shí)，用于人員計(jì)件。產(chǎn)出工時(shí)核算系統(tǒng)交互圖如圖5 所示。

圖5 產(chǎn)出工時(shí)核算系統(tǒng)交互圖

訂單工時(shí)錄入：訂單工時(shí)計(jì)算基于MES 的工藝路線管理，訂單工序完工后，員工點(diǎn)擊工序確認(rèn)，系統(tǒng)根據(jù)工序采集物流自動(dòng)核算，彈窗出工時(shí)申報(bào)界面，訂單負(fù)責(zé)人在彈窗上錄入生產(chǎn)人員姓名和比例，點(diǎn)擊保存即可，如該工序由多人協(xié)作完成，系統(tǒng)也可添加多人姓名和比例，其中人員工時(shí)占比總和必須為100%。部分途程工時(shí)分配報(bào)工界面如圖6 所示。

圖6 部分途程工時(shí)分配報(bào)工界面

訂單工時(shí)確認(rèn)：員工申報(bào)后，訂單產(chǎn)出工時(shí)匯總至人員標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)核對頁面，由于涉及到一個(gè)訂單的多人工時(shí)分配問題，需要參與的所有員工確認(rèn)，確認(rèn)后工時(shí)無法修改。如員工在所有人員工時(shí)確認(rèn)前，對工時(shí)分配存在異議，可通過向系統(tǒng)管理員（IE 工程師）申請，可由管理員重新調(diào)整分配比例后再確認(rèn)。員工確認(rèn)后，訂單標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)匯總至個(gè)人標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)報(bào)表，作為計(jì)件工時(shí)管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。報(bào)表中標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)包含設(shè)備和單框訂單產(chǎn)出工時(shí)，備件工時(shí)為備件訂單產(chǎn)出工時(shí)。其中，線外工時(shí)是指由于總裝設(shè)備生產(chǎn)前存在部分提前預(yù)加工作業(yè)，無生產(chǎn)訂單和工藝路線，采用直接條碼采集方式統(tǒng)計(jì)數(shù)量計(jì)算的工時(shí)；額外工時(shí)指標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)外由于客戶的臨時(shí)需求或工藝方法的臨時(shí)變更導(dǎo)致員工額外付出的工時(shí)，需要在系統(tǒng)上單獨(dú)申報(bào)和審核。線外工時(shí)和額外工時(shí)管理路徑比較簡單，企業(yè)可根據(jù)實(shí)際需求建立，這里不做詳細(xì)展開說明。工時(shí)匯總后，管理人員即可將其作為計(jì)件評價(jià)的基礎(chǔ)。人員工時(shí)匯總報(bào)表如圖7 所示。

圖7 人員工時(shí)匯總報(bào)表

4.3 成本核算工時(shí)應(yīng)用

企業(yè)人工成本核算通常以SAP 中訂單完結(jié)數(shù)量×產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)×工時(shí)費(fèi)率來核算訂單實(shí)際人工成本。如前文描述，由于通信設(shè)備生產(chǎn)模式的特殊性，往往產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)×完工數(shù)量與訂單標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)差異很大。因此在MES 向SAP 報(bào)工時(shí)，不僅將訂單完工數(shù)量回傳給SAP，還需要將訂單工時(shí)同步傳遞給SAP。

其中，生產(chǎn)訂單工時(shí)=生產(chǎn)訂單數(shù)量/生產(chǎn)批訂單數(shù)量×生產(chǎn)批訂單工時(shí)。

按訂單回傳后的SAP 工時(shí)，準(zhǔn)確性更高，能更好地支撐財(cái)務(wù)核算訂單成本核算和分?jǐn)偂?/p>

5 結(jié)論

本文以某通信總裝車間為研究對象，研究了多品種小批量定制化模式下的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)系統(tǒng)及應(yīng)用研究。在對企業(yè)生產(chǎn)工藝和工時(shí)系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，建立了面向動(dòng)作定額和生產(chǎn)工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)計(jì)算方法，基于MES 系統(tǒng)開發(fā)工時(shí)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了訂單工時(shí)的快速核算，打通工時(shí)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的信息互通，實(shí)現(xiàn)了訂單工時(shí)在車間排產(chǎn)、計(jì)件、成本核算的有效應(yīng)用，為企業(yè)提高科學(xué)管理水平發(fā)揮了積極作用。