船體分段焊接作業(yè)工時(shí)研究及智能計(jì)算方法

邵清卿，蔣祖華，張志英，劉祥博，朱鑫

(1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200240;2.同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海201804;3.江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司工法部，上海201913)

造船工種工時(shí)定額是計(jì)劃工時(shí)測(cè)算、標(biāo)準(zhǔn)工期制定、人力資源配置和加工費(fèi)測(cè)算的重要依據(jù).主要船廠(chǎng)在造船焊接中所花費(fèi)的工時(shí)占船體建造工時(shí)的1/3左右，在船舶建造總工時(shí)中所占的比例為1/6～1/5［1］，準(zhǔn)確制定焊接的工時(shí)定額是控制整個(gè)造船周期和成本的重要基礎(chǔ)工作.近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)跨入世界造船大國(guó)行列，船舶焊接技術(shù)也發(fā)生了較大的變化，對(duì)船體平面分段構(gòu)架的裝焊采用了半自動(dòng)或自動(dòng)氣體保護(hù)角焊工藝，使焊接效率大大提高［2］.由于工時(shí)定額制定不準(zhǔn)確導(dǎo)致的作業(yè)粗放、工期不定、管理難以跟進(jìn)、成本難以控制等問(wèn)題阻礙了我國(guó)造船行業(yè)的快速發(fā)展.從焊接入手，提出一套科學(xué)、實(shí)用的工時(shí)制定方法，對(duì)于當(dāng)前船舶行業(yè)意義重大.

實(shí)際生產(chǎn)中，我國(guó)大部分船廠(chǎng)焊接工時(shí)制定采用的方法一般有2類(lèi):1)根據(jù)工人人均每天焊材耗量來(lái)統(tǒng)計(jì)焊接所需工時(shí)，該方法完全憑經(jīng)驗(yàn)，不同的人得到的結(jié)果有差別，誤差較大;2)根據(jù)以往類(lèi)似船舶建造所需焊接工時(shí)總額來(lái)推定目標(biāo)船只所需的焊接總工時(shí)，然后根據(jù)分段重量來(lái)分配分段的焊接工時(shí)，該方法在總體工時(shí)制定上靈活性不夠，而且由于分配到各分段的工時(shí)僅根據(jù)重量來(lái)分配比例，加大了工時(shí)制定的不準(zhǔn)確性.日韓先進(jìn)船廠(chǎng)焊接工時(shí)制定采用的方法是派專(zhuān)員或兼職人員深入作業(yè)區(qū)跟蹤船體焊接，每日上報(bào)工時(shí)，取得第一手?jǐn)?shù)據(jù).該方法依賴(lài)于上報(bào)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，完全依靠人工，耗時(shí)耗力，在我國(guó)船廠(chǎng)推廣的難度還較大，一方面成本較高，而且國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備自動(dòng)化程度不夠、工人操作水平也有差距，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)跟蹤的方法不是很有效.

關(guān)于焊接工時(shí)的研究已經(jīng)引起重視.周?chē)?guó)勝提到以焊接工人人均焊接材料日消耗量計(jì)算焊接生產(chǎn)效率［3］;王瑞璧討論了從焊材耗量估算產(chǎn)品建造工時(shí)［1］，該方法只能從宏觀(guān)上把握總體工時(shí)，太過(guò)寬泛，精確度、準(zhǔn)確度不夠;姜錫光等提出建立焊接工時(shí)定額數(shù)學(xué)模型［4］，但該模型僅僅是根據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)擬合的線(xiàn)性關(guān)系，沒(méi)有從理論上確證;修明友則從典型工藝的角度來(lái)考慮計(jì)算焊接工時(shí)定額［5］;嚴(yán)致和［6］很早提出了手工電弧焊焊接工時(shí)定額計(jì)算方法，該方法理論分析較深，但文中建立的模型未能全面考慮各影響因素.易小林等［7］對(duì)單種焊接方式——CO2氣體保護(hù)焊的焊絲熔化速度已經(jīng)建立了初步的模型，但是該模型沒(méi)能應(yīng)用到當(dāng)前船廠(chǎng)所有焊接方法中，可操作性也還不夠.而在智能計(jì)算焊接工時(shí)方面，近期吳葉軍［8］有了新的研究，通過(guò)坡口參數(shù)化、迭代方法實(shí)現(xiàn)計(jì)算多層焊各層焊材消耗量及總用量，該方法已取得很好的計(jì)算效果，但是從理論推理上仍有不夠明確之處，計(jì)算也還可以簡(jiǎn)化，智能化方面也沒(méi)有建立完整的推理規(guī)則庫(kù).綜上可知，船廠(chǎng)焊接工時(shí)定額的計(jì)算方法無(wú)論從理論還是從實(shí)踐上，改進(jìn)的余地都還很大，特別是計(jì)算工時(shí)定額的智能化方法研究還是很不夠.從工時(shí)定額計(jì)算智能化和實(shí)用性出發(fā)，本文根據(jù)焊絲(或焊條)熔敷金屬的體積與熔入焊縫的金屬體積相等的原理，提出計(jì)算焊接工時(shí)的一種新方法，并建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)，實(shí)現(xiàn)焊接工時(shí)的智能計(jì)算.

1 船體分段焊接作業(yè)工時(shí)的智能計(jì)算總體方案

船體分段焊接作業(yè)工時(shí)的計(jì)算一直是船舶建造中工時(shí)定額的難點(diǎn)之一.當(dāng)前船體分段焊接作業(yè)中焊接的方法主要有手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊和CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊.影響焊接工時(shí)的因素具有遞推作用，比如焊接電流、電壓是影響焊接速度的主要因素，而焊接速度又是影響工時(shí)的主要因素.總的來(lái)說(shuō)，影響焊接工時(shí)的因素有以下種類(lèi):

1)焊縫屬性.連接方式、焊縫長(zhǎng)度以及影響焊縫橫截面積的因素:板厚 δ、間隙b、余高h(yuǎn)、熔寬c，坡口角度β、坡口留根p以及焊腳高度K等.

2)焊絲屬性.比熱容、密度、橫截面、熔點(diǎn)、熔覆率、焊絲中金屬體積比等.

3)熔絲速度.焊接電流、電壓、熱能分配比率、焊絲伸出長(zhǎng)度等.

4)焊前、焊后輔助時(shí)間、操作人數(shù)、寬放率等.

當(dāng)前很多焊機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)中，送絲速度(即熔絲速度)是根據(jù)能量守恒的原理來(lái)確定的.同理，根據(jù)能量輸入輸出相等的原理——提供給焊機(jī)的能量等于焊機(jī)作用于焊縫的能量，就可以通過(guò)輸入作業(yè)參數(shù)，得到熔絲速度，并計(jì)算焊縫橫截面積，從而間接計(jì)算焊接工時(shí)定額.

船體分段焊接作業(yè)的工時(shí)計(jì)算，以基于任務(wù)包進(jìn)行工程分解、基于派工單進(jìn)行作業(yè)投放及實(shí)績(jī)反饋的信息化管理模式為基礎(chǔ)，通過(guò)任務(wù)包(WP)分解至派工單(WO)，然后計(jì)算每個(gè)WO的工時(shí)定額.

在設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)中得到批量的焊縫信息，逐條判斷這些焊接作業(yè)的焊接方式、焊絲規(guī)格、焊接參數(shù)、焊縫截面參數(shù)，借助于焊接工藝知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則、推理機(jī)的決策原則對(duì)每條焊縫定義其中部分參數(shù)，另外部分參數(shù)直接讀取數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù).在得到焊縫的各項(xiàng)參數(shù)后，根據(jù)熔絲速度計(jì)算模塊求得焊接該條焊縫時(shí)焊絲(或焊條)熔化的速度;根據(jù)焊縫橫截面積計(jì)算模塊求得焊縫截面積.由熔絲速度和焊縫橫截面積，結(jié)合焊絲(或焊條)的屬性，運(yùn)用焊接速度計(jì)算模塊，則可以方便快捷地得到該道焊縫的焊接速度，焊接作業(yè)工時(shí)制度方案如圖1所示.

從圖1方案中可以看出，根據(jù)已知的焊縫信息，要得到焊接工時(shí)，關(guān)鍵是基于知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)來(lái)決策焊縫的各項(xiàng)參數(shù)，求得焊接的熔絲速度以及焊縫橫截面積，從而進(jìn)一步求得焊接速度，并最終得到焊接工時(shí)定額與焊接WO計(jì)劃工時(shí).

2 工時(shí)智能化計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)

2.1 焊縫橫截面積

焊縫橫截面積是計(jì)算該條焊縫所需焊接工時(shí)的必要條件.對(duì)各類(lèi)焊接類(lèi)型、各種焊縫形式分類(lèi)討論截面積的計(jì)算公式，以及公式中參數(shù)的取值方式，建立截面積計(jì)算規(guī)則庫(kù)，最終只要匹配每條焊縫的坡口參數(shù)，即可自動(dòng)調(diào)用焊縫截面積計(jì)算公式，得到坡口截面積.

焊縫截面的類(lèi)型主要有I型、V型、Y型、X型、K型以及這些類(lèi)型與單、雙面的搭配.針對(duì)每一種焊縫截面類(lèi)型都有對(duì)應(yīng)不同的截面積計(jì)算公式，公式中涉及的參數(shù)值可以查詢(xún)坡口參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及熔寬、焊腳高度數(shù)據(jù)庫(kù)得到，圖2是焊縫坡口截面積的計(jì)算流程.

圖1 焊接作業(yè)工時(shí)制定方案Fig.1 The program of calculating man-hour about welding

圖2 焊縫橫截面積的計(jì)算流程Fig.2 The process of calculating cross-sectional area about welding seam

對(duì)于比較特殊的情況——兩零件的板厚不一樣，如圖3中δ2＞δ1，而橫截面積為板厚以及焊腳高度(僅角接焊)的函數(shù)，無(wú)法直接應(yīng)用手冊(cè)中的公式來(lái)計(jì)算坡口橫截面積.所以考慮將焊縫從正中間破開(kāi)，左右兩邊對(duì)應(yīng)于零件1和零件2的焊縫橫截面積分別為令坡口間隙為b，板厚為δ，焊縫余高為h，單面坡口角度為β，雙面坡口角度之和為α，角接焊角高度為K，坡口留根為p.根據(jù)上述方法，即可確定對(duì)接焊單個(gè)零件對(duì)應(yīng)的焊縫的截面積計(jì)算公式(通過(guò)文獻(xiàn)［9］中的公式變換而來(lái))，如表1所示.表2為角接焊坡口橫截面積的計(jì)算公式.

圖3 焊縫填充示意Fig.3 Schematic diagram of weld filling

表1 對(duì)接焊單個(gè)零件雙面對(duì)應(yīng)的坡口橫截面積Table 1 Cross-sectional area of single part＇s groove of butt welding

表2 角接焊雙面坡口橫截面積Table 2 Cross-sectional area of double-sided groove of fillet welding

圖4 陶瓷襯墊凹槽面積計(jì)算示意Fig.4 Schematic diagram of calculating groove area

表1中關(guān)于單面V型焊接，需要貼陶瓷襯墊，襯墊凹槽的體積為焊劑需融入的部分，所以首先計(jì)算該橫截面積.陶瓷襯墊凹槽的截面積為S(如圖4所示凹槽部分)，計(jì)算得S=13.14 mm2.

根據(jù)坡口代碼表的信息，建立坡口數(shù)據(jù)庫(kù).坡口數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容包含坡口代碼以及該坡口一系列參數(shù)(數(shù)據(jù)庫(kù)示例見(jiàn)表3)，根據(jù)代碼以及參數(shù)，即可調(diào)用規(guī)則計(jì)算坡口的橫截面積.

表3 對(duì)接焊坡口(單邊)數(shù)據(jù)示例Table 3 Data sample of butt welding groove(unilateral)

2.2 焊絲熔化速度數(shù)學(xué)模型

實(shí)現(xiàn)鋼板的焊接需要熔化焊絲(或焊條)以及母材、焊劑等，在手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、CO2氣體保護(hù)焊等利用電能的焊接方法中，能量全部由電能轉(zhuǎn)換.根據(jù)能量守恒定律，由焊接焊縫時(shí)的電流(I)以及電壓(U)作為輸入?yún)?shù)，得到單位時(shí)間輸入的能量，從而得到單位時(shí)間能夠熔化焊條(或焊絲)、母材等的量，進(jìn)而求出不同焊接條件下焊絲(或焊條)熔化的速度.

焊絲的熔化速度(ν1)是指焊絲在電弧熱和電阻熱的共同作用下，在單位時(shí)間內(nèi)熔化焊絲的長(zhǎng)度.根據(jù)能量守恒定律、電熱轉(zhuǎn)換理論、歐姆定律等，可解得焊絲的融化速度.由于每種焊接方法熱量分配區(qū)別很大，首先分析焊接時(shí)熱量的分配，結(jié)合其他公式推導(dǎo)，求解焊絲的熔化速度，最后將求解熔絲速度的方法應(yīng)用到所有的電焊接方法中.焊接熱量分配示意圖見(jiàn)圖5.

圖5 焊接熱量分配示意Fig.5 Schematic diagram of welding heat distribution

由圖5可以看出，電焊接時(shí)，在電弧熱的作用下焊絲(或焊條)熔化，母材也發(fā)生局部熔化，母材局部熔化所需熱量主要依靠電弧中析出的那一部分，大約占了電弧總熱量的50%以上［10］;同時(shí)飛濺以及焊劑介質(zhì)等都需要吸收熱量.

電焊接過(guò)程中電弧放熱記為QDH，電阻放熱記為QDZ，母材吸收的熱量為QMC，電弧熱中熔滴過(guò)渡吸收的熱量為QRDCD、飛濺吸收的熱量為qFJ，電阻熱中熔滴過(guò)渡吸收的熱量為q'RDGD、飛濺吸收的熱量為焊劑及介質(zhì)吸收的熱量為QHJJZ，有以下結(jié)果:

而根據(jù)常識(shí)，電阻熱量主要用于熔滴過(guò)渡和飛濺，則有公式:

焊接過(guò)程中焊絲熔化需要的熱量記為Q，則有

則焊絲的熔化速度［7］為

式中:LR為焊絲熔化長(zhǎng)度;t為焊接的時(shí)間;rG為干伸長(zhǎng)電阻;I為焊接電流;U為焊接電壓;Cm為焊絲的比熱容;ρ為焊絲的密度;S為焊絲的橫截面積;ΔT為焊絲從室溫到熔點(diǎn)的溫度差;LG為焊絲伸出長(zhǎng)度;ρ1為焊絲的電阻率.關(guān)于I、U的值的確定，可以根據(jù)《船舶焊接工藝規(guī)范》中的數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而調(diào)取相應(yīng)的值.

2.3 船體分段焊接作業(yè)工時(shí)計(jì)算模型

在得到了焊縫橫截面積和焊絲(或焊條)熔化速度以后，如何利用這些信息來(lái)求解焊接作業(yè)的工時(shí)定額成為關(guān)鍵.建立計(jì)算工時(shí)的模型，其詳細(xì)流程見(jiàn)圖6.該流程方法為方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能化計(jì)算奠定了基礎(chǔ).

圖6 船體分段焊接作業(yè)工時(shí)的智能計(jì)算流程Fig.6 Intelligent calculation process of welding man-hour for hull blocks

首先，假設(shè)對(duì)于第i道焊縫，得到焊縫的橫截面積Ai，相應(yīng)焊接方法下焊絲的熔化速度vRi，焊絲的橫截面積Si，則在t時(shí)間內(nèi)熔化的金屬體積為

每一種焊接方法對(duì)應(yīng)的焊絲種類(lèi)都有其特定的焊接熔敷率.焊接熔敷率是指有效附著在焊接部的金屬重量占熔融焊條、焊絲重量(這里指焊條、焊絲除去焊劑后)的比例，以ω表示.各焊接方法熔敷率不同主要是由于產(chǎn)生飛濺的程度不同，對(duì)于幾種不同焊接方法的ω如表4所示，其中焊條電弧焊的值查表得來(lái)，其他為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù).

表4 不同焊接方法對(duì)應(yīng)的熔敷率Table 4 Deposition rates corresponding to different welding methods

特殊地，焊條電弧焊的焊條有焊劑皮層，CO2氣體保護(hù)焊焊絲有藥芯(如圖7所示)，焊劑皮層(或藥芯)在焊接后可以看成是都變成了焊渣，而不是像金屬一樣融入焊縫.所以模型中還需要得到焊條(或焊絲)中金屬所占的體積比率，記為φ.

圖7 藥芯焊絲橫截面示意Fig.7 Schematic cross section of flux-cored wire

因?yàn)樵摰篮缚p截面積為Ai，則t時(shí)間內(nèi)熔化的焊絲金屬能夠填入的焊縫長(zhǎng)度為L(zhǎng)t，可以得到

所以該焊接方法對(duì)應(yīng)該坡口焊縫的焊接速度為

根據(jù)求得的焊接速度vHi以及每一道焊縫的焊縫長(zhǎng)度Li，可以求得該道焊縫焊接的作業(yè)時(shí)間.對(duì)于每一道焊縫，所需的焊接作業(yè)時(shí)間為

對(duì)于每焊接一道焊縫，都需要輔助操作——焊前準(zhǔn)備和焊后處理.對(duì)焊接的作業(yè)時(shí)間加上輔助作業(yè)時(shí)間tHQ和tHH，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況加上寬放μ，最終得到單人焊接工時(shí)定額.

若要得到通常意義上焊接的工時(shí)定額，還需要考慮焊機(jī)操作的人數(shù)，若有n人同時(shí)操作，則工時(shí)定額為單人焊接工時(shí)的n倍.為了和船廠(chǎng)實(shí)際保持一致，這里的n人有些作為輔助人員(比如埋弧焊有上手和下手之分)，也同等計(jì)算工時(shí).表5為各焊接方法中焊機(jī)的操作人數(shù).

加入輔助作業(yè)時(shí)間以及寬放后，并且考慮焊機(jī)操作人數(shù)，得到焊接工時(shí)定額為

表5 各種焊接方法中焊機(jī)的操作人數(shù)Table 5 The number of welding operators corresponding to different welding methods

2.4 工時(shí)計(jì)算中的知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

焊接工時(shí)的計(jì)算中，知識(shí)以產(chǎn)生式規(guī)則表示和存儲(chǔ)，同時(shí)通過(guò)推理機(jī)對(duì)知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則進(jìn)行匹配推理，如將對(duì)象的特征信息與專(zhuān)家系統(tǒng)中的前提匹配，以決定采用何種橫截面積計(jì)算模型、選擇何種焊接方法、怎樣調(diào)用熔絲速度模型以及怎樣選擇工時(shí)計(jì)算模型中的其他參數(shù).知識(shí)庫(kù)與推理機(jī)相互獨(dú)立，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)修改(如更新、擴(kuò)充或者刪除)知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)工時(shí)計(jì)算系統(tǒng)的更新.

產(chǎn)生式規(guī)則通過(guò)以下結(jié)構(gòu)形式表現(xiàn):

Rule#(Object，［condition(1)，condition(2)，…，condition(n)］，conclusion).

Rule#指規(guī)則編號(hào);Object指計(jì)算的對(duì)象;condition(條件)為規(guī)則的前提，是各參數(shù)“NOT”、“AND”、“OR”關(guān)系的邏輯組合;conclusion(結(jié)論)是規(guī)則的結(jié)論部分，是與前提相對(duì)應(yīng)的計(jì)算模型.

例如，焊縫橫截面積計(jì)算規(guī)則的字段包含連接方式、坡口形狀、焊接面數(shù)、加襯墊與否、焊接方法.例如，對(duì)于焊縫截面積計(jì)算，如果連接方式為對(duì)接(butt)，坡口形狀為V形，焊接面數(shù)為“單面”，需要襯墊(1)，焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊(CO2)，則焊接面積的計(jì)算公式為

該規(guī)則用如下形式表示:6#(SeamArea，［“butt”，“V”，“單面”，“1”，“CO2”］，

焊縫橫截面積計(jì)算規(guī)則在數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)形式如圖8所示.

基于產(chǎn)生式規(guī)則的系統(tǒng)中難免會(huì)產(chǎn)生規(guī)則沖突，即在某一情形下大于等于兩條的規(guī)則被同時(shí)觸發(fā).所以采用了按專(zhuān)一性來(lái)排順序的策略.比如:

規(guī)則1:IF焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊，，THEN焊絲為直徑1.2 mm的藥芯焊絲.

規(guī)則2:IF焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊，焊接位置為豎直合攏，THEN焊絲為直徑1.6 mm的藥芯焊絲.

規(guī)則2的條件部分比規(guī)則1更有針對(duì)性，則規(guī)則2有較高的優(yōu)先級(jí).

同時(shí)，為減少規(guī)則的數(shù)量，系統(tǒng)采用產(chǎn)生中間事實(shí)的方法.比如:

規(guī)則3:IF坡口代碼為0，連接方式為對(duì)接，

THEN焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊.

規(guī)則3的CO2氣體保護(hù)焊即為中間事實(shí)，結(jié)合規(guī)則1，即可得到焊絲屬性.

圖8 規(guī)則在數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)形式Fig.8 The storage form of rules in the database

3 應(yīng)用實(shí)例分析

船廠(chǎng)的工時(shí)最終會(huì)形成WP、WO的工時(shí)定額，以便于管理與生產(chǎn).按照船廠(chǎng)任務(wù)包、派工單的劃分，需要求出每一個(gè)派工單以及任務(wù)包的工時(shí)的定額.下面舉例某船的工作包A5分段小組立，02派工單來(lái)計(jì)算焊接工時(shí)定額，工作包派工單實(shí)例如表6所示.

表6 工作包派工單實(shí)例Table 6 The instance of work package and dispatch list

導(dǎo)入初始數(shù)據(jù)以及焊縫信息后，對(duì)于選定的每一條焊縫都進(jìn)行圖9所示的計(jì)算流程.該流程中涉及復(fù)雜的基于規(guī)則的推理決策，下面就以其中一條焊縫來(lái)描述該推理計(jì)算過(guò)程.

Rule1:IF坡口代碼為0 and連接方式為對(duì)接THEN間隙為3，角度為0，留根為0，余高為2，熔寬為 9，橫截面積為 1.5 δ+12.

Rule2:IF坡口代碼為0 and連接方式為對(duì)接THEN焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊.

Rule3:IF焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊THEN焊絲為直徑1.2 mm的藥芯焊絲.

Rule4:IF焊絲為直徑1.2 mm的藥芯焊絲THEN比熱容為490，密度為7 850，熔點(diǎn)為1 455，電阻率為1.3 ×10-7

Rule5:IF焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊 and板厚大于6THEN電流為225，電壓為26.

Rule6:IF焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊THEN熔敷率ω為0.85，焊絲金屬體積率φ為0.78，操作人數(shù) n為1.

Rule7:IF焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊 and建造階段為小組立THEN焊前和焊后時(shí)間為150，寬放率為40%.

通過(guò)該方法計(jì)算得到該WO的工時(shí)定額為87.1 h.表7列出了該WO各類(lèi)工時(shí)的值.

表7 某分段小組立焊接各種工時(shí)數(shù)據(jù)Table 7 Man-hour data of welding

在表7中，計(jì)劃工時(shí)是指船廠(chǎng)根據(jù)已造好的同一船型的建造工時(shí)數(shù)額，以分段重量比例為參照，將工時(shí)數(shù)額劃分后得到的該WO的工時(shí);實(shí)動(dòng)工時(shí)是指一線(xiàn)作業(yè)區(qū)上報(bào)的實(shí)際做完該WO所包含的作業(yè)所需的工時(shí)數(shù)額.可以看到這3個(gè)工時(shí)數(shù)據(jù)有較大的差異，這在當(dāng)前我國(guó)船廠(chǎng)是非常正常的，之所以會(huì)有這些差異，有如下原因:

1)計(jì)劃工時(shí)是根據(jù)分段重量比例來(lái)平均劃分工時(shí)定額的，這種分法在宏觀(guān)上有一定的可取性，相對(duì)非常簡(jiǎn)便，但要保證具體某一WO的工時(shí)的準(zhǔn)確性卻不現(xiàn)實(shí).比如有的分段(船艏部等)單位重量對(duì)應(yīng)的焊接工作量明顯比另外普通分段要高，單一的取平均數(shù)會(huì)導(dǎo)致不準(zhǔn)確.

2)實(shí)動(dòng)工時(shí)照理來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)是最能代表工時(shí)需求量，但因?yàn)榇瑥S(chǎng)實(shí)際體制情況:各類(lèi)加工工作外包，費(fèi)用根據(jù)計(jì)劃工時(shí)來(lái)定，而計(jì)劃工時(shí)一般也會(huì)參照實(shí)動(dòng)工時(shí).所以更多時(shí)候，在利益的驅(qū)動(dòng)下，工人會(huì)多報(bào)實(shí)動(dòng)工時(shí)，導(dǎo)致實(shí)動(dòng)工時(shí)對(duì)比于真正的工時(shí)數(shù)額有較大的出入.

3)工時(shí)定額計(jì)算的數(shù)據(jù)完全剔除了不必要的時(shí)間，融入了精益求精的思想，船廠(chǎng)現(xiàn)有情況可能距離該目標(biāo)有點(diǎn)差距，但只要按標(biāo)準(zhǔn)操作，是可以做到的.

相比較而言，工時(shí)定額得到的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確得多，因?yàn)檫@是基于嚴(yán)格的理論推導(dǎo)并且結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況得到的數(shù)據(jù).

圖9 基于規(guī)則的焊接工時(shí)智能計(jì)算流程Fig.9 The intelligent calculation process of welding man-hour based on rules

4 結(jié)論

本文闡述了船體分段焊接作業(yè)工時(shí)計(jì)算制定的一種新的智能化的計(jì)算方法.通過(guò)解決焊縫橫截面積、焊絲熔化速度的計(jì)算等關(guān)鍵問(wèn)題，得到焊接速度，從而制定出作業(yè)工時(shí).通過(guò)基于知識(shí)庫(kù)的規(guī)則推理方法，實(shí)現(xiàn)焊接作業(yè)工時(shí)計(jì)算的智能化.該方法與以往工時(shí)計(jì)算相比較，特別是焊接工時(shí)定額的計(jì)算有以下優(yōu)點(diǎn):

1)動(dòng)態(tài)適應(yīng)新型焊接方法.若船廠(chǎng)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備升級(jí)，使用新型焊接方法，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率.相應(yīng)工時(shí)定額也會(huì)出現(xiàn)變化，怎樣有效地對(duì)設(shè)備升級(jí)造成的工時(shí)定額變化動(dòng)態(tài)地作出反應(yīng)，是衡量工時(shí)定額制定方法的重要方面.該方法只要對(duì)新型焊接方法對(duì)應(yīng)的幾個(gè)參數(shù)代入模型，便能快速求得變化后的工時(shí)定額.

2)準(zhǔn)確度高.對(duì)于傳統(tǒng)工時(shí)定額計(jì)算方法，該方法準(zhǔn)確度更高.這不僅體現(xiàn)在更強(qiáng)的理論性推導(dǎo)上，同時(shí)由于較為周全地考慮了實(shí)地工作環(huán)境對(duì)工時(shí)影響因素，最終計(jì)算得到的工時(shí)定額實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理以及生產(chǎn)計(jì)劃能起到很好輔助作用.

3)方便、快捷.另一個(gè)判斷工時(shí)計(jì)算方法好壞的標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算工時(shí)定額的方便程度，得到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的難易程度，以及計(jì)算的快捷度.該方法計(jì)算規(guī)則具體化、智能化，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)編程方便、快速地計(jì)算工時(shí)定額.

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