家具生產(chǎn)中電腦裁板鋸作業(yè)的工時(shí)分析?

趙 斌 陶 濤 劉子歡 黃瓊濤

板式家具具有簡明流暢的造型、便于組織大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，且具有節(jié)約材料、性能和質(zhì)量穩(wěn)定、易組裝、易搬運(yùn)等優(yōu)點(diǎn)。目前，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率成為了企業(yè)追求的目標(biāo)，家具企業(yè)普遍急需與之相匹配的管理技術(shù)來推動(dòng)企業(yè)的快速發(fā)展。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分家具企業(yè)在時(shí)間管理方面相當(dāng)落后，普遍依靠主觀經(jīng)驗(yàn)來判斷，缺乏科學(xué)性和準(zhǔn)確性，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率低，而工時(shí)研究是一種非常有效的提高效率，降低成本，平衡生產(chǎn)的方法。對(duì)板式家具生產(chǎn)中各道工序進(jìn)行工時(shí)研究，有利于企業(yè)獲得基礎(chǔ)性的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)資料，為企業(yè)的計(jì)劃、組織、生產(chǎn)、定員等提供科學(xué)的依據(jù)，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。

筆者研究的對(duì)象為電腦裁板鋸，該設(shè)備是板式家具裁板工序中使用最頻繁的設(shè)備之一，它屬于半自動(dòng)化設(shè)備，且能鋸切不同規(guī)格的板材，雖然裁板圖可以千變?nèi)f化，但裁板鋸作業(yè)的基本操作單元可視為通用操作，利用大量由直接作業(yè)測(cè)定所得的通用操作單元時(shí)間消耗數(shù)據(jù)，經(jīng)分析整理，可編制成各操作單元的正常時(shí)間值及其隨主要影響因素變化的數(shù)據(jù)庫。

1 設(shè)備和方法

1.1 設(shè)備

電腦裁板鋸特點(diǎn)是裁板速度快、加工精度高，裁板規(guī)格范圍廣，靈活多變，能同時(shí)鋸切多張板材，適用于大批量板件加工。該設(shè)備屬于半自動(dòng)化加工設(shè)備，上下料需要人工操作，進(jìn)料、夾緊、鋸切、退料則是由電腦自動(dòng)控制，鋸片的直徑為480 mm，考慮到鋸片的壽命，其最大的切削厚度為84 mm，鋸片的行程為3 800 mm。

1.2 方法

選取典型的零部件和熟練的操作工人進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電腦裁板鋸連續(xù)作業(yè)一周進(jìn)行秒表連續(xù)測(cè)時(shí)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集記錄。同一零部件各計(jì)時(shí)單元的測(cè)定次數(shù)在10次以上，并對(duì)原始數(shù)據(jù)用三倍標(biāo)準(zhǔn)差法剔除異常值，保證精確度。實(shí)驗(yàn)過程中不能打擾工人的操作，以免影響測(cè)時(shí)，遇到特殊情況停止操作時(shí)，計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)不統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，試驗(yàn)所采用的工具為體育電子秒表，精確度為0.01 s，記錄表格根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。

2 電腦裁板鋸作業(yè)的操作單元?jiǎng)澐峙c工時(shí)影響因素分析

2.1 操作單元?jiǎng)澐?/h3>

電腦裁板鋸屬于一機(jī)多人制作業(yè)，一臺(tái)機(jī)器有多個(gè)工位。主操作工負(fù)責(zé)輸入程序，主操作工和輔操作工一起上下料和轉(zhuǎn)板。裁板鋸作業(yè)以一個(gè)加工周期為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行各基本單元的測(cè)定，一個(gè)加工周期為板材從抬板上料到完成鋸切后，抬板下料擺放好的這一過程，這個(gè)周期的時(shí)間是電腦裁板鋸作業(yè)難以壓縮的，而其他輔助時(shí)間如，找材料、輸尺寸、換鋸片等可以通過企業(yè)的管理優(yōu)化來進(jìn)行縮減。

圖1所示為電腦裁板鋸作業(yè)布置圖，圖2為電腦裁板鋸的作業(yè)流程圖。

圖1 電腦裁板鋸作業(yè)布置圖Fig.1 Layout of computer panel saw operation

圖2 電腦裁板鋸作業(yè)流程圖Fig.2 Computer panel saw operation flow chart

從圖2可以看出，電腦裁板鋸作業(yè)是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的過程，這給測(cè)時(shí)帶來了困難，因?yàn)殡y以確定測(cè)時(shí)的起止點(diǎn)。因此，為了準(zhǔn)確地對(duì)電腦裁板鋸作業(yè)進(jìn)行時(shí)間測(cè)定，筆者將電腦裁板鋸作業(yè)一個(gè)加工周期內(nèi)的動(dòng)作要素劃分為如下若干個(gè)作業(yè)單元，這樣的作業(yè)單元可能是由幾個(gè)動(dòng)作要素合并而成，也可能只包含一個(gè)動(dòng)作要素，裁板鋸作業(yè)的加工時(shí)間就等于各個(gè)操作單元時(shí)間之和。

上料單元。上料需要兩人共同配合完成，上料的數(shù)量根據(jù)板材的厚度調(diào)整，上料單元是操作人員從開始抬板到把板材放置到工作臺(tái)面上，并將其定位固定為止。

進(jìn)料單元。啟動(dòng)控制開關(guān)，人工推動(dòng)板材，使板材在進(jìn)料裝置的帶動(dòng)下運(yùn)輸?shù)角懈顓^(qū)，此單元以進(jìn)料臂停止運(yùn)動(dòng)為止。

橫切單元。板材到達(dá)切割區(qū)后，機(jī)器自動(dòng)將其夾緊，并按照設(shè)定的程序執(zhí)行鋸切，鋸切后夾緊裝置自動(dòng)張開，操作工將不需要繼續(xù)加工的板料放到指定的托架上，待加工的板料則放到工作臺(tái)面的一邊，等待橫切走刀全部加工完成為止。

轉(zhuǎn)板單元。將待加工的余料轉(zhuǎn)向90°，此單元后要重復(fù)第二個(gè)單元。

縱切單元?？v切單元和橫切單元的區(qū)別是鋸切板材的方向不同，但實(shí)質(zhì)還是一樣的，所以縱切與橫切單元放在一起研究。

下料單元。這里的下料是指最后一次下料，因?yàn)榇饲暗南铝虾蜋C(jī)器作業(yè)可以同時(shí)進(jìn)行，不考慮在內(nèi)，只有最后一次是有時(shí)間消耗的。

2.2 工時(shí)影響因素分析

影響電腦裁板鋸作業(yè)的工時(shí)因素有很多，其中主要受以下因素的影響：

板材特征。板材特征指板材的重量、形狀、材質(zhì)等屬性，其中重量主要影響板材的上下料，轉(zhuǎn)板時(shí)間；形狀主要影響板材的取放方便程度，進(jìn)而影響其他時(shí)間；材質(zhì)主要影響板材鋸切的時(shí)間，因?yàn)椴煌牟馁|(zhì)，鋸片的切削速度不同，一般中密度纖維板的鋸切速度為130 m/min，刨花板的鋸切速度為60～70 m/min。

裁板特征。裁板特征即裁板圖的鋸切方式，即鋸切長度，鋸切方向、走刀數(shù)構(gòu)成的綜合特征，主要影響鋸切時(shí)間。

除了以上影響因素外，還有工人之間的配合程度、板材的質(zhì)量、車間的環(huán)境條件等等，由于篇幅的原因，下面只測(cè)定上料、鋸切和退料時(shí)間，并對(duì)其中的一些重要影響因素進(jìn)行回歸分析。

3 裁板鋸作業(yè)各操作單元時(shí)間值分析

3.1 上料時(shí)間消耗規(guī)律

電腦裁板鋸由工人在機(jī)器前方工作區(qū)上料，板材置于一個(gè)X型的升降臺(tái)上，板材的位置基本固定不變，且所有板材的幅面尺寸都是1 220 mm×2 440 mm，因此板材的重量是影響上料時(shí)間的主要因素，如表1所示為板材重量與上料時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)表。

由圖3可知，上料時(shí)間與板材重量呈線性關(guān)系，經(jīng)計(jì)算推導(dǎo)出的回歸方程為：y=0.190 3x-8.335 6，相關(guān)系數(shù)R2=0.975 2。隨著板材重量的增加，上料時(shí)間也隨之增加，由于上料時(shí)間受兩人配合程度的影響關(guān)系，板材重量與上料時(shí)間之間為非正比例關(guān)系。

表1 板材重量與上料時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)表Tab.1 Relationship data of panel weight and loading time

圖3 板材重量與上料時(shí)間關(guān)系圖Fig.3 Panel weight and loading time relationship chart

3.2 鋸切時(shí)間消耗規(guī)律

鋸切時(shí)間是指鋸片從鋸片槽升起到鋸片切割后降落停止的整個(gè)時(shí)間，主要受板材的材質(zhì)和鋸切長度影響，由于實(shí)驗(yàn)所在企業(yè)，中密度纖維板用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他材料，因此筆者只測(cè)定鋸切中密度纖維板的時(shí)間，機(jī)器的鋸切速度設(shè)定為40 m/s，如表2所示為鋸切長度與鋸切時(shí)間關(guān)系數(shù)據(jù)表。

從圖4可知，鋸切時(shí)間與鋸切長度呈線性關(guān)系即y=2.148 2x+2.376 6，相關(guān)系數(shù)R2=0.955 1。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鋸片在切割過程中，有三個(gè)階段：啟動(dòng)、鋸切和停止。啟動(dòng)和停止時(shí)鋸片是勻速運(yùn)動(dòng)，鋸切時(shí)鋸片是非勻速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)闄C(jī)器設(shè)定的速度指的是在空載條件下運(yùn)行的速度，而實(shí)際上機(jī)器在負(fù)載情況下，鋸片的速度比空載時(shí)慢，因此鋸切長度與鋸切時(shí)間之間是非正比例關(guān)系，但關(guān)系式后面的常數(shù)表明機(jī)器在啟動(dòng)和停止過程中所用的時(shí)間是一常數(shù)。

表2 鋸切長度與鋸切時(shí)間關(guān)系數(shù)據(jù)表Tab.2 Relationship data of cutting length and cutting time

圖4 鋸切長度與鋸切時(shí)間關(guān)系圖Fig.4 Cutting length and cutting time relationship chart

3.3 退料時(shí)間消耗規(guī)律

電腦裁板鋸?fù)肆鲜怯呻娔X自動(dòng)控制退料的，退料精度能保證誤差在0.5 mm。退料動(dòng)作是通過移動(dòng)裝置夾住板材往前推動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，因此退料距離與退料時(shí)間之間是存在密切聯(lián)系的，如表3所示為退料距離與退料時(shí)間關(guān)系數(shù)據(jù)表。

表3 退料距離與退料時(shí)間關(guān)系數(shù)據(jù)表Tab.3 Relationship data of returning distance and returning time

圖5 退料距離與退料時(shí)間關(guān)系圖Fig.5 Returning distance and returning time relationship chart

由圖5可知，退料距離與退料時(shí)間之間是呈線性關(guān)系，其回歸方程為y=2.267 8x+0.356 8，相關(guān)系數(shù)R2=0.945 3。退料時(shí)間也是隨著退料距離的增大而增加，同樣由于運(yùn)輸臂在退料過程中負(fù)載的速度比空載的速度慢，且在運(yùn)輸過程中有啟動(dòng)和停止的動(dòng)作，因此退料距離與退料時(shí)間之間不是正比例關(guān)系，后面的常數(shù)同樣表示在啟動(dòng)和停止過程中所用的時(shí)間相同。

4 結(jié)論

應(yīng)用秒表測(cè)時(shí)法，針對(duì)板式家具企業(yè)的電腦裁板鋸作業(yè)工時(shí)消耗問題進(jìn)行了測(cè)定和分析，結(jié)果表明板材重量與上料時(shí)間、鋸切長度與鋸切時(shí)間、退料距離與退料時(shí)間之間都呈非正比例線性關(guān)系，即隨著自變量的增大，加工時(shí)間都是增加。通過建立這些回歸方程式，對(duì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)資料庫的建立起到了非常重要的作用，為以后的計(jì)劃管理、工價(jià)管理和成本管理等都提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使企業(yè)在不需要額外投入資金的情況下，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

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