機械制造加工企業的工時管理與效率分析

摘要：工時是企業進行成本核算和工作效率分析的重要依據，快速、準確地制定加工工時，全面提升工時管理的綜合水平，優化圖紙設計和提高工藝文件編制質量，使機床開機率提升到最大值，是機械制造加工企業的發展需要。現對機械制造加工企業的工時管理與效率的關系展開了分析，以期為相關工藝設計及管理人員提供參考。

關鍵詞：工時;切削用量;刀具;機床開機率

0 引言

對于機械制造加工企業來說，工時是進行成本核算和工作效率分析的重要依據。有的企業工時是指加工工時，如數控機床加工后顯示的時間，與其他非加工時間無關;有的企業工時是指考勤時間，即上班總時間內的活動均視為工時的考量范圍。

一般來講工時指的是工藝工時。工藝工時通常可以通過查閱手冊文獻和企業標準或經過計算得出，對于高效率運轉的企業來說，每次制定工時若都要翻手冊、查資料，既費時費力，又不能快速得出結論，無法適應企業發展需求，因此工時制定方式變得更加多樣，如按已認定某零件工時制定類似件的工時、討論協商的工時、一次性臨時性工時、實測工時、利用工時對比法制定工時等，這些方法雖能快速得出工時結論，但準確性不足。

1 工時制定考慮的因素與機床開機率

1.1? ? 生產耗時分析

工時的完成，除了考慮加工過程本身占用的時間外，還有一些因素對完成工時的影響不可忽略，比如，同一車間的辦公室、水房、食堂、倉庫、工具室、砂輪房、天車、衛生間、鐵屑及垃圾存放地等位置都是固定的，而每位操作者的相對位置是不同的，來回行走的時間可能會差別很大，如果再因為各種原因可能還會在這些地方停留過長時間;又如天車的使用，車間不可能為每一位操作者配備天車，而是車間共用天車，當大家要同時使用天車時，就會產生等待時間，何時會出現等待時間則不可預計，類似這樣的問題就屬于耗時問題。

1.2? ? 上班時間構成

上班總時間=零件加工時間+非零件加工時間。

（1）零件加工時間=機床加工時間+加工過程輔助時間。

1）機床加工時間，是指機床開機加工的時間，具體說就是數控機床顯示的加工時間。

2）加工過程輔助時間，整個零件的加工過程包括零件的裝卡找正，開機進刀、停機退刀，測量，上工裝夾具，換刀，試切削，機床切屑清理等必不可少的時間。

（2）非零件加工時間=加工前的準備時間+加工后的整理時間+其他非加工時間（如會議、打掃衛生、中途休息等）。

1.3? ? 機床開機率

如何減少上班總時間耗時，首先要研究機床加工時間占上班總時間的百分比是多少，即機床開機率，研究能否通過工時管理使機床開機率達到最大值。

非零件加工時間可通過生產管理的統一協調和人員配置得到優化，歇人不歇馬，以上班時間不停機為原則，最大程度地將非直接加工占用時間降為0，則機床開機率達到最大值。

1.4? ? 工藝定額工時

工藝定額工時=加工工藝工時+非加工工藝工時。

（1）加工工藝工時是以“零件的加工時間”為計算依據制定的工時，包括加工工時和加工過程輔助工時。加工工時通過切削用量三要素來確定，加工過程輔助工時可通過查閱手冊文獻和企業標準來確定。

（2）非加工工藝工時是以“非零件加工的時間”為依據制定的工時，因各企業的總體布局及管理方式不同，工時可根據自身特點來確定。

1.5? ? 工藝工時與機床開機率的關系

上班總時間內的各項活動是制定“工藝定額工時”的依據，若將“工藝定額工時”的總值作為定量排產依據的話，不可控因素過多，也就不能有效控制機床的開機率。

將“加工工藝工時”和“非加工工藝工時”分開管理并分別進行成本核算，優化人員配置，將“加工工藝工時”作為排產及生產管理的主要依據，最大程度地減少“非加工工藝工時”造成的停機現象，機床開機率就能夠得到有效保證。

在生產加工過程中，難免會出現工時損耗（如返修等）的現象，可根據企業標準及相關的管理制度來處理。

2 加工工時的制定

要想準確制定加工工時，需要靈活運用切削用量。

2.1? ? 切削速度

切削速度計算公式如下：

切削速度vc對切削熱量的影響最大，vc越大產生的熱量越高，對刀具壽命的影響也越大，如果在加工過程中刀具磨損嚴重，會直接影響加工尺寸和精度。

各刀具成本不同，在滿足使用的前提下，刀具選擇會有所不同，刀具材料、牌號及角度參數的選用會直接影響切削速度的選擇。

如果我們把刀具和加工條件（如有熱處理要求的加工零件，已知零件的加工直徑d、加工長度L和加工精度、使用的機床、粗加工/半精加工/精加工等內容）定為已知，切削速度就可以在合理范圍內選擇（可在手冊文獻和企業標準中查到），一旦切削速度vc選好，所需的轉速n也就可計算得到。

從式（2）可以看出，n與d成反比關系。在相同刀具、相同零件材料等加工條件下，知道一種直徑尺寸的轉速，就可以按反比例關系算出其他直徑對應的轉速。

計算出的轉速n對應實際加工使用的機床名牌轉速n1，就能算出實際切削速度vc1了。

2.2? ? 進給量

進給量計算公式：

進給量f對切削熱量的影響低于切削速度vc。對進給量選擇影響最大的因素是切削力和加工精度，實際進給量與轉速的數值不是反比例關系。切削力小或加工精度低就可以選擇大的進給量，切削力大或加工精度高就可以選擇小的進給量。一定尺寸范圍內變化的零件直徑在相同的加工條件下，通過查閱手冊文獻和企業標準可獲得進給量的范圍，對應實際機床的進給量，加工用進給量f1也就可以確定了，已知加工用轉速n1，由此可算出加工用每分鐘的走刀長度L1：

2.3? ? 加工時間的計算

在相同的加工條件下，將某一零件直徑d對應的實際加工用轉速n1及進給量f1作為已知條件，可得加工用每分鐘的走刀長度L1，并將此L1作為標準長度，由式（4）可知：

L1與d成反比關系。加工長度為L，采用相同的切削用量多次走刀時，可算出所需的加工時間t：

一定尺寸范圍內的零件直徑在相同的加工條件下發生變化時，根據手冊文獻和企業標準及實際加工能力可采用相同的f1，運用L1與d的反比關系，可快速求得相應直徑的L1和所需長度的加工時間t。

2.4? ? 吃刀深度ap

在切削用量三要素中，吃刀深度ap對切削熱量的影響最小。

在相同的加工條件下，粗加工優先選用大的吃刀深度ap，減少走刀次數;其次選擇大的走刀量f，減少走刀時間;最后確定相對較低的切削速度vc和轉速n，降低切削溫度，減少刀具的磨損，提高刀具的使用壽命。精加工，優先選擇較高的切削速度vc和轉速n，其次選擇較小的吃刀深度ap和進給量f。

2.5? ? 操作人員的培訓

刀具是加工過程中影響工時的重要因素，因操作者對刀具材料、牌號及角度參數的選用和把控能力的差異，使得不同操作者在相同加工條件下會選擇不同的切削用量，實際加工用時就會有差異，在編制工藝工時時，除了根據手冊文獻和企業標準或經過計算外，還要考慮到人的因素，必要時還需要對相關的操作人員進行培訓，包括合理選擇刀具，合理使用切削用量，提高操作技能和熟練程度等，以便能順利完成“加工工藝工時”要求的工序內容。

3 圖紙設計對零件加工時間的影響

圖紙是加工、檢驗的依據，圖紙設計有一定的規范和要求，在滿足設計規范和要求的前提下，盡量選用易加工的精度等級和設計方案，盡量選用易加工的材料和熱處理硬度，尺寸鏈的標注與基準的選擇盡量與加工實際使用保持一致，以減少加工過程中的間接換算環節，提高加工效率和加工質量。

4 工藝文件編制及排產對零件加工時間的影響

（1）在滿足加工精度和質量要求的前提下，盡量減少不必要的工序。

（2）原材料盡可能選用易購、訂購周期短、加工余量小且余量足夠的毛坯。

（3）生產安排選定的機床要與機床操作者的加工能力相匹配，面對同一工藝工時的安排，一臺好的機床未必能按時完成生產，一臺不好用的機床未必不能按時完成任務，這與操作者的能力有很大關系，按工藝排產應考慮到這一點。

（4）工時的制定應與用工單位的工時管理制度相匹配，用工單位經過幾年或更長時間的發展，設備、工藝技術及人員更新換代，工時管理制度也會隨著時間的推移有所變化，所以舊的工藝工時及新件工時的制定與調整應與這種變化相適應。

（5）編制工藝或排產過程中涉及的工裝卡具及特殊刀具、量具等要提前聯系準備，避免出現停機待料的情況。

（6）編制工藝或排產過程中，若發現設計圖紙的內容與加工能力發生矛盾，應提前聯系解決，減少這種矛盾造成的輔助時間。

5 結論

（1）將“加工工藝工時”和“非加工工藝工時”分開管理，優化人員配置，將“加工工藝工時”作為排產及生產管理的主要依據，最大程度地減少“非加工工藝工時”造成的停機現象，提高操作者的操作技能和熟練程度，可將機床開機率提升到最大值。

（2）相同的加工條件下，設定每分鐘標準的加工長度L1及加工用進給量f1，當進給量對應尺寸范圍內的零件直徑d發生變化時，可快速算出所需長度的加工時間t，同時提高了工時制定的準確性。

（3）優化圖紙設計，提高工藝編制質量，減少由設計或工藝產生的輔助時間。

總之，全面提升工時管理的綜合水平，提高工時制定的準確性和速度，可提高機床開機率，為企業創造更大的經濟效益。

[參考文獻]

[1] 張福潤，嚴曉光.機械制造工藝學[M].武漢：華中科技大學出版社，1998.

收稿日期：2020-05-28

作者簡介：張學功（1967—），男，天津人，助理講師，研究方向：機械制造工藝及自動化。