通信設備總裝標準工時系統及其應用研究

林 斌，翟迪俊

（烽火通信科技股份有限公司，武漢 430073）

標準工時是制造企業科學生產管理的基礎，是企業確定交期、生產調度、核算成本和計算產能等的重要依據之一，標準工時的準確性和及時性直接影響企業的生產經營和管理[1]。有了標準工時的衡量，企業能更好了解自己與行業的成本差距，提升市場競爭力。圍繞標準工時的制定，各行業都開展了許多研究，曹銳鋒等[2]對汽車制造的標準工時建設方法及應用進行了研究，周燕[3]對航空發動機中高低壓機、壓氣機的維修工作標準工時進行研究，張吉楠[4]建立“作業元”和“工藝基元”兩層結構的標準工時定額測算模型，Nakayama 等[5]分析了PTS 中各種標準工時的制定辦法。

目前，我國通信電子行業PCBA 段的標準工時制定大多采用標準資料法[6]和預定動作時間標準法（PTS）[7]，通過加工產品的物料BOM 和預定動作，計算得到該PCBA 的標準工時，并以此標準工時作為企業管理的依據。與其他行業相比，通信電子行業在信息化技術應用方面相對領先，在工時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 工時定額系統，李亞杰等[9]為提高定額工時的準確性，提出一種基于制造執行系統數據采集的工時預測與進化技術。

以上研究大多面向產品的定額工時管理和產品的標準工時制定。由于通信行業設備總裝通常使用超級BOM 模式，即每個訂單的BOM 是根據客戶需求隨機從超級BOM 中勾選組成，產品的可配置性非常高，相同的設備在不同的應用場景下，產品的配置差異很大。因此對總裝車間而言，按照傳統的工時管理模式，用“產品標準工時×訂單數量”計算得到的訂單工時往往與實際差異很大，導致標準工時無法有效衡量訂單的真實產出。基于此，本文提出一種基于訂單BOM 的標準工時管理方法，結合標準作業動作及訂單BOM，實現了面向訂單的標準工時計算。為減少標準工時計算的復雜度、提升工時管理效率，基于MES 系統，開發工時管理模塊，實現標準工時快速核算。針對不同應用需求，將工時系統與其他生產系統數據實時交互，提升工時應用水平。

1 總裝車間標準工時管理業務需求

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

排產支撐：標準工時能為排產提供支撐，訂單下達后，標準工時系統能夠根據訂單BOM，及時準確核算標準工時，并將標準工時反饋給APS 排產。

計件工時：訂單完結后，工人能實際查看訂單工時，存在多人協同作業的，人工可進行工時劃分，可實時查詢自己每個訂單產出的工時。

成本核算管理：訂單完結后，訂單產出工時與訂單數量實時回傳SAP，支撐部門及時成本核算。

2 訂單級標準工時管理計算邏輯設計

通信設備總裝車間訂單級標準工時設計包含以下2 個困難點：①訂單BOM 隨機，如相同設備，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，訂單工藝路線由訂單物料決定，根據物料判斷，一共有3 種工藝路線可選擇。

在訂單生產過程中，由于客戶的需求不同，相同產品的工藝路線相差很大，同種產品的工藝路線可分為3 種：機柜級，子框級，單盤級。生產訂單下達后，MES系統會根據訂單BOM 里是否有機柜和子框來選擇訂單工藝路線，當訂單中有機柜物料，識別訂單工藝路線為機柜級，當訂單中無機柜有子框時，識別訂單為子框級，當訂單中無機柜、無子框，識別訂單為單盤級，其工藝路線如下。

機柜：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、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、掃描。

單盤：備件測試。

由于相同產品存在不同工藝路線，相同工藝路線名稱下的作業動作也存在差異，因此產品訂單的工時定額制定時，要針對不同工藝路分別設置動作定額。動作定額工時的制訂通常有4 種方法：秒表法、工作抽樣法、預定動作時間標準法和標準資料法，結合通信設備的總裝作業特性，我們采用秒表法和標準資料法結合，來制訂各產品的標準定額工時。在訂單工時計算中，訂單工時與訂單的工藝路線選擇、訂單BOM 以及產品的定額動作工時密切相關，產品的定額工時由設備型號、工藝路線、作業單元組成，根據產品的作業特性，將動作分為了4 類，如下所述。

A 類動作：人員的行走、移動、搬運等，人員的空手行走按照1.2 m/s 核算，人員的攜物轉運按0.9 m/s 核算。人員的移動距離按照起點終點核算，移動趟次分為2 類，①按單次核算，每個合同移動一次；②按多次核算，如成品的轉運，由于載具的容量限制，當訂單較大時，需要分批轉運。

B 類動作：訂單作業流程中的輔助作業，與合同大小和合同配置無關，通常每個合同只做一次，例如訂單讀取、準備作業等。

C 類動作：與訂單物料數量相關，如物料裝配。

D 類動作：在特定條件下才會觸發一次的作業，例如，當訂單中存在某種物料時，需要對設備進行軟件升級。

訂單的標準工時計算公式如下：

訂單總工時=∑A 類動作移動距離/移動速度×趟次+∑B 類動作作業標準時間+∑C 類動作單個物料作業標準時間×物料數量+∑D 類動作作業標準時間。

3 基于MES 的標準工時系統設計

3.1 工時管理系統總體功能結構及實現目標

該系統基于MES 系統進行二次開發，訂單工時計算的信息數據都來自MES 系統，該工時管理系統包含基礎工時數據管理、訂單工時計算管理、工時申報管理、報表管理和權限管理等，其主要結構如圖1所示。

圖1 訂單工時系統模塊

標準工時系統開發的目的是實現標準工時快速、準確核算，為車間排產、計件管理、成本核算提供支撐。在日常管理中，相關人員可通過工時報表，實時查看工時數據，支撐車間計件管理，成本核算。為方便APS 排產，系統能根據訂單BOM 信息，實時核算訂單標準工時，并將工時數據輸入給APS 排產，為企業的管理提供更好的支撐。

3.2 基礎數據庫管理模塊

3.2.1 物料類型管理數據庫

訂單標準工時在計算時，需要識別訂單BOM 的物料數量，為了減少數據讀取和維護的工作量，需要對訂單BOM 的物料進行分類管理（數據治理），訂單標準工時計算時，只需要對分類后的物料進行讀取和計算。物料類型基于物料的作業動作進行分類，將作業方式相似的合并成一個物料類型。

3.2.2 動作單元工時數據庫

訂單在生產過程中，按照一定的生產動作對物料進行加工，將物料的動作分為4 類，如章節2 中介紹，維護的基礎信息包含動作的移動距離、10 次測量的動作標準工時、評比系數及寬放系數，標準工時=測量工時平均值×評比系數×寬放系數。動作單元工時庫如圖2 所示。

圖2 動作單元工時庫

3.2.3 設備-工藝路線管理據庫

由于通信設備總裝工藝路線會隨著企業管理的要求發生變化。為減少工藝路線變化對工時的影響，在作業動作導入時，可根據工藝路線對作業動作進行歸類和定義，其結構如圖3 所示。

圖3 設備-工藝路線-動作單元結構示意圖

3.3 系統網絡結構模式

該MES 系統采用的C/S 和B/S 模式，數據庫為oracle 10g。C/S 模式具有強大的數據操縱和事務處理能力，以及對數據嚴密的安全性和完整性約束的特點；B/S 方式則具有系統容易集成、維護工作量少、易于升級、可以基于Internet 的遠程訪問特點。

基于企業MES 使用現狀，員工訂單掃描作業通常在C/S 客戶端上操作，為減少員工工時申報的工作量，工時系統的訂單工時申報和修改在C/S 客戶端上開發。為方便標準員工和管理者可隨時查看工時應用相關報表，基礎數據維護、人員權限管理、訂單工時確認報表和人員標準工時報表等在B/S 網頁版上進行。

4 標準工時系統的應用

針對訂單工時的不同應用場景，訂單工時計算時獲取信息來源會存在差異，主要原因是因為企業生產時會存在缺料情況，導致訂單下單的物料數量和實際完成物料數量在一定時間內存在。為了保證工時數據的及時準確，排產時采用訂單BOM 計算訂單標準工時，計件和成本核算時采用訂單MES 實際采集物料數量計算工時。

4.1 排產工時計算與應用

SAP 下達生產訂單后，傳遞給MES，MES 對生產訂單按產品類型、配置進行拆分合并，相同設備型號和相同工藝路線的生產訂單可以合并成生產批訂單，并將生產批訂單信息（產品型號、工藝路線、訂單BOM）傳遞給工時系統，系統計算完工時后傳遞給APS 用于排產。排產工時信息交互圖如圖4 所示。

圖4 排產工時信息交互圖

其中，生產批訂單排產工時=生產批訂單總工時×排產系數，排產系數由企業根據生產異常管控水平統計得到，通常排產系數與效率管理OPE 值呈反比。

4.2 計件工時計算與應用

計件工時計算通常在訂單實際完成后，MES 將生產批訂單信息（產品型號、工藝路線、實際采集條碼清單、作業人員）傳遞給工時系統，工時系統計算完成后，將訂單工時分配給作業人員，記錄員工實際產出工時，用于人員計件。產出工時核算系統交互圖如圖5 所示。

圖5 產出工時核算系統交互圖

訂單工時錄入：訂單工時計算基于MES 的工藝路線管理，訂單工序完工后，員工點擊工序確認，系統根據工序采集物流自動核算，彈窗出工時申報界面，訂單負責人在彈窗上錄入生產人員姓名和比例，點擊保存即可，如該工序由多人協作完成，系統也可添加多人姓名和比例，其中人員工時占比總和必須為100%。部分途程工時分配報工界面如圖6 所示。

圖6 部分途程工時分配報工界面

訂單工時確認：員工申報后，訂單產出工時匯總至人員標準工時核對頁面，由于涉及到一個訂單的多人工時分配問題，需要參與的所有員工確認，確認后工時無法修改。如員工在所有人員工時確認前，對工時分配存在異議，可通過向系統管理員（IE 工程師）申請，可由管理員重新調整分配比例后再確認。員工確認后，訂單標準工時匯總至個人標準工時報表，作為計件工時管理的數據基礎。報表中標準工時包含設備和單框訂單產出工時，備件工時為備件訂單產出工時。其中，線外工時是指由于總裝設備生產前存在部分提前預加工作業，無生產訂單和工藝路線，采用直接條碼采集方式統計數量計算的工時；額外工時指標準作業外由于客戶的臨時需求或工藝方法的臨時變更導致員工額外付出的工時，需要在系統上單獨申報和審核。線外工時和額外工時管理路徑比較簡單，企業可根據實際需求建立，這里不做詳細展開說明。工時匯總后，管理人員即可將其作為計件評價的基礎。人員工時匯總報表如圖7 所示。

圖7 人員工時匯總報表

4.3 成本核算工時應用

企業人工成本核算通常以SAP 中訂單完結數量×產品標準工時×工時費率來核算訂單實際人工成本。如前文描述，由于通信設備生產模式的特殊性，往往產品標準工時×完工數量與訂單標準工時差異很大。因此在MES 向SAP 報工時，不僅將訂單完工數量回傳給SAP，還需要將訂單工時同步傳遞給SAP。

其中，生產訂單工時=生產訂單數量/生產批訂單數量×生產批訂單工時。

按訂單回傳后的SAP 工時，準確性更高，能更好地支撐財務核算訂單成本核算和分攤。

5 結論

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準工時系統及應用研究。在對企業生產工藝和工時系統需求的基礎上，建立了面向動作定額和生產工序的標準工時計算方法，基于MES 系統開發工時管理系統，實現了訂單工時的快速核算，打通工時系統與其他系統的信息互通，實現了訂單工時在車間排產、計件、成本核算的有效應用，為企業提高科學管理水平發揮了積極作用。