0 引言

    工時(shí)定額管理是企業(yè)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)管理工作，是生產(chǎn)進(jìn)度調(diào)控、成本控制的重要依據(jù)，也是促進(jìn)企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率提高的重要手段。以設(shè)計(jì)和工藝為源頭，尋求快速地制定工時(shí)定額的方法和工具，對(duì)產(chǎn)品的成本進(jìn)行細(xì)致的統(tǒng)計(jì)和管理，全面支持精細(xì)化的成本管理，是上海鍋爐廠有限公司“十二五”信息化規(guī)劃的重要內(nèi)容之一。

    在上海鍋爐廠信息化建設(shè)過程中，工時(shí)定額信息化建設(shè)取得了一定的成績(jī)，但是也存在編制效率整體偏低、信息不能及時(shí)共享等問題。在定額編制效率方面，部分車間已采用了計(jì)算機(jī)輔助工具進(jìn)行工時(shí)定額計(jì)算，改進(jìn)了工時(shí)定額制定方法，編制了企業(yè)工時(shí)定額標(biāo)準(zhǔn)，在一定層度上提高了定額管理的水平和工作效率；但還有一部分車間仍然采用人工計(jì)算方式計(jì)算定額數(shù)據(jù)，這種方法編制的定額數(shù)據(jù)是通過經(jīng)驗(yàn)估計(jì)﹑類比等方法并參考有關(guān)的技術(shù)資料制定出來的，存在著效率低下﹑制定速度慢﹑誤差大，多次計(jì)算結(jié)果不一致，人為因素導(dǎo)致工時(shí)差異等諸多弊端，難以滿足制定工時(shí)定額“快、準(zhǔn)、全”的要求。在工時(shí)定額信息集成方面，已采用的定額計(jì)算輔助工具均為單機(jī)程序，并且各車間均不統(tǒng)一，沒有考慮與企業(yè)其它信息系統(tǒng)（PDM\CAPP\ERP\MES）的集成，信息不能及時(shí)共享和更新，定額數(shù)據(jù)的一致性得不到有效保證，數(shù)據(jù)使用和重用的效率低，不能適應(yīng)企業(yè)信息化的要求。

    總體而言，目前企業(yè)工時(shí)定額管理信息化工作發(fā)展較為緩慢，如何準(zhǔn)確、快速的制定工時(shí)定額，形成企業(yè)工時(shí)定額知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為產(chǎn)品成本進(jìn)行細(xì)致的統(tǒng)計(jì)和管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是目前企業(yè)信息化建設(shè)需要重點(diǎn)解決的問題。

1 企業(yè)工時(shí)定額計(jì)算特點(diǎn)

    上海鍋爐廠共有7個(gè)車間，各車間的生產(chǎn)過程及制造工藝特點(diǎn)各不相同：如管子車間主要通過彎管流水線，進(jìn)行彎管加工；膜式車間主要進(jìn)行水冷壁的制造和焊接；集箱車間主要進(jìn)行集箱的加工，包括鉆孔和焊接等。生產(chǎn)過程及制造工藝特點(diǎn)不相同，工時(shí)定額的計(jì)算方法也不同。集箱、管子車間根據(jù)典型工藝批量計(jì)算零件的工時(shí)，工時(shí)分工種計(jì)算；機(jī)加、空預(yù)、重容車間根據(jù)工藝規(guī)范手工查表計(jì)算零件工藝的每一道工序工時(shí)，然后匯總出工種工時(shí)。

    雖然各車間的工時(shí)定額計(jì)算的方法各不相同，但是工時(shí)定額計(jì)算的過程是基本一致的：首先，從設(shè)計(jì)部門提供的零部件清單中的讀取影響工時(shí)計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)，這些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作為工時(shí)計(jì)算的輸入數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)工藝部門提供的零部件工藝中描述的工藝過程，計(jì)算每道工序的工時(shí)。

    在計(jì)算工序工時(shí)定額時(shí)，需滿足以下規(guī)律：

    （1）能根據(jù)規(guī)則進(jìn)行工時(shí)模型的查找計(jì)算運(yùn)算。需要計(jì)算工時(shí)的工序，定額人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了對(duì)應(yīng)工時(shí)計(jì)算公式。一旦公式中的各參數(shù)確定，工時(shí)即可計(jì)算得到。計(jì)算公式的選擇和車間、加工中心、設(shè)備、工藝描述有關(guān)。計(jì)算公式選擇的規(guī)則和車間的工藝有關(guān)。

    （2）計(jì)算的結(jié)果可按要求進(jìn)行調(diào)整。在根據(jù)規(guī)則計(jì)算出工時(shí)結(jié)果之后，允許調(diào)整自動(dòng)計(jì)算得到的工時(shí)�？墒止ふ{(diào)整，也可以按照比例或者系數(shù)統(tǒng)一調(diào)整。

    （3）存在典型工藝的工序工時(shí)單獨(dú)計(jì)算。有的工序?qū)��?yīng)另外一張典型工藝卡，具體的工序在典型工藝卡中描述。典型工序卡中的工序內(nèi)容固定，但是工時(shí)卻與引用它的具體零組件的加工參數(shù)有關(guān)系。

    （4）使用企業(yè)統(tǒng)一的工時(shí)定額標(biāo)準(zhǔn)。在工時(shí)計(jì)算過程中，應(yīng)用的工時(shí)定額標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一的，均使用企業(yè)的工時(shí)定額標(biāo)準(zhǔn)。

2 工時(shí)定額參數(shù)化計(jì)算方法

    常用的工時(shí)定額計(jì)算方法主要有以下幾種：經(jīng)驗(yàn)估算法、類推比較法、解析計(jì)算法，預(yù)定時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)法、MODAPTS法。上鍋目前的工時(shí)定額制定方法遵從上述計(jì)算原理，不同的車間部分使用或者綜合使用到了上述工時(shí)制定方法。常用的工時(shí)定額計(jì)算方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但沒有一種方法能完全滿足企業(yè)所有車間的工時(shí)定額計(jì)算要求。我們提出參數(shù)化計(jì)算方法做為工時(shí)定額計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算方法，以達(dá)到工時(shí)定額計(jì)算系統(tǒng)通用化的要求。

    參數(shù)化計(jì)算方法的核心思想為：零部組件的工時(shí)定額數(shù)據(jù)主要由零部組件特征參數(shù)、加工過程參數(shù)決定，例如外形尺寸、材料牌號(hào)、材料系數(shù)、加工余量、工序內(nèi)容中的加工尺寸等。特征參數(shù)、加工過程參數(shù)取值的不同，將導(dǎo)致工時(shí)定額數(shù)據(jù)跟著有規(guī)律的變化。類似于CAD里的參數(shù)化設(shè)計(jì)，改變零件圖尺寸后，零件圖的形狀自動(dòng)改變。參數(shù)化計(jì)算方法中，根據(jù)參數(shù)的變化，系統(tǒng)自動(dòng)完成計(jì)算模型的選擇和工時(shí)計(jì)算。參數(shù)（變量）類型有字符型、數(shù)值型，參數(shù)（變量）的取值方式有計(jì)算、查表、選擇項(xiàng)、條件法、直接錄入等。

    采用參數(shù)化計(jì)算方法，只要建立工時(shí)計(jì)算模型與影響工時(shí)的參數(shù)之間的關(guān)系就能計(jì)算得出準(zhǔn)確結(jié)果，準(zhǔn)確性高，通用性也非常好。

3 參數(shù)化工時(shí)定額計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)構(gòu)架

圖3-1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

    基于各車間統(tǒng)一的工時(shí)定額計(jì)算過程及工時(shí)定額參數(shù)化計(jì)算方法，可建立企業(yè)級(jí)的通用的工時(shí)定額計(jì)算系統(tǒng)。系統(tǒng)在集成環(huán)境下，能與上游PLM、CAPP系統(tǒng)集成獲得設(shè)計(jì)參數(shù)、工藝過程參數(shù)，能產(chǎn)生下游ERP系統(tǒng)及MES系統(tǒng)需要的工序工時(shí)信息。

    系統(tǒng)模塊構(gòu)架圖如圖3-1，由工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理工具、工時(shí)模型參數(shù)化定義工具、工時(shí)定額編制工具三大部分組成。

    （1）工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理工具負(fù)責(zé)管理和維護(hù)工時(shí)定額計(jì)算是需要的查手冊(cè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，如經(jīng)常使用的毛坯種類、材料牌號(hào)、機(jī)床設(shè)備、工藝裝備、切削用量、加工余量、經(jīng)濟(jì)加工精度、工種分類、材質(zhì)、材料系數(shù)等工時(shí)定額數(shù)據(jù)資源。

    （2）工時(shí)模型參數(shù)化定義工具是系統(tǒng)提供的專門的工時(shí)模型建庫(kù)工具，通過該工具建立規(guī)范的工時(shí)模型庫(kù)等，形成企業(yè)工時(shí)定額計(jì)算知識(shí)庫(kù)。

    （3）工時(shí)定額編制工具以CAPP系統(tǒng)為數(shù)據(jù)平臺(tái)，從CAPP系統(tǒng)中獲得典型工藝、工序信息，計(jì)算中需要的設(shè)計(jì)信息通過CAPP系統(tǒng)與PLM系統(tǒng)的集成間接獲得。執(zhí)行計(jì)算功能之后，將處理的計(jì)算結(jié)果保存到工藝文件中。

3.2 基于框圖的參數(shù)化定義工具

    參數(shù)化工時(shí)定額計(jì)算系統(tǒng)的核心是根據(jù)規(guī)則在工時(shí)模型庫(kù)中找到滿足條件的工時(shí)計(jì)算模型，在參數(shù)中找到公式模型運(yùn)算對(duì)應(yīng)的數(shù)值，計(jì)算出結(jié)果。因此計(jì)算規(guī)則的定義尤為重要。

    系統(tǒng)提供的參數(shù)化定義工具完整的定義一個(gè)工時(shí)模型需要三個(gè)方面的功能支持：參數(shù)定義、計(jì)算規(guī)則定義、計(jì)算結(jié)果調(diào)試。

1）參數(shù)定義

    參數(shù)定義是定義影響工時(shí)的重要因素，一般是零件或部件的特征參數(shù)，工藝中的工序過程參數(shù)，必須首先定義完成。在參數(shù)化計(jì)算工具中參數(shù)和變量是一個(gè)意義。系統(tǒng)提供五種參數(shù)取值類型：直接輸入型、給定選擇項(xiàng)型、參數(shù)計(jì)算型、查工程數(shù)據(jù)表型、查數(shù)據(jù)庫(kù)表型。

    不同類型的參數(shù)將在不同的階段進(jìn)行賦值。其中直接輸入型、給定選擇項(xiàng)型、查工程數(shù)據(jù)表型一般由用戶在計(jì)算過程中手工輸入或者直接從外部系統(tǒng)中查詢得到完成自動(dòng)賦值。自動(dòng)賦值需在參數(shù)化定義工具中的“關(guān)聯(lián)屬性”中指定上述類型參數(shù)的數(shù)據(jù)來源方式。參數(shù)數(shù)據(jù)來源可以從產(chǎn)品、部、組件、零件屬性、工序、工步屬性中獲得。關(guān)聯(lián)屬性的值可以取全部也可以取部分。如果是直接取屬性值，則關(guān)聯(lián)屬性中指定為“零件屬性.屬性名稱”。如管接頭數(shù)量直接取BOM屬性中的當(dāng)前零件的數(shù)量屬性參數(shù)值，則在關(guān)聯(lián)屬性中指定為“零件屬性.數(shù)量”。如果需要屬性中取部分?jǐn)?shù)據(jù)，則用“~N”表示；如材料規(guī)格為50*30，管接頭直徑取第1個(gè)值50，管接頭壁厚取第2個(gè)值30，則在關(guān)聯(lián)屬性中定義為“零件屬性.材料規(guī)格~1”\“零件屬性.材料規(guī)格~2”。

    參數(shù)計(jì)算型、查數(shù)據(jù)庫(kù)表型參數(shù)則是在運(yùn)算過程中賦值。它根據(jù)已經(jīng)賦值的參數(shù)計(jì)算或者經(jīng)過SQL查詢獲得結(jié)果。例如在圖3-2的公式中，管接頭材料系數(shù)是影響工時(shí)計(jì)算的參數(shù)之一，材料系數(shù)可根據(jù)工藝文件中的材料牌號(hào)查表自動(dòng)獲得。查數(shù)據(jù)型材料系數(shù)參數(shù)定義的界面如圖3-2：

圖3-2 參數(shù)定義界面

    數(shù)據(jù)庫(kù)表是支持SQL查詢語(yǔ)句的二維的表格。在參數(shù)定義階段，需定義該變量需要查詢的數(shù)據(jù)庫(kù)表名，查詢的輸入字段、輸出字段的信息和查詢符合的條件。在參數(shù)化工藝解釋階段，當(dāng)解釋到該變量時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)用戶定義的信息查找滿足條件的記錄，并將輸出字段的值作為此變量的數(shù)值。

    其它類型的參數(shù)定義界面與此類似，僅取值方法不同，在此不一一介紹。

2）基于框圖的計(jì)算規(guī)則定義

    在一個(gè)工時(shí)計(jì)算模型的參數(shù)定義完成后，接下來的任務(wù)就是定義計(jì)算規(guī)則。對(duì)于一般的工時(shí)模型，直接對(duì)應(yīng)一個(gè)公式，通過對(duì)公式的解析能分解出參數(shù)，根據(jù)參數(shù)能計(jì)算出結(jié)果。但在實(shí)際的定額計(jì)算過程中，工時(shí)模型往往不是一個(gè)簡(jiǎn)單的公式，公式的選用有復(fù)雜的限制條件，如表1所示。

表1 騎式管接頭手工焊工序?qū)��?yīng)的計(jì)算公式

    在表1中，工序騎式管接頭手工焊對(duì)應(yīng)的公式模型，當(dāng)壁厚<=55時(shí)，使用公式1，壁厚>55時(shí)，使用公式2。這要求工時(shí)模型建庫(kù)工具能表達(dá)工序模型過程中復(fù)雜的分支邏輯和計(jì)算方法。

    在參數(shù)化定義工具中計(jì)算規(guī)則定義包括兩個(gè)部分的工作：流程圖的繪制、流程圖中圖元的屬性確定。流程圖的繪制是確定復(fù)雜分支計(jì)算邏輯，確定公式的選擇走向問題。流程框圖如圖3-3所示。

圖3-3 流程框圖

    流程圖元屬性表示流程圖中每個(gè)圖元的作用，在該圖元中需要完成的工作，以文字的形式表現(xiàn)出來。常用的圖元有條件單分支（定義界面見圖3-4）、表達(dá)式定義（定義界面見圖3-5）、多分支條件等。

圖3-4 條件生成器界面

圖3-5 表達(dá)式定義過程

    條件單分支圖元中的邏輯條件用于根據(jù)條件判定流程計(jì)算方式的走向，支持變量表達(dá)式的邏輯與（&）、或組合（|）。表達(dá)式定義界面通過給變量賦值、表達(dá)式計(jì)算，逐步記錄詳細(xì)的工時(shí)模型中的公式表達(dá)式及其描述，從而易于后續(xù)的理解和改進(jìn)。

    其它還包括多分支條件判斷等。通過上述定義，即可完成工時(shí)計(jì)算模型的定義。

3）工時(shí)定額計(jì)算規(guī)則解釋

    在完成了一個(gè)工時(shí)定額計(jì)算模型的參數(shù)化定義之后，系統(tǒng)通過編譯解釋工具，對(duì)工時(shí)定額計(jì)算模型進(jìn)行推理判斷，生成工時(shí)計(jì)算結(jié)果。

3.3 集成環(huán)境下的工時(shí)定額自動(dòng)編制

    工時(shí)定額計(jì)算模型建立之后，如果不能解決與設(shè)計(jì)、工藝數(shù)據(jù)集成的問題，則所有的工序需要手工選擇計(jì)算模型，每一個(gè)參數(shù)需要手工輸入，雖然能計(jì)算出準(zhǔn)確的結(jié)果，但是其效率不會(huì)得到明顯的改進(jìn)。因此，在集成環(huán)境下實(shí)現(xiàn)工序工時(shí)計(jì)算模型的智能選擇、模型參數(shù)自動(dòng)取值是參數(shù)化工時(shí)定額計(jì)算系統(tǒng)需要重點(diǎn)解決的問題。

1）設(shè)計(jì)、工藝數(shù)據(jù)集成

    工時(shí)定額計(jì)算使用設(shè)計(jì)BOM屬性以及工序?qū)傩宰鳛閰��?shù)值的來源。其中設(shè)計(jì)屬性來自SAP的PLM系統(tǒng)，工序?qū)傩詠碜訡APP系統(tǒng)的工藝文件。工時(shí)定額編制基于CAPP系統(tǒng)產(chǎn)生的工藝文件。

    與PLM系統(tǒng)的集成通過XML中間文件的方式交換信息。使用命令行的方式向集成模塊發(fā)命令，參數(shù)在任務(wù)XML文件中發(fā)送，同時(shí)接收集成模塊發(fā)回來的結(jié)果XML文件，將結(jié)果保存到本地臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。獲取指定零部件信息的接口為QUICK_GET_PART，返回結(jié)果為為任務(wù)XML的主文件名加“_RESULT”。輸入?yún)��?shù)如下表2：

表2 輸入?yún)��?shù)

    返回的結(jié)果文件示例如下：

    與CAPP系統(tǒng)的集成通過CAPP系統(tǒng)提供的二次開發(fā)接口實(shí)現(xiàn)。CAPP二次開發(fā)接口提供獲取零部件的工藝路線信息的接口。例如獲取零件的工序數(shù)目，零件的某一工序的工序名稱、工序內(nèi)容、設(shè)備、加工中心等詳細(xì)的信息。在本文不展開說明。

2）工時(shí)模型匹配規(guī)則

    工時(shí)計(jì)算模型的選擇與設(shè)計(jì)、工藝數(shù)據(jù)相關(guān)，每個(gè)企業(yè)，每個(gè)車間的匹配規(guī)則可能都不一樣。如在上鍋目前的匹配規(guī)則為：根據(jù)工藝描述以及車間、加工中心作為作為查詢條件到參數(shù)化公式庫(kù)中查找公式模型。其中工藝描述從工藝內(nèi)容中取值，截取“；”前面的字符串作為工藝描述的內(nèi)容。

    在計(jì)算時(shí)，通過與PLM\CAPP系統(tǒng)的集成，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與工藝數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)開放的腳本編輯工具中定義的查詢規(guī)則，從集成環(huán)境中獲得查詢條件的參數(shù)值，運(yùn)算出結(jié)果。根據(jù)結(jié)果查找公式模型，如果找到公式，則自動(dòng)顯示在對(duì)應(yīng)的工序上，如果沒有匹配到公式，則顯示計(jì)算公式列中顯示“未匹配”。未匹配上的工序，可以手工到工時(shí)模型庫(kù)中選擇確定一個(gè)計(jì)算模型。

3）參數(shù)賦值

    當(dāng)工序?qū)��?yīng)的工時(shí)定額計(jì)算模型確定之后，需要對(duì)模型中的參數(shù)賦值。參與公式計(jì)算的變量值，變量值的設(shè)置有兩種方式：手工和自動(dòng)；手工是必須由用戶手工填寫的。自動(dòng)取值的參數(shù)在計(jì)算時(shí)，參數(shù)數(shù)據(jù)來源可以根據(jù)參數(shù)的關(guān)聯(lián)屬性直接從產(chǎn)品、部、組件、零件屬性、工序、工步屬性中獲得。這些數(shù)據(jù)必須是在集成環(huán)境下獲取，離開集成環(huán)境，則無法完成自動(dòng)計(jì)算的功能。

4）工時(shí)定額計(jì)算

    在工時(shí)計(jì)算模型匹配成功，參數(shù)齊全的情況下，只需要執(zhí)行計(jì)算功能即可將工時(shí)定額準(zhǔn)確的計(jì)算出來�？梢詥蝹�(gè)工序進(jìn)行計(jì)算，也可以批量計(jì)算。批量計(jì)算結(jié)果界面如圖3-6所示：

圖3-6 批量計(jì)算結(jié)果界面

    計(jì)算的結(jié)果允許工時(shí)定額人員手工進(jìn)行調(diào)整。若參數(shù)不足，則會(huì)給出相應(yīng)的提示。不能計(jì)算出來的工序用特殊的顏色標(biāo)示出來。

4 總結(jié)

    參數(shù)化工時(shí)定額計(jì)算系統(tǒng)已經(jīng)在上海鍋爐廠有限公司得到了實(shí)施和應(yīng)用，使用參數(shù)化定義工具已經(jīng)定義完成了3個(gè)主要車間（集箱、管子、膜式）的工時(shí)計(jì)算模型共計(jì)168個(gè)。工時(shí)定額計(jì)算功能在3個(gè)部件的工時(shí)定額編制中進(jìn)行了驗(yàn)證，達(dá)到了工時(shí)定額編制的業(yè)務(wù)要求，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確有效。目前系統(tǒng)已經(jīng)在企業(yè)工藝部門、人力資源部正式上線應(yīng)用，運(yùn)行狀況良好。

    系統(tǒng)為上海鍋爐廠合理制定工時(shí)定額提供了依據(jù)及方法，提高了工時(shí)定額的準(zhǔn)確性和效率，為企業(yè)提高科學(xué)管理水平和生產(chǎn)管理效率發(fā)揮了積極作用。系統(tǒng)統(tǒng)一了各車間的工時(shí)定額計(jì)算方法，為企業(yè)建立了工時(shí)定額知識(shí)庫(kù)，完成了企業(yè)工時(shí)定額知識(shí)的積累，實(shí)現(xiàn)了工時(shí)定額信息與企業(yè)設(shè)計(jì)、工藝、管理部門的信息共享，提高了工時(shí)定額的編制效率和準(zhǔn)確性，為上海鍋爐廠“十二五”信息化規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)打下了良好的基礎(chǔ)。

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本文標(biāo)題：參數(shù)化工時(shí)定額計(jì)算系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

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