回转支承工时定额管理系统开发

夏 帅，汪永明

(安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243000)

回转支承工时定额管理系统开发

夏 帅，汪永明

(安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243000)

以回转支承制造企业为研究对象，分析产品工时定额管理系统的功能需求，制定系统的总体功能框架。采用UML(统一建模语言)设计系统活动图，研究基于通用工艺规程的工时定额计算方法、工时报表自动生成等系统开发关键技术。在此基础上，基于Visual Basic 6.0编程语言和SQL Sever数据库技术，开发面向回转支承产品机械加工的工时定额管理系统，并给出工时定额管理系统的应用实例。结果表明，该系统操作简便，各工序、工步工时计算快捷、准确，符合企业实际，所生成的工时报表格式统一、规范。

回转支承；工时定额；活动图；通用工艺规程；工时报表

工时定额是在一定的技术、组织、条件下，制定完成单件产品(1个零件)或某项工作（1道工序）所需的时间[1-2]，是企业进行生产管理的重要依据，对企业合理制定生产规划、改进生产方式、提高生产效率等有重要意义。企业传统的工时定额主要依赖工艺人员查阅相关工艺手册或工时表进行估算，工时制定水平取决于工艺人员的工作经验和熟练程度等，此种工时定额制定方法效率低且准确性差。计算机辅助工时定额计算可以提高工时定额的制定效率，是计算机辅助工艺过程设计(CAPP)系统的重要组成部分[3]。本课题组之前开发的回转支承CAPP系统[4]，没有涉及工时定额的计算与管理功能，需要进一步对CAPP系统进行补充和完善。文中针对某回转支承制造企业的实际需求，分析面向回转支承产品机械加工的工时定额管理系统的总体功能框架，开发相应的工时定额管理系统，以提高工时定额管理的快捷性与准确性。

1 系统的总体功能框架

回转支承制造企业各系列产品的结构具有相似性，加工工艺过程也基本相同，不同型号仅某些具体的参数不同，因此可以通过预先编制各系列产品的通用工艺规程模板，利用CAPP技术自动生成各型号具体的工艺规程，通过调用数据库，完成工时定额的制定与管理。根据某回转支承制造企业的实际需求，本工时定额管理系统应满足以下功能需求：

1)以单排球回转支承为研究对象，支持《JB/T10839—2008》和《JB/T2300—2011》2种回转支承标准[5-6]；

2)与现有工时定额管理系统不同，开发的工时定额管理系统应能提供与回转支承CAPP系统的无缝集成，即通过接口技术将工时定额管理模块添加到回转支承CAPP系统中，利用CAPP系统中预存的通用工艺规程模板实现对各工序及工步内容的编辑、修改、提取和调用等功能，为工时定额计算和查询提供数据信息；

3)应能满足单排球各系列回转支承内、外圈零件工时定额的计算、查询与修改，提供计划工时汇总表、计划工时明细表的自动生成与打印功能；

4)系统应提供数据库支持，可以根据用户需求，对数据库进行添加、删除和修改等操作。还应支持非标回转支承产品的工时定额计算。

基于上述功能需求，提出回转支承工时定额管理系统的总体功能框架，如图1。

1)用户管理模块 包括新建或删除用户、更改密码、用户权限设置等功能。其中用户权限根据角色设定，如工时查询与编辑模块和工时报表生成与打印模块仅限系统管理员使用。

2)产品型号选择模块 用户通过选择回转支承的产品系列、型号、传动方式和安装孔型等信息，系统自动检索产品数据库，调出相应型号产品的基本参数信息，为查询相应产品的工艺信息提供检索条件。

3)工艺规程检索与生成模块 根据用户选择的产品类型、传动型式和安装孔型，系统自动检索工艺规程库调用相应的通用工艺模板，并根据零件的工艺参数信息自动修改工艺规程信息，且自动生成具体的工艺规程，为后续的工时定额计算和查询提供数据参数。

4)工时定额计算与查询模块 可以根据工艺规程检索与生成模块自动生成的工艺规程，自动完成回转支承零件机加工工时定额的计算，也可以独立运行该模块，完成指定型号零件的工时定额信息的查询功能。

5)系统参数设置模块 授权用户可以编辑修改工时定额计算中所涉及到的各种修正系数及系统参数的默认值，如表面粗糙度系数、材料修正系数、工人技能水平系数、机床修正系数等，使之符合企业实际工况。

6)工时报表生成与打印模块 提供各种工时定额报表统计功能，根据用户需求，可以自动生成各种计划工时汇总表和计划工时明细表，并提供打印预览和输出功能。

7)数据库 采用SQL Sever2005建立多个数据库，主要包括用户数据库、产品数据库、工艺规程库、系统参数库和工时计算模型库等。用户数据库用来存储软件用户的相关信息，包括用户名、密码、用户权限类型等；产品数据库用来存储单排球系列回转支承各型号的基本参数信息；工艺规程库主要用来存储通用工艺模板中的工序及工步信息，供系统调用；系统参数库主要用来存储工时定额计算中涉及到的各种修正系数及系统参数的默认值，如表面粗糙度系数、材料修正系数、工人技能水平系数、机床修正系数等，其值可由授权用户在系统参数设置模块中进行更改；工时计算模型库主要用来存储通用工艺模板中对应工步的工时定额计算数学模型。

2 系统开发的关键技术

2.1 系统UML活动图设计

文中采用统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)[7]的活动图对该系统各对象之间的交互行为进行描述，以明确各功能模块之间的交互过程和信息间的交互关系，如图2。

2.2 工时定额计算方法

工时定额的制定包括机加工时间和辅助时间，其中机加工时间的计算方法主要有经验估计法、类推比较法和解析计算法3种[8]。

2.2.1 机加工时间的工时定额计算方法

针对回转支承产品的结构和工艺特征，基于回转支承通用工艺规程模型[9]，建立回转支承内、外圈零件的通用工艺模板，利用解析计算法进行机加工时间的定额计算。以某回转支承外圈零件“粗车”工序为例，说明其通用工艺规程及工艺参数的构成，如图3。

解析计算法的关键是建立回转支承内、外圈零件各工序中每个工步的机加工时间定额计算模型。基于回转支承内、外圈零件的通用工艺模板，各工步的机加工时间工时定额计算模型主要包括车外圆、车内圆、车平面、倒角、钻孔、车滚道、插内齿、插外齿、滚直齿、齿倒角、划线钻孔、短刀杆镗孔、穿镗杆镗孔、磨外圆、磨端面、磨内孔等。结合回转支承制造企业的实际加工工况和技术要求，机加工时间定额计算模型中设定相应的修正系数，包括表面粗糙度系数K、材料修正系数K1、技工技能系数K2、机床系数K3等。定额人员可以根据实际切削工况来调整这些系数的默认值，以满足企业的实际切削工况要求。如参考文献[10]中有关时间定额标准，“车外圆”工步的机加工时间定额计算模型可表达为

式中：t为“车外圆”工步的机加工时间，min；K为表面粗糙度系数；K1为材料修正系数(如Q235的修正系数为1，65Mn的修正系数为1.4)；K2为技工技能水平系数；K3为机床修正系数(根据机床的种类和型号不同，修正系数也不同。如2.5 m数控立车的修正系数为0.83)；Dd为外圆加工直径，mm；DW为通用工艺模板中的工件外圆直径变量，mm；Zz为工件外圆加工余量(可根据实际情况调整，mm)；L为加工长度，mm；H0为通用工艺模板中的工件高度，mm；Hz为工件端面加工余量(可根据实际情况调整，mm)。

2.2.2 辅助时间的工时定额计算方法

辅助时间是指装卸工件时间、准备与终结时间、布置工作场地和休息及生理需要时间，往往通过查表或者经验估计得到。

针对回转支承加工的装卸工件时间，需要考虑的因素有零件尺寸和装夹方式。对回转支承而言，零件尺寸只考虑工件滚道中心直径大小。某回转制造企业工序都是等高垫加压板的装夹方式，根据经验，该企业装卸工件时间通常是以滚道中心直径为1 000 mm的回转支承工件为参考标准，其装卸工件时间t作为基准工时定额，其他尺寸的回转支承在该基础上通过折算系数得到，由此建立适合本回转支承制造企业装卸工件时间定额表，如表1。

表1 装卸工件时间定额表（部分）Tab.1 Loading and unloading part time quota table

2.3 工时报表自动生成与打印

工时定额管理系统提供2种形式的工时报表，一种是计划工时明细表，是对回转支承加工中的每一道工序所含工步工时的汇总；另一种是计划工时汇总表，是对回转支承加工中所有工序工时的汇总，均事先在Visual Basic开发工具中自定义为工时报表类。

该模块实现的方法是将Visual Basic开发工具中的FlexGrid表格控件显示的回转支承工序及工步工时的数据信息读取到工时报表类模块的类结构中，需要预览时，将工时报表类中的数据信息画在PictureBox图形控件中；需要打印时，把工时报表类中的数据信息画在当前默认打印机Printer上，这样就可实现工时报表的自动生成与打印等功能。

3 应用实例

针对单排球系列回转支承产品，利用Visual Basic 6.0编程语言和SQL Sever数据库开发1套回转支承工时定额管理系统，用于某回转支承制造企业工时定额的计算。主界面如图4，其中：左上部为产品型号信息选择界面，包括产品系列、传动型式、基本型号、安装孔型代号等；左下部则依据产品型号信息从数据库中检索出的该型号回转支承的工序及工步内容。右边界面提供所选工序及工步工时的计算、查询、编辑、修改及工时报表的自动生成与打印功能。

工时报表生成与打印界面如图5，其中2种形式的工时报表，表头部分是对产品信息、企业信息的描述；计划工时汇总表是对加工过程中所有工序加工时间的汇总，当在系统主界面图4中点击“考虑辅助时间”，计划工时汇总表中会自动输出每个工序装卸工件所花费的时间以及整个工序的准终时间、布置工作场地时间、休息及生理需要的时间。计划工时明细表是对某一工序工时的汇总，包括该工序所包含的所有工步的工时。

图5表明，相比传统的工时定额方法，应用本系统，用户只需选择产品系列、型号、传动方式等信息，系统便自动调出相应型号的参数信息，根据零件参数信息自动检索工艺规程库，生成该零件的工艺规程，然后调用工时定额计算模型库完成回转支承零件工时定额的计算以及工时报表的自动生成与打印。由此可见，该系统工时定额的计算，操作更加简便、快捷，所生成的工时报表格式统一、规范。

4 结 论

对本课题组之前开发的CAPP系统进行研究，基于回转支承通用工艺规程模型的建立，分析其数据库结构及可能与工时定额计算有关联的数据，提出利用解析计算法对回转支承各工序中每一个工步机加工时间定额的计算，建立工时定额计算模型。在此基础上运用统一建模语言(UML)建模工具从动态和表态机制角度对系统进行建模研究，利用Visual Basic 6.0编程语言和SQL Sever数据库技术成功开发了1套回转支承工时定额管理系统，现已成功应用于某回转支承制造企业。应用结果表明：

1)基于通用工艺规程的解析计算法进行各工步工时定额的计算，工时的制定建立在计算公式的基础上，通过公式可以清晰地看出影响工时计算的因素，定额水平更加先进、合理、准确；

2)开发的回转支承工时定额管理系统，克服了传统工时定额方法在工时制定时计算繁琐、计算量大、效率低等缺陷，通过利用计算机技术建立数学计算模型、数据库和统计分析等，使传统的手工计算程序化、系统化，这样只需在该软件的操作界面进行一些简单的操作便可进行工时定额的计算；

3)应用该系统进行工时定额的计算，操作简便、快捷，所生成的工时报表格式统一、规范。

[1]杨海彬，伍晓宇.基于解释器技术的模具工时计算研究[J].装备制造技术，2007(10):37-39.

[2]瞿世鹏，蒋祖华.船舶分段装配工时定额计算方法[J].哈尔滨工程大学学报，2012,33(5):550-555.

[3]杜茂华，黄亚宇,王学军.CAPP系统中机械加工工时定额子系统的开发[J].机械设计，2006,23(1):10-12.

[4]汪永明，祝勇，江勇，等.回转支承CAPP软件开发[J].现代制造工程，2010(10):73-76.

[5]标准编制组.JB/T10839—2008建筑施工机械与设备单排球式回转支承[S].北京：机械工业出版社，2008:8-18.

[6]标准编制组.JB/T2300—2011回转支承型式、基本参数和技术要求[S].北京：机械工业出版社，2011:5-10.

[7]易丹，陈轩，刘琳岚.基于UML的工时定额管理信息系统建模[J].微计算机信息，2008(3):21-22.

[8]董巧英，阚树林，桂元坤.基于基元操作分解的装配作业工时计算[J].工业工程，2009,12(3):44-46.

[9]汪永明.基于通用工艺规程模型的工艺数据库[J].安徽工业大学学报：自然科学版,2001，18(3):185-187.

[10]孙邵文.中小型单件制造企业CAPP系统中工时定额编制子系统的开发[D].武汉：华中农业大学，2010:12-15.

责任编辑：何莉

Development of Man-hour Quota Management System of Slewing Bearings

XIAShuai,WANG Yongming
(School of Mechanical Engineering,Anhui University of Technology,Ma'anshan 243032,China)

Take slewing bearing manufacturing enterprise as the study object,based on the function requirements analysis of the man-hour quota management system,the overall function framework was drawn.Some key techniques,including system UML activity diagram design,man-hour quota calculation method based on the general procedure,the automatic generation and print of man-hour report were discussed.On this basis,with Visual Basic 6.0 programming language and SQL Sever database technology,a man-hour quota management system of slewing bearing was developed.Application of the man-hour quota management system shows that,the developed system is easy to operate,the calculating of each process and step working hours is fast,accurate,and it meets the requirerment of enterprise,the format of the generated man-hour report is unified and standardize.

slewing bearing;man-hour quota;activity diagram;general procedure;man-hour report

TP391.7

A

10.3969/j.issn.1671-7872.2015.01.012

2014-07-04

安徽省科技攻关重大项目(08010201115)

夏帅(1987-)，男，山东聊城人，硕士生，研究方向为制造业信息化技术。

汪永明(1971-)，男，安徽绩溪人，博士，教授，研究方向为制造业信息化技术，机器人及检测技术。

1671-7872(2015)-01-0060-07