机械制造加工企业的工时管理与效率分析

摘要：工时是企业进行成本核算和工作效率分析的重要依据，快速、准确地制定加工工时，全面提升工时管理的综合水平，优化图纸设计和提高工艺文件编制质量，使机床开机率提升到最大值，是机械制造加工企业的发展需要。现对机械制造加工企业的工时管理与效率的关系展开了分析，以期为相关工艺设计及管理人员提供参考。

关键词：工时;切削用量;刀具;机床开机率

0 引言

对于机械制造加工企业来说，工时是进行成本核算和工作效率分析的重要依据。有的企业工时是指加工工时，如数控机床加工后显示的时间，与其他非加工时间无关;有的企业工时是指考勤时间，即上班总时间内的活动均视为工时的考量范围。

一般来讲工时指的是工艺工时。工艺工时通常可以通过查阅手册文献和企业标准或经过计算得出，对于高效率运转的企业来说，每次制定工时若都要翻手册、查资料，既费时费力，又不能快速得出结论，无法适应企业发展需求，因此工时制定方式变得更加多样，如按已认定某零件工时制定类似件的工时、讨论协商的工时、一次性临时性工时、实测工时、利用工时对比法制定工时等，这些方法虽能快速得出工时结论，但准确性不足。

1 工时制定考虑的因素与机床开机率

1.1    生产耗时分析

工时的完成，除了考虑加工过程本身占用的时间外，还有一些因素对完成工时的影响不可忽略，比如，同一车间的办公室、水房、食堂、仓库、工具室、砂轮房、天车、卫生间、铁屑及垃圾存放地等位置都是固定的，而每位操作者的相对位置是不同的，来回行走的时间可能会差别很大，如果再因为各种原因可能还会在这些地方停留过长时间;又如天车的使用，车间不可能为每一位操作者配备天车，而是车间共用天车，当大家要同时使用天车时，就会产生等待时间，何时会出现等待时间则不可预计，类似这样的问题就属于耗时问题。

1.2    上班时间构成

上班总时间=零件加工时间+非零件加工时间。

（1）零件加工时间=机床加工时间+加工过程辅助时间。

1）机床加工时间，是指机床开机加工的时间，具体说就是数控机床显示的加工时间。

2）加工过程辅助时间，整个零件的加工过程包括零件的装卡找正，开机进刀、停机退刀，测量，上工装夹具，换刀，试切削，机床切屑清理等必不可少的时间。

（2）非零件加工时间=加工前的准备时间+加工后的整理时间+其他非加工时间（如会议、打扫卫生、中途休息等）。

1.3    机床开机率

如何减少上班总时间耗时，首先要研究机床加工时间占上班总时间的百分比是多少，即机床开机率，研究能否通过工时管理使机床开机率达到最大值。

非零件加工时间可通过生产管理的统一协调和人员配置得到优化，歇人不歇马，以上班时间不停机为原则，最大程度地将非直接加工占用时间降为0，则机床开机率达到最大值。

1.4    工艺定额工时

工艺定额工时=加工工艺工时+非加工工艺工时。

（1）加工工艺工时是以“零件的加工时间”为计算依据制定的工时，包括加工工时和加工过程辅助工时。加工工时通过切削用量三要素来确定，加工過程辅助工时可通过查阅手册文献和企业标准来确定。

（2）非加工工艺工时是以“非零件加工的时间”为依据制定的工时，因各企业的总体布局及管理方式不同，工时可根据自身特点来确定。

1.5    工艺工时与机床开机率的关系

上班总时间内的各项活动是制定“工艺定额工时”的依据，若将“工艺定额工时”的总值作为定量排产依据的话，不可控因素过多，也就不能有效控制机床的开机率。

将“加工工艺工时”和“非加工工艺工时”分开管理并分别进行成本核算，优化人员配置，将“加工工艺工时”作为排产及生产管理的主要依据，最大程度地减少“非加工工艺工时”造成的停机现象，机床开机率就能够得到有效保证。

在生产加工过程中，难免会出现工时损耗（如返修等）的现象，可根据企业标准及相关的管理制度来处理。

2 加工工时的制定

要想准确制定加工工时，需要灵活运用切削用量。

2.1    切削速度

切削速度计算公式如下：

切削速度vc对切削热量的影响最大，vc越大产生的热量越高，对刀具寿命的影响也越大，如果在加工过程中刀具磨损严重，会直接影响加工尺寸和精度。

各刀具成本不同，在满足使用的前提下，刀具选择会有所不同，刀具材料、牌号及角度参数的选用会直接影响切削速度的选择。

如果我们把刀具和加工条件（如有热处理要求的加工零件，已知零件的加工直径d、加工长度L和加工精度、使用的机床、粗加工/半精加工/精加工等内容）定为已知，切削速度就可以在合理范围内选择（可在手册文献和企业标准中查到），一旦切削速度vc选好，所需的转速n也就可计算得到。

从式（2）可以看出，n与d成反比关系。在相同刀具、相同零件材料等加工条件下，知道一种直径尺寸的转速，就可以按反比例关系算出其他直径对应的转速。

计算出的转速n对应实际加工使用的机床名牌转速n1，就能算出实际切削速度vc1了。

2.2    进给量

进给量计算公式：

进给量f对切削热量的影响低于切削速度vc。对进给量选择影响最大的因素是切削力和加工精度，实际进给量与转速的数值不是反比例关系。切削力小或加工精度低就可以选择大的进给量，切削力大或加工精度高就可以选择小的进给量。一定尺寸范围内变化的零件直径在相同的加工条件下，通过查阅手册文献和企业标准可获得进给量的范围，对应实际机床的进给量，加工用进给量f1也就可以确定了，已知加工用转速n1，由此可算出加工用每分钟的走刀长度L1：

2.3    加工时间的计算

在相同的加工条件下，将某一零件直径d对应的实际加工用转速n1及进给量f1作为已知条件，可得加工用每分钟的走刀长度L1，并将此L1作为标准长度，由式（4）可知：

L1与d成反比关系。加工长度为L，采用相同的切削用量多次走刀时，可算出所需的加工时间t：

一定尺寸范围内的零件直径在相同的加工条件下发生变化时，根据手册文献和企业标准及实际加工能力可采用相同的f1，运用L1与d的反比关系，可快速求得相应直径的L1和所需长度的加工时间t。

2.4    吃刀深度ap

在切削用量三要素中，吃刀深度ap对切削热量的影响最小。

在相同的加工条件下，粗加工优先选用大的吃刀深度ap，减少走刀次数;其次选择大的走刀量f，减少走刀时间;最后确定相对较低的切削速度vc和转速n，降低切削温度，减少刀具的磨损，提高刀具的使用寿命。精加工，优先选择较高的切削速度vc和转速n，其次选择较小的吃刀深度ap和进给量f。

2.5    操作人员的培训

刀具是加工过程中影响工时的重要因素，因操作者对刀具材料、牌号及角度参数的选用和把控能力的差异，使得不同操作者在相同加工条件下会选择不同的切削用量，实际加工用时就会有差异，在编制工艺工时时，除了根据手册文献和企业标准或经过计算外，还要考虑到人的因素，必要时还需要对相关的操作人员进行培训，包括合理选择刀具，合理使用切削用量，提高操作技能和熟练程度等，以便能顺利完成“加工工艺工时”要求的工序内容。

3 图纸设计对零件加工时间的影响

图纸是加工、检验的依据，图纸设计有一定的规范和要求，在满足设计规范和要求的前提下，尽量选用易加工的精度等级和设计方案，尽量选用易加工的材料和热处理硬度，尺寸链的标注与基准的选择尽量与加工实际使用保持一致，以减少加工过程中的间接换算环节，提高加工效率和加工质量。

4 工艺文件编制及排产对零件加工时间的影响

（1）在满足加工精度和质量要求的前提下，尽量减少不必要的工序。

（2）原材料尽可能选用易购、订购周期短、加工余量小且余量足够的毛坯。

（3）生产安排选定的机床要与机床操作者的加工能力相匹配，面对同一工艺工时的安排，一台好的机床未必能按时完成生产，一台不好用的机床未必不能按时完成任务，这与操作者的能力有很大关系，按工艺排产应考虑到这一点。

（4）工时的制定应与用工单位的工时管理制度相匹配，用工单位经过几年或更长时间的发展，设备、工艺技术及人员更新换代，工时管理制度也会随着时间的推移有所变化，所以旧的工艺工时及新件工时的制定与调整应与这种變化相适应。

（5）编制工艺或排产过程中涉及的工装卡具及特殊刀具、量具等要提前联系准备，避免出现停机待料的情况。

（6）编制工艺或排产过程中，若发现设计图纸的内容与加工能力发生矛盾，应提前联系解决，减少这种矛盾造成的辅助时间。

5 结论

（1）将“加工工艺工时”和“非加工工艺工时”分开管理，优化人员配置，将“加工工艺工时”作为排产及生产管理的主要依据，最大程度地减少“非加工工艺工时”造成的停机现象，提高操作者的操作技能和熟练程度，可将机床开机率提升到最大值。

（2）相同的加工条件下，设定每分钟标准的加工长度L1及加工用进给量f1，当进给量对应尺寸范围内的零件直径d发生变化时，可快速算出所需长度的加工时间t，同时提高了工时制定的准确性。

（3）优化图纸设计，提高工艺编制质量，减少由设计或工艺产生的辅助时间。

总之，全面提升工时管理的综合水平，提高工时制定的准确性和速度，可提高机床开机率，为企业创造更大的经济效益。

[参考文献]

[1] 张福润，严晓光.机械制造工艺学[M].武汉：华中科技大学出版社，1998.

收稿日期：2020-05-28

作者简介：张学功（1967—），男，天津人，助理讲师，研究方向：机械制造工艺及自动化。