CN103679338A

CN103679338A - 船舶舾装中间产品标准化时效评估方法

Info

Publication number: CN103679338A
Application number: CN201310565766.XA
Authority: CN
Inventors: 熊世权; 谢心灵; 易树平; 曾宪才; 丁华东
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明涉及船舶舾装中间产品标准化时效评估方法，用以解决时效评估过程中由于各类因素的影响和变化导致工时制定不合理或产生较大偏差、现有技术不能满足工时的信息化需求等问题。该系统首先以船舶舾装结构件的连接方式和材料作为分类标准，创建典型特征库，基于此特征库建立船舶舾装结构件焊接工时的数学模型，提炼影响船舶舾装结构件焊接工时的参数，建立中间产品标准化时效评估系统知识库与参数库，进而确定中间产品的标准化时间。本发明基于中间产品特征库建立时效评估系统，提高了船舶舾装中间产品标准化时效的准确性和科学性，满足船舶舾装中间产品工时管理的信息化需求。

Description

船舶舾装中间产品标准化时效评估方法

技术领域

本发明涉及一种标准化时效评估方法，具体涉及一种船舶舾装中间产品焊接工时的评估方法。

背景技术

船舶舾装中间产品焊接工时标准化是船舶焊接生产制造企业进行科学化、规范化生产管理的重要组成部分，也是现代企业生产管理的基础性工作之一。船舶舾装中间产品焊接工时标准化对提高工时利用率、实现生产岗位科学定编、产能估算、贯彻按劳分配、职工开展劳动竞赛活动方面发挥重要作用。

船舶舾装中间产品的工时标准化要满足工作全面、快速定额、定额水平先进合理的要求。目前，船舶舾装中间产品焊接工时的制定方法大体上有五种：经验估计法、统计分析法、类推比较法、技术定额法和工作研究法。然而，由于船舶舾装中间产品制造中产品结构的复杂性以及船舶栖装作业种类繁多且数量不一，安装工艺又不完全相同，从而难以建立统一的工时定额制定方法和模型。

另一方面，国内船厂没有制定船舶舾装中间产品焊接的标准作业程序。这种情况下，我国船舶企业在制定工时定额方面主要以人工经验估计等粗略测算为主，不仅周期长、效率低、通用性差，而且严重影响企业的生产经营和管理效率，已远远满足不了船舶焊接产品多样化、敏捷制造以及焊接生产技术快速发展的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对中间产品结构复杂性所导致的船舶舾装中间产品焊接工时制定不合理或产生较大偏差、现有技术不能满足工时的信息化需求的问题，本发明要提供一种标准化时效评估方法。

本发明提出了一种船舶舾装中间产品标准化时效评估方法，包括以下步骤：

步骤1、基于中间产品分类标准建立典型特征库；

步骤2、建立中间产品焊接工时的数学模型；

步骤3、建立中间产品标准化时效评估系统知识库、参数库；

步骤4、计算各中间产品标准化时效。

本发明采用构建数学模型与参数数据库的的方法，方便进行计算参数的输入和计算，本系统还可以进行数值的提取和调用。本发明提高了船舶舾装中间产品标准化时效的准确性和科学性，满足船舶舾装中间产品标准化时效管理的信息化需求。

进一步，所述典型特征库的以中间产品的连接方式作为一级分类标准，以中间产品的材料作为二级分类标准。

进一步，船舶舾装中间产品标准化时效包括焊接基本时间、焊接准备时间、焊接辅助时间、焊接休息时间四个部分，其中采用现场测定的方法确定焊接准备时间、焊接辅助时间、焊接休息时间，采用技术测定的方法确定焊接基本时间。这样以焊接基本时间为基准，找出焊接准备时间、焊接辅助时间、焊接休息时间这三个部分与其关系，制定船舶舾装中间产品标准化时效。

进一步，所述焊接基本时间的数学模型的参数有焊丝横截面面积、焊丝的熔敷率、焊条中金属所占比例、焊丝融化速度、焊缝的填充体积。其中焊丝的融化速度、焊缝填充体积这两个参数需根据船舶舾装中间产品的分类标准建立相应数学模型并为模型中所需参数建立相应的参数数据库。根据作业的具体情况，通过秒表测试，以船舶舾装中间产品的尺寸、材料为分类标准对工作人员的焊接准备时间定额并建立数据库。根据船舶舾装中间产品焊接准备时间、焊接休息时间都与焊接基本时间的关联建立参数数据库。

附图说明

图1是标准化时效评估系统架构示意图。

图2是标准化时效评估辅助管理系统操作界面示意图。

图3是船舶舾装中间产品标准化时效评估系统的流程图。

图4为中间产品套接示意图。

具体实施方式

图1是标准化时效评估系统架构示意图。如图所示，此时效评估系统可为一般公司常用的计算机系统，其终端包括主机板以及分别与主机板连接的储存装置、输入装置、输出装置、网络接口等硬件，以及与终端的主机板连接的包含操作系统、伺服控制、应用程序等软件的服务器。计算机系统可依据公司事业的需要，建立各种数据库。应用程序供被赋予权限者操作，并接受系统管理者的管理。

针对本发明所涉及的中间产品时效评估系统，通过手工采集的方式收集相关数据和信息，如焊接材料及用途分类、焊接材料的横截面积、中间产品的连接方式和尺寸、焊缝信息数据库、对接坡口数据、角接坡口数据、焊接准备时间和结束时间定额、焊接辅助时间与焊接基本时间比值系数、宽放系数、修订系数等，并将收集到的数据和信息录入软件平台。

使用者通过输入装置输入识别码至服务器，服务器根据该输入的身份识别码检索出使用者的权限。服务器根据使用者的权限从数据库伺服系统中调用标准化时效评估的应用软件，并将其显示于终端输出装置上，供使用者输入工时资料至该显示的时效评估界面，应用软件调用存储于伺服系统的计算模块，计算船舶舾装中间产品标准化时效并输出。

图2是标准化时效评估辅助管理系统操作界面示意图，如图所示，以船舶舾装中间产品的连接方式作为一级分类标准，以中间产品的材料作为二级分类标准。选定中间产品的焊接方式、焊接材料，并输入焊接端口数、修正系数等参数即可评估出船舶舾装中间产品的标准化工时。

图3是船舶舾装中间产品标准化时效评估系统的流程图。所述的中间产品标准化时效评估系统知识库主要包括三大模块：知识库模块、计算模块、数据库模块。

（1）所述知识库模块对船舶舾装中间产品焊接产生的流程、数据、信息、标准规范等各类知识进行管理，具体包括焊接方式规则库、焊丝选择规则库、焊接参数规则库、截面积计算规则库。所述知识库模块为计算模块提供知识支持并对所述工时定额管理系统所有管子焊接相关知识信息进行集成与管理。

（2）所述计算模块以船舶舾装中间产品标准化时效评估的数学模型为基础。船舶舾装中间产品标准时效的评估模型如下：

式中：

-中间产品焊接正常工时；-宽放系数；-修订系数。

（3）所述的船舶舾装中间产品标准化时效评估模型中，根据额定工时标准的制定方法，针对焊接作业，将中间产品焊接正常工时定义为焊接基本时间、焊接准备时间、焊接辅助时间、焊接休息时间四个部分之和，其中采用现场测定的方法确定焊接准备时间、焊接辅助时间、焊接休息时间，采用技术测定的方法确定焊接基本时间。焊接正常时间的评估模型如下：

-焊接基本时间，指焊接作业中焊丝（焊条）处于融化状态下的时间；

-焊接准备时间和结束时间，焊接前的准备工作和焊接后的结束工作所用的时间；

-焊接辅助时间，指焊接过程中为了便于焊接，焊接工人对工件的转动、调整、检验等动作所用的时间；

-焊接休息时间，指焊接过程中焊接人员的生理和休息时间，此处应防止与宽放率

的重复计算。

（4）所述的焊接基本时间的数学模型的参数有焊丝横截面面积、焊丝的熔敷率、焊条中金属所占比例、焊丝融化速度、焊缝的填充体积。焊接作业基本时间的计算模型：

式中：

-焊丝填充体积；

-焊丝熔敷的有效体积速度，指焊丝在单位时间内熔敷在焊缝中的体积；

-焊丝的融化速度，指焊丝在单位时间内融化的长度；

-焊丝的横截面积；

-焊丝的熔敷率，指有效附在焊接处的金属重量占熔融焊丝的重量比例；

-焊丝中熔融金属在焊丝中所占的体积比率。

（5）所述的焊丝融化速度计算模型：

式中：

-焊丝的融化速度；

-焊丝的原长；

-

时间后余下焊丝长度；

-焊接时间。

（6）所述的焊接材料有效熔敷率计算模型：

式中：

焊丝的有效熔敷率；

焊丝的熔敷率，指有效附着在焊接部的金属重量占熔敷焊丝重量的比例，其中，

；

-焊丝中熔融金属所占的体积比率，且

；

焊后焊件的质量；

焊前焊件的质量；

焊后焊丝（焊条）的熔融金属的质量；

焊前焊丝（焊条）的熔融金属的质量；

焊丝（焊条）的熔融金属的在焊材中的体积；

焊丝（焊条）的体积。

（7）所述的焊丝的横截面积计算公式：

焊丝的横截面积直径。

（8）船舶舾装中间产品的连接方式有端面接、支管接、对接、套接四种形式，四种连接方式下焊缝的填充体积计算公式均不相同。为叙述方便，本发明以套接方式下焊缝填充体积的计算为例，阐述焊缝填充体积的计算原理与方法。图4为中间产品套接示意图，由图可知，管子套接的焊缝填充体积的焊接面通常为两个，有时为一个，单个焊缝填充体积计算公式如下，其中，e为焊点余宽，D1为套管外径，d1为套管内径，且，

为套管壁厚；D2为小管外径，d2为小管内径，且

，

为小管壁厚。

焊缝填充的横截面积的计算公式为：

焊缝填充的周长的计算公式为：

焊缝填充体积的计算公式为：

取

，则

中间产品套接形势下焊缝的填充体积

（9）所述的焊接准备时间主要包括员工调整焊机和气体流速、搬运焊件至工作台、不锈钢管子贴胶带、搬运焊接半成品至暂存区、工作记录等相关事宜所花费的时间，通过秒表测时，确定中间产品不同的连接方式、材料下相对应的工时定额并存入数据库。

（10）所述的焊接辅助时间主要包括员工对焊件的调整、敲打、换焊丝（焊条）、揭胶带等相关事宜所花费的时间。通过秒表测时，对员工的辅助时间进行分析，以中间产品连接方式和材料作为分类标准建立焊接辅助时间数据库。

（11）所述的焊接休息时间主要包括员工焊接过程中的因私事、疲劳、延迟、政策等原因而消耗的时间，本发明中采用宽放系数法确定宽放率并录入参数数据库。按照惯例和车间的具体的情况，可将宽放种类分为四大项：私事宽放、疲劳宽放、延迟宽放和政策宽放。私事宽放是满足操作者生理需要所需的时间，如喝水、上厕所、擦汗等。私事宽放率标准：对于轻松工作：2% ~ 5%；对于较重工作（或不良环境）：大于5%；对于举重工作（或天气炎热）：定为7%。根据车间的具体情况，此处将私事宽放率设为5%。

疲劳宽放是考虑到操作者在工作中产生的生理上的或心理上疲劳而设置的宽放。疲劳宽放率标准如下表所示。

根据车间的具体情况，相关的宽放率的值设定为表中加粗带下划线的数值，易知，男员工的疲劳宽放率设为20%，女员工的疲劳宽放率设为23%。

延迟宽放是操作中无法避免的延迟所需要的宽放，即并非由操作者本人所能控制的中断。包括以下三种：

操作宽放-指操作过程中由于操作程序或操作上的特性而发生的不可避免的中断时间。如，工人到仓库领料、刃磨工具、清洁机器、周程检查等发生在一固定间隔或某一定周期之后的动作时间可直接观测，具体公式为：

式中，

为第i种中断时间的平均值；

为第i种中断的相临两次中断之间工人完成的操作周期数；T为一个周期内完成工作所需的正常时间。

根据秒表测定的数据，该车间焊接作业的操作宽放率为3%。

机器干扰宽放-操作工正在一台机器上工作时，另一台机器已完成上道工序而等待操作工去操作，从而产生了延迟。易知，该车间焊接作业的机器干扰宽放率为0。

偶发宽放-考虑生产中不规则发生的中断延迟时间。如打扫卫生、维护机器、以及由管理原因造成的中断（如填写生产日报，停工待料，停水停电等），该类宽放时间很不稳定，可通过工作抽样确定。根据秒表测定的数据，该车间焊接作业的偶发宽放率为1%。

政策宽放-作为管理上给予的宽放时间。它不但配合事实上的需要，而且能保持“时间研究”的原则不受破坏。例如，某类操作者在市场上的工资已升高，而本企业的工资标准达不到，则可通过“政策宽放”给予补偿。又如，材料的品质不良等。当影响因素消失时，该宽放随之取消。此处，根据车间的实际境况，将政策宽放率设为5%。

综上，该车间焊接作业男员工的宽放率为34%，女员工的宽放率为37%。

（12）修订系数

的设定是依据焊件本身的构造对焊接作业效率的影响程度。以中间产品焊接方式为分类标准将修订系数分三个级别并录入参数数据库。中间产品分类标准如下表：

如上所述，藉由本发明的船舶舾装中间产品标准化工时的制定方法及管理系统，即可自动且准确地统计出船舶舾装中间产品管子焊接作业的工时定额。

虽然已经示出和描述了本发明的一些实施案例，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。