工业工程毕业设计（论文）基于模特法钻孔工序工时定额与工艺成本研究

摘 要本课题依据中国北车大连机车车辆有限公司生产制造现场基于工业工程的工艺管理研究。工时定额与工艺成本是工艺定额的重要组成部分，可以作为企业生产或服务活动的有效尺度，可以为定制生产或服务计划、平衡生产线，改善工作研究提供重要的参考依据。本文主要基于钻孔工序的工时定额制定和工艺成本估算的研究。通过对机车转向架典型零件案例的研究，对钻孔工序的工步动作，资源进行分析归纳整理。针对钻孔工序工时定额的制定，采用模特排时法（简称模特法），对机车转向架中车轮的注油孔和辅板孔工序进行动作分析，从而利用EXCEL进行整理计算，得出安装工件、按按钮、更换刀具三种基本模型。针对注油孔和辅板孔工序进行工艺成本估算，依据制造成本产生过程的工艺信息，对工艺过程清单中各项物料和作业成本进行估算，最后统计得出总成本。关键词：钻孔工序 模特法 工时定额 工艺成本ABSTRACTThis topic rests on north China the vehicle Dalian rolling stock Limited company manufacturing scene based on the industrial engineering craft management study. A time allowance and the craft cost are the craft fixed quantity important components, may produce or the servicing activities effective criterion as the enterprise, may to have custom-made the production or the service plan, is balanced the production line, the improvement work study provides the important reference.This article mainly based on drill hole working procedure time allowance formulation and craft cost estimate research. Through to the locomotive bogie typical components cases research, acts to drill hole working procedures Gongbu, the resources carry on the analysis induction reorganization. In view of the drill hole working procedure time allowances formulation, uses a model row of hour system (i.e. model law), wheels oil filler and the auxiliary board hole working procedure carries on the motion analysis to the locomotive bogie, thus carries on the reorganization computation using EXCEL, obtains installs the work piece, according to the button, to replace the cutting tool three kind of fundamental models. Carries on the craft cost estimate in view of the oil filler and the auxiliary board hole working procedure, the basis production cost generating process craft information, each item of material and the cost of operation carries on the estimate to the technological process detailed list, finally counts obtains the total cost.key word: Drill hole working procedure Model law Time allowance Craft cost 目 录前 言1第一章 工时定额的概述及其制定分析和方法31.1工时定额的基本概念及意义31.1.1工时定额的概述31.1.2工时定额的意义41.2工时定额的发展41.2.1国内企业的工作现状41.2.2国内外技术研究现状51.3工时定额的制定51.3.1工时定额的组成51.3.2机动时间的制定原理分析71.4工时定额与模特法的应用81.4.1模特法的技术概述91.4.2模特法的动作分类101.4.3模特法的动作分析111.4.4模特法的动作改善15第二章 工艺成本概述及其估算理论依据182.1工艺成本的概述及发展182.1.1制造成本182.1.2工艺成本的概念192.1.3成本控制与管理的发展192.2工艺成本估算模型20第三章 对工时定额进行模特法分析计算223.1运用模特法动作分析223.1.1钻注油孔223.1.2钻辅板孔253.2建立模板27第四章 工艺成本的计算294.1 工艺成本计算公式304.2工艺成本计算的基础数据304.3对钻孔工序进行工艺成本计算31结 论32谢 辞34参考文献36附 录37大连交通大学2011届本科毕业设计(论文)前 言用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。各种零件的孔加工，除去一部分由车、镗、铣等机床完成外，很大一部分是由钳工利用钻床和钻孔工具（钻头、扩孔钻、铰刀等）完成的。在钻床上钻孔时，一般情况下，钻头应同时完成两个运动；主运动，即钻头绕轴线的旋转运动（切削运动）；辅助运动，即钻头沿着轴线方向对着工件的直线运动（进给运动），钻孔时，主要由于钻头结构上存在的缺点，影响加工质量，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5m左右、属粗加工。钳工钻孔一般以手动进给操作为主，当试钻达到钻孔位置精度要求后，即可进行钻孔。受动进给时，进给力量不应使钻头产生弯曲现象，以免孔轴线歪斜。钻小直径孔或深孔时，要经常退钻排屑，以免切屑阻塞而扭断钻头，一般在钻孔深度打直径的3倍时，一定要退钻排屑。此后，每钻进一些就应退屑，并注意冷却润滑，钻孔的表面粗糙度值要求很小时，还可以选用3%-5%乳化液、7%硫化乳化液等起润滑作用的冷却润滑液.工时定额是现代企业管理的一项关键性基础工作,随着科技的发展及“东北老工业基地”的不断发展壮大,提高企业工时定额制订工作的水平、质量和效率,利用计算机系统辅助进行工时定额工作势在必行。同时工时定额也是企业生产管理工作的基础数据，是企业编制计划、合理组织生产的基础，是改进生产、挖掘劳动潜力、提高劳动效率的重要手段，也是企业内部进行成本核算评价经济效益的重要依据。工时定额制定的质量直接影响了工时、设备利用率、产品生产周期、企业员工劳动报酬等方面，对企业的发展至关重要。目前工时定额的制定方法主要有数学模型法、人工查表法、计算机查表法等。队友数学模型法由于影响工时的因素比较复杂，建立数学模型比较困难，不适于企业应用。人工查表或者计算机查表是现在企业普遍采用方法，查表法参照的工时定额数据为经验积累，根据查表法所得的工时定额基本上满足了制定工序工时的需要。工艺成本估算方法是基于工程对成本进行详细估算的技术方法。这种方法首先要给出产品或经营项目的工艺过程清单，即工艺过程卡片和工序卡片，然后对工艺过程清单中各项物料和作业的成本进行估算，最后统计得出总成本。工艺成本估算方法的优点是依据制造成本产生过程的工艺信息，所以比其他方式的成本估算更为准确可信。缺点是要求又详细准确的工艺过程成本的基础信息，包括标准工时定额、标准材料定额、标准单价、标准费率等资源消耗与占用的数据，而且目前我国企业这些信息并不完善，实施这种方法往往需要更多的精力和费用的投入。发达国家的成本控制与管理采用的都是基于工程的成本估算方法，经过多年的努力，企业形成比较完善和系统的成本估算基础数据，为采用基于工程的成本估算方法奠定了良好的基础，成本控制与管理已经非常成熟。我国采用的基于工程的成本估算方法尚处于仅凭经验阶段，成本控制与管理的空间很大。计算机的普及为工艺成本估算方法的实施和推广提供了有力的技术支持。工时定额与工艺成本是工艺定额的重要组成部分，可以作为企业生产或服务活动的有效尺度，可以为定制生产或服务计划、平衡生产线，改善工作研究提供重要的参考依据。要求在基于工业工程的思想进行相关理论分析研究的基础上，基于模特法定制钻孔工序工时定额，基于工序的工艺成本估算方法计算钻孔工序工艺成本。分析研究本课题研究的相关理论与工作流程。通过对机车转向架典型零件案例的研究，对钻孔工序的工布动作，资源进行分析归纳整理，对基于模特法制定钻孔工序工时定额和基于工序的工艺成本估算方法计算钻孔工序工艺成本的方法与流程进行系列化和标准化。本课题紧密联系生产实际，通过对基于模特法制定钻孔工序工时定额和基于工序的工艺成本估算方法计算钻孔工序工艺成本的分析与研究，了解相关的工作方法、内容与流程，基本掌握相关的理论、方法和软件工具，并在此基础上结合生产实际，进行对基于EXCEL的计算机辅助对基于模特法制定装配工序工时定额和基于工序的工艺成本估算方法计算钻孔工序工艺成本研究和实践。第一章 工时定额的概述及其制定分析和方法1.1工时定额的基本概念及意义1.1.1工时定额的概述工时定额是劳动定额的一种，劳动定额指在一定的生产技术和生产组织条件下，为生产一定量的合格产品或完成一定量的工作，所规定的劳动消耗的一种数量标准1。劳动定额有两种基本形式，一是单位时间内必须完成的产品数量，叫做产量定额，用Q表示；二是生产单位产品所必须消耗的劳动时间，叫做工时定额，用T表示。产量定额与工时定额在数值上互为倒数，其关系公式如（1-1）所示，式中480(分钟)=60(分钟) 8(小时)。QT=1或T=480(分钟)/Q (1-1)劳动定额学是研究劳动者劳动时间消耗，合理确定、合理利用方面规律的科学其研究对象主要是劳动时间和工作方法。在国外，通常将劳动定额学称作“工作研究”或者“动作与时间研究”。虽然，在细分工作研究时，有的将它细分为“方法研究”与“时间研究”，有的又将其划分为“方法研究”和“工作测定” 2-3，但是，这两种分类方法在本质上是一致的。长期以来，我国国内通常采用前者，即“方法研究”与“时间研究”的划分方法。方法研究与时间研究的关系是非常密切的。方法研究主要研究如何减少作业的工作量;而时间研究则要研究如何减少无效时间，并且以方法研究所确定的工作量为基础，进一步制定该作业的标准时间1，4。换言之，方法研究告诉人们如何寻求最经济、最有效的方法;时间研究告诉人们如何根据最有效的工作方法去制定标准时间。此外劳动定额还有工人看管机台数目计算的劳动定额，叫看管定额；用服务项目的多少来计算的劳动定额，叫服务定额等。不同形式的劳动定额，适用于不同的生产技术和组织特点。工时定额，是在一定的生产技术和组织条件下制定出来的充分利用生产设备和工具，合理的组织生产和有效地运用先进经验，完成单件产品生产或单项工序作业的必要时间消耗，工时定额以时间为度量尺度，并且通常以工序为计算单位而制定工序工时。在国外，有时也将工时定额称作“标准时间” 5。工时定额，一方面是以时间为单位的劳动定额的基本形式之一，另一方面它又属于企业管理范畴，是一种以工业生产的作业系统为对象的工业工程学应用技术，主要研究作业时间的利用与消耗的规律。工时定额研究要涉及心理学、生理学、工效学、行为科学、经济学、管理学、统计学、系统工程和工程技术等知识和技术。工时定额的研究对象包括：工艺(流程)、自然过程、劳动过程、工序、生产工人(操作和动作)等。工时定额管理的基本研究内容有以下两点:研究在各种不同生产组织和技术条件下，工时消耗变化的规律，有科学依据地制定生产对象的时间定额。与方法研究紧密联系，不断地分析由于各种原因引起的工时损失，努力消除无效工时，或者将无效工时变为有效工时。1.1.2工时定额的意义工时定额是企业信息化管理的一项基础性工作，是企业进行科学化、标准化管理的必要手段，是现代企业管理制度的重要组成部分。同时在机械加工生产过程中，工时定额的制定关系到机械加工的成本核算、零部件的制造周期及制造工人的经济效益等。其作用主要表现在以下四个方面6：(1)工时定额是编制企业计划、合理组织生产的基础企业内的各项计划，如长远计划、产品年度计划、生产作业计划、生产准备计划、工具制造计划、设备维修计划、成本计划等，均以工时定额作为一项重要依据。工时定额规定了生产单位产品或完成某项作业任务的时间消耗量，它是组织各种相互关联的工作在时间上配合和衔接的依据。只有依据正确的工时定额，企业才能合理的分配设备与劳动力，才能保证企业生产连续地、协调地进行。(2)工时定额是改进生产技术，挖掘劳动潜力，提高生产效率的重要手段工时定额管理从本质上讲是效率管理，其主要作用是通过分析影响劳动效率的各种因素，研究提高劳动效率的途径和措施，制定节约劳动消耗的政策、办法和标准，为企业编制计划、组织生产、进行成本核算、搞活劳动分配提供科学依据，最终达到提高经济效益的目的。此外，工时定额管理是节约劳动消耗，不断提高生产效率的重要途径。(3)工时定额是企业内部进行成本核算，评价经济效益的重要依据工时定额是成本控制中劳动消耗的标准量，是生产成本的重要尺度，是成本控制的重要手段之一，同时还是制定产品价格的客观标准。没有科学合理的工时定额，就无法组织核算，成本的盈亏也无法衡量，企业的经济效益也就无法度量。(4)工时定额是衡量职工贡献大小、正确贯彻按劳分配原则的必要尺度工时定额是衡量生产工人劳动效益的客观标准。通过定额统计分析，可以直接反映出一定时期内，生产工人的劳动消耗量和劳动成果的大小，同时能反映出生产工人的劳动技能和劳动状况。1.2工时定额的发展1.2.1国内企业的工作现状20世纪50年代初，我国一些工业企业就开始了劳动定额管理工作。在五十年多的发展过程中，国内工时定额工作取得了一定成绩：逐渐建立的各级劳动定额机构，建立健全了劳动定额管理制度;企业定额水平在逐渐提高，不少企业为了提高生产效率，挖掘内部潜力，改进工时定额制定方法，编制企业工时定额标准，整顿了劳动组织，加强了定员和定额管理。但是就总体而言，国内企业的工时定额工作发展较为缓慢1。随着我国市场经济的建立和发展，企业的科学化管理己成为加强企业竞争力和企业运作方式与国际接轨的重要保证;国内现代企业制度的进一步建立和完善，也给工时定额的制定带来新的发展机会。近年来，随着计算机技术的日益发展，计算机辅助技术在现代企业中己经得到广泛深入的应用，而且企业也拥有较为全面的制造工艺标准数据、各种加工方式的工时计算公式，甚至长期积累的辅助工时定额方面的统计数据。但是由于工时定额涉及知识面广，工作内容复杂繁琐，同时还要受到企业生产特点和管理思想的影响等，致使计算机辅助技术在工时定额管理中的应用远远落后于其他工作领域。对于多品种小批量和单件生产类型的企业而言，现行工时定额更是失去了其应有的重要基础作用，而是仅仅局限于考核工人劳动量和近似估算生产成本。国内绝大多数企业的工时定额修订工作不完善，多年来有的内容未修订，有的内容修订周期太长，还受主观因素影响大，准确性和科学性难以保证。现有工时定额手段落后，定额水平偏低，缺乏新的、有效的、快捷的计算工具和完善的管理机制，目前的工时定额技术已成为企业标准化管理的瓶颈之一，制约着企业快速发展。1.2.2国内外技术研究现状自从18世纪末泰勒和19世纪初吉尔布雷斯夫妇倡导动作与时间研究以来，动作与时间研究已经逐渐发展成熟，现在对生产起到了提高产量、质量和劳动生产率，以及降低成本的作用。目前，许多国家和地区的企业也普遍引入动作和时间研究，增强了企业在国际市场的竞争力。在国外的一些大学的工业工程专业开设了一些相关的课程，比如时间和动作研究、作业测定、生产与运作管理学等;而且也有很多相关研究机构，比如国际MODAPTS协会、生产与运作管理学协会、工业工程学协会等。此外，还有大量专门从事时间与工作研究服务的公司，例如:Digital Don就是一种处理工时定额标准、工时跟踪和工时汇总等的专业软件；计算机应用服务公司研制开发Quick Times for Business Pro是一种基于动作分解思想的手工任务时间定额的专业测算软件系统。1.3工时定额的制定1.3.1工时定额的组成工时定额一般分为两种工序工时定额和批量工时定额。工序工时定额是指在一定生产条件下完成单个零件一道工序所消耗的时间，在工艺上又称为单件时间定额(单件定额)；批量工时定额是指一批零件完成一道工序所消耗的时间，又称批量时间定额(批量定额)7。工时定额主要由基本时间、辅助时间、布置工作地时间、休息和生理需要时间、准备与结束时间等组成8。辅助时间包括装卸工件、开停机床、测量工件、手动进给和退刀等时间组成。基本时间和辅助时间构成了工时定额的作业时间，布置工作地时间、休息和生理需要时间构成了工时定额的宽放时间。作业时间按其性质又可分为机动时间、机手并动时间和手动时间。机手并动时间可以主要按机动时间来计算，而这一部分的手动时间的计算可以不用来考虑，这样就可以少分析一部分工人操作的时间，减少了工作量。本课题中基本时间则主要分析机动时间和手动时间。如图1-1所示。机动时间机动的机动并动的基本时间T基手动时间手动的作业时间T作机动时间与机动交叉的辅助时间T辅手动时间不与机动交叉的定额时间组织性布置工作地时间T布技术性休息和生理需要时间T休准备和结束时间T准图1-1 工时定额的组成 (1)定额时间的组成作业时间(T作)。作业时间是指工人操作劳动手段，作用于劳动对象，完成工序各个操作所消耗时间，它是定额时间中最主要的组成部分。按其在生产中作用的不同，分为基本时间(T基)和辅佐时间(T辅)。基本时间又成基本作业时间，是指完成工艺过程所消耗的时间，及工艺加工时间。以钻孔为例，基本时间如(1-2)所示。T基=DLZ/1000Vfap (1-2)式中：D-钻孔直径（mm）； L-钻孔行程长度，包括加工表面长度、刀具钻入和钻出长度（mm）； Z-工序余量（单边余量，mm）； V-进给速度（m/min）；f-进给量（mm/r）；ap-背吃刀量（mm）；辅助时间（T辅）。包括装卸工件、进刀、退刀、测量工件等。布置工作地时间（T布）。例如，穿工作服、上下班取放和收拾工具、给设备加油、清理切屑、磨刀、清扫工作地、填写记录卡片等。休息和生理需求时间（T修）。是指工人为了消除疲劳、恢复体力和满足生理上的需要而消耗的时间。准备与结束时间（T准终）。是指工人为生产一批产品，或完成一项生产任务，在事前进行准备和事后工作所消耗的时间。(2)由于生产类型不同，工时定额的时间构成就有些区别:在单件生产的条件下，单位产品(零件)工时定额，公式如(1-3)所示。T单件=T基+T辅+T布+T休=(T基+T辅)（1+(+)/100） =T作（1+(+)/100） (1-3)在成批生产或单件小批量生产条件下，由于在一个工作地轮番生产几种产品都要消耗一次准备与结束时间，因此在计算单件时间定额时，必须将准备与结束时间按一批产品的数量(N)分摊到每一件产品中去，这样的时间定额叫做“单件计算时间定额”。 公式如(1-4)所示。T定额=T单件+T准终/N零=（T基+T辅）（1+(+)/100）+T准终/N 零 =T作（1+(+)/100）+T准终/N 零 (1-4)在大量生产条件下，由于在一个工作地经常地固定加工同样的产品，分摊到下一个产品上去的准备与结束时间很少，可以忽略不计。因此，单位产品的工时定额中只包括作业时间、布置工作地时间、休息与生理需要时间。公式如(1-5)所示。 T定额=T作+T布+T休=（T手+T机）（1+(+)/100） (1-5)1.3.2机动时间的制定原理分析根据机械加工工艺分类，把冷加工分成车、铣、刨、磨、钻、键等这几类。本课题主要介绍一下钻工工步机动时间的计算，公式如下。(1)钻中心孔(1-6)： T机=(l+l1)/fn (1-6) (2)钻孔、扩孔、扩钻(1-7):T机=（l1+l2+l）/fn (1-7)(3)锪倒角，锪埋头孔，锪凸起部(1-8)： T机=(l+l1)/fn (1-8)(4)铰圆柱孔(1-9)： T机=（l1+l2+l）/fn ap=(D-d1)/2 (1-9)其中:l-加工长度(mm)；D-孔加工后的直径；d-孔加工前的直径；l1-切入长度(mm)，一般11=0.5-2；12-超出长度(mm)(不通孔时12=0)；f-进给量(mm/min) ；n-刀具或工件转速；式中:11, 12值的确定:-刀具刀刃夹角;实料钻孔时(1-10): l1=(Dctg)/2(mm)0.5 l23(mm) (1-10)扩孔和铰孔时(1-11)：l1=(D-d)ctg)/2(mm)1l23(mm) (1-11)1.4工时定额与模特法的应用随着科技的发展，企业产品生产趋向于周期短、多品种、小批量，现有的定额方法仍然存在诸多不便，往往出现了一些产品的生产批量己经完成，而标准作业时间尚未来得及修订好的情况，因此必须寻求更为简单、便于使用的方法。人们经过长期深入的研究发现，人的动作都是以身体动作为主，虽然做同一个动作具有类似行程，但是，即使在流水线上反复进行的作业，人们为了能够持久的工作下来，每次也不完全做同一个动作，各动作之间也会有3mm至5mm的动作差距，所使用的身体部位、肌肉和动作时间也有不同的变化。在实际测定时，人们求得的数值只是某些动作所用时间里存在的代表值，也并非绝对的准确。在这种情况下，最新的PTS ( Predetermined Time Standard)技术,模特法可以使得对人的动作分析更加细致分析。模特法(简称MODAPTS法)(Modular Arrangement of Predetermined Time Standard)是澳大利亚的哈依德(G.C.Heyde)博士20世纪60年代提出的一种确定工人操作内容的标准时间，它是预定时间标准法(简称PTS法)( Predetermined Time System)中一种，它是作业测定的一种新技术9。该方法是在车间环境测试的，使用结果与MTM-1, MTM-2比较，效果良好，于1966年公布，并得到广泛的应用。该方法主要依据美国人西格(A.B.Segur)所创立的动作时间分析(MTA)法、动素划分及时间表示方法比较容易学习和应用。20世纪八十年代初MODAPTS法从国外引入我国后，首先在原电子工业部所属的企业中试点应用，取得了良好的效果。以后在机械行业的一些企业中试行，也相继取得成功。MODAPTS法是时间研究中的一种作业测定方法。近年来，随着工作研究在制造业中的应用，国内在运用预定动作时间标准法技术特别MODAPTS法在制造行业的运用做了许多探索性的研究。如李先正(1989)利用模特法，通过对第一汽车厂的车身分厂和发动机分厂的装配线进行工艺流程、工作地布置、操作动作的分析以及工具和工位量具的改进，使生产效率得到了提高和很大改进工人劳动强度。都丽清应用模特法对SX型洗衣机现有装配工艺进行评价和改进设计，实现了企业在不投资的条件下，以改造管理技术为手段，实现内涵的扩大再生产，达到提高工效和产量，提高装配质量和成品率。张黎阳(1997)把模特法运用到轴承的生产装配线上，对6206轴承装配流水线的7道工序进行模特法分析，针对每一工位进行分析，去掉或改进一些动作来降低操作时间，最后轴承装配线第一工位到第七工位的平均节拍时间从2.59s降低到2.36s，提高了装配线的生产率，同时使各工位的操作趋于平衡。郭伏运用模特法对某一工段中各主要工位进行记录，分析该工段在任务分配、操作方法、工时定额、人员配置及标准产量制定等方面存在的问题，并在此基础上运用“ECRS(取消、合并、重排、简化)四大原则及动作经济原则进行改善。模特法在上海金陵无线电厂的运用，使得该工厂实现了优化操作和作业程序科学化，促进产品质量提高，降低产品成本。刘明周把MODAPTS法运用到虚拟制造系统中，应用模特法对制造系统进行作业测定，制定标准时间，突破了模特法一般应用在现实制造系统进行作业测定的传统应用范围;在虚拟制造环境下，可以如同在现实的制造系统中分析、记录动作一样，利用模特法在精确的布局模型中分析各作业要素及工位作业程序，获得工位模特法记录表，最终计算获得各装配作业的标准时间，为虚拟环境下相关仿真研究的进一步进行提供了基础。金永祥在应用模特法编制汽车装配定额标准中提到通过对第一汽车厂发动机装配线、车身驾驶室装配进行模特法写实，证明用MODAPTS法编制汽车装配定额标准的科学性和适用。MODAPTS在工时定额计算方面的应用是一个新的有益尝试。针对于工时定额中作业时间中的手动时间部分采用MODAPTS法来计算，相对以前采用经验估计值能够准确得到时间值，还可以分析工人的具体动作，而且可以运用坚持动作经济原则和取消、合并、重排、简化四大原则基础上对作业进行优化，改善企业的工作方法，这也可以提高工人工作效率，进一步还可以降低工人的工作强度。1.4.1模特法的技术概述模特法在人体工程学实验的基础上，根据人的动作级次，选择一个正常人的级次最低、速度最快、能量消耗最少的手指一次动作的时间消耗值，作为它的时间单位，定位1 MOD。相当于手指移动2.Scm的距离，平均动作所需的时间为0.129s，即1 MOD=0.129s但是，这种换算关系也不是绝对的。由于各企业(或部门)的工作基础不同，在实际使用中，可根据企业实际情况，确定MOD时间值的大小。如：1 MOD=0.129s=0.00215min正常值、能量消耗最小动作；1 MOD=0.1s高效值、熟练工人的高水平动作时间值；1 MOD=0.143s包括恢复疲劳时间的10.75%在内的动作时间；1 MOD=0.12s快速值，比正常值快7%左右。有的企业，开始可能达不到1MOD=0.129s的标准，可以把时间设计的宽裕一些，以后逐步提高。模特法的21种动作都以手指动作一次(移动约2.5cm)的时间消耗值为基准进行试验、比较，来确定各动作的时间值。其主要依据为两个动作的最快速度所需时间之比等于该两个动作的正常速度所需时间之比。由于正常速度难以确定，而动作的最快速度所需时间通过大量的实测，用数理统计方法来求得其代表值。因此，只知道手指动作级次的正常值，在根据手指及另一部位最快动作时间值，就可求得身体另一部位动作所需正常时间值，从而决定这一部位的模特数。试验表明，其他部位动作一次的MOD数都大于1 MOD，通过四舍五入简化的处理，得到其他动作一次所需的正常时间，均为手指动作一次MOD数的整数倍。1.4.2模特法的动作分类(1)动作分类模特法共有21种基本动作，上肢动作共11种，下肢动作、其他动作及附加因素动作共10种，具体见表1-1。表1-1 模特法动作划分上肢动作(基本动作)移动动作移动动作M1手指动作注1、注2 ：需要注意的动作独：只有在其他动作停止的场合独立进行者往：往复动作，即往复一次回到原来状态M2手腕动作M3小臂动作M4大臂动作M5伸直的手臂反复多次的反射动作M1/2，M1，M2，M3终结动作接触动作、抓握动作C0碰、接触CI简单地抓C2（注）复杂的抓放置动作P0简单放置P2（注1）比较复杂的放P5（注2）组装身体及其他动作下肢和腰部动作F3 足踏板动作W5 走步动作B17 （往）弯体工作 S30 （往）起身坐下附加因素及动作L1 重量因素E2 （独）目视R2 （独）校正D3 （独）单纯的判断和反应A4 （独）按下C4 旋转动作模特法具有以下特点:模特法将归纳21种，分类简单、易记，不像其他方法有几十种、甚至100种(见表2-5模特法与其他方法比较)。可以大幅度减少分析时的工作量，使作业成本大幅度下降。表1-2 模特法与其他方法的比较PTS名称MODMTMWF基本动作及附加名称21种27种139种不同时间值数字个数8个31个以手指动作一次(移动2.5cm)所需的时间作为动作时间单位，其他部位动作时间是手指动作时间的整数倍。在模特法的21种动作中，不想同的时间值只有“0, 1, 2,3, 4, 5, 17, 30”八个数值，而且都是整数。因而具有连续性、系统性，应用起来简单方便。模特法把动作符号与时间值融为一体，动作符号的数值也就是动作的时间值。方法容易掌握，应用范围广，使用精度较高；MODAPTS法简单，培训时间短。另外，该方法应用范围较广，生产、工艺、设计、管理及办公事务部门的各项工作都可以应用，特别是用以制定标准时间、作业改进、标准作业评价等方面具有明显的作用。试验表明，对于1 min以上的作业，模特法的精度并不低于其它PTS法。1.4.3模特法的动作分析对模特法中21种标准动作使用范围进行具体的说明9，针对每一个标准动作举一些具体的例子，为以后对机械加工中手动时间分析提供方法。(1)移动动作(M)1)手指的动作M1表示用手指的第3个关节前的部分进行的动作，时间值为1 MOD，移动距离为2.5cm。如把开关拨到on(off)的位置;回转小旋钮;抓住空气传动器的旋钮;用手指拧螺母;用手指擦密封条。手指动作M1表示手指的一次动作，对于用手指将开关拨到on(off)或用手指旋转螺母时，要观察手指进行了几次动作。2)手腕的动作M2用腕关节以前的部分进行一次的动作，时间值是2MOD，动作距离为5cm。依靠手腕的动作不仅能够做横向运动，也可以做上下、左右、斜向和圆弧状的动作。根据M2的动作方式，伴随手的动作，小臂多少也要动作，但主要动作是辅助动作。如转动调谐旋钮；将电阻插在电路板上；转动门轴；翻笔记本。3)小臂的动作M3将肘关节做为支点，肘以前的小臂(包括手、手指)的动作。每动作一次定为M3时间值是3MOD，移动距离为1 5cm。由于手和小臂动作的方向关系，肘关节多少要前后移动。肘关节的前后移动看作是主动作M3的辅助动作。M3的移动动作范围内，将可能的作业区域叫正常的作业范围。4)大臂的动作M4伴随肘的移动，小臂和大臂做为一个整体，在自然状态下伸出的动作。其时间值为4MOD，移动距离一般为30cm。当手臂充分伸展时，伴有身体前倾的辅助动作，从时间值上看，仍是M4。如把手伸向放在桌子前方的零件；把左手伸向放在桌子左端的工具；把手伸向放在略高于操作者头部的工具。5)大臂尽量伸直的动作M5在胳膊自然伸直的基础上，再尽量伸直的动作。另外，将整个胳膊从自己的身体正面向相反的侧面伸出的动作也用MS表示。其时间值为SMOD，移动距离一般为45cm。连续做M5的动作应尽量减少。如尽量伸直胳膊取高架上的东西；把手尽量伸向桌子的侧面；坐在椅子上抓放在地上的物体；从自己身体的正面交叉，向相反方向尽量伸手。6)特殊移动动作(反射动作)反射动作是将工具和专用工具等牢牢地握在手里，进行反复操作的动作。反射动作不是每一次都特别需要注意力或保持特别意识的动作。反射动作因其是反复操作，所以其时间值比通常移动动作小。手指的往复动作M1,每一个单程动作的时间为1/2MOD;手腕的往复动作M2，每一个单程动作的时间为1 MOD；手臂的往复动作M3，每一个单程动作的时间为2MOD；上臂的往复动作M4,每一个单程动作的时间为3MOD；MS的动作一般不发生反射动作。(2)终结动作1)抓取动作G触及GO用手指或手去接触目的物的动作。这个动作没有要抓住目的物的意图，只是触及而己。它是瞬间发生的动作，所以没有动作时间。如碰推键;用手指接触垫圈；碰放在桌上的橡皮；推放在夹具上的印刷电路板；用两手推卡片的左、右两侧。简单抓取G1用手指、手简单地抓取动作，时间值为1 MOD。在自然放松条件下用手或手指抓取物件的动作，没有一点踌躇现象，在被抓物件的附近也没有障碍物。复杂抓取G3需要注意力，用G1所不能完成的，时间值为3MOD;在抓取目的物时有迟疑现象，或是目的物周围有障碍物，或是目的物比较小，不容易一抓就得，或是目的物易变形、易碎，只是简单的手指闭合是不能抓住的。2)放置的动作(P)简单放置PO把抓着的物品运送到目的地后，直接放下地动作。不需要用眼注视周围的情况，放置处无特殊要求。需要注意力的放置P2往目的地放东西的动作，并需要用眼睛盯着看进行一次修正的动作。其时间值为2MOD 。P2动作适用于能够大体上确定物体位置或指定位置，虽有配合公差但配合不严的场合。需要注意力的放置P5将物体正确地放在所规定地位置或进行配合的动作，比P2更复杂，常需要伴有两次以上的修正动作，自始至终需要用眼睛观察，动作中产生犹豫。3)移动动作与终结动作的结合移动动作和终结动作总是成对出现的。例如，伸手是移动动作，伸手去干什么(目的)必然有一个目的，这就是伸手去拿某种物体或者去放置某种物体。移动动作和终结动作相结合的书写方式为将移动动作符号与抓取动作符号连在一起。所以无论什么动作，移动动作之后，必定伴随终结动作。4)同时动作用身体的不同部位，同时进行一样或不一样的两个以上动作，一般以双手的同时动作为佳，可以排除一只手闲的情况，这样可以提高工作效率。两手同时动作条件：a两手的终结动作均不需要注意力时，可以同时动作； b只有一只手的终结动作需要注意力时，可以同时动作； c两只手的终结动作均需注意力时，不可能同时动作。时限动作与被时限动作两手可以同时动作时，时间值大的动作叫时限动作，要用时限动作的时间值来表示两手同时动作时间值。被时限动作标记时加()表示，它不影响分析结果。左右手的动作时间值相同时，可根据哪个是主要或者哪只手方便来确定时限动作。两手均需注意力时的分析方法两手同时向目的场所移动，终了的瞬间若某只手开始了终结动作，另一只手就要在目的物附近稍微等待到第一只手动作完后，再稍微移动M2，才能完成其终结动作。(3)下肢和腰的基本动作1)蹬踏动作F3将脚跟踏在板上，做足颈动作，时间值为3MOD，从脚踝关节到脚尖的一次动作为F3，再抬起返回的动作又为F3；连续压脚踏板的动作时间，要使用计时器计算有效时间。若脚离开地面，再踏脚踏板开关的动作，应判断为W5。2)步行动作W5走步使身体移动的动作，回转身体同时挪动脚步，也判定为步行动作。步行时每一步用W5表示，时间值为5MOD，步行到最后一步，手和臂随之移动的动作为M2;这是因为最后一步动作中，手离目的物也近了。站立的操作者，沿着桌子抓取物体时，可能随伸手的动作而一只脚要向前移动一步(或者退回)，这是为了保持身体的平衡而加的辅助动作。这种动作应判定为手的移动动作，不用判定为W5。3)弯曲动作B17从站立状态到弯曲身体，蹲下，单膝触地，然后再返回原来的状态的整个过程。屈身、弯腰是以腰部为支点，向前弯伏，使手的位置在膝下面的动作。B17动作之后，手(或臂)的移动动作用M2表示。4)坐下再站起S30坐在椅子上，再站起来的一个周期动作。站起来时两手将椅子向后推和坐下时把椅子向前拉的动作时间也包括在内。(4)附加因素和动作1)搬运动作的重量修正L1搬运重物时，物体的重量影响动作的速度，且随物体的轻重而影响时间值;重量因素:有效重量2KG，不考虑有效重量(2KG, 6KG)重量因素为L1;有效重量(6KG,1OKG)，重量因素为L1*2;以后每增加4KG，时间值增加1 MOD 。有效重量的计算原则:单手负重，有效重量等于实际重量;双手负重，有效重量等于实际重量的一半;滑动运送物体，有效重量为实际重量的1/3;滚动运送物体，有效重量为实际重量的1/10;两人用手搬运同一物体时，不分单手和双手，其有效重量皆等于实际重量的一半;重量因素在搬运过程中只在放置动作时附加一次，而不是在抓取、移动、放置过程中都考虑，且不受搬运距离长短之影响。2)眼睛动作E2眼睛的动作分为眼睛的移动(向一个新的位置移动视线)和调整眼睛的焦距两种，每种动作都用E2表示，时间值为2MOD。手在移动时，一般要瞬时看一下物体的位置以控制手的速度和方向。这种眼睛的动作，一般在动作之前或动作中进行的，而不是特别有意识的动作。动作分析时不给时间值。只有眼睛独立动作时，才给动作以时间值。眼睛的动作的注意事项:正常视野内，不给动作以时间值;正常视野内，调整焦距的动作，必要时给E2;从正常视野向其他点移动视线时，E2的动作约在30角、20CM范围内;看更广的范围时，伴随眼球运动，常有头的辅助作用，两者同时进行，应给予E2*3的时间值，不分析头的动作。3)矫正动作R2矫正抓取零件和工具的动作，是指把从手指向手中抓入或握入的东西再向手指送出。操作熟练者在操作过程中，为了缩短动作时间，在进行前一个动作时，己经使用身体其它部位着手下一个动作的准备，这一矫正准备动作，不给予时间值。用M4的动作抓取零件或工具，运到手前，在其移动过程中，改变位置和方向，矫正成为最容易进行下一个动作的状态。这种状况，只记移动和抓取的时间值，不记矫正时间值。4)判断动作D3动作与动作之间出现地瞬时判定。在流水线生产中，检查产品或零件是否合格，只有当判断出次品时，才加动作时间值。跟其它动作同时进行的判断动作不给时间值。如眼睛从看说明书移向看仪表指针，判断指针是否在规定的范围内，动作分析式为E2E2D3。5)加压动作A4在操作动作中，需要推力、压力以克服阻力。A4一般是在推、转动作终了后才发生，用力时发生手和胳膊和脚踏使全身肌肉紧张的现象。A4是独立动作，当加压在2KG以上，且其他动作停止时，才给予A4时间值。加力时伴有少许移动动作，此移动动作不用分析。6)旋转动作C4以手腕或肘关节为圆心，按圆形轨道回转，旋转一周的动作，用C4表示，时间值为4MOD。旋转1/2周以上的才为旋转动作，旋转不到1l2周的动作作为移动动作。带有2KG以上负荷的旋转动作，由于其负荷大小不同，时间值也不相同，应按有效时间计算。(5)动作分析时使用的其他符号1)延时BD。BD表示一只手进行动作，另一只手什么也没做，即为停止状态，不给予时间值。综合分析以另一只手的动作为准。2)保持H。表示用手拿着后抓着物体一直不动的状态。有时为了防止零件倒下，而固定的工具也为H。H也不给时间值，当进行模特分析时，如一只手处于保持状态，另一只手进行动作，综合分析则以另一只手的动作为准。3）有效时间UT。UT是指人的动作之外的机器或其他固有的加工时间。有效时间要用计时仪表分别确定其时间值。例如，用电动扳手拧螺母、焊锡、涂粘接剂等。在动作分析时，应把有效时间值如实的填入分析表中的有效时间栏内。在不影响安全生产或产品质量的提前下，应充分利用有效时间，安排人进行其它作业。所以，灵活运用有效时间是改善作业的重点。在改善作业中，BD和H出现的越少越好。1.4.4模特法的动作改善运用模特法，可以对现有操作动作进行记录、分析，进而改善作业动作，以合理使用时间，提高效率，提高经济效益。在进行动作改善时，应着眼以下几点:(1)移动动作M1)替代、合并移动动作M。包括：应用滑槽、传送带、弹簧、压缩空气等替代移动动作。用手或脚的移动动作替代身体其他部分的移动动作。应用机器、工夹具等自动化、机械化装置等替代人体的移动动作。为改进下一移动动作应对前一个移动动作和终结动作进行改进。将移动动作尽量组合成为结合运动。尽量使移动动作和其他动作同时动作。尽可能改进急速变换方向的移动动作。2)减少移动动作M的次数。包括：一次运输的物品数量越多越好。采用运载量多的运输工具和容器。两手同时搬运物品。用一个复合零件替代几个零件的功能，减少移动动作次数。3)用时间值小的移动动作代替时间值大的移动动作。包括：应用滑槽、输送带、弹簧、压缩空气等，简化移动动作，降低动作时间值。尽量设计采用短距离的移动动作。改进操作台和工作椅的高度。将上下移动动作改为水平、前后移动动作。将前后移动动作改为水平移动动作。用简单的身体动作替代复杂的身体动作。设计成有节奏的动作作业。(2)抓取动作G1)替代、合并抓取的动作G。包括：使用磁铁、真空技术等抓取物品。抓的动作与其他动作结合，变成同时动作。即使是同时动作，还应改进成为更加简单的同时动作。设计成能抓取两种物品以上的工具。2)简化抓取的动作方面。包括:工件涂以不同的颜色，以便于分辨抓取物。物品做成容易抓取的形状。使用导轨或限位器。使用送料(工件)器，如装上、落下送进装置，滑动、滚动运送装置。(3)放置动作P对放置动作主要进行简化。包括：使用制动装置。使用导轨。固定物品堆放场所。同移动动作组合成为结合动作。工具用弹簧自动拉回放置处。一只手做放置动作时，另一只手给予辅助。工件采用合理配置公差。两个零件的配合部分尽量做成圆形。工具的长度尽可能在7cm以下，以求放置的稳定性。(5)其他动作1)尽量不使用眼睛动作E2。包括：尽量与移动动作M、抓的动作G和放置动作P结合成为同时动作。作业范围控制在正常视野范围以内。作业范围应豁亮、舒适。以声音或触觉进行判断。使用制动装置。安装作业异常检测装置。改变零件箱的排列、组合方式。2)尽量不使用校正动作R2。包括：同移动动作M组合成为结合动作。使用不用校正动作R2而用放置动作P就可完成操作动作的工夹具。改进移动动作M和放置动作P，从而去掉校正动作R2。3)尽量不做判断动作D3。包括：跟移动动作M、抓的动作G和放置动作P尽量结合成为同时动作。两个或以上的判断动作尽量合并成为一个判断动作。设计成没有正反面或方向性的零件。运输工具和容器涂识别标记。4)尽量减少脚踏动作F3。包括：跟移动动作M、抓的动作G和放置动作P尽量结合成为同时动作。用手、肘等的动作代替脚踏动作。5)尽量减少按、压动作A4。包括：利用压缩空气、液压、磁力等装置。利用反作用力和冲力。使用手、肘的加压动作代替手指的加压动作，改进加压操作机构。6)尽量减少行走动作W5、身体弯曲动作B17、身体站起动作S30。包括：设计使工人一直坐着操作的椅子。改进作业台的高度。使用零件、材料搬运装置。使用成品搬运装置。前后作业相连接。第二章 工艺成本概述及其估算理论依据2.1工艺成本的概述及发展2.1.1制造成本从会计学的角度, 产品成本按其经济用途或职能可划分为制造成本和非制造成本两大类。制造成本的构成如图2-1所示。直接材料直接成本制造成本直接人工变动制造费用制造费用间接成本固定制造成本图2-1 制造成本相关术语的定义和说明如下。(1)制造成本: 指产品在制造过程中所发生的各项与制造有关的费用, 包括: 直接材料、直接人 工、制造费用。(2)直接材料: 又称原材料, 指加工后直接构成产品实体或主要部分的原料、主要材料与外购半成品, 以及有助于产品形成的辅助材料费用等。(3)直接人工: 又称生产工人工资及福利费, 指在生产过程中对材料进行直接加工和制成产品所耗用的人工的工资、奖金和各种津贴, 以及按规定比例提取的福利费。(4)制造费用: 指在生产过程中所发生的除直接材料、直接人工以外的各种费用, 具体指企业各个生产单位 (分厂、车间 )为组织和管理生产所发生的费用, 以及生产单位房屋、建筑物、机器设备等的折旧费、设备租赁费 (不包括融资租赁费 )、修理费、机器物料消耗、低值易耗品分摊、水电费、运输费、设计制图费、试验检验费、劳动保护费、季节性停工费和修理期间的停工损失等。(5)直接成本: 成本按其与特定产品的关系, 可分为直接成本和间接成本。直接成本 又称可追溯成本, 指与某一特定产品之间具有直接联系的成本。它是为该特定产品所消耗,可以直接计入该产品成本。在制造成本中, 一般情况下直接材料和直接人工属于直接成本。(6)间接成本: 指与某一特定产品之间没有直接联系的成本。它是为几种产品所消耗, 不能直接计入, 需要按适当的标准分配计入各产品成本。在制造成本中, 一般情况下把制造费用作为间接成本。(7)变动成本: 成本按成本习性 (指成本总量与业务量之间的依存关系 )一般可分为变动成本和固定成本。变动成本在一定期间和一定业务量范围内, 其总额随着业务量的变化而成正比例变化的成本。这里的业务量可以是产量或销量, 也可以是反映工作量的人工工时或机器工时等。需要说明的是, 对单位产品而言, 其变动成本是固定的。变动成本的实例如直接材料、直接人工中的计件工资等。 (8)固定成本: 指在一定期间和一定业务量范围内, 不随业务量的变化而改变的成本。需要说明的是, 对单位产品而言,其固定成本是随着业务量的变化而成反比例变化的。固定成本的