数控加工工时消耗分析及数据采集方法研究

摘 要：本文拟从数控加工过程中影响工时消耗诸要素出发，通过对数控加工过程的工时消耗分析，研究数控加工时间消耗规律，从而在理论和实践上对数控加工时间数据采集进行进一步研究和探讨，旨在给人以共性和规律性的认识。

关键词：数控加工工时消耗分析；数据采集方法研究

中图分类号：TP274.2

随着科学技术的进步和生产的发展，数控加工设备的应用越来越多。由于数控加工设备具有：加工精度高、重复一致性好、加工效率高、便于加工形状复杂的工件和柔性好等特点，目前被机械工业企业广泛应用。本文拟从数控加工过程中影响工时消耗诸要素出发，通过对数控加工过程的工时消耗分析，研究数控加工时间消耗规律，旨在给人以共性和规律性的认识，为企业数控加工工时定额制定提供一个可借鉴的视角和做法。

1 数控加工过程的工时消耗分析

1.1 数控加工工时消耗分类

（1）准备与结束时间。准备与结束时间包括固定项目准备与结束时间和可选项目准备与结束时间。固定项目准备与结束时间是指数控加工工序普遍发生的准备与结束项目的工时消耗。例如熟悉产品图纸和加工工艺、准备刀、卡、量具等。可选项目准备与结束时间是指根据数控加工工序的需要有选择的进行准备与结束项目的工时消耗。例如程序编写、程序调试、加工中心刀具的准备与调整等。

（2）装卸工件辅助操作时间。装卸工件辅助操作时间是指为执行基本作业而进行的各项辅助操作所消耗的时间。例如：装卸工件、校正工件等。

（3）手动辅助操作时间。手动辅助操作时间是为执行基本作业而进行的各项辅助操作所消耗的时间。例如：装卸工件、开车、停车、进刀、退刀、加工过程中的更换不同刀具、测量工件等。

（4）系统执行程序作业时间。系统执行程序作业时间是指数控加工设备在程序控制下自动完成工步、工序的全部加工所消耗的时间，包括数控加工设备对工件进行切削加工以及为此自动完成各个机构的辅助操作时间。

（5）作业宽放时间。作业宽放时间是指完成生产作业和零件加工过程中，由于工作现场组织管理和工艺装备的技术需要所发生的间接工时消耗，它包括组织性宽放时间和技术性宽放时间。

（6）个人需要与休息宽放时间。个人需要与休息宽放时间是指工作班内满足个人需要，以及为消除过分紧张和劳累所必须的短暂休息时间。

1.2 数控加工工时消耗分析

（1）准备与结束时间的分析。准备与结束时间是指为执行一项作业或加工一批产品，事前准备和事后结束工作所消耗的时间。准备结束时间是加工一批工件（可以是一件，也可以是多件），仅发生一次，其时间值的大小与工件数量无关，而与工件加工所需要的准备与结束工作的多少和复杂程度有关。

（2）作业时间的分析。作业时间是直接用于生产作业或加工所消耗的时间。包含基本时间和辅助时间。基本时间即系统执行程序作业时间是指改变加工对象（工件）形状、尺寸、性能、表面状况和组合状况所消耗的时间。辅助时间是为执行基本作业而进行的各项辅助操作所消耗的时间。辅助操作虽然不能直接改变被加工工件的物理和化学性质，但是如果没有辅助操作，基本作业就不能完成。辅助操作一般都是手工操作，但是在数控加工中一部分辅助操作是由设备完成的。例如：进刀、退刀、更换不同刀具和自动装夹（某些数控设备）等。所以数控加工的作业时间中，设备工时所占比例较大。

（3）作业宽放时间的分析。作业宽放时间是完成生产作业和工件加工过程中，由于工作现场管理和工艺设备技术需要所发生的间接工时消耗。作业宽放时间是每个工作班均要发生的，其时间的多少是与加工的复杂程度和设备的复杂程度有关。根据内容和性质分类，可分为组织性作业宽放时间和技术性作业宽放时间。

（4）个人需要与休息宽放要素时间的分析。个人需要与休息宽放时间是在作业过程中考虑操作者因个人生理需要（如喝水、上厕所等）和作业的过分紧张，劳累所必需的短暂休息时间。这类时间通常是根据作业的类型按作业时间的一定比例给予。由于数控加工是半自动化加工，操作者体力消耗不大，休息时间可少给，甚至不需要。有时个人需要和休息时间可与作业时间交叉，因此数控加工过程中个人需要和休息宽放时间比普通机械加工少些。

2 数控加工工时消耗的测定

2.1 准备与结束时间的测定

数控加工准备与结束时间更多的消耗于熟悉图纸和加工路线以及按照加工程序单上内容要求和数控加工相关工艺文件规定的内容进行数控机床的调整和工夹量具的调整和安装。因此，根据数控加工特点，用写实和测时相结合的方式测定。

2.2 装卸工件辅助操作时间的测定

装卸工件辅助操作时间是数控加工中装卸工件和校正工件的时间。对于不同形状、尺寸、重量、装夹精度和夹具类别，装卸和校正工件的时间是不同的。因此只有根据具体工件，测定其装卸和校正工件的时间，采用测时方法收集原始数据，作图分析并建立回归时间定额数学模型的方法进行时间测定。

2.3 手动辅助操作时间的测定

手动辅助操作时间是为完成数控基本作业所形成的时间消耗。如试切、工步间更换刀具、利用操作版面完成各种辅助活动、工件测量等。一般情况下可单独或与数控基本作业交叉进行，因此可采用测时和预定时间标准的方法测定。

2.4 系统执行程序作业时间的测定

系统执行程序作业时间是数控加工的基本时间和一部分辅助时间，它是由设备按照程序事先确定。通常程序编完后系统执行程序作业时间也就确定了，可以从程序中获得。但是不同的编程人员对同一设备编程所得系统执行程序作业时间可能是有差异的，因为所选择的切削用量不同，这就需要定额技术员通过研究分析确定较先进合理的系统执行程序作业时间。

2.5 作业宽放时间的测定

根据数控加工的特点，其作业宽放时间要比普通机械加工所需的时间要多些，因为数控设备较精密、复杂，设备维护和保养时间较多，用写实和测时相结合的方式测定。

2.6 个人生理需要与休息宽放时间的测定

个人生理需要与休息宽放时间比普通机械加工所需时间要少些，因为属于半自动化加工，这部分时间通过写实测时方式来确定。

3 数控加工工时消耗数据的采集与分析

3.1 数控加工数据采集的方法

数控加工数据采集的方法为写实测时法，即以数控加工的某项工序作业为对象，对构成该项工序作业的各个要素时间消耗进行周期性重复的测定，并测定其工时消耗的一种方法。一般以秒表、录像和机床显示（CRT）的工时消耗为时间记录依据。

数据采集内容分为以下各部分：准备与结束时间、装卸工件辅助操作时间、手动辅助操作要素时间、系统执行程序作业时间、技术性组织性宽放时间、生理需要与休息宽放要素时间。根据数控加工工时涵盖内容和数据采集方法进行分类归纳，并制定各部分相应的数据采集表格。

3.2 采集数据的统计与分析

对所采集的数据，均需要经过整理分析步骤，通过整理与分析，消除原始数据中不正常和偶然因素的影响，找出工时消耗的一般规律，通常采用以下方法：其一，对数据样本的显著性进行分析，确定数据样本的合理性；其二，对数据样本进行拟合，一般采用EXCEL方法进行数据拟合，具体步骤如下：第一，做散点图，判断图形趋势；第二，添加趋势线，求出函数表达式（线性或乘幂）；第三，对拟合后的线性或乘幂方程进行回归分析。

通过以上论述与分析，我们可以清楚的看到，在数控加工过程中，仍有一些具体的问题需要我们不断的探索与研究，相信将会有更多、更科学的方法在数控加工工时定额制定中不断被应用和完善。

作者简介：李艳华（1962-），女，主任工程师，主要研究方向：数控加工设备计算机基础数据的应用等；唐克（1961-），男，高级经济师，主要研究方向：薪酬管理、定额管理的计算机应用。

作者单位：中航工业黎明发展计划部，沈阳 110043