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实木家具断料工序工时分析

类别:家具文化 | 更新时间:2019-04-02 11:57:39

实木家具以其材质天然环保、纹理清新自然以及板式家具不可比拟的优美造型广受人们的喜爱[1]。但其加工工序复杂,它的标准化生产也不及板式家具零部件的标准化生产普及,所以实木家具生产改进较慢,正因如此有必要对其生产效率进行研究。工时研究是行业内有效提高生产效率的方法[2],对实木家具各加工工序的工时测定,有助于全面了解生产过程,并发现可以减少浪费的环节或步骤,对提高机器设备的利用率和操作者的工作效率提供一定的改进依据。断料是实木家具部件进行生产加工的第一道工序,对其工时的研究和控制,能从源头上把控加工时长,提高生产效率[3]。
1  断料工时的测定与分析1.1  测定对象以中山某沙发厂为研究案例,对断料工序进行观测。选用的材料为桦木,长度(2 000 ±50)mm。操作者基本信息:身高165 cm,体重65 kg,工作经验3 年以上,技能良好,被工厂评定为B级员工。
1.2  加工设备
截料锯(MJ276,正锐机械),外形尺寸:4 250 mm×1 150 mm×1 300 mm; 最大截料宽度为520 mm, 最大截料厚度为200 mm。
1.3  工时测定方法及测量工具
1)测定方法:连续测时法和归零测试法[4]。
2)测量工具:秒表、时间研究表格、计算器、卷尺、摄像机(索尼 HDR-CX405)等。
1.4  测定说明
断料过程的一个周期为一块锯材被切割完。切头包括了锯切以及锯切完对所切除废料的处理,由于处理废料时间过短,没有单独列出;给料时间包括将锯材放置好并启动锯切按钮;下料是指将断好的木料搬至工件架并摆放整齐;实木家具批发最后一次下料包括了将断料剩余的木料放进拼料箱或废料箱的时间。
1.5  测定过程
1)d2值法当观测次数比较少时,用样本标准差代替总体标准差:
式中:R——极差,即观测单元时间最大值与最小值之差;  
d2——以观测次数为基础的一个系数,可查d2值系数表取得。
通常取可靠度为95%,精确度为5%,则应观测的样本数,按以下公式计算为[5]:
其中:S——样本标准差; ——样本平均数。
2)观测次数的确定先对断料工序进行了16 次的预观测,得出断料时间的极差R=21.43(s),平均数 =58.86(s),查d2值系数表得d2=3.532,代入(1)式中得s=6.067,再代入(2)式得应进行的观测次数n'=17。
3)通过对桦木的断料观测,测出数据见表1 所示,单位s。
2  结果与分析
2.1  断料时间分析
从表1 中可见,将长2 000 mm、厚50 mm锯材截断成(800+800+350)mm的木料平均时长为88.11 s , 其中上料平均时间为12.85 s , 由于需要选料,导致上料时间出现波动;给料时间随着木料的减少而减少,由第一次给料的10.48 s到第二次给料的3.46 s , 木料质量越小,给料越省力省时;锯切时间为机器工作时间,锯片上升速度为调试速度,在统一加工周期内恒定,平均为7.09 s ; 下料平均时间为8.24 s , 波动主要是由木料的摆放调整以及适时测量摆放尺寸是否规范造成。
2.2  各加工动作占总加工周期比重 
图1 为各加工动作占加工周期的比重,其中上料时间占总周期的14.58%;给料时间占23.66%;锯切时间占33.65%;下料时间占28.10%;人工耗时占到了总加工时间的66.35%。
其中部分时间由于人工操作的不规范性和不确定性造成时间的浪费,所以减少人为的时间浪费、提高人工的效率能大大提升整个工序的效率。断料工序人工和机器基本是相对独立的,人工操作时机器处于待加工状态,而机器作业时,人工是闲置的,所以要充分利用人工闲置的时间,如在机器锯切的时候做好上料准备;将通常在下料时测量尺寸的动作提前到锯切时;将截料锯上料导轨加长,可以利用切割时间上更多的料,这样可以大大节省上料时间。
2.3  工序布局优化
在托盘下方添置升降台,将下料动作均衡化。从现场观测来看,下料时间先逐渐减少,摆放至一定高度后基本稳定,然后再随木料摆放高度的增高而逐渐增加。放置低处和高处的木料都耗费更多的时间,分别加上了弯腰和抬手臂的动作,操作者的工作难度和强度都加重。升降台的加入能由操作者控制摆放高度,将高度相对固定在同一水平上。根据人机工程学原理,实木家具直立姿势手臂弯曲操作时,前臂在自竖直朝上位置绕肘关节向下方在转动大约70°位置上产生最大操作力[6]。因此木料摆放高度应大致为操作者直立时手臂绕肘关节向下弯曲70°时的高度位置。同样的,在锯切好的木料工件架下也增加升降台,保证下料高度维持在相同的高度上,这样有利于持续工作,降低连续工作的疲劳度[7]。
2.4  加工动作调整
1)将上料动作提前。机器每锯切一次的时间平均约7 s,这段时间人工空闲,等待机器完成锯切才进行下料动作,因此可以在机器工作的同时人工进行上料准备,这样上料时间与机器锯切时间部分重叠,上料绝对时间不变,但相对时间大大缩短,由原来的12.85 s缩短为5.56 s,减少了56.73%。
 2)将截料锯导轨加长。两端导轨加长后有更多的空间进行上料,同时,可以将下料动作推迟到第二次锯切或第三次锯切时间进行,下料动作和给料的时间也可以进行相应调整。表2 为断料工序人机作业原始图,表3 为加工动作调整后的人机作业图。高密实木家具通过利用机器加工时的等待时间,人工利用率由66.35%提高到87.67%,机器利用率由33.65%提高到37.45%,总周期提高了10.15%。
3  结论
1)断料工序工时分为人工耗时和机器耗时,其中机器锯切时间占33.65%,人工耗时占到加工周期的66.35%,有很大的改进空间。通过加长锯台导轨,调整加工动作,平均加工时间由原来的88.11 s减少到了79.17 s,缩短了10.15%。
2)升降台的增加会减轻操作者的工作负荷,也会因此减少加工时间,具体改进情况有待进一步的观测研究。
3)锯材质量对断料工时有很大的影响,实木家具有待于进一步量化分析。对木材的缺陷和形变的处理会增加加工动作,浪费加工时间,因此要保证木材的质量。


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