标准要素法

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标准要素法（Elemental Standard Data Approach，ESDA）、标准要素法（Standard Data）

　　在实际生产中，许多工作都有若干相同的作业要素。例如，“取材料”就是很多不同种作业的一个组成部分，无论车削还是磨削都有这一公共要素。在确定这些作业的标准时间时，通常要进行作业测定，当然也包括对这一公共要素的测定。如果掌握了一套公共要素标准时间的数据，就不需要一次又一次地对同一要素进行测时。假如能给工厂中重复发生的要素建立资料库，而且它所包含的要素很多、范围很广，那么对新的作业就不必进行直接的时间研究了。只需将它分解为各个要素，从资料库中找出相同要素的正常时间，然后通过计算加上适当的宽放量，即可得到该项新作业的标准时间。

　　标准要素法是将直接由作业测定(时间研究、工作抽样、PTS等)所获得的大量测定值或经验值，经分析整理、编制而成的某种结构的作业要素(基本操作单元)正常时间值的数据库。利用标准要素来综合制定各种作业的标准时间的方法叫做标准要素法。

　　标准要素法这种方法的基本原理是：在不同种类的工作中，存在着大量相同或类似的工作单元，实际上不同工作是若干种，（这个种类是有限的）工作单元的不同组合。因此，对于工作单元所进行的时间研究和建立的工作标准，可应用于不同种类工作中的工作单元。而这样的工作单元的标准，一经测定，即可存入数据库，需要时随时可用。

　　但是有时候同一个工作单元在具有不同特点的工作中所需的时间是不同的，如果能将这些工作分类并给予不同的系数，将这些系数也作为数据库的数据，那么仍然可以很方便地为各种工作制定正常工作时间。此外，一个不可忽视的问题是宽放时间，他需加到正常工作时间中，以获得真正的时间标准。

　　一个企业内，如果有上千种甚至更多种工作需要制定工作标准，那么逐一使用时间研究方法所花费的时间和成本可能会相当可观。在这种情况下，可以使用标准要素法（Elemental Standard Data Approach）。

• 把新作业分解成基本元素；

• 在表中查每一相似元素时间，为作业中这些元素设定时间；

• 由于新作业的特殊特征，调整每一元素操作时间(例如，金属切割，通常是根据金属的种类，切削工具的尺寸，切削的厚度等每一个相应的公式对需要的时间进行提高);

• 对每组给定的工作，把元素操作时间相加，并加上依据规章制度规定的等待和疲劳所致的宽放时间。

　　这种方法的好处很多。首先，可以大量减少时间研究的工作量；

　　其次，为工作单元建立的数据库可用来制定新上马的生产线的工作标准，从而可预先估计产品的成本、价格以及制定生产计划；

　　再次，当单元的工作方法改变时，也可容易地决定新的正常时间。

　　总而言之，这样的数据库一旦建立，就可以方便地、容易地为每一项包括这些单元的工作制定工作标准。

　　与其他作业测定的方法相比，标准要素法具有以下几个特点：

　　1、标准要素是以其他作业测定方法为基础，预先确定的时间数据，因此，它和预定时间标准相似。但是两者涉及的作业阶次不同。标准要素所积累的是作业要素的时间数据，而预定时间标准所积累的是最基本动作(动素)的时间数据。同样，秒表时间研究和工作抽样所涉及的阶次也与标准要素不同，而且它们都属于直接测定法。

　　2、标准要素是利用现成的时间资料，对同类作业要素不需重新测定，只要查出相应数据加以合成即可，能较快地制定出一项新作业的标准时间，并且成本较低。

　　3、标准要素是对多次研究的资料分析整理而成，衡量标准较统一，得出的数据有较高的一致性。

　　4、建立标准要素所依据的资料数据多、范围广，可排除数据的偶然误差，因此比较可靠，可信度较高。

　　5、标准要素法合成时间不需再评比，可减少主观判断的误差。

　　6、标准要素是利用其他作业测定方法制定的，所以，标准要素法并不能从根本上取代其它测定方法。

　　以上概念表明，采用标准要素法的目的，是为了使作业测定和制定标准时间的工作量和费用降低到最低限度。因此，标准要素中的数据必须进行分类和编码，以便使用者容易快速检索，得到所需的正确数据。

　　就我国当前的实际应用情况，标准要素可以按标准制定和实施的范围、标准的内容、标准的综合程度以及使用的设备等进行分类。

　　1、按制定和实施范围分类

　　标准要素按实施范围可分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。

　　2、按标准要素的内容分类

　　1)作业时间标准要素。它是指以工序作业时间为对象制定的标准数据资料。

　　2)辅助时间标准要素。它是指以加工作业的辅助时间为对象制定的标准要素，如装卡工件、测量工件和操纵机器设备等方面的标准要素。

　　3)宽放时间标准要素。它是指以宽放时间为对象制定的标准要素，包括作业宽放率标准，个人需要与休息宽放率标准等。

　　3、按标准要素综合程度分类

　　它是指按不同作业阶次编制标准要素。作业阶次低、包括的作业内容少，目而其对应的标准要素综合程度也就低；相反，作业阶次高，其对应的标准要素综合程度就大。例如，以工序为对象制定的标准要素，其综合程度要大于以操作为对象制定的标准要素。

　　综合程度大的标准要素，查找、使用方便，制定标准时间快捷，其缺点是标准要素通用性小；反之，综合程度小的标准要素，查找、使用困难，制定标准时间费时费力，但此类标准的使用通用性好。例如，预定时间标准的综合程度最低，但其通用性最好，不受作业内容、性质不同的限制。

　　4、按设备分类

　　按设备分类可包括以下情况：

　　1)按设备的作用分。如车削、铣削、钻孔、焊接、热处理等。

　　2)按设备类型分。如车床、铣床、钻床、磨床等。

　　3)按设备规格分。如车床D610、C616、C630等。

　　4)按设备制造厂分。如沈阳机床集团、北京第一机床厂等。

　　5、按标准要素确定方法分类

　　该种分类方法，把标准要素分为综合标准要素与分析标准要素两类。综合标准要素是将最基本的工作单元(动作或动作要素)的时间数据汇总起来，成为较大工作单元的时间数据；分析标准要素则收集与建立标准工时有关的各种变量与参数，运用回归分析等数学模型，确定参数和作业时间之间的关系。

　　在企业应用过程中，一般说来，属于多次重复的作业、周期时间很短、方法经常改变、劳动力费用占总成本比重较高、多人从事相同工作、工资形式与效益直接挂钩的场合，适合应用综合标准要素，否则应用分析标准要素更好。

　　用标准要素方法确定各作业标准时间时，首先应明确作业中哪些是不变因素，哪些是变动因素。不变因素可取一定观测次数的时间平均值表示。对于变动因素，要找出它与时间值的关系，然后才能用时间合成的方法求出作业的标准时间。变动因素与时间值的关系常见的有两种：一是它们之间存在着完全确定的关系，即函数关系；二是虽然它们之间不存在完全确定的关系，但可以通过多次实验，从大量的偶然现象中找出它们之间的内在规律。标准要素的常见表现形式有以下几种：

　　1、解析式(经验公式)。它是指以特定的函数关系反映影响因素与工时消耗变化规律的标准要素。公式是表达变动因素与时间值关系的最简单的方法。如车削时间、钻孔时间、铣削时间的计算公式等。

　　2、图线(包括直线、曲线)。它是指以函数图反映影响因素同工时消耗变化规律的图表。图表的形状包括直线和曲线，曲线中有幂函数、指数函数和抛物线等。对于某些变量可利用实验数据或统计资料绘成曲线图。

　　3、表格式或其他形式。表格式是指以表格的形式直接反映影响因素和工时消耗的标准要素。通常把变量之间的对应关系做成数表。数表的形式依作业内容和影响时间值的变动因素多少而异，影响时间的因素越多，数表越复杂。

　　上述形式中，表格式便于检索，是最常用的形式；图线往往是作为其他两种形式的过渡资料。

　　建立标准要素，实际上是一个对所研究的作业测定对象，进行时间研究和分析综合其结果的过程，即确定作业要素。用上述三种基本方法进行时间研究或搜集以往时间研究的测定值或经验值。将大量数据加以分析整理，编制成公式、图、表等形式的资料(即数据库)。其编制程序大致包括以下几个步骤：

　　1、选择确定建立标准要素的范围

　　企业标准要素的编制是一项系统工程，应建立标准要素的体系表，就准备建立的标准要素数据库进行全面系统的规划，以确保建的标准要素系统和完整，满足实际使用要求。在设计规划标准要素体系时，正确选择适合企业实际情况的标准要素的综合程度是十分重要的。

　　一般情况下，企业生产类型趋向大批量专业化生产时，标准要素综合程度应低一些，即趋向于动作和操作的标准要素。而生产类型趋向多品种小批量生产时，标准要素综合程度应该大一些，即趋向于工布、工序乃至典型零件的标准要素。

　　通常，应把范围限制在企业内一个或几个部门(车间)，或一定的生产过程(如特种产品的生产过程)内。因为在实践中很难遇到这样的情况，即构成作业的所有要素都能测时并储存，供今后检索。所以，最好将建立标准要素的作业数目加以限制。在此范围内，各种作业有一些相似的要素，它们的操作方法相同。

　　2、进行作业分解

　　将作业分解为作业要素。要找出尽可能多的各种作业的公共要素(它们的工作方式相同)。例如，某汽车制造厂的冲压工人，工作在压弯工序上，任务是将一个板料金属工件从料箱取出，放置在弯曲模中，开动冲床，压弯后从模具中取出，放入工序间周转箱。这一作业程序可用各种不同方法分解成要素，但为了制定出适用范围较大的标准要素，研究人员可能会发现，采用如下分解法能得到工厂中其他多种作业也具有的公共要素，即：(1)将工件从料箱中取出；(2)把工件放到模具上定位；(3)操作冲床，将工件压弯；(4)从模具中取出工件；(5)将工件放入周转箱。

　　这些要素几乎是各种冲压工艺都具有的，只是工件的大小和重量不同。尤其是第1、5两个要素，在厂内其他各种作业中也是必不可少的，即“取材料”和将加工过的零件“放到一边”，对这些公共要素只需研究工件种类、形状、重量等影响时间的因素，寻找出规律，就可建立适用范围大的标准要素，这正是需要做的工作。

　　3、确定建立标准要素所采用的作业测定方法

　　确定所采用的作业测定方法，即是用秒表时间研究还是预定时间标准等。这要根据作业的性质和三种基本测定方法的特点来选择。例如，秒表测时法有时比较省钱，但对某些要素来说，并不总能从记录中得到足够的及可求出可靠数据的读数，而且用这种办法收集资料，往往要经过几个月甚至一年以上才能积累充分的数据。 PTS法不仅要有使用经验，而且要在数据精确度和成本上进行权衡。

　　总之，作业的性质和各种方法的成本是选用测定方法的主要决定因素。

　　4、确定影响因素

　　分析各作业要素的时间可能受哪些因素(如重量、形状、尺寸等)的影响，区分主要影响因素和次要的或不受影响的因素。对于前者，作业要素的时间消耗随影响因素变化较大，则必须通过对实际测定的数据进行研究，用图线或公式表示出变化规律：对于基本上不受影响的因素，因时间值波动不大，取算术平均值即可。

　　5、收集资料

　　进行作业测定，取得各要素所需时间，或者收集以往的测定值，要按测定方法设计相应的数据记录表格，对每一个要素都要积累足够的数据。

　　6、分析整理，编制标准要素

　　由训练有素的工作研究人员对测定和收集的作业要素时间数据进行分析、整理，按照使用要求进行分类、编码，用表格、图线或公式的形式制成标准要素。

　　例如：某机械制造厂编制钻床作业手工操作部分的标准要素。

　　该厂多年应用秒表时间研究，有丰富的经验和大量资料。根据该厂条件，采用秒表时间研究并利用已有数据来制定标准要素，时间定额标准的综合程度选择为作业要素。主要步骤如下：

　　1、选择确定建立标准要素的对象和范围。本例中建立标准要素的对象为钻床加工手工操作时间，范围为企业全部钻床。

　　2、进行作业分析。通过对现场操作工程进行观察分析，把作业分为13个作业要素，具体见表1。

表1 钻床作业时间研究资料汇总表

　　3、选择作业测定方法。该厂多年应用秒表时间研究方法，有丰富的经验和大量的时间研究数据，因此采用秒表时间研究方法。

　　4、分析影响因素。在对数据资料进行测定分析之前，先要对各作业要素按其不同性质，区分为不变作业要素和可变作业要素。本例中，开动和停止主轴、将钻头引向工件、变换转速等均为不变作业要素，表中要素性质栏内以“C”表示。而拿取加工件、将工件装入钻模，以及卡紧和松开钻模等分别受“零件重量”和“钻模紧固点个数”及零件复杂程度的影响，均为可变作业要素，表中以“V”表示。

　　5、收集数据。通过大量的现场测定获得10种零件的相类似的钻孔工序的时间研究资料，并将其汇总于表12-1中。表中汇总的各作业要素的平均时间值，是严格按照时间研究要求的步骤，最后经过工作评比后得到的。

　　6、原始资料的分析和整理。确定不变作业要素时间代表值的方法比较简便，通常是将汇总表内所有的测定值(同一作业要素)，取其算术平均值即可。

　　对可变的作业要素，应采取不同方法，确定其作为时间定额标准的代表值。可变作业要素的整理分析就需要借助于函数图表分析方法，求出变化规律。

　　第1项作业要素——取加工件。

　　经过分析，在工作地布置标准化情况下，该作业要素的主要影响因素是工件的重量。这就说明“取加工件”的时间值是工件重量的函数。现将该作业要素的10次测定值，在直角坐标中作散点图，见图1。

　　　　图1 “取加工件”要素时间与重量关系曲线

　　从图中看出散点图呈直线趋势，即相应的解析式为：y=ax+b，该直线反映时间随工件重量的变化规律。

　　为了建立该项作业要素时间标准的数学模型(即函数公式)，需要求解直线方程中的常数项b和系数a。这里用最小二乘法求解直线方程中的a和b。

　　式中，x_i是第i个自变量值(这里表示第i个工件重量)；是第i个函数值(这里为取第i个工件的时间平均值)；n是数据组数(这里为10，i=1，2，…，n)。

　　从汇总表中取出x和y的数据，代入上述的公式，分别求出a和b。

　　为了和其他变量区分，设零件重量为x₁，则得到立式钻床上“取加工件”作业要素时间(正常时间)的标准要素。

　　y = 0.74x₁ + 3.3

　　上式是以公式形式表示的标准要素。图10-1是图线式标准要素。有时两个变量之间关系不是直线，而是曲线，这时可以考虑用对数坐标纸作图。

　　第三项作业要素——将工件装入钻模。

　　经过分析，该项作业要素的时间值同时受零件重量和零件复杂程度的影响。零件复杂程度属于质的影响因素，因而在整理分析数据时，可先按复杂程度分组，然后根据不同复杂程度组内零件的重量与时间数据，求出工件重量与时间消耗的关系。

　　按零件复杂程度分组：这里分为简单、中级、复杂三种类型。

　　在直角坐标系上，对三种复杂程度的零件数据，分别作散点图，得到三条直线。如图2所示。

　　　　图2 “装在钻模上”要素时间与重量和复杂程度关系曲线

　　用前述方法分别求出对应的直线解析式：

　　y = 2.47x₁ + 9.9（复杂件）

　　y = 1.50x₁ + 7.9（中级件）

　　y = 0.54x₁ + 4.7（简单件）

　　第四项作业要素——拧紧钻模。

　　该作业要素时间受“钻模紧固点个数”的影响。按照相同的方法绘出标准要素图线并推导出解析式。这里给出结果，具体计算过程可以自己练习。

　　y = 2.4x₂ + 3.8

　　式中，x₂为紧固点个数。

　　第十二项作业要素——松开拧紧的钻模。

　　“松开拧紧的钻模”所需时间与“拧紧钻模”所需时间一样，都是受紧固点个数影响，具体过程同前。得到的解析式为：

　　y = 1.5x₂ + 3.8

　　上述四个可变要素的解析式已经求出，这些公式和前面计算的9个不变要素的时间值，共同构成了整个钻床作业手工操作部分的标准要素。

　　为了简化计算，方便使用，可以将资料综合，即将全部13个作业要素的时间资料进行合成，则钻床手工操作正常时间y为：

　　复杂零件:y = 3.21x₁ + 3.9x₂ + 48.5

　　中等复杂零件:y = 2.24x₁ + 3.9x₂ + 46.5

　　简单零件:y = 1.28x₁ + 3.9x₂ + 43.3

　　式中，x₁为零件重量为，x₂为紧固点个数，时间单位1/100min。

　　在以后的钻床零件加工过程中，只要知道零件的重量、复杂程度、紧固点个数，就可以按照上述解析式，求出手工操作的正常时间。再加宽放时间，就可得到手工操作的标准时间。

　　1、应用范围

　　标准要素作为一种作业测定方法，原则上可适用于任何作业，用于制定作业标准时间。由于它是预先确定的时间数据，在工作开始之前，就可以利用现成的数据制定一项工作的标准时间，不需直接观察和测定，所以尤其适用于编制新产品作业计划、评价新产品，或对生产和装配线均衡进行调整。同时，也适用于制定新产品的劳动定额，确定工厂能力，确定各种成本，预算控制，推行奖励工资制，高效设备的采购决策，衡量管理的有效性，建立有效的工厂布置等。

　　2、应用条件

　　首先，标准要素只能用于和采集数据的作业类型和条件相似的作业；其次根据标准要素的特点，其应用目的是减少作业测定工作量，提高效率。所以，是否采用标准要素法应与其他方法进行比较，在成本上进行权衡，因为制定标准要素工作量很大，要花费大量人力、物力和时间；第三，标准要素是在其他测定方法基础上建立的，只能在一定条件和范围内节省测定工作时间，但不能完全取代其他测定方法。

　　3、应用方法

　　通常，标准要素提供的是作业要素的正常时间，采用标准要素制定一项作业的标准时间时，按标准时间计算方法，将以标准要素得到的正常时间加上适当的宽放即得到标准时间。所以，应用时首先将作业分解为适当的要素，然后，在标准要素中查出同类作业要素的时间数据，最后将各要素时间进行合成，并加上宽放，因为，作业的标准时间等于所有要素标准时间之和。