基于连续改善理论的公司现场改善研究.pdf

天津大学 硕士学位论文 基于连续改善理论的R公司现场改善研究 姓名：王金刚 申请学位级别：硕士 专业：企业管理 指导教师：齐二石 20080301 中文摘要 本文基于连续改善理论，综合运用工业工程及精益生产的相关技术方法，通过系 统的分析，对R 公司C R 焊装线的现场连续改善过程进行了研究。 通过R 公司对C R 焊装线实施的连续改善活动，特别对当前工业工程的实际应用 中涉及的重要理论进行了阐述，并对现场改善的方法进行了系统论述。通过对生产线 布局、物流、工序流程、生产线平衡等方面的分析和优化，消除了大量浪费和不增值 作业、减少了大量W I P 并缩短了制造周期，基本实现了一个流的生产模式；综合提高 了该生产线的生产效率；从根本上降低了生产成本并增强了产品竞争力。最后，本文 通过对改善前后该车间的直接效益和间接效益的对比，从经济学角度论述了本次改善 取得的效果。 本文对R 公司以及同类制造加工企业在今后的现场改善活动有重要指导意义，同 时对连续改善理论在国内企业的具体应用具有一定的指导意义。 关键词：连续改善工业工程( I E )精益生产现场改善 A B S T R A C T T h i st h e s i sb a s e do nC I Pt h e o r ya n di n t e g r a t i n gt h eI E & l e a nP r o d u c t i o nk n o w l e d g e a n dm e t h o dt Os y s t e m a t i c a l l ya n a l y s et h eC Rp r o d u c t i o nw e l d i n g & a s s e m b l yl i n eo fR c o m p a n yi no r d e rt oc o n t i n u o u s l yi m p r o v et h eg e m b ao ft h ew o r k T h r o u g ht h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n tp r o c e s sa c t i v i t yo fRc o m p a n y SC Rl i n e ，T h i s t h e s i se s p e c i a l l ye x p o u n d st ot h ei m p o r t a n tt h e o r yt h a ti n v o l v e si nt h er e a la p p l i c a t i o no f p r e s e n tI E ，A n ds y s t e m a t i c a l l yd i s c u s st h em e t h o do fi m p r o v e m e n tt h eg e m b a b yw h i c h C Rl i n ew a sa n a l y z e da n do p t i m i z e di nl a y o u t ，m a t e r i a lf l o w ，p r o c e s sf l o w ，l i n eb a l a n c e e t c T h e r e a f t e r , m a n yw a s t e sa n dn o n v a l u e da d d e d w o r k sw a se l i m i n a t e d ，W I P ( W o r k - i n - P r o c e s s ) a n dM C T ( M a n u f a c t u r i n gC y c l eT i m e ) w e r er e d u c e d ，p r o d u c t i o nm o d e l o fo n ep i e c ef l o ww a sr e a l i z e d b a s i c a l l y ，t h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y o fl i n ew a s i m p r o v e d ，a n dp r o d u c t i o n c o s tw a sa l s o r e d u c e d ，t h e n ，p r o d u c tc o m p e t i t i v ew a s s t r e n g t h e n e d A tt h el a s tt h i st h e s i sa l s ou t i l i z e st h ee c o n o m i c sk n o w l e d g et Od i s c u s st h e d i r e c t l ya n di n d i r e c t l yb e n e f i c i a lr e s u l ta f t e rt h ei m p r o v e m e n to ft h ew e l d i n g & a s s e m b l y l i n e T h i sr e s e a r c hh a sh i g hr e f e r e n c ef o rRC o m p a n ya n dt h es a m e m a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e st oi m p l e m e n tk a i z e ni m p r o v e m e n t ，s o m ed o m e s t i ce n t e r p r i s e sa sw e l l K e y w o r d ：C I P ( C o n t i n u o u sI m p r o v e m e n tP r o c e s s ) I n d u s t r yE n g i n e e r L e a np r o d u c t i o n G e m b aK a i z e n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤连基堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位敝储繇洲签字胁2 0 0 8 年5 脚日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨洼盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权基鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：2 0 0 8 年5 月2 8 同 翩签名：奄二乃 导师签名：( 者二乃 ， 签字同期：7 汐汐年j = 碉z 印 第一章绪论 1 1 课题背景 第一章绪论 长期以来，我国对整车生产相对重视，而对零部件业显得较为薄弱。加入 W T O 后，中国汽车零部件行业承受的冲击远比整车业为大。质量低下，技术落 后是我国零部件企业的普遍现象。而且零部件企业对大型汽车集团的依赖性较 强，平均规模较小【1 】。随着关税壁垒的瓦解，一旦国外廉价、优质的配件在低关 税下大量涌入国内市场，对于急需提高整车质量和降低成本的汽车集团来说，是 利好消息。但对本土的零部件制造业来说，如果在产品的质量和价格上无法与国 外竞争对手相抗衡，其发展前景将是岌岌可危的。在这种情况下，企业的竞争优 势已不仅仅取决于产品的质量、价格、售后服务等因素，而且在很大程度上取决 于企业本身是否具有快速的市场应变能力等，上述这些都反映了企业的管理体系 能力水平。而对于制造性企业而言，全员劳动生产率水平的高低可作为一个企业 生产经营管理水平的重要经济指标之一；同时，也反映出工业工程技术在其中的 应用程度，并将直接影响企业的竞争力。事实证明，谁能够有效的挖掘生产过程 中的潜力，提高劳动生产率，谁将就在未来竞争中取得优势地位。 基于这样的背景，本文探讨和研究了如何运用基础的管理理论，诸如数学、 自然科学与社会科学的专门知识与技能。及工程分析与设计原理和方法，来对 有关人员物料，设备等整个系统的设计改进。并经综合运用使整个系统可以得 出明确化的结果，并且可以对此数据加以预测和评估以提高企业的核心竞争 力。 1 2 研究意义 I E 的方法与理论以及以日本丰田生产方式( 简称T P S ，以下同) 为代表的精 益生产( 简称L P ) 的思想、方法与理论，为我们提供了改善的方法、工具与管 理思想。借鉴并应用这些方法、工具与管理思想进行管理改革、制造工艺与方法 的改善，借鉴并应用这些方法、工具与思想进行人员、物流及工艺流的持续优化， 对于提升中国本土汽车零部件行业的竞争实力，是至关重要的。 现场改善是企业最基础最重要也是最难做好的工作，面对激烈的市场竞争和 形形色色的先进的现代管理理论方法，企业往往感到百废待兴却无从下手。而管 理本身的特点是具有可模仿性却不具有可复制性，具有很强的实践性。管理理论 第一章绪论 多数来自于对管理实践的经验总结，任何一种理论方法都有它的时代和文化背 景，企业管理也不例外。因此，在引进吸收精益生产管理思想进行现场改善时必 须对其进行深入的研究，并根据本地的环境特点加以本土化的灵活运用，才能取 得较为理想的效果，对于企业来说，无论何时何地，质量( Q u a l i t y ) 、成本( c o s t ) 、 生产量和交货期( D e l i v e r y ) 是四个最重要的管理项目，而且，无论任何企业， 这四项都是他们共同的管理项目。现代企业面对瞬息万变的市场环境，既要求得 生存，更要求得长期成长和发展，质量、成本、交货期，再加上安全( S a f e t y ) 和士气( M o r a l ) 这五项是企业在夹缝中得以生存的关键，企业的一切活动都要 围绕它们进行。 1 2 1 现场改善综述 企业管理一般可分为三个层次，即最高领导层的决策性管理、中间管理层 的执行性与协调性管理和作业层的控制性现场管理。现场管理属于基础管理，综 合地涵盖了企业管理的各项工作，是企业管理的落脚点，是创造社会财富的源泉， 直接影响产品的质量和企业的经济效益。现场改善就是运用科学的管理思想、方 法和手段，对现场的各种生产要素5 M I E ( m a n ，m a c h i n e ，m a t e r i a l ，m e t h o d ， m e a s u r e m e n t ，e n v i r o n m e n t ，人机料法测环) 进行合理配置和优化组合的动态过 程，通过对生产工序和过程的优化不断的消除各种浪费，实现优质、高效、低耗、 均衡、安全、文明的生产作业乜】。 P ：计划 D ：实施 C ：检查 A ：处理 图1 1P D C A 循环图 如图1 - 1 所示，通过P D C A ( P l a n D o c h e c k A c t i o n ) 循环，实现企业 管理水平的不断上升的过程啼1 。现场改善本质上是现场管理的变革和优化过程， 涉及企业管理的很多方面，是一个复杂的系统工程。不同行业、不同企业的现场 改善内容和重点不尽相同。 现场改善是一个长期连续改善的过程，主要包括维持环境、消除M u D A ( 浪费) 和标准化三方面内容，从作业环境、作业效率和作业效果等多方面保证企业的正 第一章绪论 常运作。总体上讲，现场是企业创造价值的场所、是所有信息的来源地、是隐藏 企业利润的聚集地，现场是一面镜子，直接反映企业的管理实力，尤其是工厂规 划和生产准备能力。从某种意义上讲，现场管理是规划出来的，是准备出来的。 工厂规划包括生产纲领的规划、工艺布局的规划、物流规划和质量规划等，这些 规划水平的高低将决定一个企业投产后的现场管理水平。通过不断的现场改善活 动的开展，将直接导致产品的质优价廉，使市场营销的难度和成本大大降低，客 户的满意度大大提高。 1 2 2 现场改善意义 企业向社会和市场提供的产品要通过生产现场制造出来，投入生产的各种要 素在生产现场转换成生产力。在生产制造过程中，现场汇集了计划、生产、销售 等各个环节的信息，同时也直接暴露出企业在生产效率、产品质量等各方面的问 题。从某种意义上说，生产现场是企业的主要战场之一，要实现现场的高效运转 就必须对其进行有效的现场管理。 现场改善是现场管理的深化，是对现场管理中发现的问题有计划、有步骤地 进行分析和解决，是一个永无止境的优化过程。它的基本理念是认为可以使用低 成本的方法解决生产现场的大部分问题，现场改善给生产型企业的带来的效益可 以总结为以下几个方面。 ( 1 ) 有效提高生产效率 通过现场改善可以使生产线减少停滞和等待，消除大量人力资源的浪费，有 效提高劳动力生产率：可以减少大量的搬运、移动使物流顺畅，有效提高生产线 物流效率：井然有序的现场使得问题无处藏身，可以减少大量的查找、统计、输 导工作，有效降低管理的难度，从而直接和间接地提高了管理效率。 ( 2 ) 有效降低生产成本 生产成本由材料、人力、管理几方面构成。通过现场改善可以提高材料利用 率、降低废品率、减少材料库存，从而有效减少材料的资金占用率：现场改善追 求使人更高效、更轻松愉快的工作方法，通过合理的人员配置和新方法的使用， 使得投入同样的人员可以得到更多的产出或者同样的产出可以由更少的人员完 成，从而有效的节约人力成本；通过布局优化可以有效减少工作场地占用，提高 空间利用率，节省场地租用或使用费用：管理有序的现场，使得现场管理无需花 费大量的人力物力去解决琐碎问题，从而有效降低了生产管理成本。 ( 3 ) 有效提高产品质量 大量的产品缺陷数据统计表明，大约9 0 的制造缺陷是在生产现场中发现与 捕获的。持续的现场改善从根源上不断的消除各种导致缺陷的问题，W I P 的大量 第一章绪论 减少避免了生产过程中因堆积停滞而造成的质量问题，一个流的生产模式有效避 免了成批缺陷的产生，平衡稳定的生产过程又提高了产品质量的稳定性，顺畅的 物流消除了大浪的质量隐患。因而现场改善是提高产品质量的最根本最有效的手 段。 ( 4 ) 有效提高企业竞争力 在市场经济条件下，企业的生存来源、发展动力都来自于市场和市场竞争。 。失败的企业虽然有各种不同的企业制度，有不同的客观环境，但发挥决定性作用 的是企业竞争力。一些经济学家则根据大量统计分析结果，认为企业内部革新与 效率是构成企业竞争力的要素。信息、知识、管理、创新能力等潜在因素决定了 企业竞争力的强弱。而从战略上看，企业要想取得长期的发展和竞争优势，需要 通过连续改善不断提高企业竞争力畸1 。 通过现场改善可以充分有效利用企业资源，培养改革和创新理念提高人员素 质，使生产环节的成本更低、速度更快、质量更好，从而能在产品价格、质量、 交货期、服务等方面，比竞争对手更好、更快地满足消费者需求，为企业带来更 多的收益，进而提高了企业竞争力。 1 3 国内外研究综述 1 9 1 1 年开始，以泰勒( T a y l o r ) 与吉尔布雷斯( G i b r e t h ) 为代表的创始人 开创了科学管理的概念嘲。一直到今天，泰勒开创的科学管理和时间研究与吉尔 布雷斯开创的动作研究依然是应用工业工程( I E ) 学科的基石。作为泰勒主要追 随者的亨利福特在福特汽车公司创立了第一条汽车生产流水线。之后大规模流 水生产一直是现代工业生产的主要特征，它以标准化、大批量生产来实现降低生 产成本，提高生产效率。第一次世界大战后，福特与阿尔弗雷德斯隆开创了大 规模生产方式( M a s sP r o d u c t i o n ，m P ) ，超越了欧洲领先若干世纪的单件生产方 式( C r a f tP r o d u c t i o n ，C P ) 。第二次世界大战后，社会进入了一个市场需求向 多样化发展的新阶段，相应地要求工业生产向多品种、小批量的方向发展，单品 种、大批量的流水生产方式的弱点就日渐明显了。日本的丰田英二和大野耐一总 结了肝的优点并结合本土的特点，1 9 5 0 年首创了丰田生产方式( T o y o t a P r o d u c t i o nS y s t e m ，T P S ) H 儿町，使日本的汽车工业超过了美国。随着信息技术的 发展和市场逐渐多元化，1 9 7 3 年约瑟夫哈林顿提出计算机集成制造思想 ( C o m p u t e rI n t e g r a t e dM a n u f a c t u r i n g ，C I M ) ，相继在2 0 世纪8 0 年代，专家 学者们提出了大规模定制化生产方式( M a s sC u s t o m i z a t i o n ，M C ) 。1 9 9 8 年美国 通用汽车和里海大学共同研究并提出了全新的制造业生产方式一敏捷制造 第一章绪论 ( A g i l eM a n u f a c t u r i n g ，A M ) 四】。信息技术的快速发展推动了管理革命的进程， 由此产生了一系列基于信息技术的全局或局部改进的技术方法，如管理信息系统 ( M a n a g e m e n tI n f o r m a t i o nS y s t e m ，M I S ) 、物料需求计划( M a t e r i a l R e q u i r e m e n t P l a n n i n g ，M R P ) 、制造资源计划( M a n u f a c t u r i n gR e c o u r s eP l a n n i n g ， M R P I I ) 和企业资源规划( E n t e r p r i s eR e c o u r s eP l a n n i n g ，E R P ) 等n 们。美国学 者将丰田生产方式概括总结为精益生产方式n ，精益理论的内容在实践中被不断 完善和丰富，而精益企业价值就是对精益思想的进一步提升和发展。9 0 年代初， 美国的迈克尔哈默( M H a m m e r ) 博士提出了企业过程再造( B u s i n e s sP r o c e s s R e e n g i n e e r i n g ，简称B P R ) 的概念，在全球制造业又掀起了新一轮改善革命u 副。 表l - l 改善理论方法分类 内容特点 精准时制J I T ( J u s tI nT i m e ) ，K a n b a nP u l lP r o d u c t i o n 有系统的理论方法，采 益 持续改善C I P ( C o n t i n o u sI m p r o v e m e n tP r o c e s s ) ，K a i z e n 用多种技术，具有很强 生 快速换模S M E D ( S i n g l eM i n u t eE x c h a n g eD i e ) 的可操作性，目标明 立 全面生产维护T P M ( T o t a lP r o d u c t i v eM a m t e n a n c e )确。 理 5 W , 5 S 2 H ，E S C R I 论P O K A Y O K A ( E r r o rP r o o f i n g ) 与一个流( O n eP i e c eF l o w ) 方工作单元( W o r kC e l l ) 法 约束理论( T h e o r yo f C o n s t r a i n t s ) 企业流程再造B P R ( B u s i n e s sP r o c e s sR e e n g i n e e r i n g ) 精益企业价值 I E 工作研究( W o kS t u d y ) ，动作研究，方法研究是多种改善方法的理 理 动作经济原理论依据，被广泛应用于 论人机工程，物流工程各种改善活动中。 与 成组技术( G r o u pT e c h n o l o g y ) 方价值流分析 法 先进先出F I F O ( F i r s tI nF i r s tO u t l 基于运筹学、系统分析理论原理的优化方法 创 头脑风暴法( B r a i nS t o r m i n g )发散型思维方法在生 意比较法列举法产实践中的具体应用， 方 横向思维( B e n c h m r k i n g ) 可有效分析和解决许 法 矛盾创意法、观念移植法多实际问题。 方案效果分析法 常 排列图( 帕累托) 法( P a r e t oa n a l y s i s )产品质量管理和缺陷 用统计分析表法和措施计划表法控制的有效分析方法， Q C直方图法 侧重从统计学角度分 方 因果分析图法，分层法析问题。 法控制图法、散布图法、6s i g m a 法 近年来，现场改善的理论和方法日益成熟和完善，如表卜1 ，中国学者根据 第一章绪论 中国的市场环境和企业行业特点对现场改善进行了大量的研究和实践，出版了不 少论述。其中台湾学者在精益生产实践中总结出的N P S ( N e wP r o d u c t i o nS k i l l s ) 就是一套比较系统化的理论n 羽。但客观上讲，中国企业的生产管理理论还不成体 系，主要以模仿日本和美国模式为主，处于研究的初级阶段。由于国内外理论研 究的差异及国内研究百家争鸣的特点，使企业在现场改善理论的识别、实践和评 价工作增加了难度。因此，现场改善理论对中国企业来讲，还有待深入研究完善， 并需要进一步结合国内企业、行业的特点，以适应本土企业的应用和实践。总的 来说，我国企业的生产管理水平还是普遍较低的，基础的现场管理、基础的I E 水平和意识都还比较低，不管是精益生产也好、66 品质管理也好、E R P 也好， 都必须建立在基础的现场管理上才能发挥作用u 射。 1 4 企业现状分析 1 4 1 企业简介 R 公司是一家汽车零部件生产企业，拥有一千多名员工，多年来一直延续传 统的计划生产模式，没有进行过大的生产方式变革，生产管理技术较为落后，近 几年企业发展速度明显放缓，2 0 0 2 年公司出现首次亏损。公司以生产汽车用冷 却系产品为主，产品种类多工艺过程复杂，且市场还在积极拓展中。公司下设六 个生产车间以及其它职能部门。车间主要按产品系列划分，每个车间又按产品特 点下设不同的生产线，有些生产线和车间之间互为上下游工序。 1 4 2 外部环境变化对企业提出的新要求 随着全球经济一体化进程的不断加速，I T 技术的飞速发展已经将人类社会 从工业经济时代带入了信息经济时代，企业所处的商业环境也发生了剧变：顾客 需求瞬息万变、技术创新不断加速、产品生命周期不断缩短、市场竞争日趋激烈， 这一切构成了影响现代企业生存与发展的三股力量：顾客( C u s t o m e r ) 、竞争 ( C o m p e t i t i o n ) 和变化( C h a n g e ) ( 简称3 C ) 。传统的商业规则和管理模式已经 不能适应新的外部环境，企业为了生存和发展必需要进行一场改善革命去发掘新 的生存空间。近几年来，中国加入W T O 从较为封闭的市场环境走向全方位的开放， 市场环境发生了根本性的变化。在市场经济条件下，企业的生存来源、发展动力 都来自于市场和市场竞争。 第一章绪论 1 4 3 内部环境要求企业进行变革 由于企业的性质、管理、生产模式不同，因此不同程度的存在着各种问题。 从生产管理的角度来看，R 公司企业内部环境的问题有以下几个方面： 缺乏引导企业发展先进制造技术和实施连续改善的战略方向； 没有建立引导员工进行技术创新和发展先进制造技术的良好激励制。 员工没有制造技术创新的物质动力，缺乏改善的积极性； 缺乏鼓励企业发展先进制造技术和实施连续改善的文化氛围； 缺乏良好的培训机制。人员素质不高，对先进的管理思想技术认识够，缺 乏改善的意识； 生产成本高，设备故障率高，产品质量不稳定返修率高；生产管理方式落 后，制造周期长生产效率低，难以适应市场需求。 1 4 4 现场改善的必要性 在激烈的市场经济竞争中，企业必须找准自己的位置，抓住事物的根本才有 竞争力，才能生存和发展下去，企业的生产力水平低下，原因不仅仅在于技术、 设备的落后，更在于生产方式的落后，管理的落后。引进并运用先进的管理方式 已经成为我们企业生存和发展的需要。面对实力雄厚的国际竞争对手，在资源、 成本、技术等方面的竞争将是全方位、更深层次的。因此，现场改善是企业自身 发展规律的要求，是提升企业竞争力的必然途径，而且改善和创新也是企业发展 永恒的主题。竞争带来挑战的同时也带来了发展的机遇，企业必须通过连续改善 不断完善自身的各个方面才能领先一步进步入世界先进行列。目前R 公司的生产 管理水平、生产效率、产品质量与世界先进水平还是有较大差距的，因而，面对 来自外部市场竞争和企业内部的各种压力，要想实现企业的发展目标，企业需要 进行一场深层次的生产方式变革，从基础的现场改善作起引入先进的I E 理论和 精益生产模式，从而不断地降低成本、提高质量、改善服务，逐步提升企业核心 竞争力，在国际市场竞争中占得一席之地。 1 。5 研究主旨及技术路线 本课题将从连续改善理论出发，结合精益生产的研究方法，通过对R 公司的 传统产品铜质散热器的生产线的C T P 改善活动，从工序流程、生产线布局、工作 研究、生产线平衡等方面进行了系统的研究和论述，并且总结和评价了现场改善 的过程和方法，对企业的生产起到以下几个方面的改善： 第一章绪论 提高企业的生产柔性。 有效提高企业的生产效率。 有效提高现状工厂车间布局效率。 有效降低生产成本 有效提高产品质量 本文的技术路线如图1 - 2 所示。 图1 - 2 本文自q 技术路线 冒一禹亘 罚一弱司一习 第二章研究理论及方法 第二章主要使用的研究理论及方法分析 现场是“企业为顾客设计、生产和销售产品或提供服务的场所”。在制造业，现 场一般指生产部门的制造现场。现场管理就是“对生产现场进行综合治理，运用科学 的管理思想、方法和手段，对生产现场的各种要素进行合理配置和优化组合的动态过 程”。 现场管理是现代生产系统管理的重要环节，现场管理的好与坏，直接影响产品 质量、生产效率以及企业的市场适应能力与竞争能力。二战后日本的经济之所以会迅 速崛起，一个非常重要的原因是“日本的企业界十分重视现场管理，坚持低成本的改 善方法、良好的环境维持、消除不良品以及标准化作业方式”。现场管理有助于我 国企业特别是中小企业去面对全球化的竞争环境。 现场管理的基本内容包括定置管理和“5 S ”管理两方面。( 1 ) 定置管理是指通过 分析生产制造现场、人与物的关系，将“物”放置在适当的固定位置的管理活动，使 在生产过程中物、场所和人形成紧密有机的结合，从而实现提高生产效率、效益和产 品质量的目标。( 2 ) 5 S ”源自日语，它的管理内容包括整理( S E I R I ) 、整顿( S E I T O N ) 、 清扫( S E I S O ) 、清洁( S E I K E T S U ) 和素养( S E I T S U K E ) 。“5 S ”管理是优化现场管理 的主要方法和基础，有效实施“5 S ”管理能够营造一个轻松愉快的作业现场，塑造良 好的企业形象和企业文化，养成良好的职工素质，为其他管理活动奠定良好的基础。 典型的现场改善方法有两种，其一是美国工业工程的基本理论，在西方工业化过 程中发挥了重要的作用。而另一种则是日本丰田公司在吸收了I E 的基本理念与精华， 并结合日本文化进行本土化改造形成的精益生产方式。 现场改善是一个系统工程，涉及到多种理论与技术，本文只简要介绍几种有代表 性的理论方法。 2 1 基于IE 理论的连续改善方法 工业工程是为把人员、物资、设施等要素组成更富有生产力的系统而综合运用各 种科学、技术和管理知识对其进行设计、改善和设置的工程学科。通过对系统组成、 运行和管理方法等的不断优化，提高系统的整体效益、效率。 2 1 1IE 的涵义 美国工业工程师学会( A I I E ) 对工业工程( I n d u s t r i a lE n g i n e e r i n g ，I E ) 的定 第二章研究理论及方法 义是：工业工程是对有关人员、物料、设备、能源和信息组成的整体系统进行设计、 改进、和实施的学科。它应用数学、物理和社会科学的专门知识与技能，并且使用工 程分析的原理和方法，对上述系统可能取得的成果予以阐述、预测和评价。 I I E 的主席A l l e nS o y s t e r 在2 0 0 5 年国际工业工程年会上提出了一个最新的简明 扼要的定义；工业工程就是设计与改善系统。( I n d u s t r i a le n g i n e e r i n gc o n c e r n s d e s i g n i n ga n di m p r o v i n gs y s t e m s ) 2 1 2I E 的特点 工业工程是世界上公认的能杜绝各种浪费，有效地提高生产效率和经济效益的把 技术与管理有机地结合起来的一门边缘学科。其目标就是设计或改善一个生产系统及 该系统的控制方法，使它在保证工人和最终用户的健康和安全的前提下，以最低的成 本生产具有特定质量水平的产品。 降低成本、提高质量和生产率，追求生产系统整体效益是I E 的核心思想，也是 企业现场管理优化追求的目标n 剐。I E 在现场管理的基本思路是：在企业现有条件下， 在不增加投资或减少投资、不增加工人劳动强度甚至是减轻劳动强度的前提下，通过 重新组合生产要素( 人、机、料、法、环、检测、能源和信息等) ，优化生产流程、改 进操作方法、整顿生产现场的秩序，并对此加以标准化，切实推行作业管理、定置管 理和“5 S ”活动n 引，有效消除各种浪费，提高质量、效率和效益。I E 的特点可归纳几 点： I E 的核心是降低成本、提高产品质量和生产效率 I E 是综合性的应用知识体系( 技术和管理) 注重人的因素是I E 区别于其他工程学科特点之一 I E 是系统优化技术，其应用已拓展到各行各业 I E 是不断改善和创新的工程学 2 1 3 IE 理论的主要研究方法 I E 理论是多种改善方法的理论依据，被广泛的应用与各种情况的改善活动中。其 中有代表性的技术方法有n 引：工作研究、人机工程、物流工程、系统分析、运筹学、 价值分析等。本文将重点介绍改善( 包括作业改善及设备改善) ，其中包括了常见的 作业分析、动作分析等技术。 2 I 3 1 工作研究 工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术之一，被广泛的应用到全世界的各 第二章研究理论及方法 行各业中。工作研究的显著特点是，在需要很少投资或不需要投资的情况下，可以使 企业的劳动生产率显著提高，从而提高企业的经济效益，增强企业的竞争力，因此世 界各国都把工作研究作为提高劳动生产率的首选技术。工作研究包含方法研究和作业 测定两大技术。 方法研究帮助寻求完成任何工作的最经济合理的方法，从而减少人员、机器、无 效的动作和物料的消耗，并使方法标准化。方法研究是作业测定的前提n 引。 方法研究是对现有的和拟议的工作方法进行系统的观察记录和严格考察，改进其 中不必要和不合理的部分，以寻求更为简便、有效、安全和经济的工作方法的原理和 技术。方法研究的目的是改进工艺和流程：改进工厂、车间和工作场所的平面布局； 经济的使用人力，减少不必要的疲劳；改进物料、设备和人力的利用：改善现场的作 业环境。方法研究就是寻求完成任何工作的最经济合理的方法，达到减少人员、机器、 无效动作和消耗，并使方法标准化。方法研究内容包括：程序分析、操作分析、动作 分析、路线分析。程序分析以整个生产过程为对象，研究分析一个完整的工艺程序。 程序分析是对完成某项作业所经过的工作程序进行系统调查、记录和分析考察，以便 发现其中不合理、不必要的活动，从而找出改进的重点和相应的改进方案的一种分析 技术。程序分析包括工艺流程分析、流程程序分析、搬运分析、管理事务流程分析。 作业测定用于制定用经济合理的方法完成工作所需要的时间标准，从而减少人 员、机器和设备的空闲时间。 作业测定是运用各种技术来确定合格工人按规定的作业标准完成某项工作所需 的时间。合格工人是指具备必要的身体素质，智力水平和教育程度，并具备必要的技 能知识，使他所从事的工作在安全、质量和数量方面都能达到令人满意的水平。 作业测定的目的： ( 1 ) 制定标准时间； ( 2 ) 改善作业系统； ( 3 ) 制定最佳作业系统。 作业测定的方法有： ( 1 ) 秒表时间研究； ( 2 ) 工作抽样； ( 3 ) 预定时间标准法； ( 4 ) 标准资料法。 制定标准时间的方法一般有三种： ( 1 ) 经验估工法： ( 2 ) 统计分析法； ( 3 ) 作业测定法。 第二章研究理论及方法 时间研究是一种作业测定技术，旨在决定一位合格、适当、训练有素的操作者， 在标准状态下，对一特定的工作以正常速度操作所需要的时间。时间研究是用抽样调 查技术来对操作者的作业进行观测，以决定作业的时间标准。先利用程序分析、操作 分析、动作分析获得最隹程序和方法，再利用作业测定制定出标准时间。 2 1 3 2 生产线平衡 生产线平衡是现场改善的一项重要内容，通过平衡生产线中的各道工序，减少 工序间的时间差异，使生产线按照一定的节拍进行生产，保持均衡、一致、连续的生 产状态，从而减少各工作地的时间浪费，提高生产设备与人员的利用率。可以说生产 线平衡( P r o d u c t i o n l i n eB a l a n c i n g ) 就是对生产线的全部工序进行平均化，调整作业 负荷，以使作业时间尽可能相近的技术手段与方法，是生产流程设计及作业标准化中 最重要的方法体系 1 9 o 生产线平衡问题与下列因素有直接关系： 口操作人员的技能 口 作业时间 口 作业顺序 口人员分配 通常按以下流程进行： ( 1 ) 计算节拍T 节拍时间( t a c tt i m e ) 是指，生产线上连续生产两个相同产品的间隔时间，它是 生产线生产速度的衡量标准，其理想状态的的公式表达为： T = 三 Q 其中，t 为计划期内有效工作时间，Q 为计划期内的产量。 ( 2 ) 计算生产线平衡率 线平衡率是衡量生产线效率的一个重要指标，它反映了生产线工作负荷和生产资 源的分配等情况，通常认为，线平衡率在7 0 以上即可被接受。计算公式为： n ： 垒 m a x ( t f ) 刀 其中，厶为工序i 的作业时间，靠为生产线总人数。 2 1 3 3 人机工程 1 2 第二章研究理论及方法 所谓人机工程，就是研究人和机器，环境的相互作用及其结合，使设计的机器和 环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的 目的【2 l 】。 人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作 业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练，人机系统设计和开发，以及同 人机系统有关的生物学或医学问题。对于这些研究，在北美称为人因工程学或人机工 程学，苏联称为工程心理学，欧洲，日本和其他国家称为工效学。 设计人机系统时，要把人和机器作为一个整体来考虑，合理地或最优地分配人和 机器的功能，保证系统在环境变动下达到要求的目标。有些人机系统能用定量的系统 分析和系统综合的方法进行设计。一个简单系统，如一位操纵人员和一台机器构成的 单参数跟踪系统，操纵人员被看作是系统中一个元件，可用定量方法，即用传递函数 或其他数学方法近似表达操纵人员的动态特性，建立操纵人员的准线性数学模型；用 控制理论方法对操纵人员的传递函数，和机器的传递函数进行综合，便可得到调节品 质合乎要求的稳定的人机跟踪系统嘲。 人机工程学是一门年轻的科学。人机系统中人的特性、能力和限制已经有大量测 试数据可查。从系统分析角度研究人机系统，在原有设备基本不变的情况下，由于考 虑了人的动态特性而进行系统分析，再适当改动设备，就能显著提高工效。目前在飞 机、火炮、雷达、汽车、舰船和航天飞机等方面已广泛应用，在工业生产中也得到广 泛应用。 2 1 3 4 物流系统量距积和S 其计算公式为： s = 乃办 i = 1 = 1 其中，力为i 点到，点的物流量：西为i 点到歹点的距离 庐n lt t 为系统平面图编码数量 2 2 基于精益生产理论的连续改善方法 式( 2 3 ) 精益生产( L e a n p r o d u c t i o n ，L P ) ，又称精良生产，其中“精”表示精良、精确、 精美：“益”表示利益、效益等等。精益生产就是及时制造，消灭故障，消除一切浪 费，向零缺陷、零库存进军。它是美国麻省理工学院在一项名为“国际汽车计划”的 研究项目中提出来的。与传统大批量生产方式不同，精益生产是一种基于连续改善思 第二章研究理论及方法 想的东方管理模式，集中体现了面向客户、面向过程、连续改善、等现代管理理念。 精益生产在改善企业物流，建立良好的管理基础方面具有明显的优势。并在生产现场 管理方面所形成的一整套技术手段尤其是相当科学的，同时也具有很强的实践性。 很多精益技术源于日本企业的生产管理方法，如看板管理、全面质量管理( T Q M ) 等技术都是在丰田等日本公司的生产管理中产生的。美国的丹尼尔琼斯教授等人通 过大量细致的研究，并与当时欧美大量生产方式相比较后得出结论，正是这些生产管 理方式使得日本企业( 如丰田汽车公司) 迅速成为世界级的公司。这些管理思想和原 则就是精益生产。精益生产方式的目的是最大限度地消除浪费。精益生产理论认为， “浪费”一般分为七种，即： ( 1 ) 过量生产( 制造过多，过早生产) ； ( 2 ) 库存的浪费； ( 3 ) 等待； ( 4 ) 搬运的浪费； ( 5 ) 产品的缺陷； ( 6 ) 动作的浪费； ( 7 ) 不良改正。除此之外，还有人力资源的浪费、能源的浪费等等。 实施精益生产就是通过采用精益技术工具对企业的所有过程进行改进，从而达到 提高企业适应市场的能力及在质量、价格和服务方面的竞争力的目的。 总的来说，实施分为四个阶段：( 1 ) 采用价值流图析技术、过程分析等方法，明 确当前过程中所存在的浪费；( 2 ) 采用精益技术，改进和消除所发现的各种浪费；( 3 ) 对改进的效果进行评估；( 4 ) 对于行之有效的方法进行总结，使之规范化，纳入公司 管理系统之中。 2 2 1L P 概述 1 9 8 5 年，美国麻省理工学院筹资5 0 0 万美元，用了近5 年的时间，对9 0 家汽车 厂进行考察，并将大量生产方式与丰田生产方式进行分析对比，于1 9 9 1 年，出版了改 造世界的机器( T h eM a c h i n et h a tc h a n g e dt h ew o r d ) 一书，将丰田生产方式定名 为“精益生产”( L e a nP r o d u c t i o n ) ，并对其管理思想的特点和内涵进行了详细的描 述1 。 美国生产及库存管理协会( A P I C S ) 对精益生产( L P ，L e a nP r o d u c t ) 的定义如 下：一种在整个企业范围内以降低所有生产活动中各种资源( 包括时间的消耗) ，并 使之最小化的生产哲学。它要求在设计、生产、供应链管理及客户关系等几个方面， 发现并排除所有的非增值行为【2 3 】。 精益生产以人为本，以消除浪费为核心，以零库存、高柔性、零缺陷为目标，用 第二章研究理论及方法 最经济的方式进行生产制造，在客户需要的时候，按客户需要的数量，使用最少的资 源来生产、提供客户需要的产品。它的实施大幅减少了等待时间、作业切换时间，减 少了成品和在制品库存、降低了产品不合格率，缩短了产品生产周期，因而被誉为继 手工业生产方式、大量生产方式之后的第三个里程碑。它与传统的大量生产方式区别 比较如下表所示： 表2 - 1 精益生产与大批量生产方式的比较 上述指标分别从不同的侧面反映了传统的批量生产和精益生产的特征差异嘲1 。精 益生产显示了比传统生产方式更为优秀的特点。精益生产集准时生产制和柔性制造的 优点于一体口6 1 ，在质量管理上贯彻六个西格码的质量管理原则，不是依靠检查，而是 从产品的设计开始就把质量问题考虑进去，确保每一个产品只能严格地按照惟一正确 的方式生产和安装：在库存管理上，体现了节约成本的要求，在满足顾客的需求和保 持生产线流动的同时，做到了产成品库存和在制品库存最低：在员工激励上，精益企 业里员工被赋予了极大的权利，真正体现了当家作主的精神，并且人事组织结构趋于 扁平化，消除了上级与下级之间相互沟通的隔阂，做到全厂上下一条心。所有这一切 都体现了降低成本、提高产品竞争力的要求。 2 2 2L P 的优越性 同传统的大批量生产方式相比，精益生产方式的优越性有以下几个方面啪1 ： ( 1 ) 所需人力资源：包括产品开发、生产系统，以及工厂的其他部门，与大量 第二章研究理论及方法 生产方式相比，最低能减少一半。 ( 2 ) 新产品开发周期：最低可减少一半。 ( 3 ) 生产过程的在制品库存：最低可减至大批量生产一般水平的十分之一。 ( 4 ) 工厂占用空间：最低可减至一半。 ( 5 ) 成品库存：最低可减至四分之一。 ( 6 ) 产品质量缺陷：可减至原来的三分之一。 2 2 3 连续改善理论( CIP C o n tin u o u sIm p r o v e m e n tP r o c e s s ) 连续改善理论是精益生产方式的一个重要理论，涵义是，以超前的思维预见过程 中可能遇到的要素( 包括特定的设计、作业方式以及与之相关的成本要素) ，并借助 先期规划制约的各种手段进行预期调整，同时结合相应的效果计量和评估方法，确保 实际过程中以预期的低成本运作旧1 。 以T P S 为代表的精益生产理论模式( 图2 - 1 ) 可以概括为：一大目标，两大支柱 和一大基础。 图2 1L P 的理论模式 ( 1 ) 一大目标。精益生产的最终目标是通过降低成本产生效益，而降低成本主 要通过消除浪费( 人员、设备、库存等) 来实现。 为了实现这个目标还必须同时实现三个次要目标，即： 1 ) 能够适应数量、种类两方面每天及每月需求变化的数量管理。 2 ) 各工序只向后工序供应合格品的质量保证。 3 ) 为了实现降低成本的目标，在利用人力资源的范围内，必须同时增强对人格 的尊重