（工商管理专业论文）伟创电子有限公司现状诊断及优化研究.pdf

i 摘摘 要要 企业诊断是了解企业真实现状的有效方法，它主要通过一系列对企业状况的 合理假设作为基础，并从现代企业的生产经营目标入手，寻找合适的工具去描述 企业真实状况，建立一套内部评价基准，指出企业现状的不足之处及其原因所在， 为企业管理者进行合理的企业决策提供有力的支撑。目前，在我国经济体制从计 划经济向市场经济不断转型的过程中，市场经济体制不断的完善，市场不断开放， 企业间的竞争在不断加剧。而身处其中的企业所要调整、完善的事情千头万绪， 企业管理者所要决策的项目何止千万。因此，一个企业要想在不断调整、完善的 过程中，同时还有应对来自国内外市场的竞争并取得成功，其难度可想而知。那 作为一名企业管理者，在进行任何一项决策的时候，对企业自身状况有一个准确 的认识就显得尤为重要了。 本文通过理论结合实际，指出现在企业所应用的诊断工具不足之处，对变量 分析框架下的诊断工具做出了较为详细的说明，并结合伟创电子公司的 pcb 生产 线的生产状况进行了一次诊断应用流程的探索研究。论文首先对企业诊断技术的 发展历程进行了回顾，并指出了现有的诊断应用技术的不足。然后引入一种新的 制造企业诊断分析理论和工具。论文最后通过对伟创电子公司的一条 pcb 生产线 案例的研究来具体探索一个制造企业的诊断过程。包括：构建企业内部总体状况 评价基准；具体工段的变量分析诊断；指向性优化方案的提出。 关键词：关键词：诊断 优化 在制品 生产周期 产能 ii abstract diagnostics is an efficacious way to comprehend real state of the enterprise, which is based on reasonable hypothesis about a manufacturing factory to look for suitable tool. diagnosis process proceeds from strategic goals of contemporary enterprise, then uses diagnostics tool to describe real condition of manufacturing factory and set up a wholly set of internal benchmark, and finally points out drawback of factory. all above things we do is just for training sharp tuition of enterprisers when they make enterprise- decisions presently, economic reform in our country is on the way from planned economy to market economy. the system of market economy is constantly consummating; the market is constantly opening and competition among all enterprises is constantly aggravating. there have many things to be adjusted in an enterprise, so enterpriser must make decisions on many projects. therefore, the enterprise is hard to success in this market circumstances. for above reason, as an enterpriser, it is especially important to comprehend real state of factory precisely, when he give a decision about factory. based on the basis of combining the theory and reality, this thesis elaborates carefully diagnostics tool under variable-analyze system and analyzes the manufacturing management of weichuang electronics ltd. firstly, this paper reviews the developing course of diagnosis tool. secondly, the article leads into a new theory and tool of manufacturing diagnostics. finally, this thesis analyzes the manufacturing diagnostics process of a pcb line in weichuang electronics ltd, including the following content: setting up internal benchmark of enterprise; variable-analyze diagnostics of circuit- printed process; putting forward directional optimal scheme, etc. keywords: diagnostics optimal work-in-process cycle-time throughput 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密， 在 年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 1 1 绪论绪论 1.1 国内外制造企业诊断及优化技术的发展概况国内外制造企业诊断及优化技术的发展概况 企业的诊断技术是随着科学管理思想的诞生及其演变过程而不断发展和演变 的。十九世纪末期，泰勒将科学引入到管理中，开启了企业科学管理的新纪元。 伴随着科学管理思想而产生的企业诊断技术主要是动作分析法1。这是一种基于标 准化操作思想的，以期提高生产线员工的操作水平，提升作业效率的诊断优化方 法。其具体的作法是将生产线上生产绩效最高的员工的作业动作进行分解、分析， 最后固定，并将之推广到同岗位的其他员工，使得作业动作标准化，从而达到提 升作业绩效的目的。 随着工业化进程的不断推进，企业的规模不断的扩大，企业生产的产品的销 售范围也在不断扩大。此时的企业需要生产更多的库存产品以应对更广阔范围内 的市场销售。伴随企业此种状况的出现，此时的企业诊断优化技术主要是集中在 库存控制上，其主要的代表性方法是： （1）经济定货批量模型2； （2）动态批量模 型3； （3）报童模型及（q、r）模型等4。以上这些库存诊断及优化模型主要基于 成本的角度来衡量企业应持有的库存商品数量的多少，其决策的出发点是以如何 以最少的库存成本来应对外部市场的确定或不确定需求为基础。这些决策与企业 自身的制造水平无太大的关联，对企业生产制造水平的促进作用有限。其后关于 库存诊断及优化技术又出现了一些新的方法，诸如：abc 分析法、线性优化方法， 还有一些优化软件的问世都为库存的合理配置提供了一些可供选择的方法5。 从上世纪六十年代开始，随着市场环境的竞争日渐加剧，特别是对产品质量 的要求不断提高，以前所出现的一些诊断及优化技术明显不能满足稳定甚至提高 的质量管理系统。流程统计控制（spc）系统，作为一套能对生产流程进行较好的 事后质量控制系统，被广泛应用于制造企业6。由于 spc系统能够运用统计技术 发现产品质量的偏差症结所在，对改善产品质量有很大帮助。因此 spc系统往往 2 作为一套质量的控制、诊断工具在使用。其后在质量控制、诊断方面又出现了 6、 tqm（全面质量管理）等管理、控制系统，使企业在质量控制上达到了很高的水 平7。 “产品的品质源自于设计” ，随着对品质控制思路由事后控制转向事前事中控 制，新的工具也被开发应用于众多的制造企业中，如计算机辅助设计（cad） ，计 算机辅助制造（cam）就是源自于此种品质思想下的二个典型代表工具8。利用 计算机的高效、精密，在产品的设计、制造阶段，对产品设计、制造实施改良和 精准的控制，以达到不出瑕疵品的目的。这一系列的质量管理工具，对保障、改 善企业产品质量起到了很大的作用。 伴随着全球经济一体化的进程，市场对企业的要求日渐多样化。价格、质量 并不是现在的客房所唯一关心的重点，差异化、服务、交期也同样成为当今制造 企业竞争制胜的要素。基于多元竞争系统的复杂性、对制造企业的管理复杂性也 会成倍的增加。因此，从上世纪七十年代开始，管理学界开始在制造企业内推行 管理复杂制造企业的大型管理工具mrp（物料需求计划） ，以及紧随其后出现的 mrp（企业需求计划） 、erp（公司需求计划） ，到现在广为推崇的 jit（准时制 生产） 、lp（精益生产）9。以期实现对企业的全方位高效管理，达到企业在多元 竞争体系中胜出的目的。但同时我们应该看到，这些大型的管理系统只是一些复 杂的企业运营控制系统。它们只是按照一套理想的企业运营状态模型来构建的， 然后推而广之，使所有应用它们的企业按照其框架来运作。虽然在应用到具体的 企业上时会根据不同的企业作相应的调整，但是其核心的理念和框架是没有变化 的10。我们知道，就管理而言，没有一种放之四海而皆准的管理模式。因此，不 难预见，这样的一套大型管理系统能在多大程度上取得成功是值得怀疑的。而且， 从本质上来说，这些系统只是一些维持系统、控制系统，而远非一些优化系统。 虽在其中应用有优化技术，但是系统的理念是一种控制的思想。此外，这些系统 本身都是刚性的，不具备很好的柔性，对外界的应变性较差。在面对复杂多变的 市场环境时，使用一些具有很好柔性的诊断及优化系统来与这些系统进行配套就 显得十分必要了11。 3 1.2 当前管理中诊断及优化技术存在的问题当前管理中诊断及优化技术存在的问题 企业诊断及优化的目的，是为了管理者进行正确的企业决策提供有力的支撑 和合理依据。然而在当前的管理系统中，由于优化技术本身的特性及应用特点， 使得它们在管理决策中的地位大打折扣。其主要的问题在于： 1）应用层次太低。在当前的制造管理中，大部分的诊断及优化工具是应用于 生产管理一线上的，属于操作层面上的优化工具。通过它们，管理者可以知道企 业生产的各个具体环节的状况，但却不能形成一个企业整体、全面的状况概念。 企业整体的真实状况究竟如何？就需要管理者依据自身的经验来加以判断形成。 而经验的积累往往带有很浓的个人色彩，其传承也难。这也说明了为什么同样的 企业，在两个不同领导人的管理下会有迥然不同的结果。这是由于高层决策的制 定没有诊断及优化工具可以利用，只能依据个人经验的必然结果12。 2）诊断及优化工具只能做到指标性优化，无法做到指向性优化。现在制造企 业所应用的管理系统中，其中所涉及到的诊断及优化工具只能告诉管理者运用该 工具对企业某个方面进行诊断及优化后会达到什么样的效果，但却没有指出如何 达到此种效果的途径，以及造成问题现状的真实原因。比如说，运用库存优化工 具对企业库存状况进行诊断后，会得到如下的结果：如果库存控制在某一水平， 那么企业的库存成本会减少多少。但是它却不能告诉管理者该如何做才能将库存 水平减少，或现有库存问题的症结所在。面对这样一个优化方案，企业究竟该如 何着手来实现库存的优化呢？或通过改善生产环节，降低生产周期；或通过改善 配送环节，提高配送效率；或者采用其他的手段。要知道企业是一个系统，在企 业内部的任何动作都会有牵一发而动全身的效果。那上面的改善行动对其他环节 会带来何种影响？是好是坏？这都无从判断。而作为管理者仍只有借助自身所积 累的经验来做出决策。对于这样的决策是无论如何都不能算得上科学决策的13。 3）在现有管理系统中，各个优化技术之间是相互孤立的，没有能够形成一整 套有机优化体系。在当今企业所应用的管理系统中，其中运用到的优化技术大都 只进行点的优化，各个优化点之间并没有建立起有机的联系，局面基本上是各自 为政，互不干扰。而真正有效的企业决策就是要找到影响企业成功的各个要素间 4 的相关性，从而收到四两拨千斤的效果。但是这种相关性在现有管理系统的优化 技术中是欠缺的，而且这样就会导致企业决策的制定带有很深的个人烙印。 总之，在企业管理系统中，由于优化技术的应用层次偏低，优化结果的指标 性特性及各个优化技术相互孤立的现实。这些都导致实际的企业决策往往具有很 浓的个性化特点，其质量的高下往往由决策者经验积累的多少和价值大小所决定。 而决策的个性化就注定了企业的个性化，失去了优秀的决策者的个性化企业还能 够走多远？想一想不难得出答案。或许等到下一个英雄出现的时候，企业又可以 等到重生了。本文所使用的制造企业诊断方法，意图从全局的角度对企业状况进 行全面的审视，并通过工件加工流动过程中的变量分析，将影响企业成功的各要 素有机的联系起来。期望有助于锻炼管理者对企业问题的敏锐触觉，以及为管理 者制定决策提供有力支撑。这些都将提供一个具体的案例分析呈现出来。 1.3 论文结构论文结构 全文共分五章。 第一章是绪论。回顾了国内外制造企业诊断及优化技术的发展概况，并指出 当前制造管理中诊断及优化技术在应用上存在的问题。 第二章是诊断及优化技术的相关理论基础。阐述在论文案例分析中将要用到 的诊断理论及相关计算公式。 第三章是伟创电子有限公司介绍及现状诊断分析。就论文案例分析的伟创电 子有限公司的 pcb 生产线的相关背景资料进行简单的介绍,并运用第二章中介绍的 诊断及优化技术对伟创电子有限公司从两个层次进行诊断分析，即从整体宏观上 和具体的线印工段。 第四章是伟创电子有限公司优化方案的提出。在上面的诊断分析基础上，并 针对公司现状提出优化方案。 第五章是结束语。就论文所涉及到的诊断及优化技术在具体的实际应用中要 关注的环节提出几点体会,并简单展望了该技术的应用前景。 5 2 诊断及优化的相关理论基础诊断及优化的相关理论基础 2.1 引论引论 要对制造企业进行合理的诊断与优化，有必要先从企业目标着手。因为只有围 绕着企业目标实现的行动对企业而言才是有价值的，偏离目标的任何行动都是徒 劳的。为此，将本文的诊断及优化相关理论的起点设定在制造企业目标层级图（图 2-1）上14。 图 21 制造企业目标层级图 2.2 企业整体诊断优化的相关理论基础企业整体诊断优化的相关理论基础 2.2.1 企业总体状况的诊断理论企业总体状况的诊断理论 从制造企业目标层级图中，可以看出，一个企业就整体来讲，只有具备很高 的盈利能力，才能算的上是一个可以健康发展的企业。而企业有很高的盈利能力， 即意味着企业具有很好的投资回报。 高盈利能力 低成本高销量 低单位成本产品高质量好的客户服务 高产能高设备 利用率 低库存快速客 户响应 产品类 别丰富 更少变量短的生产周期低设备 利用率 高库存更多变量 6 由，投资回报利润/资产 利润收入成本 则有：投资回报（收入成本）/资产 在工厂层面上，等同于上式中的收入、资本、成本的分别是：产量，尤其指 单位时间内已销售的产品数量；资产，特别是在工厂内可控的资产，如库存等； 以及成本，主要包括工厂运营费用，尤其是由于诸如延时、外包及产品缺陷等变 量所引起的成本应给予额外的关注。也就是说，上述的这三个基本指标在高层的 财务指标和与生产制造活动有直接关系的基层指标之间建立起了某种联系。而基 于这种建立起来的联系，企业管理者可以通过对生产作业活动的直接衡量来达到 间接而有效的衡量企业的总体状况的目的。 为此，本文在众多衡量企业作业活动的指标中，选择产品在制品（wip） 、产 品生产周期（ct）以及生产产量（th）这三个与生产活动直接相关的指标来平价 企业的整体状况。因为，首先，更少的在制品可以实现低资产的目标；其次，短 的产品生产周期可以实现企业低成本运作的目的；最后，高产量可以实现企业的 高收入目标。所以，只需要对企业的在制品状况、产品生产周期及产量进行客观 的衡量与评价，就能够对企业的整体状况进行很好的诊断与评析15。 为此，可以应用 little 法则及其衍生工具来对企业在制品、生产周期以及产量 进行较合理的计算与分析，并在此基础上对企业的整体状况做出客观的判断。 2.2.2 企业总体状况的诊断计算公式企业总体状况的诊断计算公式 1）little法则公式 wipctth （2-1） 其中：wip: 企业的在制品数量，包括半成品库存 ct: 产品的生产周期 th: 单位时间的产品产出量 关于 little法则的几点说明： (1)little 法则揭示了在长期的生产过程中，在制品数量、生产周期及产能这三 者之间的基本关系。 7 (2)little法则适用于各种类型的生产线。 (3)运用 little 法则对生产线进行精确计算需要对生产过程中的数据进行长期的 收集。在短期内，可用于近似计算。 (4)在产能一定的情况下，对生产周期的压缩也即意味着对在制品数量的有效控 制17。 2）最佳生产状态的计算公式 w/t0 ，当 ww0 thbest = （2-2） rb ，其他 t0 ，当 ww0 ctbest = （2-3） w/rb ，其他 公式（2-2）和公式（2-3）是计算企业在最佳生产状态下的产能、生产周期值 的计算公式。最佳状况是指企业在工艺水准上及管理水平上维持高品质的一致性 的状态。在工艺上，是指产品的加工时间、机器的故障及维修时间、产品的检测 手段、温度和原材料品质都维持高度一致性，没有丝毫偏差。在管理上，产品的 加工批量、生产批量及搬运批量都是最优且连续一致的，是使生产线能维持最大 产能的最优值。总之，企业的最佳状况是指生产环节的一切要素都是可预见的， 且都是可控状况下的企业表现。 3）最坏生产状态计算公式 ctworst = w t0 （2-4） thworst = 1/ t0 （2-5） 公式（2-4）和公式（2-5）是计算企业在最坏生产状况下的产能、生产周期值 8 的计算公式。最坏状况是指在工艺上完全可控、可预见的最优状况，而在管理上 完全可预见、可控的最差状况下的企业表现。 4）实际最差生产状态计算公式 ctpwc = t0 + (w1)/ （2-6） thpwc = w/(w0 +w1)rb （2-7） 公式（2-6）和公式（2-7）是用来计算企业在实际最坏状况下的产能、生产周 期值的计算公式。实际最差状况是指在生产工艺上处于一种完全随机的状况，但 是管理优良的状况下企业的表现。为使企业的生产随机性最大化，对此状况下的 企业有如下假设： (1)生产线是一条平衡的生产线，即各工段都具有相同的产能。 (2)所有工段都只有一台机器设备。 (3)各工段加工时间是随机的，且按指数分布。 但在现实的企业中符合以上假设的是没有的，也就是说现实中企业的生产随 机性是不会比实际最差状况下企业生产随意性大的。那么在现实中，如果企业的 表现较之实际最差状况还差的话，说明企业的管理上有明显有待于改善加强的地 方。 上述的三组公式是用于建立企业内部评价基准之用。当将真实的企业状况纳 入其中，就可以较直观的判断出企业当前的总体状况。 5）计算参数说明 (1)瓶颈产能（rb） ，是指生产线各工段在处于最高的长期设备利用率状况下所 能达到的产能。rb等于各工序中处于瓶颈位置工序的产能。 (2)净加工时间（t0） ，是指生产线在长期运行状态下，各道工序的平均加工时 间之和。 (3)临界在制品数量（w0） ，是指生产线处于产能为 rb，其产品生产周期为 t0状 况下所持有的在制品数量。 9 (4)在制品数量（w） ，是指生产线在一段时期内所持有的平均在制品数量。 (5)最佳产能（thbest） ，是指生产线处于最佳状况下当在制品数量为 w 时所能 达到的最大产能，是一个理论最大值。 (6)最短生产周期（ctbest） ，是指生产线处于最佳状况下当在制品数量为 w 时， 产品的最短生产周期，是一个理想值。 (7)最小产能（thworst） ，是指生产线处于最差状况下当在制品数量为 w 时所能 达到的最大产出，是一个理论最小值。 (8)最大生产周期（ctworst） ，是指生产线处于最差状况下，当在制品数量为 w 时，产品的最小生产周期，是一个理论最大值。 (9)实际最大产能（thpwc） ，是指生产线处于实际最差状况下，当在制品数量 为 w 时，所能达到的最大产能。 (10)实际最短生产周期（ctpwc）是指生产线处于实际最差状况下，当在制品 数量为 w 时，产品的最短生产周期。 2.3 企业具体诊断优化的相关理论基础企业具体诊断优化的相关理论基础 2.3.1 企业具体状况的诊断理论企业具体状况的诊断理论 通过企业目标层级图，可以看出企业高层目标的实现需要以企业作业层面目 标实现为基础。一个企业要想具备较高的获利能力，则需要它能做到低的生产成 本和高的产量（销量） 。而低的生产成本意味着低的单位成本，这就要求企业能做 到高的生产产出、高的设备利用率和维持很低的库存。如果一个企业的产品类别 较少，则企业能更好地实现高的生产产出和低库存运营的目的。当企业的产品生 产周期很短的话，企业也更容易做到低库存运营。 同时，要提高产品的销量，就要求企业能够生产出能满足消费者需求的、高 质量产品，而且企业还必须提供给消费者好的客户服务。好的客户服务是以对客 户的快速响应和能生产的产品类别够丰富为依托的。企业要想实现对客户的快速 响应，就需要其能做到最短的产品生产周期、保持较低的设备利用率及维持较高 的库存水平。然而企业要生产出高品质的产品，就必须减少生产线产品的多样性 10 和达成尽可能短的生产周期。 由此不难发现，要实现企业目标层级图中的高层目标，在操作层面上有几个 互相矛盾的地方。比如，企业要达到对客户的快速响应，通常应持有较多的库存， 但是高库存水平对企业实现较高的资产回报是不利的。企业维持较高的设备利用 率对降低单位产品成本是有利的，但这样做却对企业想要实现的对客户的快速响 应带来不利影响。还有，企业如能生产更丰富的产品类别对企业的客户服务无疑 是有利的，但产品的多样性增加却对企业保持低库存生产和得到高产出带来不利 的影响。对于这些企业内在矛盾，主要是由企业的高层目标所决定的。就现在的 市场竞争态势下，具有其天然的本质属性。企业所能做的好像只有在这些矛盾中 寻求一种妥协。如持有一个折中的库存量，维持一个合理的设备利用率等等。别 无它法。 产品生产周期是一个可以实现双赢的管理量。通过层级图可以发现，企业拥 有一个较短的产品生产周期对于实现产品的低成本和产品的高销量均是有利的。 也就是说，一个短的产品生产周期可以全面满足企业高层目标的实现。据统计， 在大多数制造企业中，真正用于产品加工的时间仅仅只占到企业所对外给定的生 产前置期的 10左右。也就是说，在一个产品的整个生产周期里，绝大部分的时 间是用在排队等候、搬运等候、检验等候等这些非增值性的活动中了。可见，一 般的制造企业的产品生产周期是很有压缩的空间的。而且，一个产品的生产周期 与整个生产工艺水平、产品的质量水平及企业的管理水平具有很强的关联性。因 此，在制造企业的具体诊断及优化时，选择以产品生产周期的诊断及优化作为切 入点，从而达到从管理的角度发现问题症结的目的16。 2.3.2 企业具体状况的诊断计算企业具体状况的诊断计算 在制造企业里，产品的生产周期是指从原材料投入生产开始，到最后产品入 库为止所经历的时间。它等于在整个工艺流程中各个工段的生产周期之和减去其 间相互重叠的部分时间。 就单个车间工段来讲，其生产周期的细分表达式如下： 生产周期（ct）物料搬运时间（mt）+物料排队时间（ctq）+工件的加工 11 时间（te）+等待成批时间（wtbt）+批内加工等待时间 （wibt） 物料搬运时间（mt） ：是指将工件从上一道工序流到下道工序所花在搬运上的 时间。 物料排队时间（ctq） ：是指成批的工件等待被加工的过程所花掉的时间。 工件的加工时间（te） ：指机器加工一个工件所用的时间。 等待成批时间（wtbt） ：指工件为了成批加工或者搬运的目的而用的等待时间。 批内加工等待时间（wibt） ：在同一个加工批次内，工件等待被加工所用的时 间。 1）变量计算公式 c 0= 0/t0 （2-8） 2）变量传递效应公式 ca2（n+1）cd2（n） （2-9） u2（n）ce2（n）+1u2（n） ca2（n） 其中： ce2c02 + (1+cr2)a1amr/ t0 （2- 10） u rate （2- 11） 说明：变量传递效应ca2（n+1）cd（n），是指上游工序中的各种变量通过 其对工件离站时间上面的影响，从而将变量向下游传导的现象。它的存 在说明了生产中各种问题的真正原因具有一定的隐蔽性。因为本站出现 的问题，其原因很可能是上游工序表现不好所致。这就迫使企业管理者 必须从全局看待生产中的各种问题。 3）平均排队时间，ctq ctq （ca2+ ce2）/2 u/（1u） te （2- 12） 12 4）平均有效加工时间， tet0/a， （2-13） 其中，amf/（mf+ mr） （2-14） 5）批内平均加工等待时间，wtbt wtbt=(k1)/2te （2-15） 6）站外平均等待成批时间，wtbto wtbto=(nok1)/2te （2-16） 7）站内平均等待成批时间，wtbti wtbti=( nik1)/2te （2-17） 8）参数说明 (1)净加工时间标准差（） ，其值的越大说明在净加工时间上存在的偏差越大。 (2)平均净加工时间（t0） ，是指生产线在长期的生产中，加工一个工件所耗费 的时间。t0是一个统计量。 (3)净加工时间变化系数（c0） ，主要反映由于生产过程中的随机因素的不完全 可控性所导致的加工时间上的非一致性的大小程度。变化系数越大，说明加工时 间的非一致性程度越大。设备本身的不稳定，管理上的朝令夕改都会导致这一现 象的出现。加工时间上的不稳定会使得生产线上有的设备由于缺料或原料堆积等 原因而出现停工的现象频繁发生。而生产线想要保持生产的连续就必须维持更多 的在制品和延长产品的生产周期或者以牺牲产能为代价了。 (4)设备的可用性（a） ，反映了设备可用于加工生产时间最大比例。其值越小， 最直接的损失就是平均有效加工时间边长和产能的丢失。那么对相同的工件到达 率，设备利用率就会升高，排队时间就会变长。另外，由于产能的损失，就会使 得以产能来缓冲生产变量的目标无法实现，企业就只有靠增加在制品和延长生产 时间来解决。 (5)设备平均故障发生时间（mf） ，其值大小说明了设备可连续生产的时间长短。 机器特性及管理水平对其影响最大。 (6)设备平均维修时间（mr） ，是指在较长的生产周期里，设备故障的维修时间 13 的平均值。其值越大，说明设备因故障停机时间越长，这样就带来三方面的影响。 一是会降低设备的可用性和利用率；二是容易导致设备前产生大量的来料积压； 三是下游工序要在设备故障停机期间维持正常生产，就必须持有更多的在制品库 存，这样工件排队时间就会增加。而生产周期也就理所当然的被延长了。因此， 对一台设备，减小平均维修时间是很有必要的。 (7)设备平均维修时间的变化系数（cr） ，反映了在设备发生故障时，其维修时 间上的不一致性程度。cr 越大，会导致生产线维持稳定生产的目标实现起来更加 困难，就会需要更多的产能、在制品和更长的生产周期来对其予以缓冲。导致 cr 增大的原因有：维修的项目的不一致； 非正常设备故障的频发； 设备维护人员 的更换等。 (8)有效加工时间变化系数（ce） ，反映了设备在有效加工时间上的不一致性程 度。其值大小取决于以下因素：设备的加工特性，工件的类型的多少，设备的平 均维修时间及其不一致性程度。 (9)设备平均有效加工时间（te） ，是指在实际生产中，加工一个工件所需耗费 的时间。其值主要受设备的可用性程度的影响。 (10)工件的到达率（ra） ，是指在一段时期内，单位时间内，接收到上游工序的 工件数量。 (11)平均到站时间（ta） ，在一段时期内，接收到上游工序工件的时间间隔的平 均值。其值受搬运批量大小的设定影响最大。 (12)平均到站时间变化系数（ca） ，反映了工件到站时间间隔的不一致性程度。 其值大小等于上游工段工件平均离站时间变化系数。其值越大，说明工件到站时 间上的差异越大，本站设备出现停机等待现象就会越频繁。为应对此种变量，本 站就须持有更多的在制品库存，相应的产品生产周期会被延长。 (13)平均离站时间变化系数（cd） ，反映了工件离站时间间隔的不一致性的程 度。其值等于下站的平均到站时间变化系数。从 cd 的计算式中可以看出，其值大 小主要受设备利用率、加工时间变化牺牲和传递变量的影响。加工时间变化系数 和传递变量的越大，则 cd值越大。而 cd值在设备利用率 u2=c2a/(c2a+c2e)时取得最大 14 值。cd的值越大，会导致下游工序需要采用牺牲产能或增加在制品库存及延长生产 周期来应对，从而影响企业的整体表现。从对传递变量的缓冲效果上来看，上游 工序传递过来的变量是不能以产能来缓冲的。因为工序产能越高，那么对相同的 到站率，其设备的利用率就越低，则工件的平均排队时间越短，排队在制品就越 少，设备的柔性就越高，对传递变量就会越敏感，缓冲效果就越差。决定 cd 大小 的因素有：设备利用率、有效加工变化系数及工件平均到站时间变化系数。 (14)设备利用率（u） ，反映了设备产能的空余程度。其值越大，设备的繁忙程 度越高。工件的到站率及平均有效加工时间是设备利用率决定变量。 (15)平均排队时间（ctq） ，是指一批工件等待被加工的过程所花的时间。其值 大小受到站变量（ca） 、加工变量（ce） 、设备利用率（u）及有效加工时间的影响。 (16)平均等待加工时间（wibt） ，是指在一个加工批量内，工件的平均等待时 间。其值大小由加工批量的大小及平均有效加工时间决定。 (17)平均等待成批时间（wtbt） ，是指工件花在等待搬运的过程中花费的时 间。分为站内平均等待成批时间（wtbti）和站外等待成批时间(wtbto). (18)加工批量（k） ，是管理设定量。 (19)生产批量（n） ，是管理变量。 (20)内部、外部搬运批量（ni，o） ，是管理设定量。 15 3 伟创电子有限公司介绍及现状诊断分析伟创电子有限公司介绍及现状诊断分析 3.1 伟创电子有限公司介绍伟创电子有限公司介绍 伟创电子有限公司是由外国的一家跨国公司在中国投资建立的一家全资子公 司。该集团公司主要是为许多全球领先的通信、电脑及网络公司提供全方位的硬 件配套。具体到伟创电子有限公司，它是专门为电脑公司进行配套生产的印刷线 路版（pcb）生产企业。公司成立于 1997 年，当时的投资总额为 6250 万美元，注 册资本为 2700万美元。建筑面积 30000平方米，现有员工数 2500人。 本文案例具体涉及的是该公司的一条台式电脑主板生产线。这条生产线专门 用于为各大电脑公司配套生产各种不同型号的主板。生产线的设计产能为 100 万 片/年，其工艺流程见图 3-1。另外，表 31 给出了生产线各个工段的生产能力以 及各工段的平均净加工时间。 由于公司采用的是 mrp管理系统在进行管理，其投料是按照其设计产品进 行的。工程师发现，生产线上的在制品是越来越多，而产量却有不断下降的趋势。 在一段时期内， 这条 pcb 生产线的产量平均在 1100 片/天 （每天按三班 24 小时计） 。 生产线上的在制品数量平均为 47000 片，而产品的生产周期大概为 43 天，即 1032 小时。产品的按期交货的达成率平均仅为 80%。虽然产品的最终成功率很高，平 均维持在 95%以上，但其中相当比例是返工的产品。 工程师选取其中的一个有较多工件积压的工段来进行细致的观察。虽然整条 生产线的瓶颈在成型工断，但是由于印线工段是整条生产线上最早出现大量在制 品积压的工段，所以工程师选取印线工段作为具体分析的起点。印线工段共有两 个工序。第一道工序主要是覆膜，就是按照客户的要求或板面设计的线路图，用 干膜覆盖板面上不需要的部分。第二道工序则是曝光，主要是将铺好膜的线路板 置于紫外线下进行曝光处理，为下一道工序的线路电镀做准备。 整条 pcb 生产线的生产批量设定为 n=10 批，加工批量为 k=50 片，各工段间 16 的工件搬运批量为 no=10 批，工段内部的工件流动采用的搬运批量 ni=10 批。 从库房领取基板，并将基板按照客户要求的或排版 所要求的尺寸进行裁切 根据孔径孔位图，在规定尺寸的板上进行钻孔处理 即板孔的非金属金属化，又名化学沉铜，通过化学氧化 还原方法使板孔内壁镀上一层铜， 以达到上下两面板相 导通的目的 加厚孔内和板面铜层的厚度 按照客户的板面线路图，用湿膜涂覆在板面上不需要 的部分，然后置于紫外线下进行曝光处理，为下道工 序的线路蚀刻做准备 加厚线路铜层厚度 在线路铜层上镀 snpb，以便刻蚀时保护线路不被蚀 刻液腐蚀刻 去除干膜，裸露出不需要的铜 用蚀刻液来蚀刻裸露出来的铜，并去除板上的湿膜 按照客户的要求在板面上印刷防焊油墨以及文字 按照客户要求在金手指上镀一定厚度的 ni 层和 au 层，以提高金手指的导电性能和机械性能 通过浸助焊剂的作用下在 pcb 板的裸铜处覆盖 一层均匀 平滑、不中断、有附着的焊锡膜，为 以后的 pcb 插件准备 将pcb板裁切休整成客户所需要的尺寸和质量 检验pcb板的电性能、焊锡性能、外观、机械性能等 合格品入仓 图 3-1 pcb 生产流程图图 3-1 pcb 生产流程图 板面镀铜 (cu ) 图形镀铜（ cu ） 裁板 线印（干膜印刷） 蚀刻 钻孔 通孔电镀（ pth ） 喷锡（ hal ） 成型 eol 测试 入库 镀 snpb 去干膜 镀金手指 印防焊（湿膜印刷） 17 表 31 pcb 生产线的能力数据 工段名称最大产能（片/小时） 净加工时间（小时） 裁板191.51.2 钻孔185.910.0 通孔电镀（pth）186.91.2 板面镀铜（cu）178.62.0 线印（湿膜印刷）150.56.9 图形镀铜（cu）136.41.5 镀 snpb165.31.8 去干膜190.80.8 蚀刻157.85.6 印防焊（湿膜印 刷） 146.22.2 镀金手指153.52.4 喷锡（hal）142.61.4 成型126.52.4 eol 测试169.51.8 rb126.5t041.5 由于曝光工序必须在无尘室内进行，其内部空间有限，最多只能存放 10 个加 工批量（即 500 片）的工件。能力计算表明，整个印线工段的瓶颈在曝光工序。 在曝光工序，每批工件被一次性放入设备中进行加工，其平均净加工时间为 22 分 钟，净加工时间的变量系数为 1.0，这主要是由于排放时间上的差异引起。另外， 曝光机的平均故障发生时间为 10/3 小时，故障的平均维修时间为 10 分钟，其变化 系数为 1.0。在覆膜工序中，工件是被单件加工的，每批工件（50 片）的平均加工 时间为 19 分钟，其加工时间的变化系数为 0.5。覆膜设备的平均故障发生时间为 48 18 小时，故障的平均维修时间为 8 小时，其变化系数为 1.0。整个印线工段的工件到 站是比较稳定的，到达率为 2.4 批/小时，其变化系数为 1.0。整个工段的理想产出 应为 2.4 批/小时（即 120 片/小时）但事实上该工段的表现却与期望中的相去甚远， 整个工段的实际产出仅为 1.50 批/小时（即 75 片/小时） 。 那么，从整体上来看，该生产线的表现如何？它能够做到什么样子？这是总 体评价中应该回答的问题。至于印线工段，到底出了什么问题？原因在什么地方？ 这是具体诊断分析阶段要解决的问题。 3.2 伟创电子有限公司总体状况的诊断分析伟创电子有限公司总体状况的诊断分析 3.2.1 数据说明数据说明 从表 3-1 中可以看出，这条印刷线路版生产线的瓶颈环节在成型工段。成型工 段的瓶颈产能为 rb126.5 片每小时。在现有的管理条件下，整条生产线的最少加 工时间为各个工段的最短加工时间的简单相加，为 t041.5 小时。而现在生产线 上的在制品平均数量实际为 w47，000 片，实际的产品生产周期为 ct1032 小 时，即 43天，实际的产能为 th45.8 片每小时，即 1100 片每天。 3.2.2 little 法则的验证法则的验证 wipctth 45.8 片/小时1032 小时 47300 片实际在制品数量 47000 片 这说明 little 法则是适用的。 3.2.3 企业内部基准的建立企业内部基准的建立 1）生产线理想状态基准 w0rbt0 126.5 片/小时41.5 小时 5249.8 片 19 rb126.5 片每小时 t041.5 小时 以上数据表明，在现有的工艺水平设定下，通过很好的管理，在加上对企业 生产线的工艺和生产变量进行有效的调整和控制，其最好的局面就会是：生产线 的产能为 rb126.5 片/小时；产品的生产周期为 t033.1 小时；而此时，生产线上 的在制品数量能够控制在 w05250片的水平。 2）生产线最差状态基准 ctworstwt0 47，300 片41.5 小时/片1967100 小时81962.5 天 thworst1/t0 1 片/41.5 小时 0.024 片/小时 以上数据说明，在现有的工艺水平下，由于管理混乱不堪，在加上对生产 线上的各种生产及工艺变量有意失控，就会导致这样的一种最差局面：生产线 的产能 thworst0.03 片/小时；产品的生产周期会达到不可思议的 5180 天。当然 这种极端的状况在现实的企业里是没有的。但这些数据却说明企业如果管理不 善的话，其表现可能差到我们无法想像的地步。 3）企业实际最佳表现基准 ctpwc = t0 + (w1)/ rb 41.5 小时+（47300 片-1 片）/126.5 片每小时 416.2 小时17.3 天 thpwc = w/(w0 +w1)rb 47300 片/（5250 片+47300 片-1 片） 126.5 片每小时 113.9 片/小时 上面的数据可以作如下的解读：在生产线上的工艺变量和生产变量按随机规 20 律发生的情况下，企业通过良好的管理，在生产线在制品数量达到 47300 片的时 候，生产线的产能可以达到 thpwc =113.9 片/小时，而且这时的产品生产周期可以 控制在 18 天内。 4）伟创电子公司 pcb生产线整体状况的诊断、评价 通过上面计算出来的数据，可以建立 ctwip 图表（图 32）及 thwip 图表（图 33） ，并将企业的现状置于所建的两个图表内，然后加以说明分析。 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 0 2500 5000 5250 7500 10000 12500 15000 17500 20000 22500 25000 27500 30000 32500 37500 40000 42500 45000 47500 50000 wip（片） ct（小时） 最佳状况实际最差状况最差状况 真实状态 图 3-2 pcb 生产线 ctwip 图 21 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 0 2500 5000 5250 7500 10000 12500 15000 17500 20000 22500 25000 27500 30000 32500 37500