分解法确定工作流的瓶颈

1、分解法确定工作流的瓶颈工作流瓶颈管理具有一套步骤。在一个过程中 ,工作由开始输入 , 经过一系列的中间活动 ,最后输出 ,形 成工作流。这犹如河水经过一个个岸口，岸口的最小流截面将限制着整个河流的流量，这个最小流量的岸 口就成为了整个河流的瓶颈。因此，加强对工作流的瓶颈管理，找出工作流的瓶颈，改善整个工作流，是 提高整个过程业绩的有效手段。工作流的瓶颈管理可以分为以下四个步骤：第一，确定工作流的瓶颈；第二，产生消除工作流瓶颈的解决方案；第三，对解决方案进行成本 / 效益分析；第四，优化解决方案。工作流瓶颈的管理是一个持续不断的过程， 原有工作流一个瓶颈的发现和解决， 使得工作流得到优化， 其过

2、程业绩上升，同时又会产生一个新的瓶颈，这是对隐藏的深层次问题的暴露。我们可以用图 1 来表示 这一过程。图 1 工作流瓶颈管理步骤" 瓶颈 " 一词较早用于生产设备能力的描述，是指一条流水线的最大生产能力取决于该流水线众多设备 中能力最小的设备。只要扩大能力最小的设备的能力，就打破了原来的瓶颈，使整个流水线的生产能力得 到提高。后来，瓶颈这个概念的使用范围逐步扩大到许多行业，泛指那些限制了整体"最大 "能力（水平）的、少数能力（水平） " 最小 " 的几个因素。解决这一问题的办法也常常是从这少数几个因素出发，通过这 几个因素问题的解决

3、而达到整体水平超越的效果。因此，本文认为工作流的瓶颈是指那些限制工作流整体 水平（包括工作流完成时间，工作流的质量等）的单个因素或少数几个因素。确定瓶颈的方法有关键路径法、网络评审法、负荷分析法等。本文提出一种优化工作流的分解方法来 找出工作流的瓶颈。分解法确定工作流的瓶颈可以通过下列步骤进行：、确定优化工作流的目的既然工作流的瓶颈是限制企业过程的一个或少数几个因素，那么优化工作流就是为了打破这些限制， 提高企业过程的业绩。如利用工作流软件使某些任务的工作流动自动化，可以缩短时间，提高过程输出的 效率，因此提高过程的 "时间效率 " 就可以作为这个优化的目的。优化的目的可以

4、多种多样，如通过工作流 的优化来控制过程输出的质量；通过分析工作流找出限制过程容量的瓶颈活动，提高过程的能力等。二、画出工作流图企业经过 BPR形成了一个个过程， 过程与过程之间的联系比较小， 而过程内部的联系则比较大。 这样， 在一个过程内部的工作具有较大的相互影响力和联系性，过程之间工作的关系比较松垮。所以，为了描述 整个工作流的状况，可以先描述出企业过程内部的工作流，而过程与过程之间的工作流动可以视为过程工 作流的输入与输出。在一个过程内部，工作从开始输入，经过一个个活动加工变化向下传递，最后输出。 在传递过程中，工作是不变的，而活动是工作处理的主要场所。因此，可以用描述活动的办法来近似

5、地表 示工作流 ,也就是说首先画出过程内部的所有活动 , 然后再画出与优化目的相关的活动与活动之间的联系。过程内部活动之间的关系有三种基本结构：串行结构、反馈结构和并行结构，如图 2 所示。图2 活动与活动之间的关系串行结构表示一个活动 A 的输出作为另一个活动 B 的输入，它们在时间上顺序执行；反馈结构表示第 二个活动 B 接受第一个活动 A的输入，同时它的输出又作为第一个活动的输入来调整第一个活动；并行结 构表示活动 B 和活动 C在时间上可以同时处理，结果一起输出到活动D中处理。一个过程一般存在很多活动，而活动之间的联系又比较复杂，如果把所有的活动和所有的联系都画出 来， 那将是一个很复

6、杂的网络图， 理解和分析难度增大。 因此在画工作流图时， 应当以优化的目的为中心， 剔除那些与优化目的无关的活动以及活动之间的联系。三、分解输入 / 输出集1. 明确分解输入 / 输出集的目的 分解输入是为了分析哪些输入子集构成了活动的瓶颈。常常存在这种情况，通过观察可以定性地确定 某个地方或者某个部门的工作存在瓶颈，但是却无法了解形成瓶颈的原因，因而不能采用适当而有效的办 法来解决问题。通常，如果发现某个部门的工作堆积 , 或者该部门的工作无法满足其他部门的需求，那么 便想当然地增加劳动力；反之，则考虑减少劳动力。但是到底应该增加多少劳动力呢？于是只有在实践中 不厌其烦地尝试，增加几个人，再

7、减少几个人，反反复复，直到比较满意为止。这是一个极费时间和成本 的过程，同时增加劳动力并不一定能够消除瓶颈，因为有时候瓶颈并非是由于劳动力不足造成的。作为一 个整体往往比较难发现隐藏在深处的原因，而分解则有助于寻找原因。例 1 ：某部门中活动 A 的输入集为 Ii1,i2,i3,.im，输出集为 Oo1,o2,o3,.om ，存在 i1,i2,i3,.im，使Oo1,o2,o3,.omi1,i2,i3,.im;i1,i2,ik Oo1;i3,i4,i5,.ijOo3 ；（" "表示决定 ） 。下面分析瓶颈形成的假设原因及解决方法：第一， 部门内部处理能力不足， 分解能够确定

8、增加劳动力的类型。 假设瓶颈的原因是部门里处理 o1,o3 的人手不够，那么增加劳动力能够解决问题，但是增加什么类型的劳动力呢？只有分解后，才知道要增加 能够处理 o1、o3 的人，即能够加工 i1,i2,iki3,i4,i5,ij 的劳动力，而不是其他类型的劳动力。同时由于所需增加劳动力的类型已经确定 , 因此也就能够比较精确地估算出增加劳动力的数量。第二，部门内部处理能力充足，分解有助于找到瓶颈的确切原因。假设瓶颈形成的原因不是部门内部 的处理能力不够， 那么此时增加劳动力无助于瓶颈问题的解决。 例如在产生 o3 时，要求 i3,i4 ，i5,.,ij 必须同时处理。因此必须 i3,i4,

9、i5,.,ij全部到达后才能开始处理，否则必须等待。现在实际情况为i4,i5,.,ij都到达后还必须等较长的时间 t 后， i3 才能到达，这样等待 i3 的到来就延长了活动 A的处理时间，活动 A 的平均处理能力就要下降。故i3 可以视为活动 A 的一个瓶颈。但是如果不对输入集进行分解，那么只能看到活动 A效率低下的现象 , 却无法挖掘其中深层次的原因：瓶颈的症结并不在该部门内 部，而是部门外部 i3 的姗姗来迟造就了效率的低下。输出的分解同样是为了便于瓶颈的分析。输出集分解后得到各个子集Oo1,o2,o3,.om 。由于工作在一个活动完成后，传给下一个活动，所以某个活动的输入与上一个活动的

10、输出有较大的相似之处。因此 上一个活动输出的分解对下一个活动输入的分解有一定的参考价值；甚至在很多情况下，可以把上一个活 动的输出集本身或经修正后的结果，作为下一个活动的输入。在这种情况下有以下结论：（a）无耽搁的信息流 io=（1 i）I（b）物流或有耽搁的信息流 io 传递因素 =（1 I）o其中 ji 为第 j 个活动的输入子集， jo 为第 j 个活动的输出子集。由于信息技术的发展，尤其是 Internet 、Intranet 、 Groupware 的发展，使得信息的空间传递和交流 十分便利。在图 3（a） 中使用了信息技术，可以不考虑信息的传递因素；物流一般有较长的耽搁时间，它和

11、那些有耽搁的信息流用图 3（b） 表示。对输出集分解的另外一个原因是为了建立输入/ 输出子集的映射关系。建立输入 / 输出集的映射关系是为了以过程观点来分析出现瓶颈的某些症结。如例1 中， i3 的迟到可能是由于在传递过程中被耽搁，但是如果 i3 在传递过程中并没有耽搁，那么就必须进一步分析活动 A 前面的一个活动（假设为活动 B）产生 i3 的情况，即生成 o3' （o3' 为活动 B的一个输出子集）的情况，依此类推，一直"追溯 "到发生问题的最终根源。在 "追溯 " 过程中，每个活动的输出子集向输入子集转换时，必须用到输入/ 输出映射

12、关系。这样，如果对某项输出一直 " 追溯"到最初的输入，那么所得到的一个分析数据链可以反映这个过程。这样有助于 用过程的观点来分析和优化这个过程。2 输入 / 输出分解的原则如何分解活动的输入和输出呢？下面先定义 3 个概念：定义 1：我们把每一个输入 / 输出子集称为一个因子，其中输入子集i1,i2,i3,.im称为输入因子；输出子集 o1,o2,o3,.om 称为输出因子。定义 2 ：每一个输入 / 输出子集都有一些描述性能的指标，如时间、成本等，我们把这些指标称为输入/ 输出子集的性能指标。如某活动的输出子集为一条信息，那么信息的真实程度、到达时间等指标都可以 用来描

13、述这条信息的性能，这些指标可以称为这个输出子集的性能指标。定义 3： 一个因子如果能够比较自然地找到它的性能指标，那么称该因子为完整的因子。根据以上定义可提出输入 / 输出分解的原则。原则 1 ：分解子集之间的独立性应尽量大。输入子集 i1,i2,i3,.im之间，输出子集 o1,o2,o3,.om 之间的相互独立性应尽量大。这个要求颇像软件工程中的模块划分的原则"块内联系尽量大，块间联系尽量小 " 。这样分解有助于保证每个输入 / 输出子集都是完整的因子。原则 2 ：分解应该自然。如果分解不自然，以分解为目的而分解，那么在进行输入 / 输出子集映射时将很难把输入子集和输出

14、 子集匹配起来， 也难以保证第一个原则。 " 分解自然原则 "和" 分解独立性原则 "具有一致性， 它们互相补充， 共同提高因子的完整性。原则 3 ：分解不要过细，要突出关键因子和差异因子。所有分析的最终目的是为了消除瓶颈 , 改善活动的性能。分解可以找出各个因子的性能差异 , 从而得到 限制工作流的因素。因此对于某些性能指标相近的并且可以合并的因子，应当合并为一个因子。这样分解 所得因子的性能各不相同，形成差异因子。分解要便于分析，分析是为了改善工作流，提高过程的业绩。 如果对许多性能指标相近的因子进行深入分解，那么一方面使得分解所得的因子数量骤增，增

15、加不必要的 工作负担和分析的复杂性；另一方面又淡化了其他因素，很难确定哪些因子是能够有效改善工作流的关键 因子。原则 4 ：分解时尽可能使输入子集和输出子集的映射关系简单。输入子集与输出子集的映射关系有：一对一，一对多，多对一，多对多，如图 3 所 示。i oi O1,O2,O3, Oj（a） 一对一 （b） 一对多i1,i2,i3, ij oi1,i2,i3, ik o1,02,03, od（c）多对一 （d） 多对多 图 3 输入 / 输出子集映射关系图很显然，（ a）中 "一对一 "的关系最简单，便于分析；（ b）中的 "一对多"和（ c）中的&q

16、uot;多对一 "较为 复杂；（ d）中的 " 多对多 " 最复杂，分析难度最大。3 分解输入 / 输出方法 活动是企业过程的基本元素，可以理解为对企业的多种资源（包括物料、资金、信息、人力等）的简 单变换或操作，即受一定的控制约束，遵循一定的机制，对一个或多个输入处理后产生一个或多个输出。 如图 4 所示。图 4 企业过程的基本元素活动活动中的输入集和输出集可以进行分解， 输入集 I 可分解为 i1,i2,i3,.im,记为 i1,i2,i3,.im;输出集 O 分解为 o1,o2,o3,.om, 记为 Oo1,o2,o3,.om 。经过分解获得输入和输出子集的

17、某种映射关 系：O=f(I)或 Oo1,o2,o3,.om=f ( i1,i2,i3,.im)实际上，这种映射法则 f 一般很难找到，但这并不影响分析，因为我们只要知道哪些输入和哪些输出 存在着对应关系，而不必了解他们的对应关系到底是什么。有四条原则可以帮助寻找这些对应关系：原则 1： 输入为物流，输出也为物流。原则 2： 输入为信息流，输出也为信息流。原则 3： 输入与输出在量上应该平衡。这并不是说有多少输入就有多少输出这种表面上的数量绝对相等，这种相等显然是不可能的。而是说 输入经过一定的变换、分解、重组，最后形成输出, 它们在量上是平衡的。原则 4： 输入有果，输出有因。 输入有果指的是

18、输入一定要对输出的结果有贡献，否则这个输入就是多余的，可以取消；输出有因指 的是每个输出可以找到相关的输入，否则这个输出就是主观创造的，不符合实际。这种关系可以用如下关 系矩阵来描述：0 表示没有联系 1 表示有联系 上述矩阵所表示的活动的输入输出中，每一行表示某个输入子集与对应的输出子集有联系，或者说， 某个输入子集影响着对应的输出子集。矩阵的第一行表示输入子集 i1 与输出子集 o1,o3 等有联系；每 列表示某个输出子集由哪些输入子集决定；第一列表示输出子集 o1 由输入子集 i1,i2,i3 等决定。四、对分解的结果进行量化为了能准确地确定工作流的瓶颈位置 , 详细地了解该瓶颈的当前状

19、态 , 必须有一个办法对活动进行量 化。1确定因子的性能指标 每个因子的性能指标可能很多，如何确定哪些性能指标有用呢？性能指标主要取决于分析工作流的目 的，可分析与目的选择相关的性能指标。 如果分析工作流的目的是为了找到影响整个过程输出质量的瓶颈， 那么质量(还可以向下分解为多个指标)就是一个重要的性能指标；如果是为了缩短工作流程的时间，加 快过程的产出，那么时间将成为一个必不可少的指标。例2 是关于如何选择因子的性能指标的。k 个活动的加工，每例 2 ： 假设存在一个冶炼铁的合金的过程，过程输入为铁和一些其他物质，经过 个活动都有中间产品，最后过程输出为铁的合金，如图 5 所示。图 5 铁的

20、合金的冶炼工作过程分析这一工作流是为了控制合金的质量（熔点、硬度、纯度等）。因子可以按活动的输入输出物质的 类别分解得到，如铁是一个因子；与合金质量相关的指标（如熔点、硬度、分量等）作为性能指标。在一般情况下，对工作流的改善主要包括通过工作的选径和自动化来提高过程的效率，通过对每个工 作的输入输出进行控制来提高过程输出的质量等，这样必然伴随着成本变化。因此，为了便于进行成本 / 效益分析，成本也经常作为一个性能指标。2. 给因子的性能指标赋值 确定了因子的性能指标，就可以对现存工作流进行考察，采用量化的方式，为性能指标赋值。如果可 以确定理想状况下的性能指标（如活动中某些设备的最大处理能力），

21、则还应对这种理想状况的性能指标 加以描述，这将有助于进一步的分析。如果过程的活动比较少，分解所得的因子比较少，那么可以把所有的因子放在一个表格来描述；如果 活动比较多，分解所得的因子比较多，那么每个活动可以用一个表格来描述，然后集中在一块。五、找出工作流的瓶颈寻找工作流瓶颈的具体方法可以各种各样，如定性的观察法，通过人的观察而判断瓶颈所在。寻找工 作流瓶颈的一种比较量化的方法 - 分解法，可以最大程度地解决以上问题。通过确定优化工作流的目标， 画出工作流图，然后分解输入 / 输出集，就可得到量化的性能指标。这些指标都与工作流优化的目标有很 大的联系。我们可以通过这些量化的指标来找到工作流的瓶颈

22、。首先，找出过程最终输出的因子的性能指标，作为寻找瓶颈的标准，因为在整个过程中，其他地方这 个性能指标相关的值必须大于或等于这个性能指标的值。其次，找出其他地方这个性能指标相关值的最小值，它就是瓶颈。如果性能指标有理想值，那么当这 个理想值与现实值相等时，该指标就是限制工作流的瓶颈之一。另外，通过分析性能指标的值，可以找出优化的重点与可优化的潜力。比如，我们要对某个过程的时 间指标进行优化， 即缩短该过程的完成时间。 可以通过与时间有关的所有值比较， 占用的时间多哪一部分， 有工作流瓶颈的解决方案工作流的瓶颈确定以后，就要寻找解决瓶颈问题的方案。传统的方法是召集有关人士(包括经理等高 层人员、

23、相关专业人士以及有关的工作人员)组成方案工作组，提出多种解决方案，然后举行 " 头脑风暴 法" 专家论证会议进行论证，通过优化方案寻找答案。历史上有许多绝妙的方法就是这样产生的。工作流 瓶颈的解决方案 TheGraphic Arts Technical Fundation 的高级技术顾问 Howard Fenton 认为：从广义上 说，所有的生产瓶颈都不外乎以下四类：设备上的( Equipment based )、工作流程上的( Procedure based )、人力上的 (Staffing based) 和培训上的 (Training based) 。 " 解

24、铃还得系铃人 " ，瓶颈的解 决方案相应地也可以归为四类。图 1 生产过程设备上的瓶颈所谓 "设备的 " 瓶颈，就是指由于设备能力不足或相关设备的原因而引起的。假设下图是一个生产过程由输入、活动 1、活动 2和最终输出组成。它们输入 / 输出集的分解情况如图所示，处理1、处理 2、处理3 都由设备承担，现分析它们的生产能力。假设存在表 1：表 1 过程活动因子 性能指标由于输出决定于输入，所以在某一个具体过程中，输入量确定后，输出量也确定，这个比例关系可以 从实际指标的数值中得到。故在理想指标中只给出活动1、活动 2 的输入因子的值。在表 1 中，当因子 1 的实

25、际指标等于它的理想指标时, 可以确定它为瓶颈。瓶颈的原因可能是设备性能下降， 也可能是设备产生故障， 造成设备整体能力下降。 在本例中也就是处理 1 的设备能力形成了瓶颈， 解决方法可以通过维护或更新处理 1 的设备或增加它的能力来解决这个瓶颈。比如更换设备后因子 1 的指 标为 4, 那么表 1 就可能转化为表 2，显然 , 这时的瓶颈因子变成了因子 3。此时的成本就是设备维护或更新的成本，而产生的效益是输出（因子5和因子 6 的组合）由增加到。表 2 过程活动因子性能指标过程活动之间的关系存在着三种基本结构，可对设备能力的下降情况进行分析：如果设备之间是串联关系，那么各设备能力之间进行 &

26、quot;逻辑与 " 后等于设备总的能力值；如果设备之间是并联关系，那么各设备能力之间进行 " 逻辑或 "后等于设备总的能力值；如果设备之间是混合关系，则可类推得到结果。另外，还 可以按照表示设备工龄与可靠性关系的条件概率曲线-" 浴盆曲线 " 来分析设备能力下降的原因，获得解决设备瓶颈的办法。工作流程的瓶颈所谓工作流程的瓶颈是指由于工作的制度、程序不合理、管理机制不适应等原因限制了工作流。这种 瓶颈的解决一般要求用过程全局的观点来分析工作流，借用BPR的先进思想和技术来解决瓶颈。比如实施BPR后权力下放到个人，原来过程中的许多审核、校验被取消，或者转换了形式。这里从两个方面来解决 这一问题：一是建立全新的工作流程，对过程的每个活动进行重新设计，如增加质量监控部门；二是修改 已有的工作流步骤，例如改变工作流中工作的顺序，重组工作活动。这样原来的工作流与变