基于工業(yè)工程集成方法的生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化

周云青+秦江濤+陳巖

摘 要：約束理論（Theory of Constraint，TOC）通過以整體觀聚焦約束、分析約束、解決約束提高限制系統(tǒng)總體性能；精益生產(chǎn)（Lean Production，LP）關(guān)注價值流，減少浪費、降低成本；而六西格瑪（Six Sigma，SS）旨在消除變異、減少波動，穩(wěn)定流程、獲得顧客滿意度。三者本質(zhì)上都是為了實現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)的管理模式，存在優(yōu)勢互補。文章結(jié)合約束理論、精益生產(chǎn)、六西格瑪建立（TOC-Lean Production-Six Sigma，TLS）集成模型，并利用該模型對A公司手機組裝生產(chǎn)線進(jìn)行改善，驗證該模型的實際成效。

關(guān)鍵詞：約束理論；精益生產(chǎn)；六西格瑪；集成模型

Abstract： Theory of Constraint（TOC）improves system performance by focusing，analysing and solving the constrait in a overall view. Lean Production focuses on the value stream to reduce waste and costs and Six Sigma aims at achieving customer's satisfaction through eliminating variability， reducing volatility and stabilizing processes. The three are essentially in order to achieve continuous improvement of the management model， there are complementary advantages. This paper combines TOC， Lean Production and Six Sigma to build the（TOC-Lean Production-Six Sigma， TLS）integration model， in the meanwhile uses it to improve the assembly production line of A company to validate the model.

Key words： TOC； lean production； Six Sigma； integration model

引 言

隨著市場多樣化的加深，顧客不斷變化的要求，對產(chǎn)品質(zhì)量、交貨期、定制化提出了巨大的挑戰(zhàn)，企業(yè)只有改進(jìn)管理方式，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短響應(yīng)時間，加快生產(chǎn)流程才能提高顧客滿意度。為了減少浪費、降低成本，提高質(zhì)量、縮短交期，越來越多的企業(yè)家和管理者開始關(guān)注精益生產(chǎn)、約束理論、六西格瑪管理三種極具影響力的先進(jìn)管理理論。三種方法有著不同的改善方法和側(cè)重點，但是在實現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)的目標(biāo)上存在知識的互補，如果從各自改善要素入手，并進(jìn)行有機結(jié)合，找到最佳的結(jié)合點—從目標(biāo)、聚焦對象、方法工具等角度進(jìn)行集成、耦合以實現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)的管理模式，對瓶頸工序循環(huán)改善，從而在減少浪費、降低成本，提高質(zhì)量、縮短交期方面取得單一方法無法比擬的競爭優(yōu)勢。本文選擇具有典型性的組裝線結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際，運用工業(yè)工程集成方法分析與改善技術(shù)，探討改善手機組裝生產(chǎn)線生產(chǎn)組織管理方法，對解決企業(yè)實際問題，提高生產(chǎn)效率，降低成本起到一定的借鑒作用。

1 三種管理理論的優(yōu)缺點對比

1.1 TOC理論的優(yōu)缺點。TOC理論是在以色列物理學(xué)家、企業(yè)管理學(xué)家高德拉特博士開創(chuàng)的最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)（Optimized Production Technology，OPT）基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種聚焦于通過提高限制系統(tǒng)總體性能的約束的管理方法，也被稱為“99%-1%聚焦”。

約束理論的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：整體觀，TOC非常關(guān)注企業(yè)經(jīng)營的整體性并聚焦所有的精力對此進(jìn)行改善，改善所付出的努力才能反映到企業(yè)整體財務(wù)邊際利潤上；邏輯觀，TOC強調(diào)在做決策的時候有邏輯思維做支撐，而不是憑經(jīng)驗做決策；TOC強調(diào)效益產(chǎn)出，而不是強調(diào)成本節(jié)約。而約束理論的不足有：TOC的導(dǎo)入時，對人的觀念轉(zhuǎn)變要求極高；TOC對企業(yè)經(jīng)營的一些微觀改善細(xì)節(jié)的關(guān)注度不夠，比如如何降低產(chǎn)品不良率、如何減少過程變異、如何實現(xiàn)哪些有形成本的節(jié)約等。

1.2 精益生產(chǎn)的優(yōu)缺點。精益方法是在豐田生產(chǎn)方式基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，綜合批量生產(chǎn)與單件生產(chǎn)的優(yōu)點，是能夠最大限度消除浪費和降低庫存以及縮短生產(chǎn)周期，力求實現(xiàn)低成本準(zhǔn)時生產(chǎn)的技術(shù)，其最終目的是通過流程整體優(yōu)化、均衡物流、高效利用資源、消滅一切庫存和浪費，達(dá)到用最少的投入向顧客提供最完美價值的目的。

精益生產(chǎn)的優(yōu)勢主要有：以顧客角度定義價值，防止過度加工等的額外花銷轉(zhuǎn)嫁給顧客，能實現(xiàn)客戶需求的最大滿足；強調(diào)以人為中心，精益生產(chǎn)將人視為企業(yè)重要的資源，強調(diào)人的因素，重視員工的培養(yǎng)；拉式系統(tǒng)的應(yīng)用，建立客戶需求信息機制，通過這樣的方式讓價值流動起來；消除浪費、優(yōu)化流程、降低成本；縮短生產(chǎn)周期，提高響應(yīng)速度，精益方法以最終客戶需求為起點，采用看板管理，以后道工序準(zhǔn)時拉動前道工序，通過生產(chǎn)單元之間的均衡與協(xié)調(diào)，快速而可靠地減少流程周期和前置時間，提高效率，加速資金流轉(zhuǎn)，最終大大提高企業(yè)對市場變化的響應(yīng)度。

與此同時，精益生產(chǎn)也有很多不足：精益對企業(yè)的要求比較高。導(dǎo)入的條件含：需要產(chǎn)品品種比較穩(wěn)定，產(chǎn)品市場需求不能變化太大，產(chǎn)品生命周期比較長；缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩糠治?；對波動處理不力，波動是客觀存在的，企業(yè)實施精益方法失敗絕大多數(shù)都是因為波動造成的；實施精益生產(chǎn)要得到真正的成果需要很長時間的不斷投入，進(jìn)行持續(xù)不斷的詳細(xì)優(yōu)化。

1.3 六西格瑪?shù)膬?yōu)缺點。六西格瑪是一種以顧客驅(qū)動的追求卓越績效和持續(xù)改進(jìn)的管理哲學(xué)。六西格瑪管理法是一種統(tǒng)計評估法，核心是追求零缺陷生產(chǎn)，防范產(chǎn)品責(zé)任風(fēng)險，降低成本，提高生產(chǎn)率和市場占有率，提高顧客滿意度和忠誠度。六西格瑪管理既著眼于產(chǎn)品、服務(wù)質(zhì)量，又關(guān)注過程的改進(jìn)。給顧客創(chuàng)造經(jīng)濟價值和達(dá)到顧客完全滿意，從而提高企業(yè)的綜合競爭能力和盈利水平。

六西格瑪?shù)膬?yōu)勢有：以顧客為中心。任何一個六西格瑪項目或問題的解決，都要從顧客的需求出發(fā)，讓顧客滿意，追求顧客忠誠，是六西格瑪核心特征之一；以問題為中心，追求持續(xù)改進(jìn)。六西格瑪管理法采用PDCA循環(huán)發(fā)展而來的DMAIC及SIPOC過程分析模式，通過對整個流程周而復(fù)始、反復(fù)不斷地實施定義、測量、分析、改進(jìn)和控制，使流程各個環(huán)節(jié)得到修正和補充，實現(xiàn)流程的螺旋式提升，進(jìn)而使產(chǎn)品質(zhì)量得到持續(xù)改進(jìn)；六西格瑪用大量統(tǒng)計工具，精確界定問題，強調(diào)以客觀的數(shù)據(jù)和事實為依據(jù)，運用科學(xué)的分析方法對實際問題進(jìn)行量化分析。不足之處主要有：六西格瑪無法顯著提高流程周轉(zhuǎn)速度或者減少資本投入，不鼓勵創(chuàng)新從而削弱了企業(yè)的市場響應(yīng)能力；六西格瑪需要很長的周期時間，忽視時間問題也是六西格瑪管理的一大不足。

2 約束理論、精益生產(chǎn)、六西格瑪集成模型

約束理論、精益生產(chǎn)、六西格瑪都是工業(yè)工程中用于減少浪費、降低成本、提高質(zhì)量、縮短交貨期、提高產(chǎn)出的重要方法，但是單個方法目標(biāo)單一，具有各自局限性，難以解決實際系統(tǒng)復(fù)雜的問題。通過對比三種管理理論理念和改善方法（如表1所示），整合出三者的集成思路：以生產(chǎn)過程為研究對象，運用TOC方法聚焦生產(chǎn)系統(tǒng)的約束，對約束進(jìn)行第一層次的充分利用，然后利用精益方法消除浪費（用價值流圖分析增值和非增值活動），提高瓶頸的生產(chǎn)能力，從而增加產(chǎn)出，對瓶頸進(jìn)行流程方面的第二層充分利用，最后利用六西格聚焦該方法提高瓶頸的穩(wěn)定性，防止變異，減少波動，進(jìn)行品質(zhì)改善方面的第三層次充分利用，TLS集成模式圖見圖2。通過三個層次充分利用后，瓶頸就會被打破，通過改善循環(huán)，將發(fā)現(xiàn)新的改善視野，實現(xiàn)持續(xù)改善，實現(xiàn)1+1+1>3的集成效應(yīng)。

3 TLS模型的實例應(yīng)用

3.1 現(xiàn)狀分析。A公司手機組裝流程見表2，生產(chǎn)線布局見圖3。表中所測數(shù)據(jù)均采用精度較高的測量工具多次測量，取均值且進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行驗證，畫出了控制圖隨機分布擬合，擬合的數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布；正態(tài)性檢驗，獲得P值為0.733

>α=0.01，判斷結(jié)果為正態(tài)分布，故數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性滿足要求。

通過對各工序進(jìn)行時間研究和動作研究得到山積表見圖4，對山積表進(jìn)行分析可以看出工序10為瓶頸工序，制約系統(tǒng)的總體產(chǎn)出并且影響系統(tǒng)的產(chǎn)出。此時生產(chǎn)線的主要指標(biāo)有，瓶頸時間：11.24S；直接人力：32人；平衡率：66.4%；周期時間：234.98S。

通過對手機組裝線的價值流圖、生產(chǎn)現(xiàn)場、作業(yè)方法過程分析，發(fā)現(xiàn)以下問題：（1）增值時間占比低，非增值工序時間占比大，存在浪費；（2）生產(chǎn)線平衡率低，在制品量高，人均產(chǎn)量低；（3）物流與信息流控制不合理，每周批量來料，造成零件在倉庫等待，庫存浪費；（4）產(chǎn)能不足，組裝生產(chǎn)線有效工作時間：每班8小時，減去2次休息時間共0.5小時，每班維持5S時間和機器維護時間0.2小時，計劃外平均停工時間0.3小時，得到生產(chǎn)時間為7小時，產(chǎn)能P=2 240臺，產(chǎn)量不能滿足客戶需求；（5）對布局圖進(jìn)行分析，現(xiàn)存布局存在以下問題：組裝線采用直線式排列，對空間的利用率低，組裝線各工位后有大量在制品，造成庫存浪費，各工位間采取人人傳遞方式流動，造成動作浪費。

最后，從5M1E角度通過魚骨圖（見圖5）分析產(chǎn)生不良的原因，并根據(jù)帕累托原理得出影響良率的關(guān)鍵因素為裝、壓過程。

3.2 生產(chǎn)線改善方案。首先根據(jù)約束理論，瓶頸處的生產(chǎn)能力決定系統(tǒng)的最終產(chǎn)出，對組裝生產(chǎn)線，影響產(chǎn)出的最主要制約因素是前后蓋組合工序時間過長。對前后蓋組合工位進(jìn)行動作分析，充分利用瓶頸工序。然后用精益方法改進(jìn)該瓶頸工序并使其他工序與瓶頸工序協(xié)同，主要通過采用 5W1H 提問技術(shù)和 ECRS原則對工序進(jìn)行改進(jìn)和重組，與此同時對影響質(zhì)量的工序進(jìn)行改進(jìn)。提出如表3改進(jìn)措施，改善后流程見表4；并且改善現(xiàn)行布局，將直線型流水線改成“U”型布局，并且安裝傳送帶取代人人傳遞方式。與供應(yīng)商協(xié)商建立JIT采購系統(tǒng)，將送貨方式改為“Milk Run”形式，提高來料頻率，降低來料批量，同時，在生產(chǎn)線上采用“水蜘蛛（Water Spider）”上料方式，根據(jù)各工位用量和特性安排上料次數(shù)。改善后流水線如圖6，改善山積表如圖7。

最后，各工位制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)文件，對操作人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)。各作業(yè)特別是瓶頸作業(yè)制定失效模式和后果分析文件，制定應(yīng)急預(yù)案，防止變異的產(chǎn)生和改良生產(chǎn)線的維護?；谠撃Ｐ透纳魄昂髮Ρ热绫?所示，同時U型線的使用使空間得到有效利用，便于員工之間、員工與管理者之間、員工與用戶之間的信息溝通。

4 總 結(jié)

本文將約束理論、精益生產(chǎn)和六西格瑪?shù)募赡Ｐ蛻?yīng)用于A公司手機組裝生產(chǎn)，對流程、物流規(guī)劃、車間布置和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，使企業(yè)突破系統(tǒng)瓶頸，進(jìn)而提高系統(tǒng)產(chǎn)能，提高產(chǎn)品的良率，證明了該模型對企業(yè)改善優(yōu)化的可行性，充分發(fā)揮了TOC、Lean Production、Six Sigma特色的功效?，F(xiàn)在企業(yè)管理走向精益化、集約化，將三者緊密連接，大幅提高了企業(yè)利潤。

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