精益5S現(xiàn)場管理對提升員工生產(chǎn)效率問題的研究

■ 夏佳鈺 龔其國

中國科學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 北京 100190

0 引言

精益生產(chǎn)現(xiàn)場管理源于日本豐田汽車公司的生產(chǎn)體系，強(qiáng)調(diào)通過消除浪費(fèi)、優(yōu)化流程、提高生產(chǎn)效率來實(shí)現(xiàn)卓越品質(zhì)和更快交付。其核心理念是通過全員參與、持續(xù)改進(jìn)的方式建立起高效、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的生產(chǎn)系統(tǒng)。豐田精益生產(chǎn)作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)管理理念，在降本提效方面表現(xiàn)出顯著的優(yōu)越性。這一理念已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，并在很多行業(yè)展現(xiàn)出了顯著的效果。此外，工業(yè)4.0 和精益生產(chǎn)的協(xié)同作用能夠有效地將現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)與精益理念結(jié)合，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造提供穩(wěn)定、靈活的管理流程[1][2][3]。

在精益生產(chǎn)的持續(xù)改進(jìn)過程中，首要任務(wù)是進(jìn)行現(xiàn)場改善，從而有效地管理產(chǎn)品質(zhì)量、提升效率以及確保生產(chǎn)安全性。在今井正明所著的《現(xiàn)場改善》一書中，提出企業(yè)改善的對象為質(zhì)量、成本和交付（Quality, Cost,and Delivery, QCD），而QCD 同時(shí)也是現(xiàn)場改善的結(jié)果[4]。其中5S（具體釋義見下文）是實(shí)現(xiàn)精益高效的QCD目標(biāo)所必不可少的改善活動(dòng)，被視為制造業(yè)公司實(shí)施現(xiàn)場改善不可或缺的步驟[5]。在豐田精益生產(chǎn)方式中，5S 是指對生產(chǎn)現(xiàn)場的人員、機(jī)器、材料、方法等生產(chǎn)要素進(jìn)行有效管理的一種企業(yè)管理辦法，是豐田現(xiàn)場管理中的首選環(huán)節(jié)。

本研究將首先對精益生產(chǎn)現(xiàn)場管理的理論和實(shí)踐進(jìn)行綜述，探討現(xiàn)場管理對實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)、提升企業(yè)效益的重要性。此外，通過對精益現(xiàn)場管理的重要途經(jīng)——5S 改進(jìn)活動(dòng)進(jìn)行模型化，以定量、定性結(jié)合的方式說明其對員工生產(chǎn)效率的促進(jìn)作用，同時(shí)為企業(yè)管理者理解豐田精益生產(chǎn)現(xiàn)場管理提供更深入的闡釋，促使企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中更好地實(shí)行精益改進(jìn)。

1 文獻(xiàn)綜述

1.1 關(guān)于精益生產(chǎn)的文獻(xiàn)綜述

在豐田的生產(chǎn)方式中，精益意味著消除非增值活動(dòng)（浪費(fèi)），改善意味著持續(xù)改進(jìn)，意圖通過低成本的微小改進(jìn)不斷消除浪費(fèi)。有大量學(xué)者對精益生產(chǎn)進(jìn)行了廣泛的理論和實(shí)踐研究，證明了精益生產(chǎn)的有效性[6]。Primo 等學(xué)者通過案例研究說明了精益生產(chǎn)模式對小批量、高復(fù)雜性的制造項(xiàng)目的按時(shí)交付具有積極作用[7]。Arya和Choudhary研究了豐田精益模式在印度某家小規(guī)模工業(yè)企業(yè)的改善效果，結(jié)果顯示豐田改善策略能夠大幅減少產(chǎn)品的交貨時(shí)間，并且5S能夠使員工養(yǎng)成保持工作場所清潔的習(xí)慣[8]。在Kumar 等人的案例實(shí)踐中，采用“5 Why”作為方法論的精益改善實(shí)現(xiàn)了降低庫存水平、縮短交貨時(shí)間和周期時(shí)間、消除返工、提高生產(chǎn)率和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的卓越成果[9]。

現(xiàn)場管理和改善是豐田精益生產(chǎn)中的重要一環(huán)。從狹義上理解，現(xiàn)場是企業(yè)制造產(chǎn)品或提供服務(wù)的地方。日本著名企業(yè)家，豐田生產(chǎn)方式的創(chuàng)始人大野耐一曾經(jīng)說過：“解決問題唯有依靠生產(chǎn)現(xiàn)場……報(bào)告的數(shù)據(jù)可以編造，現(xiàn)場才是展現(xiàn)問題的地方，因?yàn)楝F(xiàn)場有事實(shí)，有數(shù)據(jù)?！贝笠澳鸵粡?qiáng)調(diào)了“現(xiàn)場”對制造企業(yè)的重要性，從而提出管理人員需要重視“現(xiàn)場”，并依據(jù)對“現(xiàn)場”的認(rèn)識與了解來指定決策。

然而，盡管精益生產(chǎn)具有諸多潛在優(yōu)勢，企業(yè)在實(shí)踐精益生產(chǎn)時(shí)所面臨的困難也顯而易見，研究者們已經(jīng)認(rèn)識到實(shí)施精益改進(jìn)的成功率非常低[10][11]。根據(jù)一項(xiàng)針對精益生產(chǎn)改進(jìn)結(jié)果的研究顯示：有50%以上的業(yè)務(wù)改進(jìn)計(jì)劃在長期運(yùn)行中失敗，高達(dá)70%的計(jì)劃未能實(shí)現(xiàn)期預(yù)期收益[12]。相關(guān)研究顯示了軟精益（soft-lean）與精益生產(chǎn)模式的成功實(shí)踐之間的正向關(guān)系[13]。與強(qiáng)調(diào)改進(jìn)方法、技術(shù)、工具的硬精益（hard-lean）相對，軟精益注重管理層和員工的參與和承諾，包括培訓(xùn)、學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作等活動(dòng)。相關(guān)研究論證了組織文化概況與領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)格和精益制造實(shí)施水平間的相關(guān)性[14]。Chaple等[15]學(xué)者采用長期短期記憶網(wǎng)絡(luò)（Long Short Term Memory, LSTM）模型推導(dǎo)出管理時(shí)間、監(jiān)督能力和高級管理能力的欠缺是阻礙企業(yè)實(shí)施精益的最大障礙。

因此企業(yè)需要不斷調(diào)整和適應(yīng)精益生產(chǎn)文化和生產(chǎn)管理模式以應(yīng)對持續(xù)改進(jìn)的艱巨壓力。深入研究這些問題有助于更全面地理解精益生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用情境，為企業(yè)如何保持持續(xù)改進(jìn)動(dòng)力提供關(guān)鍵見解。

1.2 關(guān)于生產(chǎn)復(fù)雜性的文獻(xiàn)綜述

在企業(yè)的流水線生產(chǎn)過程中，每一個(gè)工作站的工人都需要完成相應(yīng)的產(chǎn)品工序，并按加工順序移交至下一個(gè)工作站。據(jù)統(tǒng)計(jì)在現(xiàn)代制造中裝配工作量占整個(gè)產(chǎn)品研制工作量的20%至70%，裝配時(shí)間占制造時(shí)間的40%至60%[16]。產(chǎn)品的裝配速度不僅取決于科學(xué)的技術(shù)設(shè)計(jì)，與此同時(shí)，工人作為流水線中主要的工作人員，其工作效率能夠極大程度地影響整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度。

有大量文獻(xiàn)針對裝配流水線生產(chǎn)系統(tǒng)如何平衡生產(chǎn)線柔性和生產(chǎn)效率進(jìn)行了相關(guān)研究。部分學(xué)者研究了制造系統(tǒng)中復(fù)雜性的定義和建模。Zeltzer 等將裝配復(fù)雜性的定義為所有技術(shù)和人機(jī)工程學(xué)因素的總和，復(fù)雜的生產(chǎn)流程和繁多的生產(chǎn)任務(wù)要求工人在生產(chǎn)中集中精神，需要思考的工作同時(shí)也容易增加工人的生產(chǎn)壓力并容易產(chǎn)生生產(chǎn)錯(cuò)誤[17]。復(fù)雜性模型通?？啥x為客觀復(fù)雜性和主觀復(fù)雜性。Gullander 等學(xué)者的研究強(qiáng)調(diào)了主觀復(fù)雜性的重要性，主觀復(fù)雜性取決于員工能力、工作信息和生產(chǎn)環(huán)境，決定了員工的工作表現(xiàn)[18]。Yuan 等學(xué)者從物理負(fù)荷和認(rèn)知負(fù)荷兩個(gè)方面對裝配復(fù)雜性進(jìn)行分類，分別考慮工藝深度的復(fù)雜性、操作過程的復(fù)雜性和認(rèn)知過程的復(fù)雜性[19]。本研究在后續(xù)的研究中主要探討精益5S 現(xiàn)場管理對員工認(rèn)知復(fù)雜度的影響。

在過往研究中，員工的認(rèn)知復(fù)雜性通常由系統(tǒng)的信息和熵(隨機(jī)性)來建模，并分為靜態(tài)/動(dòng)態(tài)復(fù)雜性和主觀/客觀復(fù)雜性。在過往的文獻(xiàn)研究中，特別是混裝流水線的相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)者通常采用信息熵（information entropy）來衡量員工工作的認(rèn)知復(fù)雜度[20][21]，見式(1)：

其中M表示員工在生產(chǎn)作業(yè)中可選擇工具的數(shù)量，p(xi)表示每種工具的使用頻率，信息熵H(X)的單位為Bit。

若系統(tǒng)中每一種情況發(fā)生的可能性相等，那么式(1)可簡化為：

此時(shí)H(X)大小只與M有關(guān)。

根據(jù)Hick-Hyman’s Law，員工在面對復(fù)雜度H的選擇環(huán)境時(shí)，其生產(chǎn)時(shí)的平均反應(yīng)時(shí)間（Reaction Time）與環(huán)境復(fù)雜度呈線性正相關(guān)關(guān)系[22][23]，如式(3)所示：

其中a,b> 0，H為生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境復(fù)雜度。式(3)表明生產(chǎn)環(huán)境越復(fù)雜，員工在生產(chǎn)時(shí)所需的決策和反應(yīng)時(shí)間越長。

因此，車間工作人員，特別是在流水線上需要對工作臺(tái)上部件進(jìn)行快速挑選和組裝部件的流水線員工，其平均反應(yīng)時(shí)間與當(dāng)前的環(huán)境復(fù)雜度成正比。由此可得，從員工角度出發(fā)，豐田精益生產(chǎn)方式中的5S不僅從現(xiàn)場改善的角度優(yōu)化了工作環(huán)境，同時(shí)也能夠從信息負(fù)載層面極大程度地改善工人的生產(chǎn)效率。

本研究從減少現(xiàn)場冗余物品，從而減少員工決策時(shí)間的角度，對實(shí)行5S前后的工作臺(tái)復(fù)雜度進(jìn)行了建模。

2 5S對員工生產(chǎn)效率的影響分析

5S改進(jìn)活動(dòng)起源于日本，主要包含以下5點(diǎn)：

（1）整理（Seri）：區(qū)分現(xiàn)場需要和不需要的物品，并且處理掉后者；

（2）整頓（Seiton）：將整理后需要的物品進(jìn)行整齊有序的擺放；

（3）清掃（Seiso）：保持機(jī)器和環(huán)境衛(wèi)生的整潔；

（4）清潔（Seiketsu）：工人自身也要做到干凈整潔，并且持續(xù)執(zhí)行以上3步；

（5）教養(yǎng)（Shitsuke）：保持自律，通過建立標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)成持續(xù)5S的習(xí)慣。

上述5個(gè)步驟的名稱來源于日語名稱的羅馬拼音轉(zhuǎn)譯，均以“S”開頭而簡稱5S管理。

5S中的“整理”和“整頓”兩個(gè)步驟，能夠使得工作現(xiàn)場的環(huán)境更簡潔有序?！罢怼保侨コF(xiàn)場不需要的物品，（《現(xiàn)場管理》一書中將其定義為30 天內(nèi)用不到的物品以及減少同一種物品數(shù)量），而“整頓”則代表其現(xiàn)場保留下來的物品進(jìn)行規(guī)范的放置。在《做事的科學(xué)：細(xì)節(jié)與流程》中，作者將“整理”這一步驟看作是消除廢物產(chǎn)生的變動(dòng)性，將“整頓”看作是消除混亂秩序產(chǎn)生的變動(dòng)性。

員工在現(xiàn)場工作臺(tái)上的生產(chǎn)過程中，需要在多種生產(chǎn)工具中找到當(dāng)前所需的并進(jìn)行生產(chǎn)操作。如果工作臺(tái)上有大量雜物并且現(xiàn)場物品的擺放十分雜亂，那么對于員工來講在現(xiàn)場快速地選取其所需部件一定是較為耗時(shí)耗力的。首先，員工需要在現(xiàn)場眾多雜物中判斷是否有其當(dāng)前所需的工具，并由于現(xiàn)場混亂無序的物品擺放，員工需要從不同的放置工具的地點(diǎn)來逐個(gè)找尋所需工具的位置。因此，員工工作臺(tái)上當(dāng)前工具數(shù)量的多少以及工具是否有序擺放都會(huì)對員工的認(rèn)知負(fù)載產(chǎn)生一定程度的影響。

基于上述例子，本研究將員工的認(rèn)知復(fù)雜度定義為現(xiàn)場物品的多樣性HD和物品放置的混亂度HC，假設(shè)現(xiàn)場的物品數(shù)量為n，能夠放置物品的區(qū)域有k個(gè)，k≥n，且同一個(gè)區(qū)域只能夠放置一個(gè)物品。

那么，設(shè)物品的多樣性HD的公式為：HD=log2n，HD大小和現(xiàn)場物品的數(shù)量有關(guān)。物品放置的混亂度HC則與現(xiàn)場物品是否有序歸置有關(guān)。5S 改進(jìn)前物品放置的混亂度HC為：HC=log2k，HC大小由現(xiàn)場工具可放置的地點(diǎn)數(shù)量k決定。此時(shí)由于現(xiàn)場物品沒有明確的歸檔，因此“物品-地點(diǎn)”的對應(yīng)關(guān)系有k種。

在實(shí)行5S之后，“整頓”步驟要求員工將現(xiàn)場的生產(chǎn)工具進(jìn)行合理有序的歸置擺放，“物品—地點(diǎn)”的對應(yīng)關(guān)系是唯一的，此時(shí)員工只需要明確自己所需的物品是那種以及是都在現(xiàn)場，就能夠根據(jù)記憶在特定位置找到該工具，此時(shí)k= 1，HC=log21 = 0。

在定義了現(xiàn)場物品的多樣性HD和物品放置的混亂度HC的基礎(chǔ)上， 本研究將現(xiàn)場復(fù)雜度H定義為：

根據(jù)上述定義，接下來對員工實(shí)行5S前后的員工信息負(fù)載進(jìn)行建模分析。在實(shí)行5S前，工作臺(tái)現(xiàn)場的生產(chǎn)工具沒有明確的規(guī)整，現(xiàn)場物品中往往會(huì)有組多雜物，且擺放混亂，此時(shí)員工的認(rèn)知負(fù)載為：

假設(shè)現(xiàn)場的原物品數(shù)量為n，其中θn數(shù)量的工具在日常的使用頻率總和為p(p≥θ)。以二八定律為例，當(dāng)θ= 0.2，p= 0.8 時(shí)，現(xiàn)場工具中使用頻數(shù)排名前20%的工具，其使用次數(shù)總和占了日常生產(chǎn)事件的80%。這意味著現(xiàn)在有很多物品或者是工具的使用頻率極低，在現(xiàn)場不僅占用了工作生產(chǎn)空間，也增加了員工的信息負(fù)載，并由此增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低了企業(yè)效率。

首先考慮5S中“整理”這一步驟，此時(shí)企業(yè)需要將現(xiàn)場不需要的物品及時(shí)清理掉，為員工的現(xiàn)場工作提供簡潔的工作環(huán)境?！罢怼焙髥T工生產(chǎn)時(shí)的平均認(rèn)知負(fù)載如式(6)所示：

在“整理”這一步驟中，企業(yè)通過改進(jìn)活動(dòng)將現(xiàn)場物品數(shù)量降為θn，剩余(1 -θ)n樣物品則進(jìn)行另外收納，例如額外設(shè)置專門的地點(diǎn)用于存放日常工作中極少使用到的生產(chǎn)工具。但此時(shí)由于還沒有物品對進(jìn)行有序歸置，且出于簡化模型的考慮，仍假設(shè)“物品—地點(diǎn)”的對應(yīng)關(guān)系數(shù)量仍k。

在此基礎(chǔ)上，企業(yè)實(shí)行“整頓”這一改進(jìn)活動(dòng)，員工的現(xiàn)場認(rèn)知負(fù)載為：

此時(shí)生產(chǎn)現(xiàn)場明確劃定了各個(gè)工具的擺放區(qū)域，方便員工在需要使用某個(gè)工具時(shí)只需要去對應(yīng)的收納位置即可，而不需要額外花費(fèi)時(shí)間在雜亂的工具堆中進(jìn)行尋找。因此相較于H2，式(3)中H3的防止混亂度大小為1，員工的信息負(fù)載只與生產(chǎn)所需的工具數(shù)量相關(guān)。

根據(jù)前文對5S實(shí)行前后員工認(rèn)知負(fù)載的定義，接下里對5S活動(dòng)的改進(jìn)行具體分析，如式(8)至(9)所示：

式(8)和式(9)分別表示生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)行“整理”和“整頓”之后信息負(fù)載的減少量。其中p,θ∈(0, 1)，k≥1，易得H1-H2> 0；θn, (1 -θ)n> 0，易得H2-H3> 0。說明將現(xiàn)場生產(chǎn)活動(dòng)中使用頻率極少乃至不需要的雜物清理，并進(jìn)行有序歸置，顯然能夠降低員工工作過程中的認(rèn)知負(fù)載。

令h(θ,p)為員工實(shí)行5S 改進(jìn)活動(dòng)前后的認(rèn)知負(fù)載之差，則可得

根據(jù)前文分析，顯然h(θ,p) > 0。根據(jù)Hick-Hyman’s Law，5S 改進(jìn)活動(dòng)因此也能夠降低員工的決策時(shí)間，提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

結(jié)論1：企業(yè)實(shí)行5S 能夠明顯減小現(xiàn)場員工的認(rèn)知負(fù)載（信息熵），并根據(jù)Hick-Hyman’s Law可推出員工能夠由此減少在現(xiàn)場選取工具的決策時(shí)間。

根據(jù)前文所述的模型定義，進(jìn)一步通過參數(shù)θ和p來定義生產(chǎn)現(xiàn)場的冗余度δ。5S改進(jìn)的目的是為了減少現(xiàn)場的物品冗余，將使用頻率高的物品留在現(xiàn)場的同時(shí)減少現(xiàn)場的浪費(fèi)。因此企業(yè)會(huì)對現(xiàn)場物品根據(jù)使用頻率降序排序，將使用頻率很低的物品清理出現(xiàn)場。因此可以得出p≥θ，即企業(yè)實(shí)行5S 后保留了使用頻率總和為p的前θn個(gè)物品，令冗余度。

接下來對h(θ,p)求偏導(dǎo)，具體求導(dǎo)情況見式(11)至(12)：

當(dāng)θ∈(0, 0.5]時(shí)，與p呈非負(fù)的線性相關(guān)關(guān)系。

結(jié)論2：在θ∈(0, 0.5]，p∈[θ, 1)的區(qū)間范圍中，實(shí)行5S 前后員工認(rèn)知負(fù)載的差值h(θ,p)隨著θ的增大而減小，隨著p的增大而增大?？筛爬椋畔㈧刂頷(θ,p)隨著冗余度的增大而增大。

綜上所述，從員工認(rèn)知復(fù)雜度的角度來看，實(shí)行5S能夠有效的降低員工的決策時(shí)間，并且在θ∈(0, 0.5]條件下，原現(xiàn)場物品的冗余度越高，5S 的改善效果則越顯著。

3 5S持續(xù)改進(jìn)的重要性分析

隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展以及順應(yīng)市場個(gè)性化需求的趨勢，企業(yè)往往需要投入大量的人力和物力來提升生產(chǎn)的柔性化程度。而高柔性化程度不僅意味著企業(yè)市場競爭力的提高，同時(shí)也對員工的生產(chǎn)效率提出了巨大的考驗(yàn)。在過往的研究中，學(xué)者們引入生產(chǎn)線換線成本來綜合考慮并最小化批量化和多樣化生產(chǎn)之間的成本，其中包含經(jīng)典的EOQ模型。但是對于企業(yè)員工來講，更多的生產(chǎn)線產(chǎn)品意味著更復(fù)雜的生產(chǎn)工序以及更頻繁的任務(wù)轉(zhuǎn)換工作。

本研究已經(jīng)從認(rèn)知復(fù)雜度的角度通過信息熵衡量了員工在生產(chǎn)過程中的信息負(fù)載以及5S 改進(jìn)活動(dòng)對員工生產(chǎn)效率的影響，得出了在現(xiàn)場物品管理越混亂，5S對員工生產(chǎn)效率的提升作用越明顯這一結(jié)論。在5S 改進(jìn)活動(dòng)中，整理（Seri）和整頓（Seiton）保證了現(xiàn)場沒有呆滯物料產(chǎn)生的成本浪費(fèi)，降低了混亂現(xiàn)場造成的員工時(shí)間浪費(fèi)。清掃（Seiso）和清潔（Seiketsu）則使得現(xiàn)場保持機(jī)器設(shè)備的規(guī)整和員工的清潔，保證員工生產(chǎn)環(huán)境的干凈明亮，降低現(xiàn)場安全事故的發(fā)生概率。而5S改進(jìn)活動(dòng)中的最后一步，也是體現(xiàn)精益生產(chǎn)方式持續(xù)改進(jìn)精神的一步——素養(yǎng)（Shitsuke），即代表了企業(yè)在完成現(xiàn)場改善活動(dòng)后，需要不斷保持并維護(hù)改善成果，使得員工養(yǎng)成5S 的習(xí)慣，及時(shí)清除生產(chǎn)過程中帶來的混亂，具備現(xiàn)場管理的意識。接下來考慮在高柔性化程度生產(chǎn)線上實(shí)施持續(xù)的5S精益改進(jìn)活動(dòng)對員工帶來的影響。

假設(shè)在某一完成5S 改進(jìn)活動(dòng)的生產(chǎn)線上能夠生產(chǎn)多種產(chǎn)品。對某一特定產(chǎn)品來說，令每生產(chǎn)一個(gè)批量的時(shí)間為一個(gè)周期，每個(gè)周期生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量為q，員工生產(chǎn)單位產(chǎn)品需要的平均時(shí)間為a+bH，在周期t= 1 時(shí)，員工的生產(chǎn)成本為：q(a+bH)。

在每完成一個(gè)批量的生產(chǎn)后，現(xiàn)場生產(chǎn)線都會(huì)產(chǎn)生一定的冗余和混亂，例如生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘次品以及未及時(shí)歸位的生產(chǎn)工具。這些物品在生產(chǎn)工作臺(tái)上不及時(shí)清理，就會(huì)產(chǎn)生物品混放的結(jié)果，給后續(xù)的生產(chǎn)帶來干擾。在不失一般性的情況下，假設(shè)每一周期的生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大小為h(h> 0)的信息負(fù)載。因此，在周期t(t> 1)員工的生產(chǎn)成本為：q[a+bH(1 +(t- 1)h)]。

考慮員工的5S 維護(hù)成本，假設(shè)從期初開始，員工選擇在完成t個(gè)周期的生產(chǎn)后，才根據(jù)5S 改進(jìn)結(jié)果對現(xiàn)場進(jìn)行清潔維護(hù)，由于現(xiàn)場的信息負(fù)載是由HC(1 +HD) =HC+HCHD計(jì)算得出，存在二次項(xiàng)，因此考慮t周期后的維護(hù)成本為：m(ht)2。

在上述基礎(chǔ)上，考慮兩種維護(hù)策略：（1）員工在生產(chǎn)周期T(T > 1)后進(jìn)行整理、整頓等清潔維護(hù)；（2）在每一周期員工都進(jìn)行5S維護(hù)。對兩種策略的成本進(jìn)行比較。根據(jù)模型假設(shè)，T周期后策略1和策略2的成本之差為：

易得C > 0。平均每期的成本之差為：

對NC求偏導(dǎo)，可得：

從求導(dǎo)結(jié)果可以看出，每周的清掃維護(hù)不僅能降低下一周期員工生產(chǎn)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)從長期來看，每周進(jìn)行維護(hù)成本也低于集中維護(hù)一次的平均成本，這與精益生產(chǎn)中的烏龜法則相照應(yīng)。保持穩(wěn)定、整潔和安全的生產(chǎn)環(huán)境，在每一次生產(chǎn)過程后及時(shí)地整理清潔現(xiàn)場，并使得員工養(yǎng)成良好的清潔習(xí)慣，是5S 中的最后一步——“素養(yǎng)”，是精益生產(chǎn)方式持續(xù)改善的具體體現(xiàn)。

結(jié)論3：企業(yè)在生產(chǎn)過程中，對于出現(xiàn)的問題及時(shí)響應(yīng)、馬上解決的做法，從長期來看不僅能夠避免問題累計(jì)出現(xiàn)嚴(yán)重后果，同時(shí)也能降低員工生產(chǎn)成本，從而提升生產(chǎn)效率。

上文的分析表明：及時(shí)頻繁的5S維護(hù)策略能夠在保持5S改善效果的前提下，同時(shí)減少員工的維護(hù)成本和生產(chǎn)成本。接下來本研究進(jìn)一步考慮在不同的柔性生產(chǎn)方式下，兩種策略產(chǎn)生的成本之差的變化。設(shè)某一產(chǎn)品的總需求為Q，總生產(chǎn)周期，可得：

求一階導(dǎo)，可得：

根據(jù)求導(dǎo)結(jié)果可以得出，在總需求一定的情況下，批量q越小，即生產(chǎn)線要求的柔性化程度越高，員工頻繁改進(jìn)的策略效果越顯著，也進(jìn)一步反映出在頻繁換線的生產(chǎn)線上，不及時(shí)的5S改進(jìn)維護(hù)會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的問題累計(jì)從而產(chǎn)生更大的成本。

結(jié)論4：在一定條件下，高柔性化程度生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程對及時(shí)高效的5S 改進(jìn)活動(dòng)需求程度更高。頻繁的更改生產(chǎn)產(chǎn)品以及小批量的生產(chǎn)方式，整潔、一目了然的生產(chǎn)工作現(xiàn)場能夠大大提升員工的工作效率。

4 研究結(jié)論

精益是一個(gè)強(qiáng)大的管理系統(tǒng)，該理論創(chuàng)造以來幾乎適用于所有的制造業(yè)和服務(wù)業(yè)，并在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷豐富和完善。然而在相當(dāng)大的一部分實(shí)踐和研究中，實(shí)施精益的企業(yè)并沒有達(dá)到理想的生產(chǎn)目標(biāo)。因此本研究嘗試對于精益工具之一的5S改進(jìn)進(jìn)行研究和討論，分析其對企業(yè)生產(chǎn)的具體影響。

本研究以現(xiàn)場管理中的5S改進(jìn)為例，以生產(chǎn)員工的認(rèn)知負(fù)載為切入點(diǎn)，通過信息熵對5S管理的進(jìn)行了模型化，量化分析了5S 的改善效果，主要研究結(jié)論如下：（1）通過物品多樣性HD和放置混亂度HC兩個(gè)指標(biāo)量化了生產(chǎn)現(xiàn)場的給員工生產(chǎn)帶來的信息負(fù)載，論證了5S改進(jìn)活動(dòng)對員工生產(chǎn)效率的提升作用，并得出生產(chǎn)物品的擺放越混亂，5S改進(jìn)對員工生產(chǎn)效率的提升效果越顯著這一結(jié)論。（2）本研究進(jìn)一步考慮了5S 改進(jìn)后對生產(chǎn)現(xiàn)場的維護(hù)，比較了兩種維護(hù)策略的成本，結(jié)論表明及時(shí)、頻繁的維護(hù)策略更能保證企業(yè)的生產(chǎn)效率，特別是在高柔性化程度的生產(chǎn)現(xiàn)場。

基于本研究結(jié)果，對企業(yè)的管理人員提供如下管理啟示：（1）關(guān)注生產(chǎn)現(xiàn)場改善。在當(dāng)今強(qiáng)調(diào)技術(shù)進(jìn)步和科技創(chuàng)新的發(fā)展背景中，企業(yè)仍需要持續(xù)關(guān)注生產(chǎn)現(xiàn)場的改善以更好地應(yīng)對管理挑戰(zhàn)。在這一前提下，企業(yè)管理人員需要重視生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際運(yùn)作，保證員工生產(chǎn)環(huán)境的整潔有序，從員工主觀認(rèn)知角度提升員工的生產(chǎn)效率，改善員工生產(chǎn)體驗(yàn)；（2）長期持續(xù)的維護(hù)和改善。改善活動(dòng)不是一蹴而就的，企業(yè)和員工需要在后續(xù)持續(xù)維護(hù)和改善生產(chǎn)現(xiàn)場，防止小問題逐漸累積成為企業(yè)生產(chǎn)的重大負(fù)累。因此本研究建議管理人員需要制定長期的改善計(jì)劃，并鼓勵(lì)員工持續(xù)參與和優(yōu)化現(xiàn)場管理的改進(jìn)，從而保持生產(chǎn)現(xiàn)場的高效運(yùn)作，避免潛在問題的積累。