基于崗位人因滿意度的多技能員工優(yōu)化配置研究

蔡 敏, 劉 黎, 雒興剛, 吳仁杰

(杭州電子科技大學 管理學院,浙江 杭州 310000)

0 引言

智能制造已成為不少國家振興其工業(yè)發(fā)展的重要策略?！吨袊圃?025》提出以新一代信息技術與制造業(yè)深度融合為主線,以推進智能制造為主攻方向;完善多層次多類型人才培養(yǎng)體系,推進產業(yè)轉型升級。智能制造將給人類社會帶來革命性變化。一方面,制造企業(yè)面臨以不同產品種類和波動量為特征的生產需求,生產系統(tǒng)的柔性變得越來越重要;智能生產背景下,企業(yè)需要提高傳統(tǒng)專業(yè)分工無法做到的柔性生產能力,因而員工需要具備多項技能,以滿足柔性生產要求。另一方面,對員工福祉的追求是未來企業(yè)的使命?？紤]生產柔性的同時要將以人為本的理念融入整個生產體系,即需要考慮員工的身心健康及安全,而不是僅僅考慮企業(yè)效益。

多技能員工[1]也稱為交叉培訓員工,是指具備在多個工作崗位上執(zhí)行技術操作能力的員工。多技能員工在高度不確定和競爭激烈的環(huán)境中,可以充當緩解各種需求的潛在能力緩沖區(qū)。為充分發(fā)揮多技能員工生產靈活性的優(yōu)勢,對企業(yè)中多技能員工進行合理配置就顯得格外重要。關于多技能員工的優(yōu)化配置問題,近年來在學術界得到廣泛關注。員工優(yōu)化配置是指在生產中,為了提高工作效率、實現(xiàn)人力資源的最優(yōu)化而實行的將員工與崗位合理匹配[2]。文獻[3]以供給與需求達到數(shù)量與質量的平衡為目的,從員工數(shù)量結構與質量結構上實現(xiàn)員工優(yōu)化配置;文獻[4]以薪酬公平為前提,構建符合企業(yè)實際情況的薪酬體系,完成員工優(yōu)化配置;文獻[5]根據(jù)員工的工作動機和組織文化對績效的影響,以促進人與崗位的相互匹配為目標進行優(yōu)化配置;文獻[6]采用時間最短的衡量法來優(yōu)化員工配置問題;文獻[7]針對單元制造系統(tǒng)中生產優(yōu)化配置問題,以最小化總加工時間和各員工之間的負荷差異為目標進行優(yōu)化配置;文獻[8]針對流水車間,提出成本最優(yōu)和時間最短情況下的配置方案。

在實際生產中進行員工配置,需要充分考慮員工個體差異,即考慮員工技能水平的不同。因此多技能員工的每項技能如何進行準確評價也是研究的重點。文獻[9]以最小化項目總工期對員工技能水平進行分級來進行員工優(yōu)化配置;文獻[10]提出改進組織結構、激勵機制、企業(yè)文化等措施進行員工優(yōu)化配置;文獻[11]提出了基于“員工技能庫”的配置方法。針對當前研究中存在多技能員工技能水平界定不清和沒有清晰評價的問題,本文首先從產品質量表現(xiàn)、生產交付表現(xiàn)和生產成本表現(xiàn)3個角度評價員工的技能水平，然后將多技能員工的每一項技能分別量化成4個等級,從而更加清晰合理地評價多技能員工的每一項技能。

當前員工優(yōu)化配置的研究目標主要是縮短工作時間以及節(jié)約生產成本,然而良好的員工配置不僅需要考慮經濟利益,還需要考慮使工人以安全和健康的方式完成工作。也就是說,員工優(yōu)化配置問題除了考慮工作效率,還應考慮人因因素,即對員工福祉的追求。員工福祉是工作系統(tǒng)可持續(xù)的內部狀態(tài),由員工在其工作期間對生理和認知需求的滿意度形成,可以提高員工在其工作生命期的質量[12]。

結合人因工程學的員工優(yōu)化配置問題的研究主要考慮工作環(huán)境及工作任務對于員工身體和心理健康的影響。文獻[13-14]綜合考慮員工數(shù)量、員工滿意度和噪音等人因因素進行研究;文獻[15]以避免員工在工作環(huán)境中受到傷害為目標,開發(fā)出自動分析機制,分析每個員工潛在的人因工程學風險;文獻[16]對工作站設計進行改進,以預防工作相關的肌肉骨骼疾病;文獻[17]將安全標準納入員工優(yōu)化配置方案中,評估員工可能受到潛在傷害的等級;文獻[18]提出多目標整數(shù)規(guī)劃模型,其主要目標是避免員工受到工作環(huán)境中職業(yè)噪聲的傷害以及減少員工腰背部受傷;文獻[19]在優(yōu)化配置中,以員工的疲勞度來計算工作完成時間,其優(yōu)化目標為最小完成時間;文獻[20]運用職業(yè)重復行動分數(shù)方法進行人因工程學評估進行優(yōu)化配置研究;文獻[21]以保證生產活動安全為目標,進行員工的優(yōu)化配置。

提高企業(yè)經濟效益也是考慮一部分人因工程學員工優(yōu)化配置問題研究的出發(fā)點。文獻[22]考慮了生產效率和人因風險;文獻[23]將人因工程學與員工配置過程相結合,提出模糊質量函數(shù)展開的優(yōu)化配置模型;文獻[24]綜合考慮員工的技能水平、個人意愿及人因工程學評價結果,實現(xiàn)生產效率及員工滿意度最大的優(yōu)化配置方案。

關于考慮人因因素的員工優(yōu)化配置,部分研究只考慮人因工程學對于生產的影響,忽視了員工技能水平的影響,另外一些研究中綜合考慮人因工程學及技能水平,然而所考慮的人因因素不夠全面。為了優(yōu)化配置時更全面地考慮人因因素,本文提出崗位人因滿意度的概念，將員工的人因因素需求與崗位實際人因因素供給進行比較,評價每一位員工的崗位人因滿意度。

本文通過員工優(yōu)化配置研究,以期既可以保證企業(yè)獲得更多的經濟效益,又可以幫助員工追求福祉,因此通過綜合考慮多技能員工的每一項技能水平以及員工崗位人因滿意度進行員工的優(yōu)化配置,以同時滿足企業(yè)利益與員工福祉的目標。

1 研究設計及建模

本文首先進行多技能員工的技能水平評價;然后進行多技能員工的崗位人因滿意度評價;最后綜合考慮以上2種評價結果,構建優(yōu)化配置模型。

1.1 多技能員工的技能水平評價

本文分別從產品質量表現(xiàn)、生產交付表現(xiàn)和生產成本表現(xiàn)3個方面來評價多技能員工每一項技能的技能水平,評價體系如圖1所示。

圖1 多技能員工技能水平評價體系

在評價體系確立之后,開始技能水平評價,具體評價的計算過程如下:

Sij=a1Qij+b1Dij+c1Cij

(1)

a1+b1+c1=3,a1,b1,c1≥0

(2)

當

(3)

其中:Sij為員工i在崗位j的技能水平;Qij為員工i在使用技能j時的產品質量表現(xiàn);Dij為生產交付表現(xiàn);Cij為生產成本表現(xiàn);a1、b1、c1為技能水平的因子權重。(3)式表示將多技能員工的每項技能水平等級劃分為4個等級:當Sij=1時,員工可以在他人幫助下運用該技能進行生產工作;當Sij=2時,員工可以獨立完成工作;當Sij=3時,員工生產產品質量較高,花費時間物料成本較低,技能水平較高;當Sij=0時,員工不具備該技能。

對員工i在使用技能j時的產品質量表現(xiàn)的評價公式為：

(4)

αq+βq=1,αq,βq>0

(5)

對員工i在使用技能j時的生產交付表現(xiàn)的評價公式為:

Dij=αdrij+βdfij

(6)

αd+βd=1,αd,βd>0

(7)

其中:Dij為員工i在崗位j的生產交付表現(xiàn);rij為員工i在使用技能j時所生產產品的標準節(jié)拍與員工實際生產節(jié)拍的比率,既節(jié)拍比率;fij為交付期內的訂單完成率;αd、βd為生產交付表現(xiàn)的因子權重。另外，當Dij≥1時,Dij=1。

對員工i在使用技能j時的生產成本表現(xiàn)的評價公式為：

Cij=αcmij+βctij

(8)

αc+βc=1,αc,βc>0

(9)

其中：Cij為員工i在崗位j的生產成本表現(xiàn);mij為員工i在使用技能j時,生產一件合格產品的標準所需物料與員工生產時實際所需物料之比,既物料成本比率;tij為生產一件合格產品的標準所需時間與員工實際生產所需時間之比,既時間成本比率;αc、βc為生產成本表現(xiàn)的因子權重。另外，當Cij≥1時,Cij=1。

根據(jù)員工使用不同技能時的表現(xiàn),最終得出每一位員工每一項技能的具體評價，用技能水平矩陣SI×J來表示。

1.2 多技能員工的崗位人因滿意度評價

人因工程學的核心思想就是以人為本,使工作與人的需求、能力和限制相兼容。在衡量人的需求時需要關注員工在客觀環(huán)境中的主觀意愿。

1.2.1 崗位人因滿意度的評價體系

崗位人因滿意度是指運用人因工程學評價員工對于其崗位的各類人因因素的滿意程度。因為個體的差異使得員工對同一崗位的人因因素存在不同的需求,所以同一崗位上,不同員工存在不同的人因滿意度。本文從體力負荷、腦力負荷和環(huán)境負荷3個方面進行員工崗位人因滿意度的評價。

從體力負荷的角度看,因為員工的體力在一定時間內是有上限的,同時員工在進行操作時不良的姿勢會增加員工的工作負擔,容易產生肌肉骨骼的損傷或疾病,所以從人因工程學的角度進行多技能員工配置時,應該在保證生產效率的同時,避免員工體力負荷過大以及員工不良的作業(yè)姿勢。本文采用快速上肢評價(rapid upper limb assessmend,RULA)方法對員工工作時的姿勢負荷進行評價,以及推薦子段舉重量(recommended weight limit,RWL)指數(shù)來評價員工的重量負荷。

腦力負荷是指員工在進行工作中需要面對大量的信息處理任務時,高度集中注意力來保證快速反應能力和精準的操作,從而增加心理壓力和疲勞。長期處于高腦力負荷工作狀態(tài)對員工身體健康會產生不良的影響,因此在優(yōu)化配置中需要避免此類情況發(fā)生。本文采用改進后的Cooper-Harper評價法測量腦力負荷。

環(huán)境負荷主要是工作環(huán)境中不符合人因工程學的噪聲、照明和微氣候等對員工的影響。不合理的工作環(huán)境會導致作業(yè)者體內生理和心理平衡的紊亂，因此需要設計滿足人因工程學要求的工作環(huán)境。本文在環(huán)境負荷測量中主要關注噪音、照明和微氣候這3個環(huán)境因素。

基于以上3個方面的考慮,崗位人因滿意度中的人因要素評價體系如圖2所示,其中各個人因因素所代表的具體含義以及評價方法見表1所列。

圖2 崗位人因滿意度評價體系

表1 人因因素及評價方法

1.2.2 崗位人因滿意度的評價步驟

崗位人因滿意度評價首先需要得到員工對于各類人因因素的主觀需求。通過上一節(jié)的分析和評價可最終形成員工人因因素需求矩陣,其中Rei代表員工i對于人因要素e的主觀需求。

根據(jù)以上所選取的人因因素,需要在崗位上測量其人因因素的實際供給數(shù)據(jù)。對于體力負荷,根據(jù)員工的人體尺寸和崗位的實際尺寸,運用軟件建立三維的員工和崗位模型,模擬員工在崗位上的作業(yè)姿勢,計算員工在該崗位上的RULA得分。由于員工存在體重等因素差異,建立三維模型時根據(jù)NIOSH1991方法計算出推薦重量極限(RWL)。對于腦力負荷的評價,在結合崗位操作要求的前提下,運用改進后的Cooper-Harper評價法進行評價。

對環(huán)境負荷的評價,會根據(jù)環(huán)境因素不同,采用不同的測量方法。最終得到崗位人因因素供給矩陣,其中Geij代表崗位j對于員工i針對人因要素e的實際供給情況。

根據(jù)以上所得到的員工人因因素需求矩陣及崗位供給矩陣,可以計算出人因因素差異矩陣。對于RULA,RWL、Cooper-Harper得分、噪音水平直接進行差值運算,用員工對于各類人因因素的需求值(即員工人因因素需求矩陣的每一列)減去崗位人因因素的實際值(即崗位人因因素供給矩陣的每一列);而光照水平和微氣候水平計算絕對值之差,并加上負號,表示員工主觀需求與客觀實際之差,這樣得到各個員工對于單個崗位的人因因素差異矩陣,其中Veij代表在崗位j上人因要素e的實際供給情況和員工i對于人因因素e的主觀需求的差異。

鑒于各個人因要素的量綱不同,需要對人因要素RULA、RWL、Cooper-Harper得分、噪音水平,采用(10)式進行歸一化，即

(10)

對于以上人因因素,將員工對其人因因素的差異值除以該人因因素的差異值中的最大絕對值。對光照水平和微氣候水平,進行歸一化，即

(11)

最終得到人因因素差異歸一化矩陣,其中Eeij代表崗位j上人因因素e的實際供給情況和員工i對于人因因素e的主觀需求的差異值的歸一化值。

因為作業(yè)及生產環(huán)境的不同,最后崗位人因滿意度的形成所受到的各個人因因素的影響程度不同,所以在計算崗位人因滿意度之前,先確定各人因因素的因子權重。

本文采用層次分析法(analytic hierarchy process,AHP),確定各人因因素因子權重we,崗位人因滿意度的計算公式為:

(12)

根據(jù)以上計算可以得到所有員工對于所有崗位的人因滿意度,形成員工的崗位人因滿意度矩陣,即

1.3 構建模型

本文的生產條件中,工序相異則崗位相異,崗位相異則技能相異。假設生產過程存在j道工序,即j個崗位;需要為這j個崗位安排最合適的員工,而現(xiàn)在具有的員工數(shù)量是i,本文假設員工數(shù)量大于崗位數(shù)。另外不同崗位要求的技能不同,且崗位本身提供的人因因素存在差別。根據(jù)員工具備的技能配置其能夠勝任的崗位,員工的技能水平存在差異,同時假定每個員工具有不同人因因素需求。本文員工優(yōu)化配置的目標是,其配置的全部員工在所勝任的崗位上技能水平和崗位人因滿意度的總和最大，從而難得這些員工可以滿足生產的需求并保證員工自身對其崗位的人因因素需求。

考慮崗位人因滿意度的多技能員工優(yōu)化配置的建模中有以下假設:

(1) 假設一項技能即為一個崗位。

(2) 員工可以勝任多項崗位,但不同崗位上的技能水平可能不同。

(3) 一次只配置員工在一個崗位。

(4) 一個崗位只配置一名員工。

(5) 只有當員工具備該崗位技能,才能被分配到該崗位。

(6) 存在未配置員工,即員工數(shù)多于等于崗位數(shù)。

(7) 崗位必須全部配置員工,不能空閑。

(8) 配置完成后,員工不能轉換崗位。

建模中的符號說明見表2所列。

表2 數(shù)學模型中符號說明

多技能員工配置具體的表達式如下。

(13)

(14)

(15)

Sij>0,Eij>0,xij=1

(16)

xij={0,1}, ?i,j

(17)

α+β=1,α,β>0

(18)

(14)式表示員工只能配置到一個崗位;(15)式表示每個崗位必須配置且只配置一名員工;(16)式保證員工對于某個崗位所需技能的技能水平大于0且員工的崗位人因滿意度大于0;(17)式為0-1變量;(18)式為技能水平和人因滿意度優(yōu)化目標權重。

2 案例與結果分析

本文結合作者在M公司的工作經歷,針對M公司其中一個生產部門的G班組進行多技能員工優(yōu)化配置研究。G班組一共25名員工,且都為多技能員工,即能勝任多個崗位。該班組生產的X產品需要17個崗位。本次的研究是將25名員工配置到17個崗位上,進行X產品的生產。收集G班組所有員工關于技能與人因工程學方面的數(shù)據(jù)，得到該25名員工在17個崗位上的技能水平和崗位人因滿意度,并基于此進行優(yōu)化配置研究。

首先評價出每一位員工的各項技能水平,形成多技能員工的技能水平矩陣,見表3所列。

表3 多技能員工技能水平矩陣

然后進行崗位人因滿意度評價。評價步驟如下：

(1) 進行員工基礎數(shù)據(jù)的收集。

(2) 收集生產線的基礎數(shù)據(jù)。例如設備尺寸、生產環(huán)境等。

(3) 將員工對于人因因素的主觀需求與崗位實際供給情況進行差值分析。

(4) 對各類人因因素差異值進行歸一化處理。對RULA、RWL、腦力負荷、噪音采用(10)式進行處理,主要考慮崗位實際情況是否達到員工需求;照明和微氣候采用(11)式進行處理,主要考慮員工的主觀需求和崗位實際供給之間存在的差異。

(5) 確定所有人因因素的權重,根據(jù)歸一化后的人因因素差值計算每個員工的崗位人因滿意度。

從而得到員工的崗位人因滿意度矩陣,見表4所列。

表4 崗位人因滿意度矩陣

根據(jù)以上員工技能水平評價結果,可以得到只考慮技能的員工優(yōu)化配置方案,也可以根據(jù)崗位人因滿意度評價結果得到只考慮人因工程學的優(yōu)化配置方案。本文綜合考慮員工技能水平和崗位人因滿意度的情況,得到一個更加合理的優(yōu)化配置方案。將以上計算所得到的3種配置方案以及G班組原來的配置方案的進行匯總,最終得到方案匯總表,見表5所列。

表5 4種配置方案匯總表

參考員工技能水平表現(xiàn)和崗位人因滿意度對這4種優(yōu)化配置方案的效果進行評價。參考技能水平表現(xiàn)得到的評價結果見表6所列;參考崗位人因滿意度得到評價結果見表7所列;4種方案的最終評價結果匯總見表8所列。表6～表8中方框圈出部分表示所配置的員工技能水平不滿足崗位要求，黑體部分表示所配置員工的崗位人因滿意度不滿足要求。

表6 參考技能水平的評價結果

表7 參考崗位人因滿意度的評價結果

表8 最終評價結果匯總

從表8可以看出,綜合考慮多技能員工的技能水平與崗位人因滿意度得到配置方案，相比其他3種方案更科學合理。

3 結論

本文從提高企業(yè)效益與追求員工福祉角度出發(fā),首先提出多技能員工技能的評價體系,解決了當前研究中多技能員工的各項技能評價不合理的問題。為關注員工福祉的追求,提出崗位人因滿意度的概念。本文綜合考慮員工技能水平和崗位人因滿意度,使所得優(yōu)化配置方案可以同時滿足經濟效益和員工福祉的追求，為制造業(yè)在配置多技能員工時提供現(xiàn)實可行的參考方案。

本文考慮員工優(yōu)化配置的前提是員工多于崗位,可是現(xiàn)實中經常存在員工短缺的現(xiàn)象，未來可以進一步充分考慮不同企業(yè)面臨的人力資源情況,使本文中的優(yōu)化配置可適應各種資源不同的企業(yè)。此外可設計更加新穎的算法,進一步豐富算法對員采優(yōu)化配置問題的支持。