淺談工業工程法在企業當中的應用

潘澤寧 畢浩汶 張偉東

【摘 要】隨著我國經濟的快速發展和人民健康意識的不斷提高，我國醫療器市場需求增長迅猛。面對良好的發展時機，國內中小型醫療器械企業卻突顯出競爭力不足的現象。對此，中小型醫療器械企業急需通過科學管理來提高效率、增加產能，以在短期內提升企業競爭力。這與工業工程的思想方法不謀而合，因此在中小型醫療器械企業中進行工業工程分析改善尤為重要。本研究以中小型醫療器械企業為研究對象，通過運用工業工程的分析方法探究導致企業效率低下的重：要原因，再針對該原因運用現場管理、方法研究和生產線平衡研究來進行全面地分析與改善，并借助Witness仿真技術提出增加產量的具體方法。

【關鍵詞】工業工程法；現場管理；流程改善；生產線平衡

2000年以來，發展中國家整體的年均經濟增長率為4.8%，遠超發達國家2.0%的年均增長率。新興大市場（墨西哥、巴西、阿根廷、印度、印尼、南非、韓國、波蘭和土耳其）已成為新興經濟體中增長最快、最具活力的群體，必將對中國企業發展造成一定的影響。企業面臨的外部困境及其發展特征形成了制約中國企業發展的強大阻力。為了推動中國企業又好又快發展，李伯虎等分別從集成制造、并行工程、虛擬制造、敏捷制造、網絡化制造及云制造等先進種植技術進行了深入研究并取得了豐碩的成果，尤其云制造的研究處于世界領先水平。上述研究主要是針對現代制造模式的理論與應用研究，然而這些先進制造理念或技術能否產生更大效益的前提是企業具有良好的生產基礎能力。

一、工業工程定義

美國工業工程師學會給工業工程 （ Industrial Engi-neering，簡稱 IE） 做出的定義是：“工業工程是對人員、物料、設備、能源和信息所構成的集成系統，進行設計、改善和設置的一門學科。它綜合運用數學、物理學和社會科學方面的專門知識和技術，以及工程分析和設計的原理與方法，對該系統所取得的成果進行確定、預測和評價。”也就是說，工業工程是一門“直接以系統效率和效益為目標”的工程技術，面向各種產業組織系統的運作過程，包括工業、農業、服務業等，為追求組織效率、質量、成本進行的系統分析、設計與優化控制。IE于20世紀初產生于美國，主要用于研究提高工廠效率、質量和降低成本，稱之為經典IE。隨著科學技術的發展，IE兼收并蓄運籌學、系統科學、信息科學等的理論與技術，形成了解決制造企業整體效益的完整工程技術體系，甚至廣泛應用于建筑業、醫院、政府、民航、飯店等多種產業的效率、質量和成本改善與競爭力提高，被稱為現代工業工程。

二、企業進行IE改善的方法

（一）企業組織構架改善

1、企業組織架構現存問題

企業經過多年發展，其基本的組織架構類型是職能型。該種組織架構按照不同職能類型來劃分不同的部門，各級部門工作人員實行專業化分工，可維持部門獨立高效的運作。員工在部門中從事自己的本職工作，專業技能得到逐步提升，對提升企業效率也有一定幫助。由于各部門工作職能分工明確，這種組織架構具有較高的穩定性。盡管如此，企業的組織架構依然存在一些問題，現歸結如下：

第一，企業未設立IE改善部門，生產過程中出現的現場管理問題及生產浪費問題未能得到及時解決，導致生產現場混亂，生產流程不合理，嚴重影響生產效率。由于沒有專門部門及人員推行改善，現場問題改善進度緩慢。

第二，各部門間橫向聯系薄弱，協調難度較大，遇到職責不明確的任務時，容易出現推卸責任的現象。該現象的出現導致辦事效率低下，損害了企業的整體利益，也不利于企業文化的構建。

第三，企業缺少獨立的研發部門。現階段企業主要生產制作技術含量低的醫療器械產品，因而沒有設立獨立的研發部門，研發工作由生產部下屬技術科負責。為響應國家政策，抓住市場機遇，企業在鞏固發展中低端市場的同時，應為進軍中高端市場創造條件。這就要求企業加大研發力度，為將來制造中高端醫療器械設備做好準備。

第四，生產部架構復雜，生產科與質檢科隸屬同一部門不益于產品品質把控。質檢科的工作職責是制定產品質量檢驗規范，對生產材料、生產過程、生產產品進行品質把控。質檢科與生產科同屬一個部門，可能會在監管的過程中放松監管力度，導致產品品質下降。若出現重大產品質量問題，會對客戶及公司的利益造成巨大損害。

2、企業組織架構的改善

為了解決上述組織架構存在的問題，同時為企業生產方法進行IE改善做好組織準備，現對企業組織架構提出以下改善方案：

第一，在企業中設立獨立的IE改善部門。IE部門的職責不僅只有標準工時測定、改善生產流程等傳統意義上的職責，同時擔有將IE消除浪費的核心思想與企業管理相結合的任務。只有將IE的思想方法與企業具體的生產實際情況聯系起來，才能使改善的效果到最佳。改善部與其他部門同級，可作為企業中各部門間的紐帶，加強部門間的聯系，確保企業各項活動順利進行。同時，IE改善部的成立，為企業進行具體的生產改善提供人員和技術支持，致力于對現場混亂、生產流程不合理等問題及時提出改善方案，徹底解決企業改善進度緩慢的問題。

第二，設置獨立的研發部門，加大技術研發力度。面對醫療器械市場需求規模的不斷

增長，企業應考慮長遠利益，通過產品技術升級來提升企業的核心競爭力，為企業進入中高端產品市場奠定基礎。因此，加大技術研發力度對企業的長遠發展意義重大。

第三，將生產部中質檢科獨立成部，并成立供應鏈部。質檢科獨立成部以后，與生產部處于同級位置，有效防止因同處同一部門造成降低質檢要求，出現問題相互包庇的現象，從而提高了生產要求標準，保證了產品質量。獨立的質檢部會對各部門是否按流程標準辦事進行監督，提高企業管理效率。供應鏈部可以把采購、生產、銷售、服務等整個過程有機結合，形成一個整體，縮短交貨周期，提高企業效率。

（二）現場管理改善

現場是企業創造價值的場所，對現場的管理水平也直接影響著企業生產運營的績效，因此良好的現場管理對企業顯得尤為重要[[38]。經過觀察分析，T企業存在現場混亂的現象，這是造成生產方法不合理、效率低下的一個重要原因。因此，函需運用IE方法對現場管理進行改善，以消除現場混亂的現象。

1、企業現場存在的問題

通過對T企業生產現場進行觀察調研，發現其現場存在諸多不合理及浪費現象，這與現場管理追求的目標相背離。現將問題列舉如下：

第一，工作人員未按要求穿著工服及保護用具。工作人員穿戴不整齊，給人以懶散的感覺，對工作士氣有一定影響。

第二，器械設備缺乏定期維護。有些設備缺乏有效的保養和維護，設備表面存有油污和灰塵，這樣會增大設備故障率，增加維修成本，從而降低了生產效率。此外，對設備未進行及時維護會導致產品質量下降，損害企業及客戶的利益。

第三，生產資料擺放混亂。一些工位未設置半成品存放筐，導致半成品擺放混亂，容易與原料等混淆。未按規定數量領取原料，原料未分類，缺少分類標識。以上現象會導致生產人員需要花費額外時間尋找所需材料，降低效率。管理人員也不易統計材料與半成品的數量，造成管理的混亂和無序。

第四，對員工標準化培訓不足。在生產過程，員工未能按照標準的作業指導進行生產操作因此會產生生產線個別工位超時現象，導致效率低下。同時，不規范的操作動作，容易讓員工產生疲勞，損害員工自身健康。

第五，生產過程中的廢料及雜物沒有及時處理。眾多雜物存在于生產現場，導致現場混亂，浪費生產空間。如生產通道被占用，會增加安全隱患。

2、現場管理改善步驟

首先，應在IE改善部設立現場管理檢查小組，檢查小組應定期與不定期的深入生產現場進行巡檢，發現現場中存在的問題，并在《生產現場管理工作檢查記錄表》中做好詳細記錄。其次，小組成員及當事人進行問題總結，歸總本次檢查中存在的問題，結合工業工程中“SW1H”提問法、"ECRS”分析法、合理建議法或頭腦風暴法等，尋求對問題的解決方法。最后，小組成員及當事人對問題進行PDCA（計劃、執行、檢查、糾正）循環管理檢驗，并把有關經驗和教訓納入相關的標準和制度，防止再次出現同樣問題。

3、現場5S管理改善

現場5S管理起源于日本，目的在于對生產現場的人員、機器、材料、方法等生產要素進行有效的管理。雖然5S管理的內容比較簡單，但其對生產現場的管理具有重要意義。

企業推行現場5S管理己有一段時間，雖然取得一定的效果，但生產現場還是會出現一些問題，如生產工具未能保持干凈整潔；原材料未能擺放在規定位置；現場問題整改不及時等。究其原因，在于企業對于5S制度制定的不夠細致完善，制度未能結合現場實際情況進行量化。另一個重要的原因是領導層面的忽視，未能做到定時巡查，將問題公示與整改，并進行獎懲。因此，企業現場5S管理需進行以下改善。

第一，成立5S推行組織

在企業完善提高現場5S管理的初期，需要一定的監督管理，以幫助整個企業所有的員工培養現場5S管理的習慣與意識。IE改善部的現場管理小組可擔任起在企業內推行5S管理的任務。5S推行組織的職責任務有：制定針對具體生產區域的制度與管理目標；定期與不定期的對生產現場進行巡視，查找現場5S管理所存在的問題；對未達到標準的現場及人員進行公示，并督促其改善；制定獎勵處罰制度，對表現優秀的人員與失職的人員進行獎懲；組織員工進行現場5S管理知識培訓，培養員工的習慣與素養。

第二，制定5S管理推行目標

企業在制定現場5S管理制度與目標時，要結合企業自身生產現場情況，制定適合本企業的制度與目標。現場5S管理的目標是實施5S改善應達到的標準，是檢驗5S管理實施結果根本依據。合理準確的目標可以明確現場5S管理的最終任務。

第三，現場5S營理評比與總結

通過5S推行小組定期與不定期的巡視檢查，對現場情況進行打分記錄，可以持續跟進現場5S管理的實施改善情況。推行小組每周對本周現場5S管理實施結果進行匯總，并將現場照片及改善結果公示在現場5S管理展板上，以讓全體員工參觀學習。

（三）生產流程改善

從以上生產線的問題匯總可以得出，生產線的工藝流程、流程程序、布局都不同程度的存在不合理現象。對于以上問題，下面將運用“SW1H，ECRS"技術方法進行提問和分析，以尋求解決問題的具體方法。

問：工序5與工序14、工序6與工序15、工序7與工序16、工序8與工序17，檢查1與檢查3、工序9與工序18、工序10與工序19這些操作相似的工位為什么要獨立分開？

答：因為開外被、剪芯線、焊接過程會對導線長度造成誤差，需在P1端組裝完成后測量裁剪剩余導線來保證要求尺寸，因此需將P1，P2兩端的加工分開進行。

問：能否通過技術改善，來保證P1，P2端的焊接誤差，達到相似工位合并的目的？

答：開外被、剪芯線主要在剝扭機上進行操作，經校核后裁剪的誤差范圍可保證在lmm之內，P1，P2端裁剪總誤差范圍在2mm內。而操作工經過技能培訓后，焊接誤差可以保證在3mm以內。加工總誤差可控制在8mm內，誤差范圍在《5057生產線加工作業標準》規定的誤差范圍內，對產品良品率幾乎沒有影響，因此可以將相似操作的兩個工序合并。

問：檢查1與檢查3中有通過觀察來檢查焊點的操作，其檢查內容簡單，操作用時短，能否取消？

答：檢查焊點主要任務是檢查焊點是否全部有錫覆蓋，有無假焊。前一道工序的操作工進行焊接操作時，能夠自行發現焊點是否全部有錫覆蓋，有無假焊。而后一道操作為焊接測試，能明確檢測到焊接是否合格，故檢查焊點操作可以取消[1-2]。

問：從生產線布局及物流路線簡圖可以看出，在制品流動過程復雜，尤其在8，9，10搬運過程中產生了逆向流動，如何改善以減少流動距離？

答：首先，造成在制品流動過程復雜的原因是生產工藝的繁復。我們將包含相似操作的工位進行合并以后，減少了7個工位數量，從而減少了搬運距離。其次，原始生產線的布局存在一定問題，Offline設定的位置及工位的位置使得流動過程6，7及流動過程8，9，10出現了逆向流動，造成極大的搬運浪費。具體改善方法是將Offline置于生產線的開始端，工位位置按照改善后的工藝流程設置，形成一個流的流動狀況。工藝流程為先進行Puck成型，再進行Football成型，因此需交換兩個機器的位置消除逆向流動[3-4]。

問：從表4.5中改善前的流程程序中可以看出，步驟19和步驟49為等待，等待時間為8s和Ss。等待時間能否取消？如何取消？

答：等待過程出現在內模成型和Puck成型前，內模成型和Puck成型需要在成型機達到規定溫度后才能進行，因此等待時間為成型機的預熱時間。對此，可以通過提前預熱的方式消除等待。解決方法為將預熱按鈕置于上一道工位[5-6]。上一工位操作將要結束時按下預熱按鈕，搬運在制品到成型機的過程同時完成預熱，直接開始成型加工。

三、結論

對于國內中小型醫療器械企業，增大研發投入與技術革新是一個漫長的過程，而通過對企業進行自上而下的IE改善可以幫助企業短期內提升生產效率，增加產能，增強市場競爭力，為企業長足發展打好基礎。本研究以國內中小型醫療器械企業為具體研究對象運用IE分析方法得出導致企業效率低下的主要原因，并通過IE改善方法對不合理因素進行改善，最終達到了提高效率，增加產能的目的。

為探究企業在生產過程中導致效率低下現象的原因，本研究運用魚刺圖分析法從人、機、料、法、環五個方面對問題展開分析，羅列出導致問題出現的深層次原因。在此基礎上結合層次分析法，得出各原因因素對問題現象的權重。由分析結果可得，生產方法是導致企業效率低下的主要因素，其權重達到0.51。而改善緩慢、現場混亂、流程不合理是生產方法中的三個主要問題。

對于生產方法中的三個主要問題，本研究主要從企業組織架構、現場管理、生產流程這三個方面進行改善。在對組織架構的改善中，最主要的是設立IE改善部。該部門的設立是企業全面推行IE改善的基礎，同時從根本上解決了企業改善緩慢的問題。在對現場管理的改善中，主要通過目視管理和現場SS管理的方法手段進行改善，實現了現場操作規程、生產問題、改善方法直觀可見，為正常的生產活動提供了良好的生產環境，徹底消除現場混亂的現象。在對生產流程進行優化時，本研究以5057生產線為研究對象，運用方法研究發現生產流程中的浪費及不合理，并結合“SW1H，ECRS”技術方法對生產線的工藝程序、流程程序及生產線布局進行一系列的改善，簡化了工藝流程，合并了相似操作工位，減少了在制品搬運距離，縮短了產品制造周期。最后計算改善前后的生產線平衡率，得出線平衡率由62.4%提升至81.6%，說明經過改善，生產線的效率得到了提升。

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