浅谈工业工程法在企业当中的应用
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潘泽宁 毕浩汶 张伟东
【摘 要】随着我国经济的快速发展和人民健康意识的不断提高，我国医疗器市场需求增长迅猛。面对良好的发展时机，国内中小型医疗器械企业却突显出竞争力不足的现象。对此，中小型医疗器械企业急需通过科学管理来提高效率、增加产能，以在短期内提升企业竞争力。这与工业工程的思想方法不谋而合，因此在中小型医疗器械企业中进行工业工程分析改善尤为重要。本研究以中小型医疗器械企业为研究对象，通过运用工业工程的分析方法探究导致企业效率低下的重：要原因，再针对该原因运用现场管理、方法研究和生产线平衡研究来进行全面地分析与改善，并借助Witness仿真技术提出增加产量的具体方法。
【关键词】工业工程法；现场管理；流程改善；生产线平衡
2000年以来，发展中国家整体的年均经济增长率为4.8%，远超发达国家2.0%的年均增长率。新兴大市场（墨西哥、巴西、阿根廷、印度、印尼、南非、韩国、波兰和土耳其）已成为新兴经济体中增长最快、最具活力的群体，必将对中国企业发展造成一定的影响。企业面临的外部困境及其发展特征形成了制约中国企业发展的强大阻力。为了推动中国企业又好又快发展，李伯虎等分别从集成制造、并行工程、虚拟制造、敏捷制造、网络化制造及云制造等先进种植技术进行了深入研究并取得了丰硕的成果，尤其云制造的研究处于世界领先水平。上述研究主要是针对现代制造模式的理论与应用研究，然而这些先进制造理念或技术能否产生更大效益的前提是企业具有良好的生产基础能力。
一、工业工程定义
美国工业工程师学会给工业工程 （ Industrial Engi-neering，简称 IE） 做出的定义是：＂工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息所构成的集成系统，进行设计、改善和设置的一门学科。它综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知识和技术，以及工程分析和设计的原理与方法，对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。＂也就是说，工业工程是一门＂直接以系统效率和效益为目标＂的工程技术，面向各种产业组织系统的运作过程，包括工业、农业、服务业等，为追求组织效率、质量、成本进行的系统分析、设计与优化控制。IE于20世纪初产生于美国，主要用于研究提高工厂效率、质量和降低成本，称之为经典IE。随着科学技术的发展，IE兼收并蓄运筹学、系统科学、信息科学等的理论与技术，形成了解决制造企业整体效益的完整工程技术体系，甚至广泛应用于建筑业、医院、政府、民航、饭店等多种产业的效率、质量和成本改善与竞争力提高，被称为现代工业工程。
二、企业进行IE改善的方法
（一）企业组织构架改善
1、企业组织架构现存问题
企业经过多年发展，其基本的组织架构类型是职能型。该种组织架构按照不同职能类型来划分不同的部门，各级部门工作人员实行专业化分工，可维持部门独立高效的运作。员工在部门中从事自己的本职工作，专业技能得到逐步提升，对提升企业效率也有一定帮助。由于各部门工作职能分工明确，这种组织架构具有较高的稳定性。尽管如此，企业的组织架构依然存在一些问题，现归结如下：
第一，企业未设立IE改善部门，生产过程中出现的现场管理问题及生产浪费问题未能得到及时解决，导致生产现场混乱，生产流程不合理，严重影响生产效率。由于没有专门部门及人员推行改善，现场问题改善进度缓慢。
第二，各部门间横向联系薄弱，协调难度较大，遇到职责不明确的任务时，容易出现推卸责任的现象。该现象的出现导致办事效率低下，损害了企业的整体利益，也不利于企业文化的构建。
第三，企业缺少独立的研发部门。现阶段企业主要生产制作技术含量低的医疗器械产品，因而没有设立独立的研发部门，研发工作由生产部下属技术科负责。为响应国家政策，抓住市场机遇，企业在巩固发展中低端市场的同时，应为进军中高端市场创造条件。这就要求企业加大研发力度，为将来制造中高端医疗器械设备做好准备。
第四，生产部架构复杂，生产科与质检科隶属同一部门不益于产品品质把控。质检科的工作职责是制定产品质量检验规范，对生产材料、生产过程、生产产品进行品质把控。质检科与生产科同属一个部门，可能会在监管的过程中放松监管力度，导致产品品质下降。若出现重大产品质量问题，会对客户及公司的利益造成巨大损害。
2、企业组织架构的改善
为了解决上述组织架构存在的问题，同时为企业生产方法进行IE改善做好组织准备，现对企业组织架构提出以下改善方案：
第一，在企业中设立独立的IE改善部门。IE部门的职责不仅只有标准工时测定、改善生产流程等传统意义上的职责，同时担有将IE消除浪费的核心思想与企业管理相结合的任务。只有将IE的思想方法与企业具体的生产实际情况联系起来，才能使改善的效果到最佳。改善部与其他部门同级，可作为企业中各部门间的纽带，加强部门间的联系，确保企业各项活动顺利进行。同时，IE改善部的成立，为企业进行具体的生产改善提供人员和技术支持，致力于对现场混乱、生产流程不合理等问题及时提出改善方案，彻底解决企业改善进度缓慢的问题。
第二，设置独立的研发部门，加大技术研发力度。面对医疗器械市场需求规模的不断
增长，企业应考虑长远利益，通过产品技术升级来提升企业的核心竞争力，为企业进入中高端产品市场奠定基础。因此，加大技术研发力度对企业的长远发展意义重大。
第三，将生产部中质检科独立成部，并成立供应链部。质检科独立成部以后，与生产部处于同级位置，有效防止因同处同一部门造成降低质检要求，出现问题相互包庇的现象，从而提高了生产要求标准，保证了产品质量。獨立的质检部会对各部门是否按流程标准办事进行监督，提高企业管理效率。供应链部可以把采购、生产、销售、服务等整个过程有机结合，形成一个整体，缩短交货周期，提高企业效率。
（二）现场管理改善
现场是企业创造价值的场所，对现场的管理水平也直接影响着企业生产运营的绩效，因此良好的现场管理对企业显得尤为重要[[38]。经过观察分析，T企业存在现场混乱的现象，这是造成生产方法不合理、效率低下的一个重要原因。因此，函需运用IE方法对现场管理进行改善，以消除现场混乱的现象。
1、企业现场存在的问题
通过对T企业生产现场进行观察调研，发现其现场存在诸多不合理及浪费现象，这与现场管理追求的目标相背离。现将问题列举如下：
第一，工作人员未按要求穿着工服及保护用具。工作人员穿戴不整齐，给人以懒散的感觉，对工作士气有一定影响。
第二，器械设备缺乏定期维护。有些设备缺乏有效的保养和维护，设备表面存有油污和灰尘，这样会增大设备故障率，增加维修成本，从而降低了生产效率。此外，对设备未进行及时维护会导致产品质量下降，损害企业及客户的利益。
第三，生产资料摆放混乱。一些工位未设置半成品存放筐，导致半成品摆放混乱，容易与原料等混淆。未按规定数量领取原料，原料未分类，缺少分类标识。以上现象会导致生产人员需要花费额外时间寻找所需材料，降低效率。管理人员也不易统计材料与半成品的数量，造成管理的混乱和无序。
第四，对员工标准化培训不足。在生产过程，员工未能按照标准的作业指导进行生产操作因此会产生生产线个别工位超时现象，导致效率低下。同时，不规范的操作动作，容易让员工产生疲劳，损害员工自身健康。
第五，生产过程中的废料及杂物没有及时处理。众多杂物存在于生产现场，导致现场混乱，浪费生产空间。如生产通道被占用，会增加安全隐患。
2、现场管理改善步骤
首先，应在IE改善部设立现场管理检查小组，检查小组应定期与不定期的深入生产现场进行巡检，发现现场中存在的问题，并在《生产现场管理工作检查记录表》中做好詳细记录。其次，小组成员及当事人进行问题总结，归总本次检查中存在的问题，结合工业工程中＂SW1H＂提问法、＂ECRS＂分析法、合理建议法或头脑风暴法等，寻求对问题的解决方法。最后，小组成员及当事人对问题进行PDCA（计划、执行、检查、纠正）循环管理检验，并把有关经验和教训纳入相关的标准和制度，防止再次出现同样问题。
3、现场5S管理改善
现场5S管理起源于日本，目的在于对生产现场的人员、机器、材料、方法等生产要素进行有效的管理。虽然5S管理的内容比较简单，但其对生产现场的管理具有重要意义。
企业推行现场5S管理己有一段时间，虽然取得一定的效果，但生产现场还是会出现一些问题，如生产工具未能保持干净整洁；原材料未能摆放在规定位置；现场问题整改不及时等。究其原因，在于企业对于5S制度制定的不够细致完善，制度未能结合现场实际情况进行量化。另一个重要的原因是领导层面的忽视，未能做到定时巡查，将问题公示与整改，并进行奖惩。因此，企业现场5S管理需进行以下改善。
第一，成立5S推行组织
在企业完善提高现场5S管理的初期，需要一定的监督管理，以帮助整个企业所有的员工培养现场5S管理的习惯与意识。IE改善部的现场管理小组可担任起在企业内推行5S管理的任务。5S推行组织的职责任务有：制定针对具体生产区域的制度与管理目标；定期与不定期的对生产现场进行巡视，查找现场5S管理所存在的问题；对未达到标准的现场及人员进行公示，并督促其改善；制定奖励处罚制度，对表现优秀的人员与失职的人员进行奖惩；组织员工进行现场5S管理知识培训，培养员工的习惯与素养。
第二，制定5S管理推行目标
企业在制定现场5S管理制度与目标时，要结合企业自身生产现场情况，制定适合本企业的制度与目标。现场5S管理的目标是实施5S改善应达到的标准，是检验5S管理实施结果根本依据。合理准确的目标可以明确现场5S管理的最终任务。
第三，现场5S营理评比与总结
通过5S推行小组定期与不定期的巡视检查，对现场情况进行打分记录，可以持续跟进现场5S管理的实施改善情况。推行小组每周对本周现场5S管理实施结果进行汇总，并将现场照片及改善结果公示在现场5S管理展板上，以让全体员工参观学习。
（三）生产流程改善
从以上生产线的问题汇总可以得出，生产线的工艺流程、流程程序、布局都不同程度的存在不合理现象。对于以上问题，下面将运用＂SW1H，ECRS＂技术方法进行提问和分析，以寻求解决问题的具体方法。
问：工序5与工序14、工序6与工序15、工序7与工序16、工序8与工序17，检查1与检查3、工序9与工序18、工序10与工序19这些操作相似的工位为什么要独立分开？
答：因为开外被、剪芯线、焊接过程会对导线长度造成误差，需在P1端组装完成后测量裁剪剩余导线来保证要求尺寸，因此需将P1，P2两端的加工分开进行。
问：能否通过技术改善，来保证P1，P2端的焊接误差，达到相似工位合并的目的？
答：开外被、剪芯线主要在剥扭机上进行操作，经校核后裁剪的误差范围可保证在lmm之内，P1，P2端裁剪总误差范围在2mm内。而操作工经过技能培训后，焊接误差可以保证在3mm以内。加工总误差可控制在8mm内，误差范围在《5057生产线加工作业标准》规定的误差范围内，对产品良品率几乎没有影响，因此可以将相似操作的两个工序合并。
问：检查1与检查3中有通过观察来检查焊点的操作，其检查内容简单，操作用时短，能否取消？
答：检查焊点主要任务是检查焊点是否全部有锡覆盖，有无假焊。前一道工序的操作工进行焊接操作时，能够自行发现焊点是否全部有锡覆盖，有无假焊。而后一道操作为焊接测试，能明确检测到焊接是否合格，故检查焊点操作可以取消[1-2]。
问：从生产线布局及物流路线简图可以看出，在制品流动过程复杂，尤其在8，9，10搬运过程中产生了逆向流动，如何改善以减少流动距离？
答：首先，造成在制品流动过程复杂的原因是生产工艺的繁复。我们将包含相似操作的工位进行合并以后，减少了7个工位数量，从而减少了搬运距离。其次，原始生产线的布局存在一定问题，Offline设定的位置及工位的位置使得流动过程6，7及流动过程8，9，10出现了逆向流动，造成极大的搬运浪费。具体改善方法是将Offline置于生产线的开始端，工位位置按照改善后的工艺流程设置，形成一个流的流动状况。工艺流程为先进行Puck成型，再进行Football成型，因此需交换两个机器的位置消除逆向流动[3-4]。
問：从表4.5中改善前的流程程序中可以看出，步骤19和步骤49为等待，等待时间为8s和Ss。等待时间能否取消？如何取消？
答：等待过程出现在内模成型和Puck成型前，内模成型和Puck成型需要在成型机达到规定温度后才能进行，因此等待时间为成型机的预热时间。对此，可以通过提前预热的方式消除等待。解决方法为将预热按钮置于上一道工位[5-6]。上一工位操作将要结束时按下预热按钮，搬运在制品到成型机的过程同时完成预热，直接开始成型加工。
三、结论
对于国内中小型医疗器械企业，增大研发投入与技术革新是一个漫长的过程，而通过对企业进行自上而下的IE改善可以帮助企业短期内提升生产效率，增加产能，增强市场竞争力，为企业长足发展打好基础。本研究以国内中小型医疗器械企业为具体研究对象运用IE分析方法得出导致企业效率低下的主要原因，并通过IE改善方法对不合理因素进行改善，最终达到了提高效率，增加产能的目的。
为探究企业在生产过程中导致效率低下现象的原因，本研究运用鱼刺图分析法从人、机、料、法、环五个方面对问题展开分析，罗列出导致问题出现的深层次原因。在此基础上结合层次分析法，得出各原因因素对问题现象的权重。由分析结果可得，生产方法是导致企业效率低下的主要因素，其权重达到0.51。而改善缓慢、现场混乱、流程不合理是生产方法中的三个主要问题。
对于生产方法中的三个主要问题，本研究主要从企业组织架构、现场管理、生产流程这三个方面进行改善。在对组织架构的改善中，最主要的是设立IE改善部。该部门的设立是企业全面推行IE改善的基础，同时从根本上解决了企业改善缓慢的问题。在对现场管理的改善中，主要通过目视管理和现场SS管理的方法手段进行改善，实现了现场操作规程、生产问题、改善方法直观可见，为正常的生产活动提供了良好的生产环境，彻底消除现场混乱的现象。在对生产流程进行优化时，本研究以5057生产线为研究对象，运用方法研究发现生产流程中的浪费及不合理，并结合＂SW1H，ECRS＂技术方法对生产线的工艺程序、流程程序及生产线布局进行一系列的改善，简化了工艺流程，合并了相似操作工位，减少了在制品搬运距离，缩短了产品制造周期。最后计算改善前后的生产线平衡率，得出线平衡率由62.4%提升至81.6%，说明经过改善，生产线的效率得到了提升。
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