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1、南京理工大学经济管理学院课程考核论文课程名称： 现代工业工程 论文题目： 基于系统过程优化方法的报告 姓 名： 徐天琦 113107000734 杨雅清 113107000744 成 绩： 任课教师评语： 签名： 年 月 日基于系统过程优化方法的报告一、系统过程优化的概念与背景所谓系统就是由相互作用相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体，而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分。1、系统是一个动态和复杂的整体，相互作用结构和功能的单位；2、系统往往由寻求平衡的实体构成，并显示出震荡、混沌或指数行为；3一个整体系统是任何相互依存的集或群暂时的互动部分。二、优化方法简介（一
2、）、精益生产精益生产方式英文为“Lean Production”，“Lean”原意是“瘦的”，主要是与传统大量生产方式中“臃肿的相对比。“精益”的“精”这里指精干，“益含义是“更好”，“精益一就是要以最小的投入，取得最大的产出，并用最快的速度设计生产出来，以最低的成本，合理的价格在市场上销售，以明显的竞争优势，全面、灵活、优质、丰富的花色品种为用户提供满意的服务，把成果最终落实到经济效益上。精益生产方式以消除浪费为核心，其主要内容有：1、从管理理念上讲，总把现有的生产方式、管理方式看作改善的对象，不断地追求进一步降低成本、降低费用、质量完美，“零库存”、“零缺陷”、产品多样化等目标；2、在生产
3、系统方面一反大量生产方式下的作业组织方法，以作业现场的具有高度工作热情的“多面手”(是有多种技能的工人)和独特的设备配置为基础，将质量控制融汇到每一生产工序中去；3、在资源供应系统方面，运用竞争原理的同时与零部件供应厂家保持长期稳定的全面合作关系；4、在产品的研究与开发方面，以“团队工作”为研究开发队伍的主要组织形式和工作方式，以“主查负责制”为领导方式进行并行工程；5、生产系统采用拉动式生产系统，库存管理上采用独特的准时制生产。与传统的“推动”式系统不同，“拉动式”管理模式要求各工序的生产指令完全依据后续工序的需要而定，按照所需的量生产所需的零件和产品。在精益生产中常用技术有以下几种：1、J
4、IT（准时生产）准时制，即企业在需要的时问，以需要的数量、生产出需要的产品。要使准时制有效、必须将下游工作的要求有效地传达给上游工作、这样就能在需要的时候、生产出正确数量的产品。这最终会产生一个任务时间、即把可用时间除以用户所需的产品数量而得。这个任务时间为管理人员提供了安排生产线的一个准则。2、自动化自动化不同于自动化，我们常说的自动化是指自动化的设备、生产线和自动控制装置，这些都是由专业的自动化生产厂家和自动化专业技术人员为主完成的，投资较大。而丰田自恸化的内涵更多的是指每个人员需要带着智能进行工作，能够及时发现异常，能够将智能注入机器，开发出能够自动判断异常的装置，一有异常就自动停止，不
5、让不良品产生，不让不良业产生。3、生产均衡化生产均衡化的目的是尽量让生产与市场需求一致。所谓生产均衡化，是指总装配线在向前工序领取零部件时，应均衡地使用各种零部件，混合生产各种产品。为此，在制定生产计划时就必须加以考虑，然后将其体现于产品投产顺序计划之中。4、弹性作业人数在劳动费用越来越高的今天，降低劳动费用是降低成本的一个重要方面，达到这一目的的方法是“少人化一。所谓少人化，是指根据生产量的变动，弹性地增减各生产线的作业人数， 以及尽量用较少的人力完成较多的生产。这里的关键在于能否将生产量减少了的生产线上的作业人数减下来。（二）、六西格玛管理二十世纪八十年代末期，六西格玛最早作为一种突破性的
6、质量管理战略在制造业领域的摩托罗拉公司（Motorola）付诸实践，使产品的不合格率大幅度下降。从而在 1988 年荣膺极负盛名的马尔科姆波多里奇奖国家质量奖。而真正把六西格玛这一高度有效的质量战略变成管理哲学和实践，从而形成一种企业文化的是在杰克韦尔奇领导下的通用电气公司（GE）。该公司在 1996年初开始把六西格玛作为一种管理战略列在其公司三大战略举措之首（另外两个是全球化和服务业），“这是迄今为止公司采取的最为重大的战略步骤，它必将从根本上改变公司”，杰克韦尔奇曾经这样评价六西格玛。通过历史的回顾可以发现，现在人们所谈的六西格玛早已不是数理统计中的“标准差”，六西格玛风行世界以前，质量工
7、程师把一个企业正常的过程能力理解为三西格玛水平，六西格玛达到的3.4ppm，对于很多人来说只不过是水中望月，达到六西格玛水平的必要性受到质疑，很多企业也没有相应的能力。然而顾客上帝般的声音使企业变革迫在眉睫，六西格玛这种不断追求完美的理念恰恰满足了顾客的需求。但是，从标志着千分之几的缺陷率的三西格玛水平，提升到意味着百万次出错机会中不超过 3.4 个缺陷的六西格玛水平，仅仅提高质量工程师的技术能力是远远不够的，必须倡导一种持续改进，追求完美的企业文化。六西格玛DMAIC过程改进模式成功之处就在于将柔性操作的项目管理方法与基于数据分析的统计技术无缝衔接，打破了企业旧的业务流程模式，直接面向过程，
8、通过减小过程的变异或缺陷实现了提高产品质量、降低成本等目的。DMAIC 过程改进模式是在 PDCA 循环法基础上发展而来，它首先提出因果关系的假设 Y=f（X），确定需要改进的 Y（过程输出）和影响 Y 的关键因子 X（过程输入），找出两者之间的内在联系，通过改进 X 来优化 Y，并控制 X 使 Y稳定。DMAIC 过程改进模式共分五个阶段，每个阶段的工作内容如下：界定：按照 SMART 原则，以顾客为关注中心，陈述问题，确定顾客关键质量特性（CTQ）和识别尚待改进产品或流程，组织项目团队，规划项目资源，制定进度计划。测量：量化顾客关键质量特性（CTQ），确定目标期望值，制定测量计划收集数据，
9、了解现有质量水平，并评估测量系统的有效性。分析：利用统计技术对整个系统进行分析，明晰确定因果假设 Y=f（X），找到影响关键质量特性的少数几个关键因素。改进：通过费效分析，针对关键因素设计、确定和实施最佳改进方案，消除或减小关键因素，并评估改进方案的实际效果。（改进 X 来优化 Y）控制：监控新的系统流程，采取措施以维持改进的结果，使其文件化和制度化，以期整个流程充分发挥功效。（控制 X 使 Y 稳定）（三）精益六西格玛六西格玛优化的对象经常是局部的，缺乏系统整体的优化能力，所以它需要将自身需要解决的问题与整个系统联系起来，然后优化流程；而精益生产理论的优点之一就是对系统流程的管理，它可以为六
10、西格玛的项目管理提供框架。系统中经常存在不能提高价值的过程或活动，无论员工如何努力，他们都无法超越系统流程的设计能力范围之外，流程重新设计的目标就是尽量消除此类活动或过程，精益生产对此有一套完整有效的方法和工具。因此，有必要把两种方法结合起来。精益六西格玛与精益生产和六西格玛相比有以下不同：与精益生产相比，精益六西格玛增强了可操作性，吸收了六西格管理处理复杂问题的统计学工具和规范的DMAIC流程；与六西格玛相比，精益六西格玛把项目与产品所处的整个价值流系统以及企业的战略联系在一起，为寻找正确的项目提供了方向。精益六西格玛实现多品种小批量生产的关键技术包括快速换模和生产过程稳定性控制技术两个方面
11、的技术。丰田公司发明并采用的设备快速换装调整的方法是SMED法，即快速换模。这种方法的要领就是把设换装调整的所有作业划分为两大部分，即“外部换装调整作业”和“内部换装调整作业”。所谓“外部换装调整作业”是指那些能够在设备运转之中进行的换装调整作业，而“内部换装调整作业”是指那些必须或只能够在设备停止运转时才能进行的换装调整作业。为了缩短换装调整时间，首先要区分内部时间和外部时间所设计的工序，操作人员必须在设备运行中完成所有的“外部换装调整作业”，一旦设备停下来则应集中全力于“内部换装调整作业”。较短的换模时问，可使小批量生产同样具有经济优势，丰田公司把“设备的快速换装调整”视为提高企业竞争力的
12、关键因素之一。（四）、业务流程再造研究现状业务流程再造(Business Process Regenerating，BPR)出现至今，对于它的研究还处于发展和深入的过程中。Peter Oneill和Amrik S Sohal在对1980年至1998年关于BPR的研究综述中指出，有六个主要领域值得研究，即BPR的定义、BPR的工具及技术、BPR和TQM的共存关系、组织流程的理解、重组的挑战以及利用BPR进行组织设计，其中对BPR定义的研究充分表明了BPR理论的不成熟。下面对研究状况进行综述。1、理论研究工作BPR虽然作为一种新的管理方法，但并非全新的概念，在它被正式提出以前，许多学者已经作了相关
13、的研究，为BPR的诞生做了前期的理论积累工作。1998年，SWDavis在信息的价值和重要意义中，指出可以用信息技术来重新构造企业的价值增值链。1990年，PSenge在第五项修炼一书中，强调了“系统思考、“团队”等要素，是BPR理论的重要组成部分。迈克尔波特提出“价值链概念，强调在向顾客提高产品的流程中，价值链上基本活动之间的紧密衔接有助于物流和信息流在这些活动之间的顺畅通过。每项活动及活动间的衔接都强调对顾客的增值，价值链概念可以说是流程概念的雏型。1990年，迈克尔哈默首次提出BPR的概念，1993年于詹姆斯钱皮合著的Reengineering the Corporation一书，被认为
14、是BPR的经典论著。达文波特也较早关注了这一研究领域，他强调“流程改进”，区别于哈默的“彻底的重新设计的概念。上述三位学者的研究成果是业务流程再造的基奠理论，也是从正面角度阐述BPR基本内涵和基础理论的代表性研究成果。在目前对于BPR理论研究中，一部分学者采用了将BPR与其他理论相比较来阐述BPR的理论的特殊性的研究方法。如Barrett(1994)、Ghosal(1995)、Hagel、Harrison、Pratt等人对比了全面质量管理(TQM)与BPR，指出两种方法在基准研究、企业文化建设、经营业绩衡量方面存在共同点。Kano(1993)，Hill和Wilkinson指出BPR较TQM更为
15、激进，实施过程短而变革程度激烈。通过对BPR的直接研究和比较研究，学者们建立起BPR的基本概念范畴和基础理论，总结出BPR的关键思想。BPR是一项战略性的系统工程；BPR的核心是面向顾客满意度的业务流程；BPR的要素：员工、组织、技术；BPR的目标：绩效产生巨大的改善。不同领域的学者们选择不同的切入点，结合专业领域只是对BPR的理论进行了深入的探讨。2、BPR的应用实施研究了BPR的基本理论，同时更注重这些理论在实践中的应用。不同的学者对BPR实施的步骤、遵循的原则、成功因素和面临的风险以及BPR支持工具的特性和在BPR实施中的作用作了研究。JKallio等根据对BPR实施案例的调查研究得出，
16、处于不同时期及不同战略趋向的企业有着不同的再造驱动力。其中较为典型的有SGuha等的BPR生命周期法：RBKapalan等的核心过程设计方法；Davenport的过程创新框架；Gateway公司的Repid Re方法等，此外国内的研究工作者更多的和ERP、CISCM等的应用联系在一起。3、BPR工具和技术研究这一部分是当前BPR研究最为广泛的一个领域，其中包括的内容也比较多。许多研究者指出BPR支持工具的关键性能是流程表述和流程分析功能。此外如变革管理、基准等领域也在这一范围。Alexander和Omar(1999)通过实证分析研究了BPR工具的作用。研究结果表明BPR工具对项目实施成功的贡献
17、的有效性而非实施的效率；这也说明了对于业务流程建模工具的基本要求。关于流程的可视化，Barrett指出，再造成功的关键在于建立流程的景象，而流程的描绘方法是另一重要研究领域，关于这方面的研究，目前使用的主要方法有IDEFO、IDEF3、DFD(数据流图)、面向对象分析(00A)、CIMOSA、EPC(事件流程链)、Workflow(工作流)等。这些建模工具，一般都具有自己的特点，且在建模中有一定的优势，但同时都有自己的局限，所以才会出现这么多的建模方法。业务流程建模是一个相当复杂、困难和耗时的过程，在目前的这些方法和工具中，面向对象技术和Petri网的研究相对多一些。而且又相互结合的趋势。Pe
18、ter Loos提出了将面向对象技术和事件流程链结合在一起的业务流程建模方法。Ming Dong和FFrank Chen使用面向对象的Petri网用于供应链网络的业务流程建模。在国内，张峰和陈禹提出了ABC法在BPR中的应用方法；李源运用价值工程的方法，分析了企业增值链的评价指标，并对价值工程和BPR的方法作了对比：夏国平、王旗林、黎志成等人分析了信息技术在企业应用中面临的困境以及可发挥的作用，认为从人员、组织集成的角度应用信息技术。（五）约束理论（TQC）TOC作为一种管理理念，被应用到物流企业和汽车制造企业以解决供应链协作、零件供应管理和复杂产品的生产管理等问题Simatukpang建立了
19、利用TOC方法解决供应链协作问题的框架，帮助供应链节点企业意识到协作带来的整体效益，通过应用TOC能够快速地识别和消除制约相互协作的瓶颈因素，达到有效增加产出、减少库存和运营费用，提高消费者满意度的效果。Packard等人从全球供应链角度，在TOC理论的基础上，建立了基于TOC的运作策略来运营和管理全球供应链，文章详细阐述了各种运营策略产生的优化效果，包括供应链敏捷性、总成本等。R. Stration等结合精益供应链和敏捷供应链各自的优势，运用TOC方法和TRIZ(俄语，指Theory ofInnovation Problem Solving)分离原理建立了新的快速响应、高效的供应链，并以实例
20、阐述了TOC和TRIZ在其中的应用。Zadry等人通过分析全面质量管理(TQM)在汽车零配件供应应用过程中存在的缺陷，提出了将TOC理论植入到TQM执行过程的观点，其认为这种植入能够及时发现容易出现质量问题的瓶颈、及时进行改善工作，有助于推动TQM在汽车零配件供应领域的应用实践。目前，新型约束理论运作逻辑：充分利用产能 ；辨识系统限制 ；其他资源服从优化决策安排 ；提升系统限制 ；打破系统限制 ，辨识新的系统限制 ，克服惰性持续改进。新型运作逻辑减少了传统约束理论仅就系统已有的生产能力讨论产品组合而造成规划保守和接单的损失 ，改变了产品组合必须依赖产品优先级 的思维定势 ，保证了系统各限制资源
21、的充分利用 ，不但使产品组合优化方案整体最优 ，而且切实可行。约束理论是以 20 世纪 80 年代的最优生产技术OPT为基础的。OPT的创立团队是Eliyahu.M.Goldratt博士和其他三个以色列籍合作者。后来，Goldratt博士将OPT发展成为TOC理论。TOC的本质就是关于如何进行改进和如何更好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则，可以帮助企业识别出在实现目标的过程中存在哪些制约因素TOC称之为“约束”，并进一步指出如何实施必要的改进来一一消除这些约束，从而更有效地实现企业目标。TOC 理论的核心内容包括“一个中心和两个基本点”，“一个中心”是指研究对象针对系统存在的各类约束，也
22、可称之为“资源约束”。其观点为：制造资源是生产系统的关键部分，它是指生产产品所需要的全部资源，按照要素划分，包括机器设备、人员、厂房、其他固定资产等。理想情况下，生产能力和所需的资源是均衡的；但是实际生产中，必然会出现现有的资源负荷过重的情况，出现“短板”现象，即成为“瓶颈”，这类资源就叫做“瓶颈资源”，由此，生产资源可以划分为“瓶颈资源”和“非瓶颈资源”。确切地说，“瓶颈资源”就是指实际生产能力小于等于生产负荷的资源，这一资源限制了整个系统产出产品的数量。可见，任何系统都不同程度地存在这种约束资源。“两个基本点”是指 DBR 生产排程方法和 TP 思维流程工具。1DBR 生产排程方法DBR生
23、产排程方法是通过构建DBR系统和制定缓冲控制机制来实现对生产过程的计划和控制。所谓的DBR系统结构由“鼓(Drum)”、“缓冲器(Buffer)”和“绳子(Rope)”三部分构成。DBR生产排程方法给出了生产排程的操作技巧，在工厂层面易于理解和执行，这种简单化、技巧化的处理使DBR排程法在生产实践中非常有效，因而在国外被广泛地应用于生产管理与控制等多个领域。后来几经改进，TOC发展成为以“有效产出(Throughput, T)、投入(Investment, I)、运行费用(Operating Expense, OE)”等为基础的评价指标体系，一种面向增加有效产出而不是面向减少成本的管理理论和工
24、具，并最终覆盖到企业管理的所有的职能方面。2TP 思维流程工具“思维流程” (Thinking Process，TP)工具是 TOC 研究团队 1991 年开发的用来解决逻辑化、系统化问题的工具。TP 的实质是为人们提供了一种遵循严密逻辑规则、综合个人和专家知识、整合实际现状与未来目标的工具，它通过运用因果推理来拓展对复杂问题的解决方案，从提供了一个逻辑规则使更加清楚地看到问题始末，帮助我们找到解决复杂问题的方法。TP 的技术表现形式为 5 个独特的因果逻辑关系图，即当前现实树(CurrentReality Tree，CRT) ，消雾图(Evaporating Cloud，EC)，未来现实树(
25、Future Reality Tree，FRT ) ，必备树(Prerequisite Tree，PRT) 和转移树(Transition Tree， TT)。TP严格按照因果逻辑，通过综合运用上述5个因果逻辑关系图来回答以下三个问题：改进什么？(What to change?)；改成什么样子？(What to change to?)；怎样使改进得以实现？(Howto cause the change?)第一个问题的实质是“找出系统存在的约束”，本文称之为约束识别。然而，约束识别的前提是了解系统现状，即通过分析当前现实获得，对于 TP 方法就是要给出“当前现实树”，描述系统的结构状况。第二个问
26、题的实质是“消除约束”，即找到克服当前约束的途径突破点，进而保证解决方案对于消除约束有效。这一过程通过建立“未来现实树”为改进目标，通过“消雾法”来突破企业存在的约束或瓶颈，进而清晰回答“改成什么样子”的问题。第三个问题的实质是“实现改进”，即让那些能够实现上述改变的重要人员来制定实施改进的有效方案，保证实施行动的顺利进行。这其中包括主动征求反对者意见，了解他们为什么会阻止改进方案的实施，这对于实现改进方案都是有益的。这一过程借助于“必备树”和“转变树”来完成。三、案例分析S公司生产的A产品顾客多，产品型号不一样，为了及时满足不同的市场订单，适合采用多品种小批量生产。为了提高效率，降低成本，该
27、公司采用精益六西格玛模式进行管理，对A产品的生产流程从两个方面进行了改善：一是缩短换模时间；二是加强对小批量生产的过程控制。S公司A产品快速换模精益六西格玛项目的实施S公司按照精益六西格玛的模式对其某产品的注塑工位换模工艺进行改善。其实施情况如下：定义阶段(D)：根据公司发现某产品的注塑工位换模工艺时间需要进行改进，以公司对市场的反应速度。因此成立了精益六西格玛小组，制定了项目规划。对该工位涉及到的流程进行了分析。见表4_2：测量阶段(M)：该工艺改进前的工序为：停机拆卸螺丝拆除冷却系统拆卸模具清洁旧、新连接板新连接板入位调整注塑孔的位置调整连接板的位置固定上连接板模具入位紧固磨具螺丝检查内模
28、朔料预热安装冷却系统紧固冷却系统模具预热启动机器。项目小组对测量系统进行了分析，测量了各工序所需的时问，结果如表41。表中叫问为多次测量的平均时间。分析阶段(A)：项目小组对注塑工艺的各个工序进行分析，通过对不同操作人员对各工序造作时间的统计对比，发现不同人之问的对同一工序的操作时间有差别(如对紧固螺丝操作日J问，统引表见表4-3)，根据拍摄的录像分析，发现他们操作动作及动作幅度小一样，有必要制定新的标准化操作程序并进行培训。通过占用刚问K的工序分析，发现螺丝、紧固工具有待改进，连接板定位闲难，连接板紧固螺丝位置不当，紧固操作不方便，影响操作时间，另外发现一些工序可以由线内时问转换为线外时间。
29、改进阶段(I)：针对分析阶段发现问题，提出了以下改进措施：更换螺丝形式：图4-6(a)为原来用的螺栓，图4-6(b)为改进后的螺栓。 更换工具：图4-7(a)为改进前的工具，图4-7(b)为改进后的工具 连接板增加导向槽：如图4-8，改进前上连接板中闸的凸出部是圆形的，模具上对应的是一个相应形状的圆形凹形部分，两者可以连接在一起，仉是这种圆形的连接对方向没有任何辨别能力，没有其它零件固定情况下，可以自由转动。而实际二者连接叫需要有固定方向，为了对好方向，需要很长时间。经过研究，改进了模具与连接板连接部形状，增加了导向槽，导向槽是非对称的边缘的宽度不样，从而将连接时间辨别方向的时问从4分钟降低为20秒。改变后模具上的导向槽如图4-9： 改变螺丝操作位置：为方便操作，改进的固定孔的位置如图4一10(a)，改进后固定孔的位置如图4-lO(b)： 控制阶段(C)：对换模工艺重新进行了规范，制定新的作业标准书，对员工进行了培训。该工艺实施精益，六西格玛项H改进后的情况见表44：