基于价值工程的离散型中小汽配企业生产流程诊断方法

专利名称：基于价值工程的离散型中小汽配企业生产流程诊断方法
技术领域：
基于价值工程的离散型中小汽配企业生产流程诊断方法，涉及一种含有多个管理模块和业务流程的应用支持诊断和优化方法，是对离散型尤其中小汽配企业的生产流程进行诊断和改善的工具方法，属于企业生产流程计算机诊断优化技术领域。
背景技术：
随着市场竞争的加剧，制造业企业和其他行业企业一样，面临着如何在激烈的竞争中尽可能的满足客户的需求，及时把相应数量的高质量产品送达客户手中，保持和提高客户的满意度。20世纪中后期，首先在欧美和日本逐渐开始了大规模的企业性能测量和企业诊断等领域的研究和实践。根据企业生产经营总目标，及时、全面地对企业运营进行效益分析，诊断出企业生产和经营管理中的瓶颈问题，使其知己知彼地调整和充实自己，提高企业经营效率、增强其竞争力。欧美学者Kaplan，Cooper，Neely，Norton，Goldratt等，以及日本学者今井正明、大野耐一等对如何设计和构造企业性能测量系统以及如何进行企业诊断和改善等做了大量研究。生产流程是企业生产问题出现、发展和产生严重后果的载体，企业界、学术界对流程的分析和管理的呼声也日益高涨，业务流程重组、作业链和价值链等管理思想相继产生。在离散型中小企业的诊断和改善工作中，如何合理有效的分析生产流程和发现其中的关键问题并最终有效的解决问题已成为学术界和企业界所关注的焦点内容之一。
学术界和工业界对生产流程的研究是基于其诊断和改善的，目标的是优化生产流程。许多学者们从时间、质量、成本、柔性和效率等多个角度研究了生产流程的绩效指标，并提出了基于相关指标的生产流程分析和改善方法，比如OEE法、SPC质量控制和分析法、作业成本法等。一些学者还提出了从产能和约束等角度去分析生产流程的方法，比如TOC理论和DEA法等。还有一些学者提出对生产流程的完全重新思考和构建的方法和理论，比如BPR等。
然而，在对现有生产流程进行优化为目的的基础上，如何将某些相互关联的绩效指标或者方法理论进行综合考虑和分析，这方面的研究显得不足。特别是如何从成本和效率两个角度并结合价值工程的思想去综合分析生产流程，目前这方面的研究相对较少，虽然已有一些学者提出应该将成本和效率、质量和成本等综合考虑的想法，但是，如何较具体、较系统的构建一种可用性强的结合，并应用于实践，最终指导企业进行生产流程的诊断和改善，这方面的研究工作相对较少。
近年来，随着企业规模的扩大、客户要求的逐渐苛刻、汽车零配件市场竞争的加剧以及原材料市场价格的波动，企业的业绩出现了下滑，客户的订单难以按时、按质、按量的完成，某些产品出现库存积压，在制品较多，生产现场的管理出现了混乱，影响了客户的满意度和企业的声誉。因此中小汽配企业试图发现生产和管理中的问题，并寻求及时有效的改善，以让企业走出困境。本发明方法通过企业人员访谈、调查问卷和生产线现场考察(测量和现场调研)等多种方式对多家离散型中小汽配企业从企业和当地政府的关系状况、企业的市场状况、质量问题、交货期问题、成本管理问题、库存问题、生产现场问题等方面进行调研，并对目前所面临的问题进行了挖掘和分析。
通过研究和试验发现，从生产流程绩效中的成本和效率两个重要因素入手，从价值链(作业链)思想出发，运用价值工程思想创新性的提出了基于价值工程的生产流程成本效率分析方法。该方法通过目标贡献度和综合了成本与效率的相对价值绩效两个方面较为全面的分析生产流程现状，并给出一种新的评价指标参量，能够达到为研究者和企业管理人员提供一种分析和研究生产作业流程的现状和发现其瓶颈问题的有效方法和优化决策工具的目的。此方法避免了从单一角度考察生产流程，是对约束理论(TOC)的进一步深化。

发明内容
本发明的目的在于提供一种综合考虑成本和效率的基于价值工程的离散型中小汽配企业生产流程诊断方法，尤其提供一种利用计算机处理生产流程的诊断与优化的方法。
该方法区别于一般的计算机辅助工艺规划方法，即通常意义上的CAPP系统。本发明综合考虑了成本与效率的相对价值绩效两个方面对生产流程较为全面的分析、诊断和优化，可以辅助生产管理人员进行企业，车间级的流程诊断、分析、评价与管理，通过对生产流程中的涉及的作业中心成本和综合设备效率等进行集中管理，进行多设备、多工序的综合效率评价和分析，为企业生产，管理者提供设备管理的依据的效果；并且通过相对价值绩效分析可以有效帮助企业定位生产流程中的约束环节，从而为企业生产流程的诊断与改善提供较为准确的量化数据，并为企业的生产效率改善提供决策支持的效果。
本发明技术方案是这样实现的基于价值工程的离散型中小汽配企业生产流程诊断方法主要针对离散型中小汽配制造业企业的流程进行基于价值工程的确认、分析、评价和决策，以及企业生产设备有效利用率的评价和分析，提供对单一设备、多设备和多工序的综合效率评价，寻找瓶颈环节并提出优化和改善措施。
本发明主要包括如下八个功能模块，(1)数据库处理模块存储大量的零件信息对应的作业中心信息、设备信息，以备每一功能模块使用；同时该模块还对实时数据进行处理，合理性校验，供下面功能模块使用；(2)作业活动数据输入模块其功能是输入作业活动的相关信息，并记录在SQL Server数据库中；相关信息包括作业中心信息；加工设备信息；该作业中心的当前的加工零件的信息；该作业中心的当前操作人员的信息；时间信息；各种作业活动时间信息；(3)作业活动数据分析模块其功能是对输入的信息进行提取、统计、显示和进行饼图绘制；(4)作业成本数据输入模块其功能是将某一时间段(周、月)的生产过程某作业中心所消耗的刀具、工人工资，以及整个作业链(车间)的动力费用和制造费用信息进行数据输入，作为作业中心成本核算的基础；同时记录一段时间内该作业中心运行的工时，成为动力费用和制造费用的分配标准；这包括基本信息包括各作业中心信息、零件信息、时间信息；工作工时，刀具费用，维修次数，工资费用；车间费用信息；其中作业中心信息包括作业中心编号、名称；零件信息包括零件编号、名称；每条记录表示一个零件；时间信息包括作业中心工作过程中的待料时间、生产准备时间、切削加工时间、加工检测时间、待检时间、检验时间、设备维修时间、工间休息时间，另外，还有一段时间内作业中心的可能工作时间；车间费用信息包括间接人工费、辅助物料和燃料费、修理费、福利费、招待费、差旅费、保险费、折旧费、租金、低值易耗品、研究试验费；(5)作业成本数据分析模块作业成本数据分析模块主要是应用作业成本法，将企业生产流程中来自作业成本数据输入子模块的各种费用进行分类、分解和组合，根据作业成本分析方法，计算出各个作业的成本，并进行归集，即归集到各个作业中心中去，得出较为准确的作业中心成本；并将单个作业中心的成本和作业链中各个作业中心的成本的计算结果进行合理展现；(6)设备综合效率分析模块输入生产系统的基本信息、设备的损失测量记录及设备加工的合格品数，计算出设备综合效率、工序综合效率和车间综合效率；设备层、工序层和车间层之间的逻辑关系见图2。
该模块又分设备层、工序层和车间层评价模块1)设备层评价模块设备层提供状态分析、OEE分析和损失分析，利用树型控件将某型号零件的整条生产线的层次结构展示给用户，用户可以从中选择一台机器进行状态分析、OEE分析和损失分析；该树型控件能够对三种分析进行同步控制，即任意改变对机器的选择，三种分析能够同步显示指定机器的相关信息；2)工序层评价模块对同道工序的多台设备进行数据计算与分析，自动对每道工序的平均计划工作时间、平均计划开机时间、平均实际加工时间、工序理论循环时间、工序实际循环时间、工序总加工零件数、工序合格品数和工序综合效率进行计算，并将计算结果存入数据库的process表的相应记录中；3)车间层评价模块可对所有工序进行数据计算与分析，显示整条生产线的计划工作时间、理论循环时间、合格品数和完工综合效率；同时，还显示所有工序的平均计划工作时间、平均计划开机时间、平均实际加工时间、工序理论循环时间、工序实际循环时间、工序总加工零件数、工序总合格品数以及工序综合效率；(7)基于价值工程的成本效率分析模块基于前面五个模块的信息，在对企业生产作业流程分析和相互关联的各个作业或中心环节的成本和效率信息，运用价值工程的思想和相关公式进行各自的价值系数的计算，其结果是通过价值系数的图形结合文字形式的展现出来；(8)知识库模块知识库模块主要包括综合决策和知识库和定性分析知识库，综合决策知识库主要包括进行作业成本数据分析模块、基于价值工程的成本效率分析模块和综合效率分析模块决策时需要用到的知识数据盒相关算法；定性分析知识库包括进行定性分析时所需要的知识既数据；图1是主要的六个功能模块之间的逻辑关系图；本发明的特征在于本发明以计算机为工具，计算机从模块描述文件依次读入以下模块信息，依次采用以下步骤来实现步骤1进入作业活动数据输入模块第一步输入基本信息输入以下基本信息作业中心信息；加工设备信息；
该作业中心的当前的加工零件的信息；该作业中心的当前操作人员的信息；时间信息；各种作业活动时间信息；针对选定的该作业中心工作过程中的待料、生产准备、切削加工、加工检测、待检、检验、设备维修、工间休息进行记录，计算机实时的根据数据的输入的信息生成一个含有上述所有信息的饼壮图；上述所有数据全部记录在SQL Server数据库中，在数据库中建立记录相关信息的表；图3是作业活动数据输入模块流程图；步骤2进入作业活动数据分析模块第一步输入基本信息依次输出作业活动数据输入模块所述数据库中的相应信息；包含作业中心信息；零件信息；时间信息第二步数据分析对零件生产过程中的各个作业中心的工作情况进行提取、统计和显示；分析可能工作时间、产品合格数信息；通过数据分析模块，计算机得到输出信息；输出信息为作业中心各种作业时间的统计计算结果的饼状图显示、该作业中心各种作业时间的统计计算结果；理论循环时间、作业中心综合设备效率；这样对作业中心生产状况得以判断；该步骤2操作见作业成本数据输入模块流程图4；步骤3进入作业成本数据输入模块第一步输入基本信息基本信息包括各作业中心信息、零件信息、时间信息；工作工时，刀具费用，维修次数，工资费用；车间费用信息；作业中心信息包括作业中心编号、名称；零件信息包括零件编号、名称；每条记录表示一个零件；时间信息包括作业中心工作过程中的待料时间、生产准备时间、切削加工时间、加工检测时间、待检时间、检验时间、设备维修时间、工间休息时间，另外，还有一段时间内作业中心的可能工作时间；
车间费用信息包括间接人工费、辅助物料和燃料费、修理费、福利费、招待费、差旅费、保险费、折旧费、租金、低值易耗品、研究试验费；计算机将作业中心以上费用等信息存储至SQL Server相应表中并以表格的饼图的形式显示；该步骤3操作见作业活动数据分析模块流程图5；步骤4进入作业成本数据分析模块第一步输入基本信息依次输入作业活动成本输入模块运行的结果的相关作业中心相关费用信息；第二步依据第i个作业中心的作业总成本的计算依据公式Ci=Σ1k(Nki×Rk);]]>计算第i个作业中心的作业总成本；依据第i个产品的总成本的计算公式C=Σ1iCi;]]>计算第i个产品的总成本；通过上述数据分析模块，得到该作业中心各种作业成本库的统计计算结果；以及车间的作业链中所有作业中心的成本分布饼状图；该步骤4操作见作业成本数据分析模块流程图6；步骤5进入设备综合效率分析模块第一步输入信息进入设备综合效率分析模块，依次输入作业活动数据分析模块的输出信息并建立设备基本信息及其损失测量的数据，包括工序基本信息表；机器基本信息表；操作员基本信息表；损失状态基本信息表；损失记录信息表；其中工序基本信息表存储工序号、工序名称信息；每条记录表示一道工序；机器基本信息表存储机器号、机器名称、机器型号、机器所在的工序号信息；每条记录表示一台机器；操作员基本信息表存储操作员工号、姓名、入厂日期信息；每条记录表示一名操作员；损失状态基本信息表存储状态编号、状态名称及备注；每条记录表示一种损失分类；损失记录信息表存储记录编号、机器号、操作员工号、零件编号、状态编号、起始时间、终止时间信息；每天记录表示一台机器的一种状态；第二步数据表输出信息通过设备综合效率分析模块，得到单一设备、多设备、多工序的综合效率评价与分析结果；计算机存储计算结果的输出表包括工序评价结果表；机器评价结果表；状态评价结果表；其中工序评价结果表存储计划工作时间、理论循环时间、实际循环时间、实际加工零件数、合格品数、工序综合效率、有效完工数等信息；每条记录表示一道工序；机器评价结果表存储总时间、计划工作时间、实际加工时间、理论循环时间、实际循环时间、实际加工零件数、合格品数、时间开动率、性能开动率、质量合格率设备综合效率信息；每条记录表示一台机器；状态评价结果表存储结果编号、结果名称、及各机器各状态的损失时间；每条记录表示一种损失分类造成的损失时间；第三步设备综合效率分析主要依据以下公式确定各作业中心的综合效率总时间(TT)；计划工作时间(TS)TS＝TT-T1；实际开机时间(TU)TU＝TS-T2-T3-T4-T5-T6；实际加工时间(TP)TP＝TS-T7-T8；实际循环时间(Ca)Ca=TPNa;]]>理论循环时间(Ct)Ct＝Min{Ca}；时间开动率(A)A=TUTS,]]>性能开动率(P)P=TPTU×CtCa;]]>质量合格率(Q)Q=NgNa;]]>时间利用率(T)T=TPTS;]]>
速度利用率(S)S=CtCa;]]>设备综合效率(OEE)OEE=A×P×Q=T×S×Q=Ct×NgTS]]>计算机通过上述计算得到各作业中心的综合效率；第四步进入设备综合效率分析模块中的多层次设备综合效率分析步骤1进行设备层评价分别依据以下计算公式实现设备层的状态分析、OEE分析和损失分析三功能；假设第i道工序第j台设备在计划工作时间TS内加工了k个零件，该设备实际加工时间为TP，理论循环时间为Ct(ij)，实际循环时间为Ca(ij)，实际加工的零件数为Na(ij)，合格品数为Ng(ij)，该设备综合效率为OEE(ij)，其中i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，ni，则OEE的计算公式为OEE(ij)=A(ij)×P(ij)×Q(ij)=T(ij)×S(ij)×Q(ij)=Ct(ij)Ng(ij)TS;]]>实际循环时间用实际加工时间除以实际加工数得到，理论循环时间为该设备加工所有零件中最短的实际加工时间Ca(ij)=TPNa(ij),Ct(ij)=Mink{Ca(ijk)};]]>计算机通过上述计算得到了设备层的设备综合效率的结果、实际循环时间、理论循环时间的结果，同时得到该设备的状太分析和损失分析的饼状图显示；步骤2进行工序层评价对同道工序的多台设备进行数据计算与分析；其中实现上述功能的计算依据公式假设第i道工序有ni台设备，各台设备的计划工作时间都为TS，该工序的理论循环时间为Ct(i)，实际循环时间为Ca(i)，实际加工的零件数为Na(i)，合格品数为Ng(i)，工序综合效率为OEE(i)，其中i＝1，2，…，m，则工序实际加工零件数和合格品数为所有设备的零件数加总，表示为Na(i)=ΣjNa(ij)]]>Ng(i)=ΣjNg(ij)]]>工序综合效率及工序理论循环时间的推导公式如下OEE(i)=Ct(i)Ng(i)TS=ΣjCt(ij)Ng(ij)niTS=ΣjOEE(ij)TSniTS=ΣjOEE(ij)ni]]>Ct(ij)=ΣjCt(ij)Ng(ij)TSniTSNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niΣjNg(ij)]]>
计算机通过上述计算得到了同道工序的多台设备的实际加工零件数和合格品数为所有设备的零件数加总数量、工序综合效率及工序理论循环时间。通过上述计算结果和得到的饼状图显示，可基本上该工序层确定最需要改善的机器，并初步判定造成其主要损失的原因；步骤3进行车间层评价该步骤是对所有工序进行数据计算与分析；主要评价结果依据计算公式假设车间内共有m道工序，第i道工序有ni台设备，该车间的理论循环时间为Ct，实际循环时间为Ca，实际加工的零件数为Na，合格品数为Ng，车间综合效率为OTE；由于每件合格品的完工必须经过所有工序，前后工序合格品的数量要符合一定的约束，如下Ng＝Ng(m)＝Q(m)Ng(m-1)＝…＝Q(m)Q(m-1)…Q(2)Ng(1)车间的理论循环时间为所有工序理论循环时间的最小值，由此推导出车间综合效率，表示为Ct＝Maxi{Ct(i)}OTE=CtNgTS=CtNg(m)TS=Maxi{Ct(i)}Ng(m)TS]]>=Maxi{OEE(i)TSNg(i)}Ng(m)TS=Maxi{OEE(i)Ng(i)}Ng(m)]]>计算机通过上述计算得到了该车间的综合效率结果，以及为实现该综合效率的设定的评价指标参量；该步骤5中的第四步涉及的设备综合效率分析显示见图7、8；该步骤5操作见多层次设备综合效率分析模块流程图9；步骤6基于价值工程生产流程成本效率分析模块第一步输入信息进入基于价值工程的成本效率分析模块，依次输入步骤3、步骤4和步骤5的输出结果相对应的信息；第二步分析模块通过成本效率分析图，以及计算出的平均效率指数和系统平衡指数，从作业负荷综合效率和成本两个方面分析作业链和各个作业中心的成本效率，其中，依据计算公式为(1)假设第i个作业中心的第j台设备的计划工作时间为Ts，实际加工时间为Tp，理论循环时间为Ct(ij)，实际循环时间为Ca(ij)，实际生产的零件数为Na(ij)，合格品数为Ng(ij)，该设备综合效率为OEE(ij)，其中i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，ni则OEE(ij)=Ct(ij)Ng(ij)TS,Ca(ij)=TpNa(ij),Ct(ij)=Mink{Ca(ijk)};]]>(2)假设第i个作业中心有ni台设备，该作业中心所有设备的综合效率为OEE(i)，理论循环时间为Ct(i)，实际循环时间为Ca(i)，实际生产的零件数为Na(i)，合格品数为Ng(i)，其中i＝1，2，…，m，计划工作时间Ts不变，则Na(i)=ΣjNa(ij),Ng(i)=ΣjNg(ij),]]>OEE(i)=Ct(i)Ng(i)TS=ΣjCt(ij)Ng(ij)niTS=ΣjOEE(ij)TSniTS=ΣjOEE(ij)ni,]]>Ct(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)TSniTSNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niΣjNg(ij);]]>第三步输出信息计算机通过上述计算得到了输出信息为成本效率分析图、价值系数结果图、产能分布图、平均效率指数、规范化系统平衡指数、生产流程改善辅助决策信息；通过价值系数计算结果、平均效率指数结果、规范化系统平衡指数结果显示，上述计算结果越低的值对应的工序以及相应设备的综合成本-效率值较越差，其对应的工序和相应的设备即是该生产流程中要确定的瓶颈环节；同时，针对所确定的瓶颈环节的症状进行分析，并提供相应的解决措施和方案。
该步骤6操作见基于价值工程的生产流程成本效率分析流程图10。
本发明包括汽配企业生产数据库及其管理、企业生产设备有效利用率的评价和分析、基于价值工程的生产流程成本效率分析等1)本发明提供对离散型中小汽配企业的生产流程中的单一设备、多设备和多工序的综合效率评价功能；2)本发明提供对离散型中小汽配企业的生产流程中的车间层、工序层和设备层的损失原因分析功能；3)本发明提供对离散型中小汽配企业的生产流程中的全面生产流程绩效分析方法功能---针对企业产品生产流程中各个作业中心(环节)，综合了效率和成本两个关键因素，运用价值工程思想分析计算出各个作业中心(环节)的相对价值绩效，帮助企业管理人员了解流程现状，并快速确定流程的约束，进而进行流程的改善功能；
4)本发明提供对离散型中小汽配企业的生产流程中的作业成本管理的功能——通过成本数据输入和分析模块可以将企业生产过程中的发生费用在作业链维度上进行分解和归集，得出各个作业中心的成本，实现生产过程的作业成本管理；5)本发明提供对离散型中小汽配企业的生产流程中的作业活动的时间进行分解功能一—针对企业产品生产加工特点、对各种作业活动的时间进行记录和统计分析，为加快工作效率提供数据支持，同时确立标准化工作时间流程；6)本发明对设备综合效率(OEE)的概念进行了新的延伸和应用，实现了OEE的聚集功能；7)本发明提供基于windows浏览器的项目管理数据多视图显示功能，以各种统计方法和相应图形显示项目数据；能有效保证应用企业数据的安全性和保密性；便于维护，企业应该能够在客户端进行维护，对企业数据进行操作和修改等功能。与传统方法相比，本发明主要有以下优点本发明方法适用于离散型中小汽配企业的生产部门，用于企业生产流程的分析与管理。本发明方法区别于一般的计算机辅助工艺规划方法，即通常意义上的CAPP系统。该发明方法的目的不是自动生成或规划出生产流程规程，而是可以辅助生产管理人员进行企业，车间级的流程诊断、分析、评价与管理，通过对生产流程中的涉及的作业中心成本和综合设备效率等进行集中管理，进行多设备、多工序的综合效率评价和分析，为企业生产，管理者提供设备管理的依据；并且通过相对价值绩效分析可以有效帮助企业定位生产流程中的约束环节，从而为企业生产流程的诊断与改善提供较为准确的量化数据，并为企业的生产效率改善提供决策支持；它不仅帮助企业了解了生产效率现状，也使得生产过程所发生的成本费用被有效的跟踪和归集，为该企业管理层目前已经确立的成本目标管理打下坚实的成本分析基础。价值工程的分析结果所表明的瓶颈环节也正是目前企业生产过程中感到束手无策的环节，也是车间管理中问题最多的环节；本发明对于生产流程问题的中小汽配企业具有相当大的实用价值和吸引力，对于优化生产流程、提高车间物流效率、降低库存和成本及物流成本有实际意义；同时，该系统还将采用应用服务提供者JSP的运行模式，可以支持多个企业应用；企业注册并通过认证后，成为该系统的用户，系统将根据企业提交的需求信息定制个性化的应用系统、数据库和交互界面，为企业提供服务。企业不需要增加任何网络服务器和设备的投资，该发明方法相对应的研发的应用系统由ASP运营商托管、维护和提供技术支持。


图1本发明六个功能模块之间的逻辑关系图。
图2车间层、工序层、设备层逻辑关系图。
图3作业活动数据输入模块流程图。
图4作业成本数据输入模块流程图。
图5作业活动数据分析模块流程图。
图6作业成本数据分析模块流程图。
图7、8设备综合效率分析显示图。
图9多层次设备综合效率分析模块的流程图。
图10基于价值工程的生产流程成本效率分析流程图。
图11实例中的车间的生产布局图。
图12实例中车间生产工艺流程布局图。
图13实例作业活动分析模块显示图。
图14实例综合设备效率分析显示图。
图15实例中车间作业成本数据分析结果。
图16实例中车间作业链成本结构图。
图17实例中车间作业链成本分布饼状图。
图18实例中基于价值工程生产流程成本效率分析。
图19实例中作业中心成本效率分析。
图20实例中作业中心价值系数计算结果。
具体实施例方式
某汽车制动鼓和轮毂制造企业产品种类丰富，主要包括国内外大型客、货汽车制动鼓和轮毂，铸造和机加工是企业生产过程的两大组成部分，其中部分铸件产品可以直接销售给企业客户，公司的市场定位由原来单一对外出口转为出口与内销并重。
近年来，随着企业规模的扩大、客户要求的逐渐苛刻、汽车零配件市场竞争的加剧以及原材料市场价格的波动，企业的业绩出现了下滑，客户的订单难以按时、按质、按量的完成，某些产品出现库存积压，在制品较多，生产现场的管理出现了混乱，影响了客户的满意度和企业的声誉。因此企业试图发现生产和管理中的问题，并寻求及时有效的改善，以让企业走出困境。
本发明应用于某汽配企业生产流程的一部分，该车间的生产布局如图11所示。如图11车间生产布局图所示，该车间生产流程按照作业中心或者工序从右到左可以划分成车削一道，车削二道，车削三道，钻孔和动平衡测试，如图12所示，图12是图12实例中车间生产工艺流程布局图，其中，图11中编号为101-117指的是车削一道工序对应的加工设备，标号201-209指的是车削二道工序对应的加工设备，编号301-309指的是车削三道工序对应的加工设备。
第一步将车间现场测量和记录的结果输入该方法的作业活动输入模块，主要测量和记录的项目如下表1所示，针对选定的该作业中心工作过程中的待料、生产准备、切削加工、加工检测、待检、检验、设备维修、工间休息进行记录。另外，对每个作业中心的质量合格品也要做相应的记录。现场测量的时间精度要求为1秒。
表1OEE测量和记录项

计算计显示含有上述测量和记录信息内容的表。
第二步将车间现场测量的结果通过应用该方法的作业活动数据输入模块输入系统，并应用作业活动数据分析模块和设备综合效率分析模块进行各个作业中心的综合设备效率分析，得到各个作业中心的综合设备效率计算结果，其中车削一道的作业中心综合设备效率的软件分析结果如下图13所示。
如图13所示，车削一道加工零件1时，当前的理论循环加工时间(最熟练工人的操作时间)为1440秒，该月的可能工作时间为1411200秒，平均每台设备生产的合格品数为925件，作业综合设备效率为0.95。同理选择不同的作业中心，可以依次得到生产流程中的五大作业中心的综合设备效率分析结果。如表2所示。
表2作业中心综合设备效率分析计算结果

通过柱状图对该车间五个作业中心的综合设备效率进行比较，结果如下图14所示。
由图14可判断，作业中心一、二的综合设备效率很高，同时也表明了车削一道和车削二道两个作业中心的工作任务负担较重。
第三步将车间层各作业中心的成本数据输入该方法的作业成本输入模块并存入数据库，主要测量和记录的信息如下表3所示；表3企业机加成本计算表格

各项费用(Ct道具总费用，Cs钢圈总费用，Cw工资总费用，Cp动力总费用，Cl废品损失总费用，Cm制造总费用)在向各产品分配过程中完全按照单位产品的重量进行分配。得到包含上述所有信息的表第四步作业成本数据分析模块主要基于输入的数据，按照作业成本法把成本数据合理归集到各个作业中心中去，即得出的成本在作业链维度的分解，软件分析结果如图15所示。
计算机将上述分析结果进行进一步整理后，得出该车间的生产流程中的各个作业中心成本构成如表4和图16所示，整个作业链的成本分布情况如图17所示表4作业链成本计算结果(元)

由图16和图17可以判断，生产流程中消耗生产费用最多的是车削一道作业中心，它占据了车间51％的生产成本费用。而在每个作业中心所消耗的各种类型的成本费用中，工人工资和制造费用占据了主要部分。因此，企业为了强化成本管理，可以从车削一道的工人工资和制造费用作为控制和管理的重点。
第五步将第二步作业中心设备综合效率计算结果和第四步作业成本分析的输出信息输送入到该方法的基于价值工程的成本效率分析模块，依据流程中的成本-效率计算公式，对该车间层各作业中心进行深入分析和计算，得到如图18所示的基于价值工程生产流程成本效率分析图。
其中，成本效率分析图中的横坐标是各个作业中心的成本分别占据生产流程总体生产成本的比例。针对效率的平均效率指数为0.85，规范化系统平衡指数为0.33，故总体平均效率较高，但是环节之间的效率波动也较大，生产线平衡性不高。成本效率分析具体结果如下图19所示。
价值系数的最终计算结果如图20所示，该图从价值工程的角度反映了当前生产流程各个环节(作业中心)的相对绩效水平。
依据示意图18、19、20的分析结果，可以判断出车削一道作业中心是生产流程中价值系数相对绩效指标最小环节，因此，在生产流程诊断和改善工作中，该作业中心是一个包含关键问题的瓶颈环节，也是诊断和改善工作中的重点对象。
针对已确定的瓶颈环节(车削一道作业中心)存在的症状车削一道的设备较多，而且生产现场比较混乱，搬运以及堆放存在许多不合理之处，而且机器故障率高，刀具磨损较为严重等，因此针对该瓶颈环节的症状提出如下改善和优化措施(1)标准化作业。熟练工人拥有许多加工技巧，能在相同的时间里做出更多的产品，而且能保证较高的质量，这不仅体现在熟练度上，同时也体现在对加工过程的作业流程把握上，他们一般能够协调搭配好不同的作业，最大限度的提高工作效率。把熟练工人的操作过程录制成视频，通过让工人对视频的观看、学习和交流来提高工人的平均工作效率。
(2)生产布局调整。目前该机加车间如同一条很“长”很“粗”的生产线，由于制动鼓零件本身外形较大，重量较沉，使得在制品在“线”上流动很不方面，进而造成在制品积压，影响生产周期。因此，采用将流水线生产布局改变成单元式布局，即若干一道，和一个二道，外加一个三道和钻床组成一个小型的U形单元，同时设立以该单元为基础的班组人员结构，这样在制品的移动距离大大减小，在制品库存也会降低。
(3)5S管理。目前车间里面各种物品的堆放及其混乱，在制品、合格品、不合格品、量具和搬运工具等在车间里几乎随意放置和移动，车间的整洁度很差，工作环境较差，工人做事的随意性较大。建议对车间进行5S改善，即整理、整顿、清扫、清洁和教养形成。
(4)加强对机器的维护。工人下班之前必须严格按要求对机器进行清扫和上油，对机器使用过程中存在的问题或者可能存在的问题进行登记，以便能够对机器的问题及时进行处理。车间组织专门小组对所有设备进行定期检查和维护。
以上实例应用结果分析表明，本发明的基于价值工程的流程诊断与优化是效的，能够准确诊断出生产流程中的瓶颈，并且对症下药进行优化，取得明显的经济效益。
权利要求
1.基于价值工程的离散型中小汽配企业生产流程诊断方法，其特征在于，该方法包含八个功能模块(1)数据库处理模块存储大量的零件信息对应的作业中心信息、设备信息，以备其他功能模块使用；该模块还对实时数据进行处理、合理性校验，供下面功能模块使用；(2)作业活动数据输入模块其功能是输入作业活动的相关信息，并记录在SQL Server数据库中；相关信息包括作业中心信息；加工设备信息；该作业中心的当前的加工零件的信息；该作业中心的当前操作人员的信息；时间信息；各种作业活动时间信息；(3)作业活动数据分析模块其功能是对输入的信息进行提取、统计、显示和进行饼图绘制；(4)作业成本数据输入模块其功能是将某一时间段(周、月)的生产过程某作业中心所消耗的刀具、工人工资，以及整个作业链(车间)的动力费用和制造费用信息进行数据输入，作为作业中心成本核算的基础；同时记录一段时间内该作业中心运行的工时，成为动力费用和制造费用的分配标准；这包括基本信息包括各作业中心信息、零件信息、时间信息；工作工时，刀具费用，维修次数，工资费用；车间费用信息；其中作业中心信息包括作业中心编号、名称；零件信息包括零件编号、名称；每条记录表示一个零件；时间信息包括作业中心工作过程中的待料时间、生产准备时间、切削加工时间、加工检测时间、待检时间、检验时间、设备维修时间、工间休息时间，另外，还有一段时间内作业中心的可能工作时间；车间费用信息包括间接人工费、辅助物料和燃料费、修理费、福利费、招待费、差旅费、保险费、折旧费、租金、低值易耗品、研究试验费；(5)作业成本数据分析模块作业成本数据分析模块应用作业成本法，将企业生产流程中来自作业成本数据输入子模块的各种费用进行分类、分解和组合，根据作业成本分析方法，计算出各个作业的成本，并进行归集，即归集到各个作业中心中去，得出较为准确的作业中心成本；并将单个作业中心的成本和作业链中各个作业中心的成本的计算结果进行合理展现；(6)设备综合效率分析模块输入生产系统的基本信息、设备的损失测量记录及设备加工的合格品数，计算出设备综合效率、工序综合效率和车间综合效率；该模块又分设备层、工序层和车间层评价模块1)设备层评价模块设备层提供状态分析、OEE分析和损失分析，利用树型控件将某型号零件的整条生产线的层次结构展示给用户，用户可以从中选择一台机器进行状态分析、OEE分析和损失分析；该树型控件能够对三种分析进行同步控制，即任意改变对机器的选择，三种分析能够同步显示指定机器的相关信息；2)工序层评价模块对同道工序的多台设备进行数据计算与分析，自动对每道工序的平均计划工作时间、平均计划开机时间、平均实际加工时间、工序理论循环时间、工序实际循环时间、工序总加工零件数、工序合格品数和工序综合效率进行计算，并将计算结果存入数据库的process表的相应记录中；3)车间层评价模块可对所有工序进行数据计算与分析，显示整条生产线的计划工作时间、理论循环时间、合格品数和完工综合效率；同时，还显示所有工序的平均计划工作时间、平均计划开机时间、平均实际加工时间、工序理论循环时间、工序实际循环时间、工序总加工零件数、工序总合格品数以及工序综合效率；(7)基于价值工程的成本效率分析模块基于前面五个模块的信息，在对企业生产作业流程分析和相互关联的各个作业或中心环节的成本和效率信息，运用价值工程的思想和相关公式进行各自的价值系数的计算，其结果是通过价值系数的图形结合文字形式的展现出来；(8)知识库模块知识库模块主要包括综合决策和知识库和定性分析知识库，综合决策知识库主要包括进行作业成本数据分析模块、基于价值工程的成本效率分析模块和综合效率分析模块决策时需要用到的知识数据盒相关算法；定性分析知识库包括进行定性分析时所需要的知识既数据；本发明以计算机为工具，计算机从模块描述文件依次读入以下模块信息，依次采用以下步骤来实现步骤1进入作业活动数据输入模块第一步输入基本信息输入以下基本信息作业中心信息；加工设备信息；该作业中心的当前的加工零件的信息；该作业中心的当前操作人员的信息；时间信息；各种作业活动时间信息；针对选定的该作业中心工作过程中的待料、生产准备、切削加工、加工检测、待检、检验、设备维修、工间休息进行记录，计算机实时的根据数据的输入的信息生成一个含有上述所有信息的饼壮图；上述所有数据全部记录在SQL Server数据库中，在数据库中建立记录相关信息的表；步骤2进入作业活动数据分析模块第一步输入基本信息依次输出作业活动数据输入模块所述数据库中的相应信息；包含作业中心信息；零件信息；时间信息第二步数据分析对零件生产过程中的各个作业中心的工作情况进行提取、统计和显示；分析可能工作时间、产品合格数等信息；通过数据分析模块，计算机得到输出信息；输出信息为作业中心各种作业时间的统计计算结果的饼状图显示、该作业中心各种作业时间的统计计算结果；理论循环时间、作业中心综合设备效率；这样对作业中心生产状况得以判断；步骤3进入作业成本数据输入模块第一步输入基本信息基本信息包括各作业中心信息、零件信息、时间信息；工作工时，刀具费用，维修次数，工资费用；车间费用信息；作业中心信息包括作业中心编号、名称；零件信息包括零件编号、名称；每条记录表示一个零件；时间信息包括作业中心工作过程中的待料时间、生产准备时间、切削加工时间、加工检测时间、待检时间、检验时间、设备维修时间、工间休息时间，另外，还有一段时间内作业中心的可能工作时间；车间费用信息包括间接人工费、辅助物料和燃料费、修理费、福利费、招待费、差旅费、保险费、折旧费、租金、低值易耗品、研究试验费；计算机将作业中心以上费用等信息存储至SQL Server相应表中并以表格的饼图的形式显示；步骤4进入作业成本数据分析模块第一步输入基本信息依次输入作业活动成本输入模块运行的结果的相关作业中心相关费用信息；第二步依据第i个作业中心的作业总成本的计算依据公式Ci=Σ1k(Nki×Rk);]]>计算第i个作业中心的作业总成本；依据第i个产品的总成本的计算公式C=Σ1iCi;]]>计算第i个产品的总成本；通过上述数据分析模块，得到该作业中心各种作业成本库的统计计算结果；以及车间的作业链中所有作业中心的成本分布饼状图；步骤5进入设备综合效率分析表模块第一步输入信息进入设备综合效率分析模块，依次输入作业活动数据分析模块的输出信息并建立设备基本信息及其损失测量的数据，包括工序基本信息表；机器基本信息表；操作员基本信息表；损失状态基本信息表；损失记录信息表；其中工序基本信息表存储工序号、工序名称信息；每条记录表示一道工序；机器基本信息表存储机器号、机器名称、机器型号、机器所在的工序号信息；每条记录表示一台机器；操作员基本信息表存储操作员工号、姓名、入厂日期信息；每条记录表示一名操作员；损失状态基本信息表存储状态编号、状态名称及备注；每条记录表示一种损失分类；损失记录信息表存储记录编号、机器号、操作员工号、零件编号、状态编号、起始时间、终止时间信息；每天记录表示一台机器的一种状态；第二步数据表输出信息通过设备综合效率分析模块，得到单一设备、多设备、多工序的综合效率评价与分析结果；计算机存储计算结果的输出表包括工序评价结果表；机器评价结果表；状态评价结果表；其中工序评价结果表存储计划工作时间、理论循环时间、实际循环时间、实际加工零件数、合格品数、工序综合效率、有效完工数等信息；每条记录表示一道工序；机器评价结果表存储总时间、计划工作时间、实际加工时间、理论循环时间、实际循环时间、实际加工零件数、合格品数、时间开动率、性能开动率、质量合格率设备综合效率信息；每条记录表示一台机器；状态评价结果表存储结果编号、结果名称、及各机器各状态的损失时间；每条记录表示一种损失分类造成的损失时间；第三步设备综合效率分析主要依据以下公式确定各作业中心的综合效率总时间(TT)；计划工作时间(TS)TS＝TT-T1；实际开机时间(TU)TU＝TS-T2-T3-T4-T5-T6；实际加工时间(TP)TP＝TS-T7-T8；实际循环时间(Ca)Ca=TPNa;]]>理论循环时间(Ct)Ct＝Min{Ca}；时间开动率(A)A=TUTS,]]>性能开动率(P)P=TPTU×CtCa;]]>质量合格率(Q)Q=NgNa;]]>时间利用率(T)T=TPTS;]]>速度利用率(S)S=CtCa;]]>设备综合效率(OEE)OEE=A×P×Q=T×S×Q=Ct×NgTS]]>计算机通过上述计算得到各作业中心的综合效率；第四步进入设备综合效率分析模块中的多层次设备综合效率分析步骤(4.1)进行设备层评价分别依据以下计算公式实现设备层的状态分析、OEE分析和损失分析三功能；假设第i道工序第j台设备在计划工作时间TS内加工了k个零件，该设备实际加工时间为TP，理论循环时间为Ct(ij)，实际循环时间为Ca(ij)，实际加工的零件数为Na(ij)，合格品数为Ng(ij)，该设备综合效率为OEE(ij)，其中i＝1，2，...，m，j＝1，2，...，ni，则OEE的计算公式为OEE(ij)=A(ij)×P(ij)×Q(ij)=T(ij)×S(ij)×Q(ij)=Ct(ij)Ng(ij)TS;]]>实际循环时间用实际加工时间除以实际加工数得到，理论循环时间为该设备加工所有零件中最短的实际加工时间Ca(ij)=TPNa(ij),Ct(ij)=Mink{Ca(ijk)};]]>计算机通过上述计算得到了设备层的设备综合效率的结果、实际循环时间、理论循环时间的结果，同时得到该设备的状太分析和损失分析的饼状图显示；步骤(4.2)进行工序层评价对同道工序的多台设备进行数据计算与分析；其中实现上述功能的计算依据公式假设第i道工序有ni台设备，各台设备的计划工作时间都为TS，该工序的理论循环时间为Ct(i)，实际循环时间为Ca(i)，实际加工的零件数为Na(i)，合格品数为Ng(i)，工序综合效率为OEE(i)，其中i＝1，2，...，m，则工序实际加工零件数和合格品数为所有设备的零件数加总，表示为Na(i)=ΣjNa(ij)]]>Ng(i)=ΣjNg(ij)]]>工序综合效率及工序理论循环时间的推导公式如下OEE(i)=Ct(i)Ng(i)TS=ΣjCt(ij)Ng(ij)niTS=ΣjOEE(ij)TSniTS=ΣjOEE(ij)ni]]>Ct(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)TSniTSNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niΣjNg(ij)]]>计算机通过上述计算得到了同道工序的多台设备的实际加工零件数和合格品数为所有设备的零件数加总数量、工序综合效率及工序理论循环时间；通过上述计算结果和得到的饼状图显示，可基本上该工序层确定最需要改善的机器，并初步判定造成其主要损失的原因；步骤(4.3)进行车间层评价该步骤是对所有工序进行数据计算与分析；主要评价结果依据计算公式假设车间内共有m道工序，第i道工序有ni台设备，该车间的理论循环时间为Ct，实际循环时间为Ca，实际加工的零件数为Na，合格品数为Ng，车间综合效率为OTE；由于每件合格品的完工必须经过所有工序，前后工序合格品的数量要符合一定的约束，如下Ng＝Ng(m)＝Q(m)Ng(m-1)＝…＝Q(m)Q(m-1)…Q(2)Ng(1)车间的理论循环时间为所有工序理论循环时间的最小值，由此推导出车间综合效率，表示为Ct＝Maxi{Ct(i)}OTE=CtNgTS=CtNg(m)TS=Maxi{Ct(i)}Ng(m)TS]]>=Maxi{OEE(i)TSNg(i)}Ng(m)TS=Maxi{OEE(i)Ng(i)}Ng(m)]]>计算机通过上述计算得到了该车间的综合效率结果，以及为实现该综合效率的设定的评价指标参量；步骤6基于价值工程生产流程成本效率分析模块第一步输入信息进入基于价值工程的成本效率分析模块，依次输入步骤3、步骤4和步骤5的输出结果相对应的信息；第二步分析模块通过成本效率分析图，以及计算出的平均效率指数和系统平衡指数，从作业负荷综合效率和成本两个方面分析作业链和各个作业中心的成本效率，其中，依据计算公式为(1)假设第i个作业中心的第j台设备的计划工作时间为Ts，实际加工时间为Tp，理论循环时间为Ct(ij)，实际循环时间为Ca(ij)，实际生产的零件数为Na(ij)，合格品数为Ng(ij)，该设备综合效率为OEE(ij)，其中i＝1，2，...，m，j＝1，2，...，ni，则OEE(ij)=Ct(ij)Ng(ij)TS,Ca(ij)=TPNa(ij),Ct(ij)=Mink{Ca(ijk)};]]>(2)假设第i个作业中心有ni台设备，该作业中心所有设备的综合效率为OEE(i)，理论循环时间为Ct(i)，实际循环时间为Ca(i)，实际生产的零件数为Na(i)，合格品数为Ng(i)，其中i＝1，2，...，m，计划工作时间Ts不变，则Na(i)=ΣjNa(ij),]]>Ng(i)=ΣjNg(ij)]]>OEE(i)=Ct(i)Ng(i)TS=ΣjCt(ij)Ng(ij)niTS=ΣjOEE(ij)TSniTS=ΣjOEE(ij)ni,]]>Ct(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)TSniTSNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niNg(i)=ΣjCt(ij)Ng(ij)niΣjNg(ij);]]>第三步输出信息计算机通过上述计算得到的输出信息为成本效率分析图、价值系数结果图、产能分布图、平均效率指数、规范化系统平衡指数、生产流程改善辅助决策信息；通过价值系数结果图、平均效率指数结果、规范化系统平衡指数结果显示，上述计算结果越低的值对应的工序以及相应设备的综合成本-效率值较越差，其对应的工序和相应的设备即是该生产流程中要确定的瓶颈环节；这样通过本方法对离散型中小汽配制造业企业的生产流程就得到了诊断；针对所确定的瓶颈环节的症状进行分析，并提供相应的解决措施和方案，就能对生产流程进行优化。
全文摘要
基于价值工程的离散型中小汽配企业生产流程诊断方法，属于企业生产流程计算机诊断技术领域。计算机依次进入作业活动数据输入模块、作业活动数据分析模块、作业成本数据输入模块、作业成本数据分析模块、设备综合效率分析模块，基于价值工程生产流程成本效率分析等模块，计算出平均效率指数结果、规范化系统平衡指数，上述计算结果越低，其对应的工序和相应的设备即是该生产流程中要确定的瓶颈环节。本发明综合了效率和成本两个关键因素，运用价值工程思想分析计算出各个作业中心(环节)的相对价值绩效，对中小汽配企业具有相当大的实用价值。该发明方法相对应的研发的应用系统还可以由ASP运营商托管、维护和提供技术支持。
文档编号G06Q10/00GK1862582SQ20061008932
公开日2006年11月15日 申请日期2006年6月20日 优先权日2006年6月20日
发明者刘大成, 谭显春, 郑力, 周海涛, 张轶华, 胡朝晖, 程立辉, 王海英, 赵普, 丁迎菥, 黄湘民 申请人:清华大学