基于价值工程的离散型中小汽配企业生产流程诊断方法

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。

主权项

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：$C_i=\underset{1}{\overset{k}{\Sigma }}(N_{\mathrm{ki}}\times R_k);$ 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：$C=\underset{1}{\overset{i}{\Sigma }}{C}_i;$ 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)：$C_a=\frac{T_P}{N_a};$ 理论循环时间(Ct)：Ct＝Min{Ca}；时间开动率(A)：$A=\frac{T_U}{T_S},$ 性能开动率(P)：$P=\frac{T_P}{T_U}\times \frac{C_t}{C_a};$ 质量合格率(Q)：$Q=\frac{N_g}{N_a};$ 时间利用率(T)：$T=\frac{T_P}{T_S};$ 速度利用率(S)：$S=\frac{C_t}{C_a};$ 设备综合效率(OEE)：$\mathrm{OEE}=A\times P\times Q=T\times S\times Q=\frac{C_t\times N_g}{T_S}$ 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$\mathrm{OE}{E}_{\left(\mathrm{ij}\right)}=A_{\left(\mathrm{ij}\right)}\times P_{\left(\mathrm{ij}\right)}{\times Q}_{\left(\mathrm{ij}\right)}=T_{\left(\mathrm{ij}\right)}\times S_{\left(\mathrm{ij}\right)}{\times Q}_{\left(\mathrm{ij}\right)}=\frac{C_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{T_S};$ 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：$C_{a\left(\mathrm{ij}\right)}=\frac{T_P}{N_{a\left(\mathrm{ij}\right)}},C_{t\left(\mathrm{ij}\right)}=\mathrm{Mi}{n}_k\left\{C_{a\left(\mathrm{ijk}\right)}\right\};$ 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：$N_{a\left(i\right)}=\underset{j}{\Sigma }{N}_{a\left(\mathrm{ij}\right)}$ $N_{g\left(i\right)}=\underset{j}{\Sigma }{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}$ 工序综合效率及工序理论循环时间的推导公式如下：${\mathrm{OEE}}_{\left(i\right)}=\frac{C_{t\left(i\right)}{N}_{g\left(i\right)}}{T_S}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i{T}_S}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{\mathrm{OEE}}_{\left(\mathrm{ij}\right)}{T}_S}{n_i{T}_S}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{\mathrm{OEE}}_{\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i}$ $C_{t\left(i\right)}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}{T}_S}{n_i{T}_S{N}_{g\left(i\right)}}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i{N}_{g\left(i\right)}}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i{N}_{g\left(i\right)}}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i\underset{j}{\Sigma }{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}$ 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)}$\mathrm{OTE}=\frac{C_t{N}_g}{T_S}=\frac{C_t{N}_{g\left(m\right)}}{T_S}=\frac{{\mathrm{Max}}_i\left\{C_{t\left(i\right)}\right\}{N}_{g\left(m\right)}}{T_S}$ $=\frac{{\mathrm{Max}}_i\left\{\frac{\mathrm{OE}{E}_{\left(i\right)}{T}_S}{N_{g\left(i\right)}}\right\}{N}_{g\left(m\right)}}{T_S}={\mathrm{Max}}_i\left\{\frac{{\mathrm{OEE}}_{\left(i\right)}}{N_{g\left(i\right)}}\right\}{N}_{g\left(m\right)}$ 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${\mathrm{OEE}}_{\left(\mathrm{ij}\right)}=\frac{C_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{T_S},C_{a\left(\mathrm{ij}\right)}=\frac{T_P}{N_{a\left(\mathrm{ij}\right)}},C_{t\left(\mathrm{ij}\right)}=\mathrm{Mi}{n}_k\left\{C_{a\left(\mathrm{ijk}\right)}\right\};$ (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$N_{a\left(i\right)}=\underset{j}{\Sigma }{N}_{a\left(\mathrm{ij}\right)},$ $N_{g\left(i\right)}=\underset{j}{\Sigma }{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}$ ${\mathrm{OEE}}_{\left(i\right)}=\frac{C_{t\left(i\right)}{N}_{g\left(i\right)}}{T_S}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i{T}_S}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{\mathrm{OEE}}_{\left(\mathrm{ij}\right)}{T}_S}{n_i{T}_S}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{\mathrm{OEE}}_{\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i},$ $C_{t\left(i\right)}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}{T}_S}{n_i{T}_S{N}_{g\left(i\right)}}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i{N}_{g\left(i\right)}}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i{N}_{g\left(i\right)}}=\frac{\underset{j}{\Sigma }{C}_{t\left(\mathrm{ij}\right)}{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}}{n_i\underset{j}{\Sigma }{N}_{g\left(\mathrm{ij}\right)}};$ 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。