制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动机，也一直是工业工程的主要研究领域。在全球化市场竞争日益激烈和生产制造日益国际化、分散化的趋势中，随着欧美、日本、韩国、中国台湾地区以及东南亚制造业的大规模倾斜式转移，中国正逐步向世界级制造中心迈进，并突出表现为面向成本优势的劳动密集型加工特点。提高当前中国制造业企业核心竞争能力的关键在于如何降低成本、缩短产品交付期、保证加工质量和提高劳动生产率。而这些需求恰恰是工业工程所要解决的问题。
        

工业工程是唯一一个解决整个系统的设计与优化问题的工程学科，也是唯一一个解决企业中与人有关问题的学科。工业工程的特点是优化机器系统、物流系统、人力资源、资金和人组织的系统。

        面向制造业企业，工业工程所追求的可以简化为三个方面：系统化工程、系统的效率以及系统中人的安全舒适性。总体看来，高生产效率、低生产成本和产品质量一致性是国内多数制造业企业获取市场竞争优势的基础。因此，如何保证产品制造的生产效率是目前国内企业把握并取得竞争优势的必要手段。
1   定量化生产效率改善的提出
        生产效率是指产品或服务的产出与生产/服务过程中的投入（包括劳动、材料、能量、信息及其他资源）的比例。定量化企业诊断与效率改善方法就是从复杂的制造系统中提炼出一种方法简单、代价极小、周期较短的解决方法，一方面实现制造企业的性能诊断和效率提升；另一方面使得企业的资源配置和管理方式合理化，保证各种管理系统和软硬件平台建设的良好效果。
        企业诊断是结合企业发展战略和经营目标对制造企业面向生产过程存在的问题进行查找、描述、分类、分析和评估。也是对企业现有生产效率进行定量化分析和评估，进而预测其可以进行改善的空间。
        效率改善则是对生产过程存在并可诊断出的问题采取相应的措施。通过先进管理方法与关键技术工具的融合、定量统计与线性回归的实现开展生产过程的定量化效率改善，进而根据企业具体需求恢复企业设计生产潜在能力、缩短产品交货期和降低成本。效率改善的关键在于管理与技术的有效融合。
        在实际案例企业实施中，本文所提出的定量化效率改善方法获得极大成效。在案例企业现有资源条件下，不增加任何其他投资，平均3～4个月可提高企业产能50%左右，部分企业月产值提升可达数千万元之巨。
2   定量化生产效率改善的实施
    2.1 问题分析方法
    传统基础工业工程的改善方法主要集中在流程分析法、现场管理与动作分析法、动作经济原则、时间研究、工作抽样、人机配置法和工作简化法等。而现代的效率改善则需在基础工业工程工具之上，建立面向组织内部及组织间基于信息的系统集成方法。其首要的工作在于准确定位企业生产系统中存在的问题。
    问题分析是进行企业诊断及效率改善的核心。有效的问题分析可以使得人们能够实际地找出、描述、分析以及解决问题。C.Kepner博士提出的偏离标准问题分析方法（KT）中，强调了问题优先次序设定是决定决策质量的关键，但忽略了问题潜在趋势；E.Goldratt教授提出的约束理论（TOC），则把问题分析定位于寻找系统的最薄弱环节，但缺少影响的范围和定量权重。面向生产效率的问题分析更应该侧重于对影响生产效率的各动态交叉问题域空间进行映射简化、规定问题求解边界、明确问题求解约束、形成定量与定性并存的问题集。
    基于需求，面向生产效率的问题分析主要包括问题时间定位、问题空间定位、问题资源定位、问题影响权重、问题结构、问题发展趋势、问题解难约束以及问题分析检验等组成问题分析八维向量空间。具体评定则需在问题分析空间确定空间问题锥点，并通过空间顺序映射简化为一维问题集分析流程。
    2.2 生产过程问题分析
    生产过程是围绕完成产品生产的一系列有组织的生产活动的运行过程，是生产管理的对象。生产过程最具有潜在改善空间，其问题分析是本文研究的重点，许多先进制造技术和管理理念都是通过生产过程改善得以实现。20世纪初，福特汽车厂仅用三年多时间，通过将汽车装配从固定底盘安装改变为移动生产线以及后来的U型生产线，就实现了将一辆汽车的生产时间从728 h缩短为93 min。M.Hammar博士提出的企业经营过程再造（BPR），更加强调对经营过程彻底进行重新构思和重新设计，来达到对现有流程的最大改善，并在许多企业获得极大成功。
    生产过程的关键问题在于，所有生产活动的运行过程中涉及到的相关资源是否可以均衡满足需求，即生产过程的合理组织和完善的运行机制保证。从问题分析角度衡量，生产过程的资源均衡性与企业内部生产物流的合理性相近。问题分析能力趋于可近似替换，特别是面向多品种产品生产，生产物流平衡将使得企业不仅仅在效率方面得到改善，更重要的是在效益方面得到改善。企业内部生产物流伴随着生产加工过程而产生，是生产过程中存在的原材料、在制品、半成品、产成品在企业内部的实体流动以及在供应商、制造商和分销商之间的信息流动。其运行效率及成本直接影响产品生产的效率与效益。
    狭义的生产过程可以理解为产品全生命周期中，从物料采购开始到产品交付用户使用及相关服务结束的系列活动集合。可以按层次分解为各子过程，直到分解到各基本活动。而生产过程问题分析也必然相应定位于从过程、子过程到基本活动各个层次。
    生产过程或内部生产物流中与生产效率相关的问题，主要集中在基于组织内部或组织之间信息集成的过程冗余分析、非增值子过程/活动的识别、过程/活动耗用资源负荷的失衡、过程/活动耗用资源冲突等。具体应用问题分析多维向量空间进行问题空间锥点核定，基于生产过程及物流各层次自上而下确定并简化生产过程特定问题集。
    2.3 面向生产过程的瓶颈问题评估
    面向生产过程的瓶颈问题评估具有三个层次：特定问题集的问题关键实现性评估、特定问题集的问题相关子过程/活动关键冲突性评估、特定问题集的问题相关资源关键失衡性评估。
    问题关键实现性评估面向问题自身的特征要素，即问题时间、空间、影响权重和解难约束；问题相关子过程/活动关键冲突性评估则面向问题结构、问题影响权重和问题发展趋势，尤其面向在信息集成环境下的生产物流平衡；问题相关资源关键失衡性评估重点则在于问题资源定位、问题解难约束上。
    特别指出的是，生产过程中瓶颈问题可以动态转移。而且，一个瓶颈问题的解决必然带来另一个新的瓶颈问题，也相应导致问题的循环评估与效率改善活动的螺旋式进行。
    2.4 数据采集与统计方法
    由于制造系统的复杂性和生产现场的随机性，各种问题分析仅仅定位于定性分析远远不能保证评定的质量，而且难于评定关键性因素。因此必须要引入定量化方法进行测量，而这些都源于生产现场数据实时有效的采集、统计和分析。
    数据采集是进行定量化调研的必要手段。数据采集的效果直接影响到定量化问题分析、企业诊断与效率改善的实施成效。作为分析与决策的主要依据，数据采集还需具有与问题分析相对应的层次性，即数据源应具有层次性，而数据粒度应具有相关性。在进行现场调研前，应确定好数据的层次结构和相关程度，并预先设计可行的数据准确度和精确度。如果资源允许，应进行预试验。
    首先要预先设定和事后分析数据的准确度，包括数据主观评价、抽样准确度、检验准确度和结构准确度等。资源允许时，可采用现场远程监控系统代替手工统计作为有效周期内数据统计源。
    其次要预先设定和事后分析数据的精确度，包括数据的时间稳定性精确度、代表性精确度和等价性精确度。当然出于简化性需求，实际统计中可以允许现场专家知识的介入。
    由于制造企业生产现场的复杂性和随机性，为了确保参与调研人员的工作质量，有必要在采集样本的变量设计、抽样规模、抽样误差等事情的设定时根据对象的特征调整匹配，保证数据的有效性。数据采集还可以充分利用企业现有网络资源、控制系统和监控平台，最大限度地减少手工操作。同时，要确保现有企业资源的数据源标准变化需求，做好数据整理，并能有效对数据进行校验，保障数据采集质量。

  2.5 生产能力测量
    生产能力是企业固定资产/资源在一定时期内，在正常的技术和管理组织条件下，经过资源综合平衡后所能生产的一定种类产品的产出量，一般分为理论生产能力和标定生产能力。本文所提出的生产能力测量主要是面向标定生产能力，即按实际产出效率计算的生产能力。各类型制造企业的标定生产能力参数有所不同，测量时应重点考虑多品种产品的生产能力。
    生产能力测量是制造绩效测量中最为核心的内容，更是效率改善的基础，但也是最难以定量化描述的部分。尽管许多研究很容易给出简单的度量公式，特别是面向单个设备更容易以产出率进行计算。但实际上，由于管理方式的差异性，直接影响生产过程中各个设备设施的产出能力，同时还存在着设备故障、非正常停工等随机因素影响。因此，准确有效地定量化评估当前生产能力并给出生产能力潜在空间，是效率改善过程的最重要突破。
    现有研究工具主要包括标杆管理、层次分析法、数据包络分析、多元统计回归算法等实现定量化生产能力度量。但对于多数企业管理人员具体操作起来具有相当的难度。标杆管理的数据采集较为困难，且实施中企业间经常不具备可比性；而数据包络分析、多元统计回归算法等面向设备或设备组等资源可能集、生产可能集等作为评估单元进行相对效率评估，多依赖于历史数据，较难在短期内实现资源利用和方法实施。
    本研究则在当前数据采集、统计和分析基础上，引入专家知识并逐层设置生产可能集或资源可能集负荷参数分配表。通过由上至下的生产过程子过程/活动冲突消解，结合作业测定方法，反方向自下而上逐层简化资源可能集或生产可能集参数值，达到对当前生产能力的定量评估和潜力预测。
    2.6 现场生产管理
    作为效率改善的起始点，现场生产管理已经证明是极为有效的现场改善方法之一。从科学管理之父Taylor的时间分析、动作研究，到上世纪60年代后兴起的准时生产、现场改善、5S管理等日本制造业核心管理模式，都集中体现在现场生产管理的实施和应用上，其中多数管理理念和操作工具都可以成为效率改善的有机组成部分。
    现场生产管理是指对生产作业现场，包括与生产作业有关的物流现场、质量现场、设备现场、运输现场、试验现场和安全现场等企业所有现场的管理。效率改善更加强调对于现场生产管理的系统优化，即系统化考虑生产作业现场以及与生产作业相关的所有现场的资源要素并进行合理配置和有效控制。
    基于现场生产管理，效率改善可以有效引入全员生产保全（TPM）制度。利用两个工作班次的间隙进行设备预防保全，强调设备“ 零故障”，减少因设备故障等突发事件引起的生产能力受限概率。
    同时，效率改善中需强化作业研究。重点设计生产准备作业与生产作业的并发进行流程，减少在线产品切换作业，即设备停顿下才能实现的产品切换作业，增加产品切换作业的离线能力。
    2.7 生产与业务流程优化
    生产与业务流程优化是从系统角度对生产过程中所有现场进行系统化均衡、合理配置和有效控制的有效工具。生产能力的绝对平衡是不可能的，考虑产品的经营效益，可以从内部生产物流入手，按层次划分为功能优化、结构优化和参数优化。在生产过程问题分析基础上，结合企业战略目标，选定特定问题集中的实现性关键问题、活动冲突性关键问题和资源失衡性关键问题，在三个层次上进行流程优化。
    功能优化主要考虑以生产物流为主线，将生产/业务流程进行功能性划分。重点搜索基于组织内部和组织之间信息集成的过程冗余点集以及非增值子过程/活动，保证生产/业务流程的功能性优化。
    结构优化同样依赖于生产物流为主线，识别瓶颈活动集，选取瓶颈问题相关的生产/业务活动，确定具体改善指标，包括成本控制、作业时间缩短、劳动强度降低、作业质量稳定等。并建立作业动作库，分析其中活动/子过程的合理性，从而简化生产过程，达到作业方法的改善，实现结构优化。
    参数优化则是建立定量化测度指标体系。按照生产可能集或资源可能集的过程改善近似方向和改善步长进行试运行，在生产/业务流程空间域中进行效果评估，确定各参数优化值。具体应用包括设备运行指标、标准工时调整、工艺参数调整、检验时间的比例等。
    2.8 绩效考评和激励机制
    效率改善的落脚点在于生产过程中所涉及的所有企业员工工作业绩。员工作为一种最具创新潜能且具有技能和知识的资源，对其实施有效的绩效考评和激励机制是实现企业效率改善的重要保证。企业经营流程再造在许多企业失败的原因，主要应该归咎于其方法对于员工的激励性不足，没有妥善处理已有职权员工的利益转换，导致既得利益者的抵触心理，最终使得该方法无法得到广泛的应用。
    员工配置、人才培养、绩效考评和激励机制既是人力资源管理的四个关键系统，又是效率改善的必要保证。这四个系统相互依赖，相互影响。作为效率改善的研究内容，员工配置本来包含在生产/资源集里。人才培养又是企业长远战略。本文将面向效率改善团队和日常员工重点讨论绩效考评和激励机制的设计。
    员工绩效考评应结合个人绩效和团队绩效综合评估，提倡团队精神，强调组织目标，并尽可能使得各个团队和员工在同一考核标准和考核方法下进行工作。在建立科学的绩效考核体系中，要重点使员工明确企业发展战略和经营目标，提高员工参与目标的制定过程，并有效设置定量化和定性化考核指标。
    另外，还要重视对效率改善项目小组成员的特殊绩效考评。由于小组属于临时性组织，成员业绩直接影响到效率改善的效果。但由于小组成员还隶属于某个部门纵向管理体系，绩效考评存在实际上双重领导，因此，需要在权限分配和绩效考评中给予充分重视，同样保证考核的统一标准。
    绩效考评要与激励机制有机地结合起来。激励是激发人的内在动机，鼓励人朝着所期望的目标采取行动的过程。激励有助于企业吸纳外部人才，促进企业内部员工提高自身素质，从而提高员工工作效率和业绩。作为效率改善目标中，激励是短期内影响人的动机强度的有效工具，提高工作业绩，进而影响人自我激励，在长期内提高自身能力素质，进一步提高效率。
    激励机制中需要调整物资激励和精神激励的比例、正向激励和惩罚激励的比例以及素质激励和制度激励的比例。特别是面向不同类型员工人群，如管理者、技术人员、操作工人设计不同的适用比例。
    2.9 完善的项目组织与管理
    企业诊断与效率改善是一个系统的项目，其实施的效果依赖于科学合理的项目组织与管理。良好的项目管理能缩短项目实施周期，使得企业内部人、财、物、信息等资源协同合理地应用，在短周期、低投入条件下实现高效率高效益改善。
    与其他项目管理类似，效率改善的项目管理主要包括建立健全组织、制定项目目标、设计项目计划、进行有效的进度控制、实施项目成本核算和及时开展项目评估。
    项目成功的关键在于效率改善项目小组的有效运行。如果条件允许，应将项目小组细化分为项目领导小组、项目实施小组，实现合理的人员调配。
3 结束语
    制造业企业真正创造价值的环节是产品的生产阶段，但实际情况却普遍存在增值环节时间比例过低。生产效率的提升已经成为制造业企业当前最为核心的竞争要素，定量化企业诊断与效率改善法从平衡企业资源出发，成为一种行之有效的短周期、低成本、高效益且可重复的企业生产管理工具。