馬翹楚 鄭朔昉 曾江輝

（中國航空綜合技術(shù)研究所，北京　100028）

精益制造績效可視化過程控制系統(tǒng)

馬翹楚 鄭朔昉 曾江輝

（中國航空綜合技術(shù)研究所，北京100028）

分析了精益制造、績效系統(tǒng)和可視化管理近年來的研究方向以及應(yīng)用情況，根據(jù)全面質(zhì)量管理的要求，提出了一個面向制造現(xiàn)場、集成ISO 9000族和精益工具、結(jié)合績效系統(tǒng)的績效可視化過程控制模型，同時基于PDCA循環(huán)描述了系統(tǒng)的構(gòu)建流程，提供了指標的設(shè)計邏輯和通用的關(guān)聯(lián)算法。旨在以現(xiàn)場流程為對象，從中發(fā)現(xiàn)指標，一方面嵌入精益工具，一方面承接戰(zhàn)略績效，進而成為制造現(xiàn)場與公司戰(zhàn)略間的紐帶，提高質(zhì)量管理，達到對制造現(xiàn)場有效管控的作用。

精益制造；全面質(zhì)量管理；可視化

［DOI編碼］ 10.13237/j.cnki.asq.2016.04.008

全面質(zhì)量管理（TQM）是由美國通用電器費根堡姆博士在1961年提出的概念，旨在以產(chǎn)品質(zhì)量為核心，建立起一套科學(xué)嚴密的質(zhì)量體系，其科學(xué)的方法在不同領(lǐng)域都有著廣泛的運用。在制造業(yè)，隨著1990年精益制造的誕生，TQM在精益制造中的實現(xiàn)有了新的挑戰(zhàn)。Gama和Cavenaghi將精益制造本質(zhì)總結(jié)為通過減少工廠中的人力、生產(chǎn)所用的空間、工具的投入、工程師研發(fā)新產(chǎn)品的時間，以及庫存，達到缺陷的下降并增加產(chǎn)品的多樣性［1］。

同一時期，為了評估精益制造在制造型企業(yè)中產(chǎn)生的效果?？冃到y(tǒng)（Performance Measurement System）也產(chǎn)生了極大的變化。根據(jù)Chee的論述，人們將績效分為財務(wù)績效與非財務(wù)績效兩類，并在此基礎(chǔ)上，針對新的工業(yè)發(fā)展趨勢提出了不同的績效系統(tǒng)構(gòu)建模型［2］。比如SMART（Strategic Measurement and Reporting Technique）、 PMQ（Performance Measurement Questionnaire）和BSC（Balanced Score Card）。根據(jù)Anita等人在2013年的研究，他們結(jié)合精益制造中的方法工具與評價準則提出了一套適用于精益制造企業(yè)的績效系統(tǒng)模型。包含5個方面：財務(wù)、客戶市場、流程、人員和未來。同時他們幾乎將所有的精益工具和精益理念都嵌入其中，使其能與現(xiàn)場建立一定程度的聯(lián)系［3］。但它不盡如人意的地方是沒有對自身進行縱向的層級劃分，也就無法與工廠的層級進行對應(yīng)，這樣哪些是現(xiàn)場監(jiān)測、哪些是車間監(jiān)測就含糊不清了。

為解決這個問題，人們嘗試加入可視化系統(tǒng)來增強績效系統(tǒng)與制造現(xiàn)場間的聯(lián)系，以達到全面質(zhì)量管理的目的。

2006年Rebecca總結(jié)了一套福特發(fā)動機制造廠的可視化系統(tǒng)。福特施行這套系統(tǒng)的目的有2個：一是創(chuàng)造基于團隊的文化使所有人參與到公司級的政策執(zhí)行中；二是保持一個各部門與員工都能接觸理解的動態(tài)可視化系統(tǒng)。通過這套系統(tǒng)，在一年內(nèi)福特發(fā)動機廠就達到了30%的整體改進。根據(jù)Rebecca的描述，福特的可視化系統(tǒng)包含安全、質(zhì)量、成本、交付、道德和環(huán)境六類指標，在指標的設(shè)計過程遵循“六合分析法（5W1H）”原則，在辦公室的看板上將全過程予以展現(xiàn)。之后設(shè)計出的指標在現(xiàn)場建立可視化看板，根據(jù)“定義、測量、分析、改進、控制（DMAIC）”的原則完成各個指標的實時測量、監(jiān)控、改進與跟蹤，盡管這套系統(tǒng)在一開始看起來復(fù)雜，但運行起來其實很簡單，并且穩(wěn)定地為工廠帶來了切實的改進［4］。

2011年，Mostafa等人對空客公司的可視化系統(tǒng)也進行了專門的研究，空客公司的可視化系統(tǒng)包含安全、質(zhì)量、成本、交付、人員5類指標。早在1994年它們就有了自己的績效系統(tǒng)，但是指標體系與現(xiàn)在的有所不同，同時一直沒有和可視化結(jié)合起來，效果也并不顯著。到2000年空客意識到了自身生存的緊迫感，公司組織咨詢團隊為自己設(shè)計了新的績效系統(tǒng)，同時與可視化結(jié)合成為了一直延續(xù)至今的可視化系統(tǒng)。這個新的系統(tǒng)并不復(fù)雜，而是回歸基礎(chǔ)，思考實際的操作流程，通過控制現(xiàn)場流程達到提高生產(chǎn)效率以及客戶滿意度的目的［5］。

1　績效可視化過程控制模型

1.1可視化展現(xiàn)

可視化展現(xiàn)居于模型的核心，按照六西格瑪質(zhì)量管理的理念，通過對各類信息的展現(xiàn)拉動后端流程的跟進，推動前段流程的良性運轉(zhuǎn)，可視化看板是這個過程的展現(xiàn)形式。整體的績效可視化過程控制模型如圖1所示。

盡管精益制造、可視化系統(tǒng)以及績效管理已經(jīng)有了20多年的發(fā)展，企業(yè)在如何真正的應(yīng)用、保持和評估精益制造的問題上依舊存在問題。傳統(tǒng)的績效系統(tǒng)依靠對戰(zhàn)略的分解無法與制造現(xiàn)場產(chǎn)生有效的關(guān)聯(lián)，一方面使績效系統(tǒng)成為純粹用以總結(jié)、進行獎懲的工具，忽略了其引導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)戰(zhàn)略目標的作用；另一方面使制造現(xiàn)場無法在頂層戰(zhàn)略的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)并改進現(xiàn)場問題，無法進一步提高自身能力。

本文旨在提出一種精益制造績效可視化過程控制模型，同時描述基于模型的過程控制系統(tǒng)的構(gòu)建流程。第一通過對部分全面質(zhì)量管理（TQM）、ISO 9000族和精益工具進行系統(tǒng)性的集成，通過即時的數(shù)據(jù)收集和分析掌握其對應(yīng)流程的狀態(tài)，達到在保證各種工具嵌入流程的同時確保現(xiàn)場生產(chǎn)不偏離基線的目的；第二建立公司戰(zhàn)略與制造現(xiàn)場的關(guān)聯(lián)，一方面自上而下將公司戰(zhàn)略的牽引效果貫徹到實際產(chǎn)生價值的活動中去，另一方面自下而上通過對制造現(xiàn)場能力的提升滿足公司戰(zhàn)略；第三以可視化作為信息的中轉(zhuǎn)站，按照預(yù)定的需求將上下游信息及時、準確、簡潔地收集和展現(xiàn)；第四遵守全年質(zhì)量管理的理念，注重持續(xù)改進，在跟蹤流程狀態(tài)的同時驅(qū)動其背后的改進，對暴露出的問題形成發(fā)現(xiàn)、分析、評估、行動、固化、反饋的閉環(huán)。

圖1　績效可視化過程控制模型

可視化看板的內(nèi)容可以根據(jù)ISO/DIS 13053-1標準中定量方法所定義的DMAIC（定義、測量、分析、改進、控制）過程進行展示［6］。

D（定義）展示設(shè)計出的各績效指標的相關(guān)信息；

M（測量）展示短期每日監(jiān)控的狀態(tài)；

A（分析）展示后端對每日異常狀態(tài)的響應(yīng)情況；

I（改進）展示改進方案；

C（控制）展示長期歷史數(shù)據(jù)，為后續(xù)系統(tǒng)和流程改進提供信息；

圖2是按DMAIC展開的一個可視化展示形式，第一塊包含了績效指標的相關(guān)信息和每日的監(jiān)控值，第二塊通過5個為什么（5Whys）表單展示響應(yīng)情況，第三塊展示改進方案的主要內(nèi)容，最后展示各績效指標下的歷史數(shù)據(jù)。

值得注意的是，歷史數(shù)據(jù)的指標不一定與每日測量的指標一致，可以是在同維度下對不同績效指標的統(tǒng)計達到更好的為后續(xù)系統(tǒng)和流程改進提供信息輸入的目的。

圖2　可視化展示形式（按DMAIC展示）

1.2信息網(wǎng)絡(luò)

過程控制系統(tǒng)在看板、前端和后端流程間有著密切的信息輸入輸出關(guān)系，數(shù)據(jù)在前端流程中提取、傳遞到看板上，再經(jīng)由篩選、分析對接到后端的流程，經(jīng)過后端對信息的處理分析通過一系列措施對前端流程產(chǎn)生影響，并最終將這種影響展示在看板上。這種以可視化看板為中心，連接前端和后端流程的對信息的獲取、傳遞、存儲、展示、處理、分析以及反饋形成的網(wǎng)絡(luò)就是可視化系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)。

1.3前端流程

前端流程包括對象單元內(nèi)部的作業(yè)和各項輔助流程。通過績效可視化過程控制系統(tǒng)的運行拉動單元內(nèi)部各質(zhì)量、ISO9000族和精益工具的集成并實現(xiàn)自主管理。

首先前端流程是過程控制系統(tǒng)的監(jiān)測對象，系統(tǒng)在構(gòu)建過程中通過定義階段識別這些流程的關(guān)鍵點以及數(shù)據(jù)產(chǎn)生的位置找到作業(yè)流程的控制要素，進而轉(zhuǎn)化為看板上的指標達到制造現(xiàn)場過程控制的目的，其中可用的工具包括ISO 9000族納入的統(tǒng)計過程控制（SPC）、潛在失效模式及后果分析（FMEA）［7］和精益的價值流圖等。

其次前端流程也是過程控制系統(tǒng)的作用對象，通過看板發(fā)現(xiàn)其在運行過程中的異常進而啟動響應(yīng)機制對其進行糾正，將制造現(xiàn)場的過程始終保持在可控范圍內(nèi)。之后按照尋求改進機會，通過流程改進切實提高制造現(xiàn)場的過程能力，達到持續(xù)改進的目的。

1.4后端流程

后端流程一方面通過評估和響應(yīng)機制保障過程控制系統(tǒng)的運行，另一方面通過改進機制提升系統(tǒng)本身以及流程對象的能力。

評估機制的主要目的是保證系統(tǒng)本身符合設(shè)計要求的持續(xù)運行，同時也為之后的系統(tǒng)改進提供信息輸入，系統(tǒng)改進的措施也會影響評估機制中的內(nèi)容。

響應(yīng)機制通過獲取可視化看板上異常情況的數(shù)據(jù)，啟動響應(yīng)流程來消除前端流程出現(xiàn)的偏差，同時也為之后的流程改進提供信息輸入，通過流程改進提升前端流程的能力達到生產(chǎn)現(xiàn)場持續(xù)改進的目的，完成對問題的發(fā)現(xiàn)、分析、評估、行動、固化、反饋的閉環(huán)，驅(qū)動過程控制系統(tǒng)的運行。

2　績效可視化過程控制系統(tǒng)構(gòu)建流程

2.1概述

績效可視化過程控制系統(tǒng)構(gòu)建流程的理念基于TQM，TQM作為ISO 9000系列標準的基礎(chǔ)，具有全面性、全員性、預(yù)防性、服務(wù)型以及科學(xué)性的特點?？冃Э梢暬^程控制系統(tǒng)的構(gòu)建核心是PDCA循環(huán)，PDCA是在ISO 9001：2000《質(zhì)量保證體系》中所定義的一套質(zhì)量管理方法［8］。一是保證系統(tǒng)本身邏輯性的完整；二是體現(xiàn)系統(tǒng)的構(gòu)建是一個反復(fù)迭代、持續(xù)改進的過程。在PDCA的基礎(chǔ)上，首先把整體的構(gòu)建流程劃分為定義、設(shè)計、保障、改進4個階段，定義和設(shè)計階段完成可視化看板內(nèi)容以及其與對象單元內(nèi)各流程數(shù)據(jù)如何對接的設(shè)計，保障和改進階段完成保障過程控制系統(tǒng)運行以及對前端流程響應(yīng)和改進的設(shè)計。針對過程控制系統(tǒng)的構(gòu)建要素，在4個階段的基礎(chǔ)上將流程展開為以下9個步驟：定義對象、流程分析、指標設(shè)計、信息傳遞、信息展示、評估機制、響應(yīng)機制、系統(tǒng)改進、流程改進，系統(tǒng)的構(gòu)建流程如圖3所示。

2.2流程說明

2.2.1定義

a）定義對象

精益制造的生產(chǎn)現(xiàn)場是以單元為基本單位組織建立起來的，通過單元間的串并聯(lián)形成整個生產(chǎn)鏈條。

圖3　績效可視化過程控制系統(tǒng)構(gòu)建流程

首先通過使用現(xiàn)場價值流圖等工具，把有價值的流程段識別出來，作為整個系統(tǒng)覆蓋的范圍；

其次將單元生產(chǎn)流程的范圍，作為可視化看板覆蓋的范圍。

b）分析流程：

通過各種流程分析方法，比如過程觀察、過程分析（SIPOC）等分析看板對應(yīng)生產(chǎn)單元內(nèi)的流程，包括作業(yè)流程以及與作業(yè)相關(guān)有信息交換的各項輔助流程，比如計劃、檢驗、工藝、安全等。了解單元運行的關(guān)鍵點和控制點，以及其與輔助流程間數(shù)據(jù)的輸入輸出情況。

2.2.2設(shè)計

a）指標設(shè)計

首先識別戰(zhàn)略指標，通過PMQ、BSC等工具將公司戰(zhàn)略分解形成戰(zhàn)略指標；識別與制造現(xiàn)場直接或間接相關(guān)的戰(zhàn)略指標，將其與制造現(xiàn)場的指標維度相關(guān)聯(lián)（如圖4戰(zhàn)略分解部分所示）；

其次設(shè)計現(xiàn)場指標，首先明確評價制造現(xiàn)場作業(yè)流程的指標維度。質(zhì)量（Q）、成本（C）、交付（D）是制造型企業(yè)在評價其生產(chǎn)能力時的基本維度，此外根據(jù)維護生產(chǎn)的要素可以定義出人（P）、環(huán)境（E）、成長（I）、安全（S）等，根據(jù)不同企業(yè)戰(zhàn)略以及文化上的差異，可以對維護的要素進行選擇。其次在前期分析作業(yè)以及輔助流程的基礎(chǔ)上對各維度進行指標設(shè)計，找出作業(yè)流程的關(guān)鍵點和控制要素，通過識別輔助流程與作業(yè)流程在信息上的輸入輸出關(guān)系制定指標（如圖4流程能力部分所示）。定義現(xiàn)場指標與篩選出的戰(zhàn)略指標間的關(guān)系，建立關(guān)聯(lián)規(guī)則（如表1所示）。最后確定各指標允許的偏差范圍，以此判定監(jiān)控流程的運行狀態(tài)。

圖4　指標設(shè)計邏輯圖

最后定義精益工具與指標間的關(guān)聯(lián)，將精益工具集成整合嵌入過程控制系統(tǒng)，引導(dǎo)和促進這些工具的應(yīng)用并評價其使用效果（如圖4工具集成部分所示）。

b）信息傳遞

根據(jù)設(shè)計出的現(xiàn)場指標以及其與單元內(nèi)各流程的關(guān)系找出數(shù)據(jù)的獲取點，并確定獲取頻率；根據(jù)現(xiàn)有的輔助流程和技術(shù)手段確定數(shù)據(jù)的獲取和傳遞方式，讓數(shù)據(jù)可以及時準確地反映到看板上。

表1　通用指標算法

c）信息展示

首先明確展示要素，根據(jù)系統(tǒng)在過程控制上監(jiān)控偏差、驅(qū)動改進的目的確定可視化看板的展示要素，應(yīng)包括維度的狀態(tài)、指標短期和當前數(shù)據(jù)、發(fā)生的問題及其反饋以及對該維度長期狀態(tài)的跟蹤等；

其次針對各要素進行表單的設(shè)計。維度的狀態(tài)顯示指標的異常情況，可以用顏色區(qū)分；指標數(shù)據(jù)可以用圖表的形式予以直觀展示；問題的記錄和反饋可以根據(jù)“六和分析法（5W1H）”的原則設(shè)計表單。

2.2.3保障

a）評估機制

通過識別設(shè)定系統(tǒng)的評估項并定期監(jiān)測，評估系統(tǒng)自身的運行狀態(tài)，包括前端信息的傳遞的情況，看板上信息的展示情況，后端響應(yīng)、改進的運行情況等。

b）響應(yīng)機制

首先按對交付的威脅、發(fā)生概率、發(fā)現(xiàn)概率、發(fā)現(xiàn)地點、發(fā)現(xiàn)者的分類可以識別問題的嚴重程度，分為A、B兩類問題；

其次對應(yīng)問題分類設(shè)立直接和間接的響應(yīng)流程，以最有效率的方式尋求流程改進的機會（響應(yīng)流程如圖5所示）。

圖5　響應(yīng)流程

2.2.4改進

a）系統(tǒng)改進

首先系統(tǒng)的構(gòu)建本身是個反復(fù)迭代、持續(xù)改進的過程。通過對系統(tǒng)本身的評估和對異常問題的響應(yīng)都有可能變成自身的改進機會；

其次系統(tǒng)各模塊之間在運行的同時也具有相互促進的作用，當其中一個模塊沒有達到實際作用時，其它模塊也會受到影響并提出需求，迫使其進行改進直到連同其他模塊的系統(tǒng)整體能夠有效運轉(zhuǎn)。

b）流程改進

對于一些嚴重、高優(yōu)先級和重復(fù)發(fā)生的問題應(yīng)該通過更系統(tǒng)的原因分析工具進行根源分析，將改進措施固化到原有流程中，通過一段時期的跟蹤反饋達到流程改進的效果。

3　結(jié)束語

制造現(xiàn)場作為價值產(chǎn)生的地方是制造型企業(yè)最為重要的核心，為了加強對現(xiàn)場的管控，越來越多的企業(yè)關(guān)注如何把公司的戰(zhàn)略與制造現(xiàn)場緊密聯(lián)系起來，通常的做法是試圖將戰(zhàn)略指標層層分解到制造現(xiàn)場。然而人們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)戰(zhàn)略指標的直接分解是無法在現(xiàn)場流程中體現(xiàn)的，那些能對現(xiàn)場流程產(chǎn)生作用的戰(zhàn)略指標多數(shù)也只是控制，而不是進行管理，忽視對流程本身能力的關(guān)注，也失去了流程改進的機會。

本文從模型和構(gòu)建流程兩個方面描述了一套精益制造績效可視化過程控制系統(tǒng)。它通過將各種質(zhì)量、ISO 9000族和精益工具、現(xiàn)場可視化、績效系統(tǒng)相結(jié)合的方式有機地連接公司戰(zhàn)略和制造現(xiàn)場，將需要的信息以最有效、及時的方式傳達給接收者。這個過程控制模型適用于按精益理念構(gòu)建的制造車間，一方面按照全面質(zhì)量管理的理念對制造現(xiàn)場進行管控，一方面承接企業(yè)的戰(zhàn)略目標將制造現(xiàn)場與公司績效系統(tǒng)相連。同時達到兩方面改進，系統(tǒng)本身的改進和流程對象的改進。

績效可視化過程控制模型具有很強的開放性，能夠集成眾多的工具和技術(shù)。如何將其中的信息網(wǎng)絡(luò)以信息化和智能化的手段實現(xiàn)是未來的研究方向。同時前端流程隨著理念技術(shù)上的革新對展現(xiàn)形式、后端流程的設(shè)計產(chǎn)生的影響也有待以后的持續(xù)研究。

［1］GAMA KLEBER TOLEDO，CAVENAGHIVAGNER. Mearsuring Performance and Lean Production:A Review of Literature and A Proposal for A Performance Measurement System ［C］POMS 20th Annual Conference，May 1-4，2009Orlando.

［2］CHEE W.CHOW，WIM A.VAN DER STEPE. The Use and Usefulness of Nonfinancial Performance Measurement ［J］. Management Accounting，Spring 2006，VOL.7 NO.3.

［3］ANITA SLSILAWATI，JOHN TAN，DAVID BELL，MOHAMMED SARWARMOHAMMED. Develop a Framework of Performance Measurement and Improvement System for Lean Manufacturing Activity ［J］. Lean Thinking，2015，VOL.4 ISSUE 1.

［4］REBECCA A.MORGAN. Creating Organizational Alignment ［J］. AME，2006，VOL.22 NO.2.

［5］MOSTAFA JAZAYERI，DANTURE WICKRAMASINGHE. Development versus Enactment：Performance Measurement Systems in a Multinational Aircraft Manufacturing Firm ［D］. Manchester Metropolitan University，2011.

［6］ISO/DIS 13053-01 Quantitative Methods in Process Improvement - Six Sigma - Part 1：DMAIC Methodology ［S］.

［7］ISO/TS 16949 Automotive Quality Management System ［S］.

［8］ISO 9000：2000 Quality Management System ［S］.

（編輯：勞邊）

T-65

C

1003-6660（2016）04-0027-06

［收修訂稿日期］ 2016-06-06