—1—

工業工程IE簡史

  毫無疑問科學管理時代是泰勒創建的，他寫了一本書并于1911年出版，就叫《科學管理原理》。泰勒講管理原理的時候，第一次把管理上升到科學的高度。實際上泰勒是從細節入手、小事入手開展研究的，比如說一個工人拿一個鏟子，怎么拿效率最高，鏟子的長度應該多少，兩只手放什么位置，腰彎成多少度，哪種方式效率是最高的，疲勞度如何是最小的，沿著泰勒的思路與方法，現在發展成為了“工業工程IE”。

IE作為一門學科誕生于美國，卻首先在日本得到了最大程度的踐行與推廣，成為了豐田生產方式TPS及精益制造LP的核心理念及工具。一般認為泰勒（Frederick W.Taylor 1856~1915）和吉爾布雷斯（Frank B.Gilbreth 1868~1924）是IE的開山鼻祖。泰勒和吉爾布雷斯都是通過研究勞動者的作業方式，以扎實的資料為依據進行分析，而不是依賴直覺，進而提高生產效率。不過，兩人的側重點有所不同，泰勒偏重于“作業測定”（Work Measurement簡稱WM），吉爾布雷斯則以“方法改善”（Method Engineering簡稱ME）的始祖自居。

IE就是工業工程 ，即 INDUSTRIAL ENGINEERING。工業工程是對人員,物料，設備，能源和信息所組成的集體系統進行設計，改善和設置的一門學科，它綜合運用數學,物理學和社會科學方面的專門知識和技術，以及工程分析和設計的原理與方法把技術和管理有機的結合起來，研究如何使生產要素組成更高效運行的系統，從而實現提高生產率的目標。IE的核心就是消除浪費、降低成本，提高生產質量和生產效率。

但是看似簡單的何為浪費？何為高效率？眾多企業的管理者往往存在著片面、甚至錯誤的認知，將高效率定義為動作飛快、爭分奪秒、永不休息等。其實這是一種膚淺的形式主義，而忽略了對于作業方法合理性、流程整體的優化性、流程性浪費與無用功的深入研究，因此將導致“瞎干、白干、盲干”的低效作業。

現場IE中的4大核心（工程分析、動作分析、時間分析、布局分析）仍是所有IE的入門工具，被筆者稱為“基礎IE”，在人類的制造活動中至今仍然能夠得到廣泛的運用，成為現場提升工程效率、消除流程浪費的利器。被大野耐一先生稱為“干毛巾中擠出水來”！

IE本身也在自我發展，衍生了眾多的分支，在當今工業4.0、智能制造的浪潮中更是與高科技及其他的管理理論相輔相成，產生了更大、更深遠的影響，被筆者稱為“三度修煉”（高度、廣度、深度）。僅從IE在企業中的實踐程度上看，可以將IE區分為為三段境界而不斷提升與深入：

● 初級IE：現場IE改善

● 中級IE：制造方式變革

● 高級IE：全流程精益革新

—2— 

IE源于美國 為何甚于日本

首先我們看幾個小案例小案例，但小案例中可以悟出大哲理：

● 定置管理便于快速取放與清點數量、避免錯用

● 物流器具改善提高品質保障、方便清點數量、提升安全保障

● 短縮動作幅度、減輕作業強度

● 簡易工裝夾具減輕作業強度、提升作業效率

● 豐田自働化與LCIA簡便自動化（也被稱為karakuri、機巧改善），實現了低成本的少人化（不是省人化）

   提升效率不能簡單地理解為速度快、手腳快、埋頭苦干、爭分奪秒等形式主義，高效率的正確意義在于“Do things right”， 投入更少的資源，這正是經濟學原則！提升效率需要運用“科學方法”，而工業工程IE正是提升效率的科學方法論。

日本是自然資源極度匱乏的國度，因此天生具有“節約資源”的國家意識與危機感。工業工程IE正是專門研究節約資源、高效作業的科學方法論，因此在日本得到了極大的重視與實踐也就順理成章了。IE的意識與思維是“精益制造”的核心，“精益制造”也正是IE的最佳實踐。

—3—

PE與IE的差異

PE是Production Engineering，它側重于研究產品實現流程的工藝路徑與品質保障手段。IE則完全不同，它側重于研究任務完成中的“資源投入”而不是“工藝路徑”，比如：標準工時、工作浪費、WIP、LT與時間利用率、生產單元平衡、單件流等等。一切過多的資源消耗都被認為是“浪費”特別是“隱形浪費“。

去過醫院體檢的人可能都有相似的感覺，五個小時的體檢過程中大多數時間都在排隊等待或者在各個科室之間來回走動，而醫生真正用于病人體檢的時間最多只有一個小時。粗略計算可以得知”體檢過程的時間利用率僅有20%“醫院的體檢流程效率十分低下！但如果我們只關注醫生給予病人各種檢查的那些局部時段，發現醫生們并不懶惰，他們十分專業、也很敬業。

中國醫生的診療速度與效率堪稱世界一流！所以醫院體檢的根本問題絕非因為醫生的體檢作業慢、專業不熟練，而是因為體檢者需要長時間排隊等待、頻繁在各個科室之間走動。所以這是一種“系統性、流程性低效率”，充分地反映出”個體高效率“與”流程低效率“（等待與搬運）的矛盾與尷尬！如果我們能夠以這樣的反思視角去審視企業的各類流程，我們必將能夠識別真正的浪費。

—4—

高效率并非產出能力高而是流動性高

4.1 泰勒撿了小芝麻而丟了大西瓜

大野耐一曾說“豐田生產方式就是豐田的工業工程”，這句話有何寓意？一方面他把泰勒開創的動作研究以及吉爾布雷斯夫婦的時間研究完全用到了企業的每個環節當中、每個流程、每個細節當中，做到了極致。

但大野耐一的真正偉大之處在于看清了泰勒科學管理（效率管理）的局限，因為在當時的制造流程所花費的所有時間中，只有10%左右的時間可以創造價值，而其余90%的時間都屬于不能創造價值的浪費（搬運、等待），因此提升生產效能的重點不是如何提升10%時間內的效率（這正是泰勒IE所著力的），而是如何消除90%的時間浪費，大野耐一的做法就是提升流動性而非提升局部產出能力，最后做到了“一個流”、“單件流”，他把科學管理從局部高效率推向了整體高效能的極致。

如果只是將局部效率（每一個部門、每一個人）提高到最高而忽略了流程整體效率（流動能力），結果則是產品的流動性將會很差，訂單的交付業績將會十分不理想并且庫存巨大，因此流動性才是核心方向，圍繞著流動性的提升才能夠算是真效率，而且這個效率一定是整體效率，才是真正的效能。

4.2 福特與大野耐一的創新

首先以單個工程分析為例，針對單個制造工程（單個單元或單個產線）加以分析、調查，找出其中浪費、不均勻、不合理的地方，進而進行改善的方法，稱之為工程分析。工程分析基本步驟：

展開預備調查

使用標準符號制作工程流程圖

測定各工序的必需項目，并把相應的數值記錄在制品工程分析表中

對測定結果進行整理，繪制出各工序價值流圖或山積圖（YAMAZUMI）

定量評估單個工程的價值利用率（效率）

在大多數的IE教材中，都使用“工程平衡度”作為指標，這是十分科學但又十分不完整的指標?！捌胶舛取敝荒苡糜谠u價工程內各個工序所需作業時間之間的差異程度，但它并不涉及工程中的搬運時間（工序間傳遞）、工序內的等待時間。換言之、平衡度不能用于評價整個工程的時間利用率！所以必須使用3個指標而全面評估：

● 工序平衡度

● 單個工序飽和度（單個工序作業時間/節拍）

● 工程整體飽和度（所有工序作業時間之和*工單批量N/工程LT）

其中工程整體飽和度可以理解成為單個生產單元的價值流分析，它反應出了在整個生產的過程中，時間的利用率（價值創造率）。假設某個產品的CT是固定的、工單數量是確定的，但由于工序間的轉運批量不同，則工序間的在制品WIP不同。從時間視角來看，等待的時間則不同。越小批量的轉運，等待時間越小，因此LT則會越小，工程整體飽和度也就越高。依此看來，單件流是飽和度最高的生產方式。

其次如果我們分析生產全流程具體的價值流圖VSM則會更明白，最下面的“時間線”分為有效時間（凹下部分）與無價值時間（凸起部分），而無價值時間是由庫存的數量經過計算轉換成時間刻度的。價值流分析最核心的數據則是這兩種時間的比較，稱為“價值創造效率”=（有效時間*生產批量）/（有效時間+無價值時間），一般而言傳統制造模式中的價值創造率十分低下，很多場合不超過10%。

如果生產流程中的流動性很低，則意味著無價值時間很長（在制品庫存WIP很多），此時無論你如何提升有效時間，價值創造效率也難以得到高數值，只有有效降低無價值時間才能有效提升價值創造效率。這正是傳統IE與精益價值流的差別，傳統IE著眼于局部單元產出能力（效率）的提升，而精益價值流則著力于流動性（效能）的提升。豐田基于時間的競爭正是拋棄局部效率，專注流動性提升的鮮活實踐案例。而約束理論TOC則表達得更直接，約束理論認為“瓶頸工序”是產出能力提升的約束，如果只是提升了非瓶頸工序的產出能力，則不僅不能產生任何的改善，而且還會增加在制品庫存，可謂是改惡。

為何在生產過程中要極力減少等待、搬運的時間？因為每個工序的高產出能力有時會變成在制品WIP，而只有消除了等待與搬運，產出的結果才能快速流轉下去，直至變成完成品。這種追求快速流動的理念才是真正的高效率，豐田的成功正是如此：

● 徹底革新“傳統大批量制造模式“、導入”精益流動式制造模式“，大幅短縮制造周期Lead Time

● 推行頻繁、快速換型（SMED），實現全品種混流化生產

● 堅決拋棄“模塊式批量傳遞“、導入”流線式單件傳遞One Piece Flow“

● 拋棄“大規模Line“、導入”單元式Cell“

● 運用SMED、導入全品種混流式Hybrid

● 制造全流程、各個工段之間實行“拉動式”

從福特的流水線裝配，到大野耐一的單件流生產，很多人都認為是產出效率提升的最佳實踐。但它們是如何實現了效率的提升呢？對此高德拉特博士有著深邃的洞見，道明了最核心的原因：

● 改善生產的流動性（等同于前置時間）是任何生產運營的首要目標

● 這個首要目標可通過設計務實的預防過多生產的機制來完成（預防過多生產）。福特通過限制在制品空間的做法，大野耐一通過Kanban以減少庫存數量的辦法

● 所有的局部效率必須廢除

● 必須有一個能平衡產線流動性的聚焦改善程序。福特使用現場直接觀察法，而大野耐一通過逐步減少包裝箱數量和容量的做法

4.3 高德拉特的視角

聚焦瓶頸是加快流動性最經濟的手段。對生產過程的要求是：系統產出最高（銷售量的最大）、周期最短（準時交付）、且庫存最低（成本最低）。但是各種異常（特殊原因）的存在和系統的波動（包括供應、生產、市場三個時間段），讓生產運行充滿了矛盾和沖突。因此如果從非瓶頸的任何一段或一點的局部入手進行改善，很難獲得整個系統的優化。

高德拉特博士分析了整個生產過程，將其比喻為一個鏈條。而這個鏈條中，總會存在一個薄弱的環節（制約因素、瓶頸），限制了系統的有效產出。在沒有充分利用、并發揮其最高能力前，無論是投資提高瓶頸能力，還是將資源投入到其他非瓶頸環節改善，都是不合理、低效的改善行為。為此他創建了“聚焦改善五步驟”、“生產管理DBR方法”。

同時高德拉特博士對于”緩沖”的設置十分頑固，堅決不會取消緩沖，為何？表面來看是一種浪費，但其實這正是精益的思維。變異法則（The Law of Variability）告訴我們“過程中存在愈大的變異，產出則愈小”。當波動越大時，則導致提前期越長、生產力越低下，因此在訂單資源規劃的過程，必須將變異/波動因素納入考慮，以時間、產能與庫存緩沖吸收波動的影響。

如何實現最小化的緩沖成本，這樣的生產方式稱為精益生產。一個系統必須降低波動，才能成為精益系統。我的摯友趙智平老師認為”通過POGGI不斷縮短繩長，以便以越來越短的時間緩沖來對應波動與異常，正是精益制造以及豐田TPS所一致追求的目標，精益制造從本質而言就是緩沖最小的制造“?？芍^一針見血！

—5—

中國更需要經營者的認知變革

如果說日本是“資源匱乏”，那咱中國可謂“地大物博”。這種自豪感是一支雙刃劍。從宏觀角度看，它將直接導致眾多的經營者在認知層面缺乏資源投入最小化的經濟學理念，例如：熱衷于世界500強、看重企業規模與產值而忽視了企業利潤與成本競爭力。從微觀角度看，IE在中國的運用較晚、也尚未達到普及的程度，甚至一些企業至今沒有IE的職位與功能。有些企業雖然引入了IE職能，但專業的IE工程師人數極少、而且權威性十分不足，難以開展系統性的IE活動與改善活動。

特別令我感到震驚與困惑的是，眾多企業的管理人員（特別是中高層管理者）認為IE活動就是IE工程師們的專職，與己毫無關系。因此他們還停留在PE式的思維，毫無IE意識，這樣的企業真的難成大器！

IE不僅是一套改善工具，更是符合經濟學原理的思維方式。所以IE思維不僅需要IE工程師牢牢掌握，更需要企業的各級人員、特別是中高層管理人員深刻理解并在實踐活動中率先示范。

IE起源于對于現場作業的分析與改進，它的核心目標是“消除浪費、提升效率、節約資源”。但就算是制造型的企業，除了產品實現的制造流程之外，其它的流程也必不可少；除了生產口部門之外，職能部門也必不可少，因此當今的IE已經超越制造現場而擴展至企業的各個部門、滲入至企業的各個流程，形成了“百花齊放”的全景藍圖，真可謂IE之榮耀、企業之萬幸?，F代IE涵蓋了六大模塊：現場IE、流程IE、運營IE、成本IE、組織IE、績效IE。