1.4 流程和时间

1.4.1 流程

流程是生产运作管理中最重要的概念之一。就其本质来讲，生产运作就是流程，是从原材料变成产品和服务的流程。

1.流程的概念

价值是通过流程（process）形成的。产品从原材料到半成品，再到成品，要经过一系列加工环节，即经过一个流程，才能形成。同样，服务也要经过一个流程才能完成。在经过流程的各个环节，产品和服务应该不断升值，即按照顾客的需要不断增值。同时，经过流程的各个环节，也在不断地消耗人力、物力和财力，成本也在不断升高。对流程进行规划、分析和改进，是运作管理的核心内容。

流程是具有特定输入和输出的一组相关活动（任务）。为了说明流程的含义，以人们最熟悉的包饺子的流程来说明。包饺子包括以下一些活动（作业或工序）：和面，剁肉、剁菜，拌馅，擀饺子皮，包饺子，煮饺子。包饺子主要输入的是肉、菜、调料、面粉和水，输出是有特定饺子馅的饺子，包饺子的流程包括一组相关活动，有的活动有先后顺序关系，如和面与擀饺子皮，有的活动可以并行进行，如和面与剁肉，如图1-5所示。

图1-5 包饺子的流程

活动的进行需要各种资源。对于包饺子所涉及的活动，就需要劳动力、面板、擀面杖、用于和面的盆，以及各种原料：肉、面粉、蔬菜、水、盐和各种调料。一般地讲，流程活动需要的资源包括人力、厂房、机器设备、燃料、动力和原材料。

由于工业产品和生产技术的复杂性，加工装配式生产的流程一般分为三个大的阶段：毛坯制造阶段、零件加工阶段和产品装配阶段。在毛坯制造阶段，通过铸造或者锻造，将原材料变成待加工的毛坯。在零件加工阶段，通过各种切削机床，将毛坯加工成有一定精度要求的零件。在产品装配阶段，先将零件组装成部件，再将零件和部件组装成产品。在每一个生产阶段，都包括很多活动（作业或工序）。例如，零件加工阶段可能包括加工外圆、加工平面、钻孔和磨削等。生产过程是围绕物料转化过程进行的。

服务业也是通过一系列活动构成的流程来提供服务的。例如，一般情况下本科学生在学校要经过一年级、二年级、三年级、四年级4个阶段，每个阶段都要经过不同的课程学习，其中又包括上课、实验、作业、调研和考试这些具体的活动；又如到医院看病，流程一般包括：挂号、候诊、诊断、划价、付费、化验、开处方、划价、付费和取药等活动。服务过程一般是围绕服务对象——人来进行的。

既然产品和服务是通过流程提供的，流程中的一系列活动或工序都必须为顾客增加价值，不增加价值的活动应该尽量减少，以至消除。例如，在加工和服务过程中的等待，是不增加价值的，应该减少和消除。

2.流程的度量

流程可以用流程时间、在制品库存和通过率（流程率）来度量。

所谓流程时间（flow time）是指加工服务对象（人或物料）从进入生产运作系统（如车间、医院）开始，到离开生产运作系统为止的时间间隔。流程时间是加工服务对象在加工服务系统中停留的时间，它既是顾客关心的，也是生产商和服务商关心的。因此，缩短流程时间是生产运作追求的目标之一。

在制品库存是处于流程中的物料或顾客的数量。顾客希望在尽可能短的时间内得到所期望的服务，生产商希望在它的生产系统内不要有太多的在制品（work in process，WIP），以减少生产拥挤程度，减少空间和场地的占用，加快资金的周转。因此，减少在制品也是生产运作追求的目标之一。

为了说明流程时间和在制品的含义，以大学在校学生为例。某所大学每年要招收8000名本科学生（意味着每年毕业8000名本科生），即通过率为8000人/年，学制为4年，在校本科生的数量就是32000人。4年时间就是本科生在大学的流程时间，32000人就是“在制品”的数量。

由这个例子很容易联想到这几个数字之间的关系，即

在制品数量=每年入学或毕业的学生数量×流程时间

对于一般的输入-输出系统，进入系统的“顾客”和离开系统的“顾客”，都具有随机性，每个“顾客”在系统中停留的时间也不相同，那么这种关系是否成立？答案是肯定的，只不过需要取平均值：

平均在制品库存=平均单位时间产出×平均流程时间 （1-1）

另一个概念是库存平均周转次数，单位时间内周转次数越多，表明库存的周转越快。

库存平均周转次数=1/平均流程时间 （1-2）

前述大学生每年的周转次数为1/4，即4年周转1次。

为了直观地描述系统输入、输出、库存和流程时间的情况，可以采用输入-输出图。输入-输出图的横坐标表示时间，纵坐标表示累计顾客（工件）数量。现举一例说明输入-输出图的含义。

【例1-1】

经过观察，某医务室病人到达和离开的情况如表1-5所示。

表1-5 某医务室病人到达和离开的情况

按表1-5提供的数据绘制输入-输出图，如图1-6所示。1号病人在早上8:00到达医务室，图中按纵坐标方向增加1；2号病人8:12到达，从8:00到8:12画一水平线，并在坐标（8:12，1）处按纵坐标方向从下往上画上一个单位长度。随后每个病人到达医务室，都照此办理，这样就形成一个不规则的楼梯形状折线，我们称之为输入曲线。对于病人离开医务室的情况，用同样的办法也可以画出一条楼梯状的折线，我们称之为输出曲线。

输入曲线反映病人的输入情况，曲线最高点的纵坐标反映的是累计到达医务室的病人数，对应的横坐标反映本统计时段最后一个病人到达医务室就诊的时间；输出曲线代表病人离开医务室的情况，折线最高点的纵坐标反映累计离开医务室的病人数，对应的横坐标反映本时段最后一个病人离开医务室的时间。

两条折线水平方向的距离表示相应的病人在医务室停留的时间，即流程时间；两条折线垂直方向的距离表示某一时刻在医务室停留病人的数量（累计看病人数-累计离开人数），即在制品库存。

如果用一条直线近似地代表折线，如图1-6中虚线所示，那么两条虚线的水平距离表示平均流程时间，垂直距离表示平均库存量。

输入-输出图适用的范围很广泛。对医务室整体来说，有一个输入-输出图；对某个医生来说，也可以画出一个输入-输出图。对一家企业来说，可以画出一个输入-输出图；对于其中一个车间，甚至一个工作地，也可以画出输入-输出图。

输入-输出图也可以连续绘制，连续绘制的输入-输出图适于连续工作的单位。

图1-6 输入-输出图

3.流程的分类

（1）连续流程与离散流程。按照加工服务对象的物理状态的均质性，可以把流程分为连续流程和离散流程。连续流程是指物料均匀、连续不断地按一定工艺顺序流动，在流动中物料的形态和性能不断改变，最后形成产品，比如化工、炼油、造纸和食品的生产属于连续流程。离散流程是指物料是可分离的，间断地按一定工艺顺序流动，在流动中物料的形态和性能不断改变，最后组装成产品，比如机械、电子、服装和家具的生产属于离散流程。

图1-7 V形、A形和T形企业

（2）V形、A形和T形流程。按照物流的特征，制造企业可以分成V形、A形和T形三种或它们的混合型，如图1-7所示。V形流程是水库式的，由一个水源引出多个灌溉渠道，由一种原材料经过基本相同的加工过程转换成种类繁多的最终产品。例如，钢材的轧制，由钢锭轧制成板材、管材和型材等不同的产品；炼油厂将原油提炼成不同标号的汽油、柴油和润滑油。相反，A形流程像河流似的，多条支流汇聚成一条大河，由许多原材料和零部件转换成少数几种产品，如飞机制造、汽车制造等企业。T形企业的最终产品是由相似零部件以不同方式组装成不同的产品，加工零部件大体是平行进行的，装配时不同的产品会用到很多相同或相似的零部件，如家用电器的生产。

V形企业一般是资本密集型的，机械化和自动化程度很高，专用性强，专业化程度高，生产系统缺乏柔性，降低成本是关注的焦点。A形企业通用性较强，生产系统有柔性，加工过程复杂多样，生产管理十分复杂。T形企业一般分加工和装配两个部分，加工路线和装配时间都较短，库存高，交货状况参差不齐。

（3）单件作业流程和流水作业流程。按照工件或顾客流动路线是否一致，可以把流程分为流水作业流程和单件作业流程两种。对于多品种小批量生产，为了提高设备利用率，不可能按某个品种的产品来组织生产流程，只能按加工工艺特点来布置加工设备，将完成相同或相近工艺过程的设备配置在一起，形成“机群式”布置。这样，工件的流动要经过不同的机群——车床组、钻床组、铣床组、磨床组等，这种流程被称为单件作业（job shop）流程，如图1-8所示。在单件作业流程中，工件或顾客的移动路线不一致，两个工件的加工路线不同。服务业也有类似的情况，如病人到医院看病，由于每个人的病情不同，看病的路线也不相同。

对于大量大批生产，由于品种少，每种产品的产量都很大，可以按照产品对象来组织生产流程，即按照产品制造或零部件加工的需要来配置机器设备，形成“流水线”布置。加工对象可以像流水一样经过顺序安排的各种不同的设备，最后变成成品零件或产品。这种流程被称为流水作业（flow shop）流程，如图1-9所示。在流水作业流程中，工件或顾客的移动路线都一致。制造业中的汽车生产装配线、服务业中的体检，都是流水作业流程。

（4）推式流程和拉式流程。按生产驱动方式可以分为推式（push）流程和拉式（pull）流程。对于加工装配式生产，产品由许多零件构成，每个零件要经过多道工序加工。要组织这样的生产，可以采用推式流程或拉式流程。

图1-8 机群式布置流程

图1-9 流水线布置流程

对于推式流程，每一工作地和生产车间都按计划加工零部件，将完成情况反馈到计划部门，并将加工完的零部件送到后一道工序和下游生产车间，不管后一道工序和下游生产车间当时是否需要。物料流和信息流是分离的。推式流程如图1-10所示。

图1-10 推式流程

对于拉式流程，每道工序和每个车间都按照当时的需要向前一道工序和上游车间提出要求，发出工作指令，上游工序和车间完全按这些指令进行生产。物料流和信息流是结合在一起的，形成拉式流程，如图1-11所示。拉式流程比推式流程具有更小的在制品库存。

图1-11 拉式流程

4.组织流程的基本要求

组织流程的基本要求有两项。一是尽量减少以至消除不为顾客创造价值的活动。要求消除的时间有：等待时间、搬运时间和空闲时间；需要压缩的时间包括：加工时间和调整准备时间。

二是同步性，或称“工序同期化”。同步性是指组成一个流程的各个环节完成每项任务的时间相同。前面介绍了包饺子的流程，如果饺子馅已经拌好，面也已经和好，擀饺子皮和包饺子两项活动的时间如图1-12所示，会出现什么问题呢？一个人擀饺子皮比另一个人包饺子快一倍。如果两个人不停地工作，那么饺子皮就会越积越多，但产出饺子的速度仍然是20秒/个，不会因为擀饺子皮的速度快而加快。为了使饺子皮不至于放干或因时间长而粘在一起，擀皮的人要么干10秒钟，就休息10秒钟；要么干一段时间，然后帮助包饺子。这就是未实现工序同期化造成的结果。在一条流水线上，个别工序干得快，整条线的出产速率不会加快；个别工序干得慢，整条流水线的出产速率就会同最慢的工序一样慢。因此，同步性是组织流程的基本要求。为了保证同步性，福特汽车公司曾经采用强制节拍流水线，使工人不能随意地少干或多干。

图1-12 包饺子的流程及各项活动的时间

在设计生产运作系统时就需要考虑同步性。传统生产管理教科书讲的比例性和平行性，都是为了保证同步性，而物料流的连续性是流程同步性的结果，实现同步性可以消除物料的停顿与等待现象。准时性则是要求生产流程与市场需求同步，这是很难做到的。均衡性是指能够在相等的时间间隔内完成大体相等的工作量。生产不均衡会造成忙闲不均，既浪费资源，又不能保证质量，还容易引起设备、人身事故。均衡性与计划工作有关，即使是同步性很好的生产线，也可能因计划的前松后紧造成不均衡。当然，计划会受到需求波动的影响。

1.4.2 时间

1.活动的时间

（1）加工时间。加工时间（processing time），或称处理时间，是改变物料形态或为顾客服务的时间。例如，加工零件、组装产品所耗费的时间；教师讲课、医生看病、律师咨询等为顾客服务的时间。显然，加工时间是为服务对象增加价值的，是不可消除的。对于物的加工需要提高效率，缩短加工时间；对于为人的服务，不应盲目提高效率，有时还需要保证服务时间，如按摩。

（2）调整准备时间和转换时间。调整准备时间（set-up time），是加工物料或为顾客服务之前需要花费的准备时间。具体地讲，在加工一个零件之前，需要调整准备机器设备、图纸、工艺文件、工具等的时间。教师讲课之前需要准备相应的教材和讲义，调整电脑和投影仪；医生看病要准备血压表及其他医疗器械。这部分时间不为顾客增加价值，却是加工零件和提供服务所必需的，应该尽可能缩短。调整准备时间是从不工作状态到开始从事一项活动所花费的时间。转换时间（change-over time）是从从事一项活动转向从事另一项活动所花费的时间。它的内容与调整准备时间类似，只不过还包括现在从事活动的收尾工作所花费的时间。例如，加工完一种零件之后，要加工另一种零件，先要将加工前一种零件需要的图纸、工具收拾好，拆卸相应的工艺装备，然后将随后要加工的零件所需的图纸、工具准备好，将所需的工艺装备安装好。

（3）等待时间和库存时间。等待时间（waiting time）是工件加工前或顾客得到服务前的等待时间。显然，等待时间不仅不为工件和顾客增加价值，而且增加了在制品库存，浪费了顾客的时间，增加了抱怨。等待时间应该尽可能减少。库存也是一种等待，是为了未来需求的等待。

（4）搬运时间。搬运时间包括装卸时间（handling time）和运输时间（transportation time），是物料和顾客发生位移所花费的时间。搬运时间对于物料不仅不增加价值，还常常因磕碰而减少了价值。对于人，如果是要从甲地到乙地，“搬运”是必要的，当然，搬运时间也应尽可能压缩，除非是旅游观光。如果搬运不是服务内容，如做手术，搬运应该减少。做手术需要固定位置，用流水生产方式是不可取的。

（5）空闲时间。空闲时间（idle time）是服务者等待顾客或机器等待需加工的对象所耗费的时间，它不直接影响顾客的价值，但浪费了服务者或制造商的资源。顾客等待时间和机器空闲时间往往是互相矛盾的：要减少顾客或工件的等待时间，就需要增加服务台或机器的数量，这就增加了服务台或机器的空闲时间；要减少机器或服务台的空闲时间，往往又增加了顾客或工件的等待时间。

2.涉及流程的时间

（1）节拍。如前所述，生产线上相邻两个产品（零件）出产的间隔时间，就是节拍。节拍反映生产系统出产产品的速率，出产节拍越短，出产速率越快。产品的流程时间可能很长，但出产节拍可能很短。伞兵跳伞时，伞兵在空中停留的时间就是流程时间，前后两个伞兵相继着陆的时间间隔就是跳伞的节拍。

在生产线上，最长工序的加工时间，决定了这条生产线的节拍。图1-13表示两个相同的工件经过5道工序加工的情形，其中第3道工序加工时间最长，它的加工时间就决定了这5道工序构成的流程的出产节拍。在其他工序上压缩加工时间，对加快流程的出产节拍没有作用。要缩短生产线的节拍，就必须压缩最长工序时间。压缩工序时间可以通过平行作业，使一项活动同时由多台机器和多个工人操作；也可以通过细分工序，使一道工序分解成多道更细的工序，由多个工人完成。将工序细分会拉长生产线，生产线拉长之后，流程时间会上升，但生产节拍会加快。

图1-13 节拍与最长工序时间的关系

（2）生产周期。生产周期（make span）是对一批生产对象而言的。对于一批零件，生产周期就是它们的加工周期。加工周期是指从第一个工件在第一台机器上开始加工算起，到最后一个工件在最后一台机器上加工完成为止的时间间隔。若一批工件同时到达加工场所，则最长的工件流程时间就等于这批零件的加工周期。如图1-14所示，最长流程时间就是工件3的流程时间。

图1-14 加工周期

由于工件3和工件1同时到达车间，它的流程时间应该从工件1开始加工时间算起，因此等于加工周期。

（3）提前期。关于提前期，国内外生产运作管理教科书的含义是不相同的。国外教科书讲的提前期（lead time，LT）实际上相当于我们讲的加工周期、装配周期或制造周期。国内较早的生产运作管理教科书讲的提前期是从产品完工期限算起，需要提前多少时间开始采购、开始加工和开始装配，分别对应原材料采购提前期、零件加工提前期和产品装配提前期。为了区分，我们将国外教科书讲的提前期用LT表示，如图1-15所示。

图1-15 提前期和LT

（4）订单处理时间。它是顾客订单处理所花费的时间，包括订单确认、订单录入、制造的可行性检查、物料清单转换等活动，最后进入订单库等待投产。实际订单处理时间往往比较长，并不像人们所感觉的那样短。

（5）新产品开发时间。它是企业在顾客需求的拉动和技术进步的推动下，开发新产品所需要的时间。新产品开发过程大致可以分为三个阶段——技术开发、生产开发和市场开发，三个阶段构成新产品开发时间。技术开发是指企业把新思想、新构思转变为新的产品原型或样品的过程，是对企业为开发新产品而组织相关研究人员所进行的构思创意、研制产品原型或样品，并对其进行测试、评价和筛选等工作的总称；生产开发是指企业把新的产品原型或样品转换为新产品的过程；市场开发是指企业把新产品转变成为市场上所需要的新商品的过程。

（6）采购时间。它是企业向供应商采购原材料和零部件所花费的时间。对于新设计的零部件的采购需要花费较长的时间，因为供应商需要进行生产技术准备，也需要采购原材料，然后进行生产。对于重复生产的产品，供应商一般是按计划提前生产出来，或者备有库存，采购时间比较短。

（7）配送时间。它是指产品制造出来到送达顾客之间的时间。配送可以直接从制造厂到达用户，也可以从制造厂送到经销商的仓库，然后配送到零售商，最后送达给顾客。

（8）总流程时间。综上所述，从生产运作的全过程来看，总流程时间一般包括订单处理时间、编制计划时间、产品或服务的研发和设计时间（包括产品或服务设计和工艺设计）、采购时间、制造时间和配送时间。其中，有些过程是可以且应该并行的，如计划、设计、采购和制造。对于不同的生产类型，有些活动是不必要的，如老产品重复生产，就基本上不需要设计时间。