适用于 Lean 和 Six Sigma

在试点运行前先算清改进效果

价值流分析显示库存在哪里,但不会显示当您解除瓶颈时会发生什么。DMAIC 项目在改进阶段常常正是在这里失败。仿真填补了这一空白:在有人实施措施之前先对其进行计算,并使得减少波动作为杠杆可见且可量化。

阶段Measure · Analyze · Improve
杠杆产能 · 变差 · 数量
结论前后比较并给出区间
简而言之

在 DMAIC 项目中,仿真回答了改进阶段经常卡住的问题:在我们实施之前,这项措施能带来什么效果?价值流分析提供了结构与存量,仿真补充了波动、等待队列和步骤间的关联。它对 Six Sigma 的核心杠杆——变差——尤其有价值:根据 Kingman 近似,等待时间与变异系数的平方成正比。将变差减半,会使其对等待队列的贡献降至四分之一,而无需使任何单个作业变快。

波动减半

¼

在不进行投资的情况下,其对等待队列的贡献会降低到如此程度。

利用率 85 %

5,7×

等待时间与处理时间的比值。

试点时长

0

该措施在实施前就已被计算。

模型

5–10步骤

比价值流更粗糙,比经验法则更精细。

01DMAIC

仿真在周期中的位置

并非处处适用。在两个阶段它是现有可用工具中最强的,在另外两个阶段它则多余。这一点需要说明。

Phase模拟能带来什么它无法替代什么
Define很少。范围界定是项目工作,不是计算SIPOC,项目任务书,客户之声
Measure以区间而非均值呈现基线:吞吐时间的 P50 和 P90,每个步骤在高峰日的利用率测量系统分析,真实数据采集
Analyze在波动下找出受限步骤,将原因假设相互对算因果图,5 Why,假设检验
Improve核心贡献:事先对每项措施建模计算并展示随后瓶颈会移向何处试点。模拟无法替代引入实施,它只会为其设定优先级
Control合理化阈值:从何种数量起流程会倒退控制图,持续测量

实际价值在于 Improve。 在那里通常会有五到十条改进建议,每条都有支持者。逐项计算这些建议会得到按效果而非按声音大小的优先顺序,而且是在一个下午完成,而不是每项措施各用三周试点。

02价值流

价值流分析不显示的内容

VSM 是一幅极好的图像。它只是某一状态的图像,而不是行为的图像。

一次价值流分析显示某天对一个典型作业的加工时间、等待时间、在制品和流动率。它不显示三件事:

1. 波动。 VSM 以时点图记录在制品三角形。图中并未说明在高峰日那里是否为三倍。损失恰恰发生在这些日子里。

2. 串联效应。 瓶颈后面的步骤在价值流图中看起来很轻松,因为它只接收瓶颈放行的量。一旦瓶颈被解决,它将遭遇全部到达量。图中标注的未来价值流中的改善就不会出现。

3. 非线性。 在 70% 到 85% 的利用率之间有十五个百分点的差距,等待时间会增加到两点五倍。一个不记录利用率的价值流无法显示这一阈值。

合并使用 会得到完整的图景:价值流提供结构、在制品和参与者的视角;模拟模型承接结构和数量,并补充变动区间、产能和日历。一个八步的价值流在大约二十分钟内即可转为可计算的模型。

03核心杠杆

降低离散度常胜于增加产能

这是 Six Sigma 与排队论一致的观点,也是项目中最常被忽视的一点。

Kingman 近似(也称 VUT 公式)把某一步骤前的等待时间分解为三项因素:

等待时间  Wq  ≈    ρ / (1 − ρ)      ×   (ca² + cs²) / 2   ×   te
                 └─ 利用率 ─┘         └─ 离散度 ─┘         └─ 持续时间 ┘

中间那一项包含到达的变异系数(ca)和处理时间的变异系数(cs),即标准差除以均值。它以平方关系影响结果。

结论: 将离散度减半,会把其对队列的贡献减少到四分之一,而无需让任何单个操作更快,也无需增加岗位。具体能做到这一点的措施有:

  • 按类型分开处理流程。 简单和复杂事项放在同一队列会产生高 cs。两条分开的队列会降低双方的等待时间。
  • 平滑输入。 固定交接时间代替突发交付,预约代替随机到达。这会降低 ca
  • 消除返问。 每次返问都是一个要等待两次的操作,而且会产生双峰的时间分布,从而导致高离散度。
  • 在源头修复返工。 传统的 Six Sigma 做法,这里还带来一个等待时间效应,通常比处理时间效应更大。

这些措施通常不需要额外支出,而且很少出现在商业评估中,因为它们难以作为项目出售。模拟可以让它们的效果可视化,从而更容易被采纳。详细的计算过程见 Engpass berechnen

04工作坊

含预估结果的改善周

一个在改善周中进行模拟的成熟流程:

  1. 周一:现场向小组建模当前流程。 欢迎提出异议。这里的每一次修正,都不会出现在结项演示中。一天结束时应有一个所有人都同意的模型。
  2. 周二:压力测试并固定当前基线。 最上面的那一条柱是瓶颈。用 Little's Law 复核:在制品 ÷ 日吞吐量 应该大致等于测得的流转时间。如果不一致,模型中缺少一个队列,通常是一个追问或一个审批环节。
  3. 周三:收集措施并单独计算。 每次只测试一个杠杆,绝不同时测试三个。结果是一份按时间和欧元影响排序的清单。
  4. 周四:在真实流程中试点测试两项最佳措施。 小组此时知道要注意什么以及哪一项指标必须发生变化。
  5. 周五:导出比较结果。 以 PDF 提供前/后比较,含区间、假设、后续影响,供决策层使用。

与不做计算的 Kaizen 周不同的是:周五呈现的不是“我们预计会有明显改进”,而是“流转时间 P50 从 6,1 天降到 3,4 天,P90 从 14 天降到 7 天,年度人员成本影响 78 000 到 121 000 欧元,之后审批成为新的瓶颈”。

05局限性

此处不适合的内容

  • 统计工具包。 测量系统分析、假设检验、回归、试验设计(DoE)、过程能力。为此 Minitab、JMP 或 R 仍然是合适的工具。FlowVisual 计算流程,而不是数据集。
  • 生产布局。 对于产线节拍、换线矩阵、运输逻辑和带交接规则的班次模型,需用仿真实验室(Plant Simulation、FlexSim、Arena、Simul8、AnyLogic)。
  • 测量而非假设。 如果存在完整的事件日志,且问题是“实际发生了什么?”,那么 Process Mining 是合适的工具。仿真则是对一个尚不存在的流程进行计算。
  • 符合规范的文档。 六个模块,不是 BPMN。参见 BPMN-Simulation

经验法则:当波动、排队和串联决定结果时,仿真最为有力。在行政和服务流程中几乎总是如此,而经典的精益工具在那里最弱,因为它源自制造业。

At a glance
在 DMAIC 中的使用
Measure(将基线表示为区间),Analyze(在波动下定位瓶颈),Improve(提前计算措施)
补充
价值流分析,流程观察,Kaizen 周
不替代
Minitab/JMP/R,测量系统分析,试验设计,控制图
核心结论
某一杠杆在时间和欧元上的影响,P10–P90,包含瓶颈的迁移
运行
桌面软件,macOS 13+ 与 Windows 10/11,离线,无需账户

常见问题

仿真能替代价值流分析吗?

不能,仿真是对其的补充。价值流提供结构、在制品数量和参与者的共同视角。这是研讨会式的工作,无法被其他手段替代。价值流不展示的是波动、排队以及步骤间的联动。有八个步骤的价值流大约在二十分钟内可转成可计算模型。

为什么减少波动能带来如此大的效果?

因为等待时间与到达和处理时间变异系数的平方成正比(Kingman 近似)。将波动减半,会将其对等待队列的贡献减为四分之一,而无需加快某一工序。实际操作上意味着:按类型分离工序,平滑输入,消除追问与返工。

您需要黑带级别的统计学来使用该工具吗?

不需要。分布选择、预热期和重复次数在仿真实验中是您的责任;在这里您输入区间并获得区间结果。统计先验知识有助于解释,但不是获得可靠结果的前提。

您能用它算过程能力或做 DoE 吗?

不能。Cp/Cpk、测量系统分析、假设检验、回归与试验设计属于诸如 Minitab、JMP 或 R 的统计套件。FlowVisual 计算的是在波动下的运行表现(吞吐量、通过时间、利用率、成本),而不是数据集。

这与项目中用 Excel 计算有何不同?

Excel 沿某一路径相加处理时间。它不知道某个被占用步骤前存在排队,不知道高峰日,也不知道步骤之间的串联,因此无法反映在行政流程中产生周转时间的三种效应。典型错误可见于我们关于用 Excel 计算流程成本的文章。

FlowVisual

预先计算您下一项措施

建模现状并保存,改变一个杠杆,比较结果。最终得到按影响排序而非按声量排序的清单,以及能经得住管理层考验的数值。

Guide: seven steps to the number