工藝解析（上）——原理與基礎
工藝解析1——原理與基礎
工藝解析（
PEDM
Process Element Decomposition Model），是生產製造業工藝流程要素分解模型的簡稱。在企業經營規劃引領下，依據現有的企業作業資源（Engineering Resources）、社會材料資源（Material Resources），將產成品（Finished Products）生產的工藝要素，進行細化分解與資料析出。工藝解析是具有企業個性特徵的生產方式模型，是資訊化技術發展的需要，是實現生產過程管理，挖掘與提升生產效率的基礎工作。
工藝解析的本質，是將生產活動的普遍規律與企業特殊性相結合，夯實生產過程管理的精細化基礎，打造企業獨特競爭力。工藝解析的表現方式，是充分挖掘工藝要素，建立生產作業管理的資料依據，是生產製造業最重要的數字化孿生應用。
工藝解析屬於邊緣學科，跨部門作業，需要多部門多專業有機協同。工藝解析所做的資料與資料關係挖掘工作，涉及到產品技術、生產工藝、裝置能源、工藝工裝、勞動技能、勞動定額、勞動薪酬、採購外協、計劃排程、成本核算、品質檢驗等各個專業領域，並可向市場營銷、企業戰略衍生拓展。尤其在離散型生產企業，工藝解析是一項構造多領域間資料勾稽關係的系統工程，它的日常維護同樣不可或缺。
一、工藝解析原理
所有產品，都是透過一道道工序乃至一個個工步依序生產出來的；同理，所有工程專案，都是透過一項項作業依序完成的，挖
土方→碾路面→填砂礫→鋪瀝青→砌邊石，造路；
所有服務，都是透過一項項具體活動依序實現的，集合→航行→住宿→景點……→景點……→回程，旅遊。包括蒼鷹飛翔，江河流水，石頭風化，一場戰爭，等等，都體現了一個共同規律：
結果是時間軸線上依序發生的各種活動達成的。
這個規律揭示了事物活動的以下要素：
1、
活動是有目的的。活動都可以細化分解為更細小的活動。定義過程控制需要的、容易識別的、相對獨立的活動，是認識事物的基本要求。一般用活動目的定義活動，如飛翔、滑翔，如挖土方、住宿。在製造業，如熔融，如車平面。——加工工序。
2、
活動是有條件的。活動是主體與客體關係的定義，活動是有主體的，如蒼鷹，日光，如挖土機、 旅行者。在製造業，是裝置、工人、工裝等必要條件。——加工主體。
3、
活動是有次序的。無論是順序關係，還是平行關係，共同結果，使得活動與活動之間存在著相互關係。按照活動的依次發生、並行發生，確定活動之間的關係。如先挖土方再碾路面，如一邊大巴到場一邊人員集合。在製造業，如先澆鑄再退火，如一邊定子嵌線，一邊轉子製作：按加工件裝配關係與工藝流程明確工序關係——工序排序。
4、
活動是佔用時間的。時間是保障各種活動消耗能量、發揮作用的第一要素。活動佔用活動主體的時間。包括活動準備工作和活動結束工作佔用主體的時間，包括活動的必要時間。如挖土方每鬥平均12分鐘，出發到機場需要80分鐘。在製造業，要結合佔用加工主體的準結時間、加工時間和寬放時間，為每個加工物件在每道工序的產出節拍。——加工節拍。
5、
活動是有消耗的。活動就是主體對客體做功，根據質量守恆定律，做功就一定有消耗。包括材料、能源、人工、廠房、裝置、工裝等。如挖土機柴油36L/h，人工28元/h，折舊28元/h等。在製造業，要根據節拍、人數、加工量、佔地平方、勞動定額等，結轉或分攤各項成本。——消耗定額。
6、
活動是有形式的。主體對客體做功，是透過形式表現出來的，任何行為都有表現形式，任何形式都是可以被識別的。如挖土機液壓壓力72mpa，45座大巴420馬力。在製造業，扭矩、溫度、進刀量、走刀量、壓力、流量、轉速、PH值、粘稠度等，都是主體做功的表現。要透過預定消耗實現預定目標，就需要明確做功表現的指標。——工藝引數。
7、
活動是有結果的。無論有意還是無意，活動總是有結果的，每個活動都有每個活動結果。小結果的累積就是最終結果；只有達成小結果，才能實現最終結果。如挖土機每鬥平均0。25立方，旅遊大巴行駛速度平均50公里/h。在製造業，無論檢驗與否，加工結果是各加工件在各道工序要達成的標準，如形位公差，表面要求，理化指標，功能指標等。
工藝解析七要素：
加工工序，加工主體，工序排序，加工節拍，消耗定額，工藝引數，檢驗標準。
在離散型生產企業，加工工序與生產裝置、人員，相對不變。其餘五要素則因加工件不同而不同。更多工藝解析是針對具體加工件展開的，因此，我們常稱為“工藝解析五要素”。
工藝解析源自於對事物活動規律的認識，可歸納為行為研究範疇。推而廣之，凡事物活動，均可利用“工藝解析”方法進行細化分解與資料析出，包括生產製造，工程專案，包括工作分析、崗位分析。
二、工藝解析模型
工藝解析是一個建立在產品技術與生產工藝基礎上的管理對策；是整合當前產品需求、現有作業資源和可用材料資源，預定的企業生產方式表現形式；是需要資訊化技術支援的數字化孿生應用模型。本文用資料架構圖譜和資料關係示意圖，敘述工藝解析資料模型。
我們知道，在軟體中，所有資料都以“表”的形式存在，就像個賬本。不同賬本記錄同一個客戶的不同賬務，是透過這個客戶的唯一性編碼（ID）關聯的，客戶資料怎麼改，也不影響其ID，以及該ID關聯的所有賬務關係。工藝解析的資料架構圖譜，試圖透過各個“賬本”間的ID關係，說明工藝解析各項資料的來龍去脈，表達資料架構。
注意，這裡的資料架構不是軟體技術架構，僅供參考。
工藝解析資料架構圖譜
圖中，每個“表”都是一個賬本，承載著不同範圍資料，由不同崗位進行增添、刪減、修改。這些都是企業實際運營資料的數字化孿生結果，表中列出的內容（欄位），是必須具備的，且不限於。箭頭起始端為表中內容的來源，並關聯到來源表對應的全部內容（行的記錄）。
圖中，淺色框部分是常規軟體應具備的資料；深色框部分，是工藝解析模組包含的內容。
1、 整理基礎資料。
組織、生產裝置、能源、工裝、工種等級（勞動報酬所含的生產勞動人力資源）是企業的作業資源，產成品是企業作業標的，物料是企業可用的材料資源。在上述資料基礎上，透過整合模型，將企業預定的生產方式表達出來，就是工藝解析的任務。因此，基礎資料需要根據工藝解析需求進行整理。
（1） 生產組織。
生產組織是生產方式中，作業資源的組織形式。釐清基本生產組織及其組織序列（如組織職能為基本生產的分廠、車間、工段、班組），將企業生產作業的物質資源向基本生產組織配置，將各類成本透過基本生產組織向加工物件結算，按各級部門下屬的基本生產組織，進行包括產能、勞動利用率在內的各類資料統計分析。組織職能不同，成本分攤方式不同，績效考核模式不同，員工收入專案或比例不同。這項工作，往往在常見軟體中被忽略的。
1）
各級組織職能定義。企業各級組織履行著不同職能，如：銷售、倉儲、基本生產、輔助生產、後勤保障、技術工藝、採購供應、經營管理等。按企業各級組織的工作性質，進行職能定義，明確工藝解析所需的履行基本生產職能的組織資源。
2）
組織序列。一個組織只有一個上級組織，，每個組織都對應企業組織的一個層級，如公司、部門、科室、工段、班組……。組織序列與組織層級，是日常管理的必要條件。如作業資源配置，計劃執行，流程許可權，資料統計分析等。
3）
需要向各級組織進行資源註冊。除基本生產裝置以外的其它裝置固定資產，佔用房屋的面積或房租分攤，非固定資產類的零散資產，乃至非生產消耗的能源計量範圍，包括員工連同個人保管的低價資材，均應向各級組織註冊，設立崗位保障組織資源狀態的資料維護。
4）
組織排序。主要用於統計分析中各級組織的排列順序。按組織在產品實現過程中發揮作用的常規順序，為每一級組織的下屬組織進行排序。如在工廠下，按毛坯車間、金加工車間、裝配車間的順序排列，在金加工車間下，按粗車、精車、磨削的順序排序。
（2） 產成品。
產成品是生產方式的目標。產成品指企業用以銷售（成品庫入庫）的，經企業加工的最終產品，包括最終產品及其部件、元件、零件。餐桌五件套是一個產品，其中餐桌、餐椅也是可單獨銷售並經企業加工的產品，因此，餐桌五件套、餐桌、餐椅均為最終產品。按最終銷售物件編列產成品清單，實時跟進銷售需求變化，是經營活動中一項不可或缺的工作。
1）
產成品資料來源於產品技術部門，包括產品技術結構與物料清單（BOM），如與PLM/PDM系統、配方試樣系統建立資料同步。與產品技術資料進行互動，須有嚴格的版本規範，產品技術資料的更新、修改、刪除，必須保障生產經營活動中有效資料的應用。
2）
按銷售物件分列。按可單獨銷售的物件，將產成品從產品技術部門提供的產成品中提取出來，包括可單獨銷售的產成品、部件、元件、零件，以及成套（最小包裝內容）銷售的物件（如1個部件+8個零件；2個元件+4個零件等）。一般從獨立生產計劃的物件，用於銷售的成本核算物件來界定，需要專門崗位按銷售需求進行日常維護。
3）
應定義產成品狀態。產品技術資料提供的產成品，有多種狀態，如測試、樣品、生產等。工藝解析的主要物件，是處於可生產狀態的產成品。由於產成品成本核算（報價）須依據生產工藝編制，因此，也須具有非可生產狀態的產成品資料。
4）
建立客戶產品關聯。企業定義的產成品，包括產成品編碼、名稱、規格型號，是與客戶有區別的，往往一個產成品，在不同客戶有不同的叫法（標識）。在工藝解析模組外，應產成品與客戶產品的對照表，以便銷售系統與產品技術、生產運營系統的資料互動。
（3） 生產裝置。
生產裝置是生產方式中最重要的作業資源。不同於在能源供應、維修服務、品質檢驗等領域發生作用的裝置，直接作用於加工件的裝置，其加工形式、加工能力、配置數量、執行需求，是生產方式構成要素的主要資料來源。生產裝置及其變化，關係到具體加工件的加工工藝變化，直接影響生產執行。因此，準確界定生產裝置，跟進生產裝置變化（新增、報廢、維修、遷移、改造等）及其工藝變化，是裝置部門與工藝部門必須嚴肅的基礎工作。
1）
裝置除了按結構分類（如電氣、電子、機械、管架、車輛、壓力容器、起重機械等）以外，還要進行用途分類。用於“基本生產”的裝置才是生產裝置。裝置的結構類別是靜態不變的，裝置的用途類別是動態可變的。車床用於產品生產，屬於基本生產裝置；用於維修，屬於輔助生產裝置。
2）
裝置不一定都是財務口徑的固定資產，也有不屬於固定資產範疇的生產裝置，生產工藝不可預設的生產裝置（如臺鑽，燃氣加熱筒、砂輪機等），都應該有自己唯一性的“資產編號（ID）”，這是需要裝置管理部門重新整理的。裝置如何搬遷移動，其資產編號不變。
3）
將同一裝置設為裝置自然屬性最小分類。將相同效能和規格設為裝置自然屬性的最小分類，以便篩選、統計。一個範圍加工尺寸的臥式四軸數控加工中心，無論是進口還是國產，都同屬一類加工裝置。如：金屬切削裝置→數控加工中心→臥式四軸→850~1200。
4）
註明裝機容量。註明每一臺生產裝置各種能源的裝機容量，用於能源統計分析。各種能源裝機容量，是裝置重要引數，一般會在裝置說明書等檔案中記載。裝機容量是能源管理的重要資料；在難以計量單臺生產裝置能源消耗時，可透過裝機容量與產量資料的整合，分攤所屬範圍內發生的能源消耗。
5）
完善與跟進裝置基本資訊。裝置原值應包括購置、運輸和用安裝除錯的所有費用，並需根據大中修、技術改造等專案結算費用及時增加價值；不同結構不同用途不同原值的裝置，應區分其價值分攤方式（非固定資產的費用分攤方式分攤時間，固定資產的折舊方式折舊年限）；每臺生產裝置（包括非固定資產類的裝置）應有唯一性標識（如資產編號）；生產裝置在使用狀態時，必須歸屬於最末一級基本生產組織，並應根據裝置搬遷、用途變化及時更改使用部門和用途分類。及時維護裝置資訊，是生產企業必須完善的。
（4） 能源。
能源是生產成本的構成要素。這裡指直接生產耗能，是用於單位產品消耗（單耗）的預測與核算。生產能耗與具體裝置的生產使用與加工量相關，照明等非直接生產的耗能，可在資產註冊中處理。完善的能源管理，在一般離散型企業中往往被邊緣化。
1）
明確能源計量單位與換算模式。企業當前的可計量方式或與能源計量單位不同，如壓縮空氣按m
3
為單位計入加工件單耗，而空壓機按電耗的Kwh計量，需要將電耗成本按不同的壓縮空氣消耗量分攤計入成本，需要換算。
2）
跟進能源單價。氣焊用燃氣、天然氣、蒸汽、燃油等，市價是變動的。由於工藝解析提供的成本預算，基於工藝解析的成本結算，需要能源預算價和當前結算價，而實際價格變動有按時間、按供應批次的情況，電價也有峰谷平之分，因此，能源單價的日常維護，需要專業崗位按既定的資料模型及時跟進。
3）
完善能源計量。這是工藝解析功能擴充套件要求。解決能源從哪裡來（總消耗）到哪裡去（哪臺裝置消耗多少，及變損、線損，功率因素等）的問題，即企業能量平衡。需要建立同一的能源消耗單位（標準煤或元），需要根據各級計量表消耗結轉需求，完善各類能源計量樹形結構（拓撲圖）。至於單臺計量措施與遙測遙控技術，則不在工藝解析範疇。
（5） 工裝。
工裝，包括專用工具、專用夾具、專用量具、專用刃具、模具等，列入工藝解析控制範圍的均為專用工裝，是不可或缺的重要生產要素。專用工裝大多有一個適用範圍，與加工物件、加工工序、加工裝置之間，存在著一對多關係；同時，同樣的工裝會存在多套；模組化工裝也存在多種組合。專用工裝不僅體現了工藝水平，提升了生產效率，還制約著生產能力。科學有效的工裝管理，往往是離散型製造業缺失的基礎工作，應設專崗完善日常管理。
1）
定義專用工裝。要定義對產能、成本、質量有較大影響的專用工裝，不是所有工裝（如通用壓板，標準夾具，標準計量器具，低價刀具）都介入工藝解析，減少操作複雜度。
2）
明確消耗成本。完善專用工裝原值，包括購入（自制成本）價，大修理或技改增值。明確工裝壽命單位（時間、次數）、明確啟用時間。實行預警、增減等壽命管理
3）
按使用形態標識。專用工裝按最終使用狀態命名和標識，按不可分解的工裝基礎件完善基礎資料（編碼、價值、壽命、使用頻次等），完善工裝基礎件與專用工裝的裝配關係，是一項嚴謹的基礎工作。在此基礎上，按當前工裝基礎件佔用情況，掌握專用工裝可用（可組合）數量，加強生產配置的動態管理。
4）
需要為工裝建立類別，以便統計分析，歸類管理。
（6） 材料。
材料，指用於產品生產的原輔材料和介質材料。產品物料清單（BOM）所有並且隨加工過程結轉的材料，是原輔材料；產品加工過程所必須的、消耗數量與加工物件數量成正比的、不構成產品的、不隨加工過程結轉的材料，是介質材料（如研磨膏、稀釋劑等）。
1）
材料按用途分類。除了按供應渠道為材料作自然屬性分類（如板材，型材，五金機物料，辦公耗材）外，還要按用途分類，如分為“原輔材料”、“工藝介質”、“常規物資”……等。
2）
面向受控原輔材料。不是所有原輔材料必須一個不漏地歸入原輔材料中，對價值很低、採購便捷的標準材料，如螺絲螺帽墊片、包裝袋打包帶標貼紙等，可納入常規物資管理，不介入生產過程的需用材料計算和單耗數量關聯操作。
3）
完善核算單價。無論這個單價源於年度預算，還是來自部門預定、實際結算或經濟合同，物料預算單價都是按具體物料（編碼ID、名稱、型號規格）與供應廠商明確的，還可能細化到批次（合同）、日期（月）。物料預算單價維護，是一項要求十分嚴謹的工作，需要按成本核算規則，建立嚴格的規章制度保障。
（7） 工種等級。
“工種等級表”是工藝解析模組溝通人力資源系統的一個視窗。工種等級所互動的，是與工種等級相匹配的基本生產類人力資源，是與工種等級相匹配的生產勞動報酬。基本生產工人和基本生產裝置都是歸屬在基本生產組織下的，但不是這個組織下的所有工人都能操作所有生產裝置，這就是勞動技能不同，工種不同（如同一班組下熱衝成型工序的預熱工與衝壓工）；能操作裝置，不是就能對這臺裝置可生產的所有加工件進行加工操作，如使用外圓磨作一般外圓磨和鏡面磨，其技術要求是完全不同的。這就是技能水平不同，崗位等級不同。
1）
完善工種定義。工種是社會對勞動技能種類的統稱。對企業而言，是工作崗位相似技能的一種歸類。在人力資源系統，除了要按員工職能屬性進行分類（基本生產、輔助生產、市場銷售、採購外協、技術工藝、行政管理等）外，還須進行技能分類（工種），如會計、統計、普通車工、裝配、數控工等。崗位是工種與生產作業結合的產物，各企業不同。
2）
明確技能需求。具體加工件透過具體裝置進行加工時，應有最低技術等級要求。因此，人力資源系統應為員工建立技能等級，以根據技術水平、資歷經驗等，合理支付勞動報酬。在一般情況下，不同工種的技能等級，在企業中，都會形成統一等級，併為各等級核定計劃工資（預定工資，工資預算，包括工資專案、核算標準等），這是社會通行模式。
3）
匯入預定計件工資額。很多企業沒有為員工建立工種等級，人力資源系統就需要向工藝解析模組輸出一個工資預算額，一般可按加工方法預定小時工資額（一般會按工種參照地區日工資平均水平分解）。依據預定計件工資額/H，核算生產員工產量報酬，有工時定額與數量定額之分。工藝解析依據工時定額及其構成變數，進行相關資料計算和統計分析。
（8） 質疵分類。
“質疵分類表”是工藝解析模組溝通品質保障系統的一個視窗。質疵分類所互動的，是與檢驗專案關聯的質疵現象及其歸類，是與工序質疵現象關聯的質疵原因及其歸類。品質保障範疇的基礎工作，是針對具體加工件在不同工序（包括採購進料、銷售退貨）發生的次廢品，進行質量問題的統計分析，進行因果分析，以明確當前品保工作重點與應對措施得當。
1）
定義質疵現象及其類別。質疵現象是檢驗不合格的同類問題歸納，如不柱度與失圓，偏色與色花，都是不同質疵現象，A孔不柱度與B孔不柱度，藍色偏色與紅色偏色，都是相同質疵現象。適當細化和準確定義質疵現象，出自企業生產實踐中對質量因果關係的認識。質疵現象還需要劃分類別，可以歸納為一個分類，再向上歸納為一個大類。如不柱度與失圓，都是形狀偏差；偏色與色花，都可以歸納為色差。質疵現象分類目的，有利於在統計分析中定位質疵性質，有利於質疵因果關係的快速篩選。
2）
定義質疵原因及其類別。品質保障活動中常說的人機料法環，是質疵原因的最後歸類，還可以根據企業生產活動特性，將其拆解為多個分類，最後，落腳於具體質疵現象的具體原因，如刀具磨損，主軸精度走失，配色差錯，保溫時間過短等。質疵原因的維護，應是品質保障職能的一項常規工作。
3）
固化因果關係。儘管在生產實踐中，質疵問題千變萬化，但在相對穩定的生產物件、技術能力、裝備水平條件下，一個檢驗專案的質量因果關係是相對穩定的，個別偏離因果關係的質疵問題，在管理上也不會成為對策落腳點。一個檢驗專案只有一個質疵現象，一個質疵現象會有多個質疵原因，我們甚至可多個質疵原因設定導致一個質疵現象的比例。在設立檢驗專案時，將因果關係固化下來，有利於質量問題的快速處理，以利於弱化檢驗人員辨識能力差異。
4）
提升生產過程檢驗工作效率。生產過程的質量管理，追求第一時間檢驗，當場判定問題，當場落實原因。而不是依賴事後分析、會議追究。只要做一個檢驗專案不合格的動作，就能透過固化的因果關係，進行問題判定和原因落實，這是質疵分類表的作用。
根據工藝解析需求，進行基礎資料整理，是一項多部門協作的數字化孿生應用工作，是一項夯實企業管理基礎，提升企業素養，需持續保障的繁複工作。上述各系統的管理對策研究，另文敘述。