一种制造业生产系统中工序的评价方法及系统与流程

1.本发明涉及制造业生产过程中工序评价的技术领域，尤其涉及一种制造业生产系统中工序的评价方法及系统。


背景技术：

2.面对当前的日益增长的环境压力及不断变动的市场经济，制造业企业生产过程及系统的综合经济效益评估与分析是实现企业可持续发展的有效手段。制造业生产系统中由多设备、多工序组成，一般是物质流、能量流、信息流及价值流的综合集成过程。从物质流的角度来看，制造过程中总是伴随着能量流。从能量流的角度来看，它并非都伴随着物质流，而有时独立于物质流运行。从价值流的角度；来看，制造过程中价值变化总是依附在物质流与能量流。而信息流是实现上述三种流的信息有效收集、处理及调控。针对产品生产的复杂的制造系统，有必要从系统整体性的角度衡量生产系统物质、能量与价值的相互关系，深入探索多元价值流的运行规律，识别效益提高的潜力。同样，由于制造业的环境压力不断增大及市场经济形式的复杂多变，为实现企业的可持续发展及效益增长，企业管理者应根据其动态主动地调整产品制造系统的生产管理策略。
3.国际标准iso14051环境管理中的资源价值流会计(mfca)提供了资源流与价值流耦合关系核算方法，其核心是提升资源利用效率、降低环境影响和提高经济效益，为企业提供切实可行的技术方案。mfca通过开发物质流模型，追踪和量化组织内以物理单位表示的物质流和库存，促进生产透明度的提高。由物质流和能源流所产生与之相关的任何成本进行统一量化分析。尤其是mfca详细描述了成本损失的过程(如大气污染物，废水等)。mfca方法为企业可持续发展战略的实施发挥重要的作用。国际标准iso14051的mfca考虑了资源流的成本核算，主要针对生产产品的成本进行衡量及分析。但该方法中的能源核算只考虑了能源的量，未考虑能源的质。该方法也未考虑市场经济变化对产品及副产品的影响，即成本效益。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种制造业生产系统中工序的评价方法及系统，其解决了无法评价制造业生产系统中工序的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
8.第一方面，本发明实施例提供一种制造业生产系统中工序的评价方法，所述评价方法针对制造业生产系统的整体进行分析，具体包括：
9.s1、针对制造业生产系统过程中所指定的工序，进行数据采集，获取所述所指定的工序的数据；
10.所述工序的数据包括：每一工序投入的能源产品质量以及成分、每一工序投入的
物质产品质量以及成分、每一工序产出的物质产品和能量产品、单位能源物质的价格、单位能量值的价格；
11.s2、根据所述所指定的工序的数据绘制价值流图；
12.其中所述价值流图中显示每一工序所对应的投入的能源产品的质量和值，每一工序所对应的产出的能源产品的质量和值；
13.s3、根据所指定的工序的数据，采用公式(1)获取指标值；
14.所述公式(1)为：
[0015][0016]
其中，e
v，in
是指定的工序中能源产品价值的投入；
[0017]
e
v，out
是指定的工序中能源产品价值的产出；
[0018]
m
v，in
是指定的工序中物质产品价值的投入；
[0019]
m
v，out
是指定的工序中物质产品价值的产出；
[0020]
v
p，sum
是指定的工序中废弃物处理及排放成本；
[0021]
c
i
为间接投入成本；
[0022]
int为利率；
[0023]
n为研究的时间；
[0024]
μ和λ分别是预先设置的权重系数；
[0025]
s4、根据所述指标值和预先设定的标准值，确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序是否合格。
[0026]
优选的，
[0027]
所述制造业生产系统过程中所指定的工序为生产过程中的一个工序或多个工序；
[0028]
所述数据采集的时间为：月或季度或年。
[0029]
优选的，所述步骤s4具体包括：
[0030]
若所述指标值小于预先设定的标准值，则确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序为不合格；
[0031]
若所述指标值大于或等于预先设定的标准值，则确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序为合格。
[0032]
优选的，所述方法还包括：
[0033]
s5、根据所述指标值和预先设定的数值，将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第一类型工序或第二类型工序或第三类型工序；
[0034]
s6、根据所述制造业生产系统过程中所指定的工序所对应的类型，采用预先设定的与所述类型对应的调整方案对所述制造业生产系统过程中所指定的工序进行调整，获取调整结果。
[0035]
优选的，所述步骤s5包括：
[0036]
若所述指标值大于0，则将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第一类型工序。
[0037]
优选的，所述步骤s5包括：
[0038]
若所述指标值大于
‑
1且小于0时，则将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第二类型工序。
[0039]
优选的，所述步骤s5包括：
[0040]
若所述指标等于
‑
1，则将所示制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第三类型工序。
[0041]
另一方面，本实施例还提供一种制造业生产系统中工序的评价系统，包括：
[0042]
至少一个处理器；以及
[0043]
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述任一所述的一种制造业生产系统中工序的评价方法。
[0044]
(三)有益效果
[0045]
本发明的有益效果是：本发明的一种制造业生产系统中工序的评价方法，由于采用指标值，该指标值可直观地识别了生产过程的综合经济模式，并且在不同层面(即技术设备、单工序、生产过程、全厂)具有一致性。其可以定量分析生产要素对成本效益的影响，如能源结构、产品结构和技术。
[0046]
本发明的一种制造业生产系统中工序的评价方法中绘制的价值流图，能够跟踪其价值流规律，探索物质、能源和价值流的相互作用关系，研究系统中物质、能源、环境和市场经济之间的耦合关系，实现它们的协调发展。
附图说明
[0047]
图1为本发明的一种制造业生产系统中工序的评价方法流程图；
[0048]
图2为本发明的一种制造业生产系统中工序的评价方法所对应的理论图；
[0049]
图3为本发明实施例中的制造业生产系统的价值流图；
[0050]
图4为本发明实施例中的国内某典型钢铁企业炼铁系统所对应的价值流图；
[0051]
图5为本发明实施例中的国内某典型钢铁企业炼铁系统工厂实际的生产数据示意图；
[0052]
图6为本发明实施例中的国内某典型钢铁企业炼铁系统工厂洗精煤与喷吹煤置换比示意图。
具体实施方式
[0053]
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
[0054]
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0055]
实施例一
[0056]
参见图1，本实施例提供一种制造业生产系统中工序的评价方法，所述评价方法针对制造业生产系统的整体进行分析，具体包括：
[0057]
s1、针对制造业生产系统过程中所指定的工序，进行数据采集，获取所述所指定的工序的数据。
[0058]
所述工序的数据包括：每一工序投入的能源产品质量以及成分、每一工序投入的物质产品质量以及成分、每一工序产出的物质产品和能量产品、单位能源物质的价格、单位能量值的价格。
[0059]
s2、根据所述所指定的工序的数据绘制价值流图。
[0060]
其中所述价值流图中显示每一工序所对应的投入的能源产品的质量和值，每一工序所对应的产出的能源产品的质量和值。
[0061]
s3、根据所指定的工序的数据，采用公式(1)获取指标值。
[0062]
所述公式(1)为：
[0063][0064]
其中，e
v，in
是指定的工序中能源产品价值的投入。
[0065]
e
v，out
是指定的工序中能源产品价值的产出。
[0066]
m
v，in
是指定的工序中物质产品价值的投入。
[0067]
m
v，out
是指定的工序中物质产品价值的产出。
[0068]
v
p，sum
是指定的工序中废弃物处理及排放成本。
[0069]
c
i
为间接投入成本。
[0070]
int为利率。
[0071]
n为研究的时间。
[0072]
μ和λ分别是预先设置的权重系数。
[0073]
s4、根据所述指标值和预先设定的标准值，确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序是否合格。
[0074]
在本实施例的实际应用中，所述制造业生产系统过程中所指定的工序为生产过程中的一个工序或多个工序。
[0075]
所述数据采集的时间为：月或季度或年。
[0076]
在本实施例的实际应用中，所述步骤s4具体包括：
[0077]
若所述指标值小于预先设定的标准值，则确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序为不合格。
[0078]
若所述指标值大于或等于预先设定的标准值，则确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序为合格。
[0079]
在本实施例的实际应用中，所述方法还包括：
[0080]
s5、根据所述指标值和预先设定的数值，将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第一类型工序或第二类型工序或第三类型工序。
[0081]
s6、根据所述制造业生产系统过程中所指定的工序所对应的类型，采用预先设定的与所述类型对应的调整方案对所述制造业生产系统过程中所指定的工序进行调整，获取调整结果。
[0082]
在本实施例的实际应用中，所述步骤s5包括：
[0083]
若所述指标值大于0，则将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第一类型工序。
[0084]
在本实施例的实际应用中，所述步骤s5包括：
[0085]
若所述指标值大于
‑
1且小于0时，则将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第二类型工序。
[0086]
在本实施例的实际应用中，所述步骤s5包括：
[0087]
若所述指标等于
‑
1，则将所示制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第三类型工序。
[0088]
实施例二
[0089]
参见图1，本实施例提供一种制造业生产系统中工序的评价方法，所述评价方法针对制造业生产系统的整体进行分析，具体包括：
[0090]
s1、针对制造业生产系统过程中所指定的工序，进行数据采集，获取所述所指定的工序的数据。
[0091]
所述工序的数据包括：每一工序投入的能源产品质量以及成分、每一工序投入的物质产品质量以及成分、每一工序产出的物质产品和能量产品、单位能源物质的价格、单位能量值的价格。
[0092]
在本实施例具体应用中，企业决策者根据需求自行决定分析边界，该分析边界可以是单个工序，多个工序，全流程或全企业等。
[0093]
其中，分析的边界优先是在制造业生产系统中重点耗能、环境及经济影响较大的加工工序过程。
[0094]
在明确分析边界以后，可根据企业自身经济评估的需求，自行定义数据收集的周期，其可以是一天、一个月、一季度、一年等。对于某些制造业生产系统来说也可以是某产品的生产周期，本实施例中对此不作具体限定。
[0095]
s2、根据所述所指定的工序的数据绘制价值流图。
[0096]
其中所述价值流图中显示每一工序所对应的输入的能源产品的质量和值，每一工序所对应的输出的能源产品的质量和值。
[0097]
参见图2，本实施例中根据质量守恒及能量守恒原则，量化每个工序输入输出的物质的质量守恒及平衡建立物质流及流模型并绘制价值流图。
[0098]
在所绘制的价值流图中，如图3所示，可以直观的展示出能源以的形式在整个生产过程中的利用及消耗，使观察者能够追踪及量化能源以的形式在整个生产过程中的利用及消耗，其中包括化石能源和电力、水、氧气等能源介质。从分析边界外购买输入(即，能源、材料、能源介质等)时，市场价格将作为经济的参考价格，如图2所示。然而，当与分析边界外部市场没有互动时，价格将保持不变，并且它们在分析边界内循环，这是通过价值当量来衡量的。此外，由于制造业的功能是为材料加工不断创造价值，境内的中间产品和最终产品将受市场经济的控制。价值当量可以表示为单位能量或物质的值。能源消耗的过程是为了增加产品的价值，包括能源的价值、原材料或中间产品的市场价值。故有单位能源值的价值及单位物质的价值。
[0099]
本实施例中除考虑物质及能源的投入成本外，还考虑了废弃物处理及排放成本。
废弃物的成本与物质及能源的消耗损失有关。应根据不同类型的污染物排放进行量化。对于生产过程来说，还有劳动力成本、折旧成本、维护成本、运输成本等间接投入成本。
[0100]
参见图3，本实施例中以制造业生产系统的角度充分了解资源的利用情况，直观描述各工序综合价值的变化。该图的特点是使价值变化过程更加简单、清晰和直观，可以直观的观察到每个工序的价值状态，并容易地检测出制造流程中的不合理地方。可清晰识别出价值浪费较多或低效率运行的工序，即改造的重点。如图3所示，此图为价值流的简单示意图，对材料进行加工来不断增加其市场价值。而能量的是一种持续的耗散过程，为原材料加工提供动力。各种类型污染物(即气体、液体和固体)的排放分布也可从图中识别。
[0101]
s3、根据所指定的工序的数据，采用公式(1)获取指标值。
[0102]
所述公式(1)为：
[0103][0104]
其中，e
v，in
是指定的工序中能源产品价值的投入。
[0105]
e
v，out
是指定的工序中能源产品价值的产出。
[0106]
m
v，in
是指定的工序中物质产品价值的投入。
[0107]
m
v，out
是指定的工序中物质产品价值的产出。
[0108]
v
p，sum
是指定的工序中废弃物处理及排放成本。
[0109]
c
i
为间接投入成本。
[0110]
int为利率。
[0111]
n为研究的时间。
[0112]
μ和λ分别是预先设置的权重系数。
[0113]
s4、根据所述指标值和预先设定的标准值，确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序是否合格。
[0114]
在本实施例的实际应用中，所述制造业生产系统过程中所指定的工序为生产过程中的一个工序或多个工序。
[0115]
所述数据采集的时间为：月或季度或年。
[0116]
在本实施例的实际应用中，所述步骤s4具体包括：
[0117]
若所述指标值小于预先设定的标准值，则确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序为不合格。
[0118]
若所述指标值大于或等于预先设定的标准值，则确定所述制造业生产系统过程中所指定的工序为合格。
[0119]
在本实施例的实际应用中，所述方法还包括：
[0120]
s5、根据所述指标值和预先设定的数值，将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第一类型工序或第二类型工序或第三类型工序。
[0121]
s6、根据所述制造业生产系统过程中所指定的工序所对应的类型，采用预先设定的与所述类型对应的调整方案对所述制造业生产系统过程中所指定的工序进行调整，获取调整结果。
[0122]
在本实施例的实际应用中，所述步骤s5包括：
[0123]
若所述指标值大于0，则将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第一类型工序。
[0124]
本实施例中若所述指标值大于0，则将所述制造业生产系统过程中所指定的工序为第一类型工序，所述第一类型工序为产品加工的增值活动的工序，其可以定义为企业增加市场价值的活动工序。它们与材料加工和制造有关，而半成品或最终产品也用市场经济来衡量。该类工序可通过提高技术水平，根据市场经济的变化调整采购和生产计划，使经济效益更好。
[0125]
在本实施例的实际应用中，所述步骤s5包括：
[0126]
若所述指标值大于
‑
1且小于0时，则将所述制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第二类型工序。
[0127]
这些活动是生产主要产品非必需的，其目的不是为客户服务，而是支持产品的加工生产的工序。该类活动可以根据生产需求减少不必要的产量会做出结构的调整，并提倡使用高能效技术的浪费能源，以获得更高的效益。
[0128]
在本实施例的实际应用中，所述步骤s5包括：
[0129]
若所述指标等于
‑
1，则将所示制造业生产系统过程中所指定的工序确定为第三类型工序。
[0130]
这些活动服务于企业的运营，但需要额外的投入，而不是整个现场的负担。该类活动应减少不必要的消费和损失，以最大限度地减少经济损失。
[0131]
该方法有助于企业更好地了解物质及能源利用及转换的过程，有助于寻求整体制造系统的节能、环保及经济效益的协同提升。如在能源结构、节能减排技术、公辅设备、产品结构等方面可根据市场变化计算的成本效益分析，据其边际值进行调整，并还可以逐步减少不必要的投资和生产。
[0132]
实施案例分析：对国内某典型钢铁企业炼铁系统按照本实施例中的制造业生产系统中工序的评价方法，进行处理，其中钢铁企业炼铁系统所对应的价值流图如图4所示。从图中可知，由市场的作用物料的价值随着加工在不断的增值，而能源在材料加工过程中不断被消耗，以上的能源流(包括煤、电力、氮气、水等)是以价值来计算衡量的。从而得到工序及炼铁系统的成本利润值，如表一所示。
[0133]
表1工序及炼铁系统的成本利润值
[0134][0135]
由表一可知，其各工序的成本利润值。高炉拥有最高的效益，其将铁矿石转换成铁水，赋予了丰富的市场价值。而焦化则是主要为其他工序提供能源，有粗苯、焦油等副产品，在以炼铁系统来分析，发现其成本利润值不高。由于焦化的产品焦炭为其他工序的投入能源，并未产生市场价值。根据精益生产及耗散结构理论，发现能源价值损失较大处，其为可改造提升效益的重点对象。亦可通过减低环境污染及增加价值回收来提高成本效益。
[0136]
接下来，对高喷吹煤技术对炼铁系统的影响进行分析，如图5、图6所示。图5为工厂实际的生产数据，由于有其他因素影响故存在上下波动。其趋势线可表示多因素随焦比变化，喷吹煤比随焦比下降而上升，单位价格随焦比上升而升高，其成本利润略微下降。从
全企业的角度分析，可得全企业的理论洗精煤与喷吹煤置换与价格比的边际线，参见图6。由此可根据市场经济及技术提高等手段来调整其生产战略。
[0137]
本实施例中的制造业生产系统中工序的评价方法可实现材料、能源、经济、环境等领域的综合评价，特别是考虑了市场经济随时间波动对制造过程经济效益的影响。同时，考虑基于热力学第二定律的能量流，这是测量研究边界内能量价值流更为合理的方法。本实施例中建立一个系统的先进成本利润率指标，该指标可直观地识别了生产过程的综合经济模式，并且在不同层面(即技术设备、单工序、生产过程、全厂)具有一致性。其可以定量分析生产要素对成本效益的影响，如能源结构、产品结构和技术。且用该方法绘制的综合价值流网络，有助于跟踪其价值流规律，探索物质、能源和价值流的相互作用关系，研究系统中物质、能源、环境和市场经济之间的耦合关系，实现它们的协调发展。使用精益理念对资源、能源和污染物的分布和流动进行可视化分析是减少浪费和提高制造过程效率的有效手段。灵活制定切实可行的战略规划。
[0138]
采用本发明的方法有利于企业管理者更好地了解制造系统的物质、能量、环境及经济的流动、分布及耦合关系，有利于实现以全局的角度提高生产系统的成本利润。并可根据市场经济波动定量分析相关设备或技术等因素的效益影响。支持企业管理者做出合适的生产结构或计划调整。
[0139]
由于本发明上述实施例所描述的系统，为实施本发明上述实施例的方法所采用的系统，故而基于本发明上述实施例所描述的方法，本领域所属技术人员能够了解该系统的具体结构及变形，因而在此不再赘述。凡是本发明上述实施例的方法所采用的系统都属于本发明所欲保护的范围。
[0140]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0141]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。
[0142]
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
[0143]
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互
矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0144]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0145]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。