從紡紗到織造、印染后整理等紡織制造環節,每臺機器都可能產生故障,產生故障后會停止生產,需要人工干預(例如維修)后才能繼續生產。不單是紡織企業,其他制造業業面臨同樣的問題。如何合理配置工人數和機器數,實現用工和生產效率之間的最優化配置,一直是制造業界需要解決的問題。
以紡織里面的織造為例,早期織機產生故障后不能自動停機,需要織布工人不斷巡視,發現紗線斷裂或有布面疵點之后要停機維護,另外還要花時間在不同工位之間穿梭,所以穿梭步行都要設計好線路。由于織機故障和布面疵點常呈現泊松分布,設計好工人數量與機器數量的配置尤為困難。紡織企業機臺套數量眾多,所以我國紡織工業在上世紀五十年代推廣的“郝建秀工作法”,就是紡紗領域的一項創舉。
為了解決紡織企業的人員和機器配置問題,通常的試錯法顯然是很浪費資源。如何優化配置機器人數問題,最早是1950年英國Ashcroft采用統計方法分析單個操作工與多臺機器之間的生產效率,主要解決了等時長和可變時長兩種機器維修等待時間情況下的效率問題[1]。Benson擴展了Ashcroft的成果,解決了在各種輔助工序下的停機時間和人員優化配置問[2]。1957年Mack形而上地做了抽象[3],解決在機器之間行走時間和機器維修時間都是定值情況下的配置比例,同時推廣到非定值情況。Mack提出的為解決一般性機器與員工配置的數學方法,也許是過于學術化,一直沒有在紡織制造中得到實際應用,Mack自己也未做過實際推廣。后來還是Benson,結合了Mack的工作和自己的原創[2,4],在開清棉等紡紗工序、后續的織造等工序上做了具有切實可行的配置方案,而且給出了實際生產的工藝表,真正實現了早期的紡織制造機器與人員之間的最優化,為上世紀五十年代解決英國棉紡織制造效率和紡織員工短缺之間的矛盾做出了具有實際指導價值的貢獻,后來該方法還推廣到了英國的毛紡行業。
上述照看機器的員工數量優化還是紡織制造最優化里頭最簡單的情形,后來還包括紡織企業的物流優化、倉儲優化、財務優化等,但是后來的紡織制造優化都是建立Benson工作基礎上。
現在紡織制造業已經實現無人工廠、無人車間模式,但是制造最優化問題一直存在。已有的程序化方法,都是建立在紡織先驅者們的基礎性工作之上。其實其他制造業的優化問題,也有異曲同工之妙。
參考文獻
1 Ashcroft, H. (1950). Productivity of several machines under the care of one operative. Journal of the Royal Statistical Society, Series B, 12(1), 145–151
2 Benson, F., & Cox, D. R. (1951). Productivity of machines requiring attention at random intervals. Journal of the Royal Statistical Society, Series B, 13, 65–82
3 Mack, C., Murphy, T., & Webb, N. L. (1957). The efficiency of N machines unidirectionally patrolled by one operative when walking times and repair times are constant, Journal of the Royal Statistical Society, Series B, 19(1), 166–172
4 Benson, F., Miller, J. G. & Townsend, M. W. H. (1953) MACHINE INTERFERENCE: A Solution of some work–load problems arising when an operative has charge of more than one machine, Journal of the Textile Institute Transactions, 44:12, T619-T644