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国内制造业内部的结构性的缺陷分析和精益制造工程对策

2006/4/16    来源:e-works    特约撰稿人:蔡颖      
关键字:精益  精益制造工程  制造业  精益软件  结构性缺陷  
本文对国内制造业内部结构性缺陷进行了分析,介绍了精益制造工程的流水线的设计要素和设计步骤,并辅以两个需求方案加以说明。

    按需制造是所有制造企业的宗旨,而快速制造是区别于制造企业的竞争力的强弱,为实现按需制造,我们必需快速制造来反应客户的需求。为了实现快速制造,我们必须对其要素进行分析,快速制造的八要素1、快速研发,2、快速报价,3、快速承诺,4、快速配套物料,5、快速排程,6、快速加工,7、快速流动,8、快速运输。除了快速研发用PLM来应对,快速配套物料用MRP应对,快速承诺,快速排程,快速运输用APS应对,那么快速加工和快速流动,我们必需要用精益制造工程应对。这实际上我们国内制造业重要基础。也是本文重点阐述的。

    目前,我们大部分工厂的生产体系结构存在结构性缺陷。我想通过以下的分析,使我们的企业知其然,而又知所以然。使我们企业坚定不移的转向精益柔性制造

    (1)资源组合不佳

    多工序段的结构,容易造成物流断点,搬运,停工,等待,堆码,清点,寻找。采用批量生产,导致批量在制品按序转移,后工序经常处在等待。

    由于批量生产,工序速度不一样,投料过早,物料不配套,计划变动,品质缺陷,大量在制品资源积压。

    过多的工序段的结构,造成信息流断点,工序段的壁垒,有的工序等待,而有的工序冒进。

    (2)产能过剩和不足

    生产线规模较大, 生产线能力的增减不灵活,跟不上市场订单的变化,有时产能不足,有时产能过剩。

    (3)工序生产节拍差异

    由于工序过多, 虽然工序之间的差异较小,但是,会导致工序节拍累计差异就大,不同的工序的工作量和加工难度分布不同。轮番成批上线时,各工序的产能很难适应。导致节拍失衡。

    (4)生产线的切换难度

    因为生产线规模较大,切换线较难。物流,信息流,工艺顺序环环相扣,牵涉面太广,耗费太大。

    (5)搬运时间过长

    目前大部分的工厂布局,都是工序段,所以物料的移动需要大量的搬运。

    (6)冗员过多,配置不灵活

    庞大的职能机构,文员统计,物料交接, 信息沟通,部门协调,减弱市厂的应变能力。

    (7)采购意识落后

    传统的采购方式是按销售订单的需求或是批量经济采购,而不是按造生产消耗的速率采购。

    (8)生产管理薄弱

    生产计划管理周期太长,投料不精细,作业动作不科学, 文档传递繁琐。

    面向小批量,多品种的按需生产环境, 除了我们需要利用先进的计算机技术, 我们必须改变我们的工程制造基础。精益制造工程是促进和保证流动制造功能的发挥。        

    流动制造过程是一个执行者,而精益制造工程是基础。精益制造工程和精益流动过程之间的关系是没有精益制造工程,就没有精益流动过程。

    典型的精益制造工程行为是设计生产线;缩短产品的生产周期、制造设备安装、减少安装时间、提高加工能力等等。它是通过生产过程中的流程来组织生产资源。在流程布局里生产的产品按指定的顺序转移到合适的工序中。

    精益制造工程的产品布局是按照产品系列的生产顺序组织生产资源。资源的组织方式为:当前正在生产的所有产品必须遵从一定的流程模式。通常情况下,单独为某一种产品而设计一个产品布局并不是很经济。因此,通常为产品系列设计产品布局。

    精益制造工程的流水线是机器和/或装配工作站的集合。流水线中安排的资源用于解决一个或多个约束,例如,传输产品的距离或机器所占的空间。有些流水线成U形,而另外一些流水线成直线形,以满足这些约束。

    总装配线生产直接交付给客户的装配件。总装配需求实际上是独立的。在一个基于“拉”(pull-based)的系统中,总装配线与需求变更进行通讯,并对变更做出反应,而进料和补充流程则对从总装配线变更需求做出反应。

    一个总装配线可能有多条进料线。尽管它们的设计方式没有很大的差别,但是进料线生产子配件或组件,它为在规定的速度和时间内生产出最终产品的总装配线提供部件。一般有两种类型的进料线,连接的和分离的进料线。前者生产第一级别的组件或虚拟件,后者生产在其父装配件上具有二级BOM的子配件。

    产品同步显示生产产品的各个生产流程之间的关系。总装配线形成树形图的主干,而各个进料线通过树上的不同点连接到总装配线。消耗同样的作业时间,近似的节拍,按照一定的顺序,不堆积,不停滞,不间断连续的过程。

    在一个流程制造的环境中,一个最终的装配件被视做一堆零部件和一系列步骤的组合。产品同步使用户可以从更高的层次上考察制造流程,同时也是设计生产线的第一步。 每个生产线都是惟一的。即使在一个生产线之内,一种产品可能还要经历另一种产品的各种工序。然而在设计一个具有高度灵活性和敏捷性的生产线的过程中,有可能遵从一套标准的步骤。

    精益流水线的设计步骤

  • 根据产品制造流程的相似性将产品分为不同的产品系列;
  • 为产品系列中的每个装配件建立事件系列和流程,并计算总产品周期时间;
  • 将事件分到带有运行周期时间的生产线运行组,周期时间不超过额定日产量所需的需求节拍;
  • 生产混合模型图并分析总量、需求节拍、劳动工时时间、机器时间以及过程中的看板;
  • 记录产品系列中每一类产品的生产线运行环境。

    精益流水线的设计要素

    1. 额定日产量:代表所设计流水线的生产能力。代表流水线在任意时刻的最大输出量。它是销售部门和制造部门之间的约束的一部分。

    计算公式:额定日产量=额定日产量/每月工作天数。

    2. 流水速率:流水速率表示每小时的生产速度,有效工作小时是经过容差调整的轮班工作时间,例如,休息、维护和效率。流水速率对于流水线设计和监控每小时的流水线性能极其有用。 

    计算公式:流水速率=额定日产量 /(每班次的有效工作小时数)X(班次)

    3. 需求节拍:Takt是一个德语词汇,意为“鼓声”或“节拍”。

    塔克特TAKT意思是:为了达到顾客需求 所需要的产品制造平均周转时间,为了计算塔克特您必须知道两个可变量:(1) 过程的每天工作时间;(2) 顾客日常所需要的产品数量。每天工作时间的意思是:员工和/或机器在标准操作表里的工作的实际时间。每个过程可能有不同的每天工作时间。

    计算公式:Takt=每天工作时间/客户需求

    在流程制造中,需求节拍表示在生产一种产品的过程中用于每个作业的理想时间。当一个单位的需求节拍消耗后,流水线(及每个作业)必须完成一个装配件以满足市场需求。如果每个作业消耗的时间刚好等于需求节拍,那么流水线就保持完美的平衡。如果某些作业消耗的时间比需求节拍长,那么就正在形成瓶颈。如果某些作业消耗的时间比需求节拍短,那么将无法充分利用这些资源。

    4. 流水工序数:如果有了需求节拍和工作内容,用户可以使用如下公式计算出可满足日常需求的近似流水作业数:                    

    流水工序数=工作内容/需求节拍(四舍五入)

    可以根据流水工序数量推算流水线中所需的工作站的数量。例如,如果制造提前期为120分钟,而且额定日产量的需求节拍为6.7分钟,那么流水工序数大约为18。当前必须手工计算流水工序数。

    5. 工序时间:可以为流程工艺路线中的事件、流程和流水作业计算作业时间。作业时间的计算是以每个事件的有效资源为基础的。

    消耗时间不包括与其他计划资源重叠的计划资源。。例如,如果一个作业者在一个事件中花费1.5分钟的计划时间,之后机器运行4.5分钟,那么该事件消耗时间为6分钟。另外,如果机器无需等待作业者,那么消耗时间将为4.5分钟。

    6. 总产品周期时间

    当设计一个项目时,必须确定制造项目过程中的步骤,正如流程工艺路线中的流程一样。这些流程又由众多事件组成。利用这些流程,用户可计算生产一个项目需要的总产品周期时间。在所有进料线中,它是生产流程中最长的提前期。

    7. 流水线产量水平

    生产线的设计目标是获得最大的生产能力(额定日产量),但是流水线不能始终满负荷地运转。流水线的产量取决于当时的市场需求,这是流程制造的基本准则―必须按需生产 只有拥有机动的资源,才可以实现按需生产。策略就是保持适当的机器资源投资水平,使得机器周期时间足够平衡,以便按照额定日产量进行生产。 同时,开发可以运行在同一流水线的不同作业或部分运行在其他流水线上的灵活劳力资源。这种灵活性无法一夜之间实现,作业人员培训和灵活的激励机制(考虑每个雇员所掌握的技能水平)是形成灵活劳动力的两个重要手段。

    制造工程将设计出能够全负荷运转的流水线,记录可选择性的产量水平和相应的资源要求,并将流水线移交到制造部门。当需求在已经协商的限度内上下波动时,流水线经理必须重新部署劳力资源以控制供应水平。

责任编辑:江琦
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