新型生产系统

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1、第十第十三三讲：讲：新型生产系统新型生产系统物流控制物流控制New Production Systems2第十三讲 新型生产系统(New Production Systems)u准时生产系统（(Just-in-Time Production Systems)u同步制造与约束理论(Synchronous Manufacturing and the Theory of Constraints)*大规模定制（Mass Customization）3第一节 准时生产系统(Just-in-Time Production Systems)u准时生产的思想或理念u准时生产的目标与手段u准时生产的主要内容4准

2、时生产（JIT）的思想或理念u准时生产方式（Just-in-time，JIT）：“在需要的时候，按需要的量，生产或运送所需要的产品”。u不提前，也不滞后；不多，也不少；不生产或运送现在不需要的产品。u丰田生产方式20世纪50年代，日本丰田汽车公司。5u关于企业和生产管理的新理念，贯穿于从产品的设计到售后服务的全过程，而不仅仅是一种生产管理的技术和方法。u追求一种具有“零库存”、“零缺陷”、“零故障”等的“理想生产方式”。准时生产（JIT）的实质6JIT作为一种具体的生产方式u使用最少的库存进行生产（production using minimal inventories）原材料（raw mat

3、erials）在制品（work in process,and）成品（finished goods.）u零部件“准时”到达下一个工作地。（Parts arrive at the next workstation just in time.）7准时生产方式目标和手段u从生产的角度看，准时生产方式的基本目标是降低成本。u强调：通过“彻底消除浪费”来实现成本的根本降低。u“浪费”：一切不带来任何附加价值的因素，或仅使成本增加的因素。8浪费（Waste，Muda）(1)过量生产的浪费（Waste from overproduction）(2)等待时间的浪费（Waste of waiting time）(

4、3)运输的浪费（Transportation waste）(4)库存的浪费（Inventory waste）(5)加工的浪费（Processing waste）(6)动作的浪费（Waste of motion）(7)产品缺陷的浪费（Waste from product defects）9“库存是生产与运作管理的罪恶之源”(Inventory is the root of operations management evil.)u消除“浪费”的关键在于识别它们。这些因素常常隐藏着，有些因人们习以为常，而不被注意，有些还隐藏得很深。u库存是一种闲置的资源，是一种浪费，同时由于它具有一定的“缓冲”或

5、“保险”作用，而将导致它产生的一些相关问题隐藏下来，得不到解决。尤其是当各种问题经常出现时，将库存用作主要的“解决问题的方法”，不仅会导致库存量的剧增，而且还致使这些问题长期积累下来得不到解决。10库存掩盖问题（Inventory Hides Problems）加工排队中的工件（堆积）更改顺序工程设计冗余供应商差错废品设计积压机器停工 决策积压检验积压文书工作积压11减少库存暴露问题解决问题减少库存暴露问题解决问题持续地、彻底地改进生产系统！增加利润消除浪费，降低成本减少库存少人化准时生产看板系统柔性人数生产均衡化小批量生产单件流水生产缩短转换时间制定标准作业U型布置多面手团队改进活动“自动化

6、”质量保证分职能管理TQM提高效益激励尊重人性13准时生产的主要内容u1、生产均衡化u2、小批量生产u3、减少转换时间u4、看板拉系统u5、柔性作业人数u6、源质量u7、供应商关系14生产均衡化（Production Smoothing）u尽可能地缩小产品种类和产量的分散程度，每日均衡地生产所需的各种产品。u在短时间内混杂生产多种产品，能正好满足当时发生的需求，又能使各种生产环节负荷均衡。所以，在准时生产方式中，生产均衡化既是使生产适应需求变化的手段，也是充分利用生产资源的手段。15基于产出率的进度计划u实现生产均衡化，需要采用一种基于产出率（平均每日产出量）的进度计划，而放弃过去已为人们所熟

7、悉的基于产出量（如月、周产出量等）的进度计划。u在一周内（5天），若需求A产品15台、B产品25台、C产品10台，则每天需求或生产3台A、5台B、2台C。16小批量生产（Small Batch）u生产均衡化自然要求实现各种产品的小批量生产。小批量有如下好处：（1）生产系统有足够高的柔性；（2）系统中的在制品库存较少；（3）发生质量问题时，检验和返工的成本较少；（4）发生质量问题时，准确地找出原因，及时排除；（5）较易平衡作业任务，增强生产的可行性；（6）在实施产品改进之前有较少的要处理的库存。17大批量与小批量u传统生产方式（大批量）：15A25B10Cu准时生产方式（小批量）：3A5B2C3

8、A5B2C3A5B2C3A5B2C3A5B2C18减少转换时间（Reduce Setup Time）u转换时间（Setup time）导致生产过程时间的延长，对产品却不增加任何价值，是一种“浪费”。而且，转换时间对系统的柔性有负作用，它直接导致了一定大小的批量。u小批量生产、供应和搬运需要频繁的转换活动。由经济订购批量（EOQ）公式可知，一次转换的时间或费用越低，经济的批量才能越小。19转换时间越少，经济批量越小00批量批量高转换时间/费用低转换时间/费用20减少转换时间的方法u对转换所用工具、设备、程序、方法等进行改进，使转换和调整工作简单化、标准化。u对工人进行培训，提高工人的技能和熟练程

9、度。u设计通用、标准零部件。u应用成组技术(group technology)，减少不同产品之间的转换。21看板拉系统（Kanban-Pull System）u需求拉动（Demand pull）u逆流（Backflush）22“推（Push）系统”与“拉（Pull）系统”库存信息流；计划与控制工序1工序n工序2顾客“拉拉”系系统统工序n-1计划与控制工序1工序n工序2顾客“推推”系系统统工序n-1物流；23看板（Kanban，Card）u拉系统的实质是物流由“下一环节的需要”来指挥。u这种需要可以多种形式来传达：呼叫、亮灯、变换颜色、计算机终端显示、卡片、容器等，“看板”。u看板是移动或加工零

10、部件的指令。在看板系统中，任何生产环节，如果没有接受到任何这种性质的“需求信号“，就不能移动或加工任何零部件。生产看板盒取料看板盒步骤27看板需要量（the Number of Kanbans Needed)u建立看板系统要求确定需要的看板（容器）数量。（Setting up a kanban system requires determining the number of kanbans(or containers)needed.）u每个容器代表最小的生产批量。（Each container represents the minimum production lot size.）u准确估计

11、生产一个容器的产品所需的提前期是确定看板需要量的一个关键。（An accurate estimate of the lead time required to produce a container is key to determining how many kanbans are required.）28看板数量(The Number of Kanban Card Sets)k=看板数量（Number of kanban card sets）d=一段时间内的平均需要量（Average number of units demanded over some time period）L=补充一次

12、订货的提前期（与需求的时间单位相同）（lead time to replenish an order(same units of time as demand)）S=保险库存量，用提前期内的需要量的百分比表示（Safety stock expressed as a percentage of demand during lead time）C=容器的容量（Container size）CSdLk)(1容器的容量保险库存量提前期间期望的需求量29看板数量：例（Example）u开关装配区装配一种开关件，批量为4，由上游装配区交付装配件，完成后以一种特殊容器交付给下游控制面板装配作业。u控制面板装

13、配区每小时需要5个开关件。u开关装配区2小时可生产一容器的开关件。u保险库存确定为所需库存的10%。30总是向上近似Always round up!3 75.245(2)(1.1)(1或容器的容量保险库存量提前期间期望需求量CSdLk看板数量：例（Example）31柔性作业人数u准时生产方式要求：当需求变动时，生产负荷也及时相应变动。那么，生产现场的作业人数也应相应增减。前提条件：u（1）适当的设施或设备布置U型布置；u（2）训练有素、多技能的作业者多面手；u（3）经常检查、定期修改标准作业组合。32U型布置uU型布置使有关系的多个工作地设备紧密地集中在一个较小的空间范围内，可以减少承担多项

14、作业的工人大量往返移动。能适应需求量或生产量的变化（周期时间或节拍的变化），灵活的增、减作业人数。u在入口和出口位置，工人完成第一个作业和最后一个作业，使进入生产线的加工件数量等于退出该生产线的数量，不会形成多余的在制品库存。33基本的U型布置工人2工人1工人3工人3工人4工人1工人234联合U型布置 3 4 52 7 61 8 3 4 2 51 69 8 715 614 7 8 913 12 11 101 2 3 4 518 17 161 2 3 49 587 67 16 25 3 4 110 2 9 3 8 4 7 5 635多面手u增减作业人数意味着周期时间（节拍）、作业内容、作业范围、

15、作业组合、作业顺序等的变更。工人必须相应改变作业的内容。所以，实现柔性作业人数的一个必要条件是：工人必须具有多种技能，是“多面手”或“多能化工人”。“多面手”增强了系统的柔性。u定期进行“工作轮换（Job rotation）”，是培养多面手的重要方法。36源质量（Quality at the Source)u准时生产方式强调“源质量”，“使每个工人承担其工作质量的责任。”u自检（Self-inspection）：要求每个工人自己自动地“把事情做正确”、“如果不正确，就纠正”，既是正确的作业者，又是严格的检验员，从根源上保证每一个进入下一个环节、直到最终顾客的产品都是符合质量标准的。37自动检验

16、（Automated inspection）u防错法（Fail-safe methods）（Poka-Yoke)u准时生产方式利用“自动化（Autonomation）”进行所谓的“自律缺陷控制（Autonomous Defects Control）”，在线地对生产过程中出现的缺陷进行自动检查，及时发现质量问题。u它可用于机器或人工操作。u（1）检测缺陷和机器故障；u（2）停止正条生产线。38停线授权（Line-stopping empowerment）u在准时生产系统中，一旦出现质量问题，就要立即关闭生产过程，迅速查明原因，力求根本解决问题，使之不再发生。u立即关闭生产过程，当时、就地解决问题

17、是最好、最有效的方法。39供应商（Supplier）u不良质量的、不按时到达的、不够数量的外购物料会中断生产过程，造成浪费。u到货检验本身以及为预防意外而建立的库存也是一种浪费。40伙伴关系（Partnership）u要求供应者实现小批量地、准时地、可靠地运送：采用准时生产方式，成为供需一体化准时生产方式的一部分“伙伴”。u仅当供方数量很少时，才能建立起这种密切的、长期稳定的、高质量的伙伴关系。u买方和卖方之间强调协作、利益共享，而不含“敌意”。u就近寻找、开发供应厂家，缩短交货的提前期和不确定性，出现问题时能作出快速反应。41集成工厂网络（Focused Factory Networks）F

18、inal Assembly协作系统集成协作系统集成CoordinationSystem Integration42实施JIT的效益u美国麻省理工学院的“国际汽车计划”，组织50多位专家，历时5年，耗资500万美元，对17个国家的90个汽车制造厂的调查表明，与传统生产方式相比，JIT：（）所需人力资源均能减至1/2；（）新产品开发周期可减至1/2或2/3；（）在制品库存可减至1/10；（）占用空间可减至1/2；（）成品库存可减至1/4；（）产品质量可提高3倍。43准时生产方式与传统生产方式的比较因素准时生产方式传统生产方式库存一种负债。必须尽一切努力消除之。一种资产。它被用以抵御预测错误、机器问

19、题、滞后的供方交货等。库存越多越安全。批量最接近于需要。对于制造和采购的零部件，要求最小的补充量。大批量生产和采购，以简化工作，减少单位成本。转换时间设法减少。要求极快的转换以减小对生产的影响，快速转换使小批量变得可行，并允许频繁地转换制造许多种类的零部件。不是重要的问题。最大的产出是经常性的目标。实现快速转换的思想和努力几乎没有。供方合作者，伙伴关系的一部分。期望每天多次、小批量交付所有要用的物料。供方关心买方的需要，买方将供方作为其工厂的一个扩展部分。敌对。多供应源是其常规，典型地用某些供方打击另一些供方。质量零缺点。如果质量不是 100%的好，生产就陷入危险。容忍某些废品。设备维护恒定且

20、有效。机器故障必须最少。在实际需要时。提前期缩短。由于短提前期减少了不必要的催促，因而简化了营销、采购和制造作业。越长越好。大多数生产部门和采购部门要求较长的而不是较短的提前期，这样更保险。工人通过达成一致进行管理。无论有否难题，在没达成一致以前不作出更改。自主、自动地工作。通过发布命令进行管理。置工人于不顾，对工人没有谢意。采用一些措施监督工人是否在工作。44第二节 同步制造与约束理论(Synchronous Manufacturing and the Theory of Constraints)u企业的目标（The Goal of the firm）u能力和物流的问题（Capacity a

21、nd flow issues）u高德拉特生产进度计划的原则（Goldratts Rules of Production Scheduling)45绩效度量：运作（Performance Measurement：Operational）u1.产销率（Throughput）经销售系统赚钱的速率（the rate at which money is generated by the system through sales）u2.库存（Inventory）系统为销售而投入到采购物中的所有的钱（all the money that the system has invested in purchasi

22、ng things it intends to sell）u3.运作费用（Operating expenses）为将库存转化为产出花费的所有的钱（all the money that the system spends to turn inventory into throughput）46能力和物流的问题(Capacity and flow issues)u能力（Capacity）可用于生产的时间（Available time for production）u瓶颈（Bottleneck）小于需求的能力（Capacity is less than demand placed on resour

23、ce）u非瓶颈（Nonbottleneck）大于需求的能力（Capacity is greater than demand placed on resource）u受约束的能力资源（Capacity-constrained resource(CCR)）接近需求的能力（Capacity is close to demand placed on resource）47生产周期时间的构成（Components of Production Cycle Time）u调整时间（Setup time）资源为加工一种零件进行调整而导致的一个零件的等候时间（the time that a part spends

24、 waiting for a resource to be set up to work on this same part）u加工时间（Process time）加工一个零件的时间（the time that the part is being processed）u排队时间（Queue time）资源忙于加工其他零件而导致的一个零件的等候时间（the time that a part waits for a resource while the resource is busy with something else）48生产周期时间的构成（续）（Components of Product

25、ion Cycle Time）u等待时间（Wait time）不是因为资源而是因为其他零件未到无法装配而导致的一个零件的等候时间（the time that a part waits not for a resource but for another part so that they can be assembled together）u闲置时间（Idle time）未用的时间（the unused time）周期时间少于调整时间、加工时间、排队时间和等待时间的和（the cycle time less the sum of the setup time,processing time,q

26、ueue time,and wait time）49节省时间（Saving Time）瓶颈Bottleneck非瓶颈Nonbottleneck在每个过程节省时间的结果如何？（What are the consequences of saving time at each process?）50鼓，缓冲器，绳子（Drum,Buffer,Rope）瓶颈（鼓）Bottleneck(Drum)信息（绳子）Communication(rope)ABCDEF市场信息（绳子）Communication(rope)库存（缓冲）Inventory（buffer）时间（缓冲）Time buffer库存（产品缓冲）

27、Inventory（buffer of finished goods）51高德拉特生产进度计划的原则(Goldratts Rules of Production Scheduling)u基本思想具体体现在九条原则上。这九条原则是实施同步制造的基石。u有关生产计划与控制的算法和软件，就是按照这九条原则提出和开发的。u这些原则也可以直接用于指导实际的生产管理活动。52原则1u原则1：平衡物流，而不是平衡生产能力(Do not balance capacitybalance the flow.)u在企业内部平衡物流，平衡能力实际是做不到的。u统计波动（Statistical Fluctuation）

28、是绝对的；相关事件（Dependent Events）是客观现实。u所谓物流平衡物流平衡就是使各个环节都与瓶颈资源同步。53原则2：u原则2：非瓶颈资源的利用程度不是由它们自己的潜力决定的，而是由系统的约束决定的。(The level of utilization of a nonbottleneck resource is not determined by its own potential but by some other constraint in the system.)u系统的约束就是瓶颈。因为系统的产出是由所能经过瓶颈的量决定的，即瓶颈限制了产销量。而非瓶颈资源的充分利用不仅不

29、能提高产销量，而且会使库存和运行费增加。54原则3u原则3：资源的“利用”和“活力”不是同义词。(Utilization and activation of a resource are not the same.)u“利用”（Utilization）：指资源应该利用的程度u“活力”（Activation）：指资源能够利用的程度u“利用”注重的是有效性，而“活力”注重的则是能行性，从平衡物流的角度出发，应允许在非关键资源上适当的闲置时间。55原则4u原则4：瓶颈上一个小时的损失则是整个系统的一个小时的损失。(An hour lost at a bottleneck is an hour los

30、t for the entire system.)u瓶颈控制了产销率，在瓶颈上中断一个小时，是没有附加的生产能力来补充的。u瓶颈必需保持100“利用”，增大其产出。56对瓶颈采取特别的保护措施u对瓶颈采取特别的保护措施，不使其因管理不善而中断或等工：减少调整准备时间和频率，瓶颈上的批量应尽可能大；实行午餐和工修连续工作制，减少状态调整所需的时间损失；加工前注重质量检查；利用缓冲器等。57原则5u原则5：非瓶颈获得的一个小时是毫无意义的。(An hour saved at a nonbottleneck is a mirage.)u在非瓶颈资源上的生产时间除了加工时间和调整准备时间之外，还有闲置

31、时间，节约一个小时的调整准备时间并不能增加产销率，而只能增加一个小时的闲置时间。u相反，可以进一步减少其加工批量，加大批次，降低在制品库存和生产提前期。58原则6u原则6：瓶颈控制了库存和产销率。(Bottlenecks govern both throughput and inventory in the system.)u产销率指的是单位时间内生产出来并销售出去的量，所以，很明显它由瓶颈控制。如果瓶颈存在于企业内部，表明企业的生产能力不足，相应的产销率也受到限制；如果市场需求是瓶颈，即使企业能多生产，产销率也不能增加，只会增加库存。59原则7u原则7：转运批量可以不等于（在许多时候应该不等

32、于）加工批量。(Transfer batch may not and many times should not be equal to the process batch.)u转运批量：工序间转运一批零件的数量；u加工批量：一次调整准备所加工的同种零件的数量，可以是一个或几个转运批量之和。u瓶颈上的加工批量必须大，但转运批量应该小；非瓶颈上的加工批量要小，这样就可以满足瓶颈的需要、减少库存费用。60原则8u原则8：加工批量应是可变的，而不是固定的。(A process batch should be variable both along its route and in time.)u转运

33、批量是从零部件的角度来考虑的，而加工批量则是从资源的角度来考虑的，由于资源有瓶颈和非瓶颈之分，瓶颈要求加工批量大，转运批量小，同时考虑到库存费用，零部件需求等其它因素，加工批量应是变化的。62原则9u原则9：排作业计划时应同时兼顾所有的约束，提前期是作业计划的结果，而不应是预定值。(Priorities can be set only by examining the systems constraints.Lead time is a derivative of the schedule.)u提前期是批量、优先权和其它许多因素的函数。在这点上，与MRP正好相反。在MRP中，提前期一般都是预先制定的，而从下例可以看出提前期应该是后制定的。63同步制造与MRP和JIT相比较（Comparing Synchronous Manufacturing to MRP&JIT）uMRP采用反向进度计划法（backward scheduling)uJIT局限于重复制造（repetitive manufacturing）u对于质量较JIT系统宽松（More tolerant than JIT systems about quality）u瓶颈之前需要质量控制（Quality control needed before bottleneck）