第二部分　　建立精益生产的步骤

第7章　　步骤3 建立物流 - 不间断的连续生产

当生产设备透过全面生产维护TPM的制度而不发生故障时，我们要确保生产线能连续的流动而不间断，必须做好下列三件事情：
　　1) 平准化生产。
　　2) 供应链管理，物料及时到位JIT。
　　3) 没有品质问题。

一．平准化生产

平准化生产也称为均衡化生产，是多品种混合流水线生产的一个概念。平准就是要求生产平稳地和均衡地进行，平准化不仅要达到产量上的均衡，而且还要保证品种、工时和生产负荷的均衡。所以，建立精益生产系统的平准化需要完成下列几个工作：
1) 定义节拍时间。
2) 产品ABC分类。
3) 定义快速线和混装线。
4) 定义生产方式，依订单生产还是依存货生产（BTO/BTS）。
5) 工序平衡。
6) 快速换模或换线。
7) 少人化。

1. 定义节拍时间（Takt Time）

Takt是德文，意思是节奏或节拍。节拍时间是一个周期时间，在周期中展开生产活动以满足客户的需求，反映生产线或生产设备为了满足客户需求所需耗费的时间。确定节拍时间将帮助企业完善客户需求和生产速率同步的生产，消除生产过剩的浪费，提高真正的效率。

节拍时间是较长时间段的生产节奏，应该维持一个月或更长时间。但订单数量增加或减少时，节拍时间应该作适当的调整，使生产节奏和客户需求同步。例如，当需求增加时，节拍时间就缩短。

节拍时间是标准化的基础。当节拍时间变化后，各个工序的标准作业时间也需要随着变化，使工序平衡。

节拍时间公式：

• 节拍时间 = 用于生产的时间 / 客户总需求
• 用于生产的时间 = 有效时间 - 计划停机时间
• 有效时间 = 一个班次工作的时间（分钟）- 实际中断时间
• 计划停机时间是指计划停止操作所消耗的时间
  
  

【范例】

假如白班从上午8点到下午5点，上下午工作期间各有15分钟的休息时间，总共30分钟，午饭休息时间有30分钟。客户今年的需求数是25000台.

• 每天总的时间是：9 x 60 = 540（分钟）
• 每天实际中断时间：30 + 30 = 60（分钟）
• 有效时间：540 – 60 = 480 （分钟） = 28800（秒）
• 计划停机时间包括上下午各5分钟的早会和机器设备自主保养时间，总共10分钟，600秒。
• 生产时间：有效时间 - 计划停机时间 = 28800 – 600 = 28200秒
• 每年工作日以250天计算，一天需要出货25000 / 250 = 100 台。
  节拍时间（Takt）= 28200 / 100 = 282秒 （4分钟42秒）
  
  

2. 产品ABC分类

产品ABC分类是生产的产品按照数量进行分类，然后根据分类结果对生产车间进行布局优化。产品数量（Product/Quantity）分析，亦称P/Q分析法，是一个很简单但是非常有用的工具，它的步骤如下：
1) 搜集3-6个月有关产品产量方面的可靠数据。
2) 产品依照生产量由大到小的顺序登记在一张P/Q分析表上，如表2-3是某公司
　 的半年生产预测，有16种产品机种共需出货21000台。

• 产品A组：这些是较少的几种产品，但是需求量却大到需要为它们建立专门的生产线，我们称之为快速线，强调的是生产的『量』和『速度』。通常占据大约60% - 70%的生产量。
• 产品B组：这些产品通常是一个产品系列，需要一个专门的生产线或归类于A或C组一起生产。其中产品系列是根据技术方面的相似性来分类的，通常占据大约15% - 30%的生产量。
• 产品C组：在一个工厂中偶尔才需要生产的产品，但是种类可能很多，但是只占5% - 15%的生产量。对于这些产品，不需要对它们的零部件保留在制品。

3) 依照80/20柏拉图原理，将P/Q分析表上的数据，绘成P/Q分析图如下图2-18：

在组装作业中，可以使用产品数量分析，按照物料清单分析零部件的通用性和消耗数量。零部件的通用性是判断不同的产品是否可以混流生产的一个评估标准，而零部件的消耗量是用来判断如何组织零部件的供应。

没有进行产品数量分析的公司，通常会认为他们的生产不是重复性的，很难利用精益工具进行优化。实际上，产品数量分析能够找出表面上没有规律的市场需求，使得生产型企业能够重新组织生产线，来满足客户的实际需求。

3. 定义快速线和混装线

采用P/Q分析法，将产品组合反映在P/Q图上，它有利于将『关键的少数』与『不重要的多数』划分开来。该P/Q图反映了全部数量的产品是如何在不同种类的产品之间进行划分。

上图2-19的分析是
　　1) 将少样多量的A产品置于专用生产线，生产的关注点是『量』，快速
　　　 生产，所以称之为快速线。快速线的所有产品的生产流程和工序应该
　　　 类似，换线或换模的速度才会快。
　　2) 将多样少量的C产品置于通用生产线，生产的关注点是『弹性』，因
　　　 为生产多机种产品，换线或换模的频率高，所以也可称之为混装线。
　　3) B产品根据产品信息和生产信息归类于产品A组或C组生产。
　　4) 生产数量较多的产品应该是首先被确定为改善的目标。

4. 定义生产方式：单元生产，依订单生产还是依存货生产（BTO/BTS）

生产有许多的方式，包括最早的工作坊、批量生产、流水线生产和单元生产等等。我们应该要依据自己产品的特性、生产的模式、客户的需求量和交货期选择一种能满足客户需求又能达到效益最大化的生产方式。

1) 单元生产（Cell Production）

2003年，日本最大的财经新闻机构发表了一篇题为『战胜中国制造- 日本企业的五张王牌』的文章，受到日本和中国制造业的广泛关注。文章认为日本工厂适应多品种、小批量、短交期的生产能力，以及个性化、时尚化、高端化的产品设计是赢得客户，把订单留在日本的直接原因。而适应多品种、小批量、短交期的（1）单元生产方式、（2）客户响应、（3）产品开发、（4）专利技术和（5）品质和品牌并称为五张王牌。

名列第一的是日本引以为傲的单元生产。『单元生产』是精益生产中的一个模式，也是目前最有效的生产方式之一，为日本以及欧美企业所广泛采用。这种方式在小批量而又多样产品的生产环境下，效果比流水线还好。

要理解单元生产，首先就要理解『单件流』。单件流是一个物流的概念，是指产品在生产时，每个工序只有一个半成品。很多工厂都存在批量加工和批量转移的现象。批量数量有大有小，最小的单位就是『一个』了这种一个的物流就叫『单件流』，英文称One Piece Flow。

单元生产是一种生产线布局的方法。指生产线按照流程布局自成一个完整的作业单元，作业员在单元内进行『单件流』的作业。

2) 单元生产的优点

• A. 生产周期短，意味着快速交货。一般来说，单元生产的交货期只有批
  量方式的五分之一 。反应迅速，弹性大。
• B. 产品切换时间短，快速对应紧急订单。
• C. 减少了工序间的距离转换，沟通方便；在制品库存减少，生产面积因
  而较小。
• D. 单元生产方式把工人只会做单一工序、单一零件或局部工作的单能工、
  零件人或局部人转化成为完整人，它具有成就人、培养人、创造人的社
  会意义，为社会提供更多高品质的综合技能劳动者。
  
  

3) 单元生产的条件

• 要达到单元生产的目标就要做到：
  
• A. 单件生产。
• B. 平准化生产。
• C. 抛弃传输带，建立工作量在各工序容易转移的作业机制，以及生产线入
  口和出口一致的U形式的生产单元。
• D. 多能工养成。
• E. 实行走动式作业。
• F. 建立标准操作程序。
• G. 人力资源上实现少人化制造，单元内集体计件工资制。
• H. 对各工序生产负荷和生产计划安排实施多次小量的平准化。
  
  

在单元生产中，设备和工作站以特定的顺序排列，通过这种排列，材料和零件能够以最小的搬运距离顺利地通过流程。单元生产是一种比较容易实现的精益生产方式，通过它，公司能以最小的成本制造出各式各样的产品，满足客户多样的需求。

4) 单元生产的类型

• 单元生产有下图2-20的3种类型:
• 

5) 依订单生产还是依存货生产（BTO/BTS）

所谓BTO就是Build To Order，也就是依订单生产。生产线依据订单生产，完全以客户或后工序为导向生产客户或后工序需要的产品。因此，此种生产模式无法以一定的规格大量生产，也无法预知客户或后工序的需求而预作生产。其优点为生产富有弹性，只生产符合客户或后工序需要的产品，因而不会有多余的库存。

BTS 就是Build To Stock，也就是依存货生产。生产线预知客户或后工序的所要的产品和数量，在实际需求发生之前就生产一定数量的库存，以便随时供给，并可应付突发的生产意外和客户需求的变动。此种生产模式的优点是确保生产线能不间断地生产，准时交货。缺点是当产品规格变更时，往往造成呆料，以及已经投入的材料和劳动力浪费的现象。

基本上，采用 BTO 或 BTS 的方式生产是依据(1) 产品成本、（2）生产周期和（3）客户需求来考虑，其考虑原则如下：

	制造成本	生产周期	客户特殊需求
BTO	高	短	有
BTS	低	长	无

制造成本高、生产周期短、客户有特殊需求的情况下，需考虑以BTO 的方式生产；反之，则较适合采用 BTS的生产模式。

6) 其他生产方式的选择

高效率的生产方式，指的是生产的布局和生产的方式能生产出品质最好、成本最低和交期稳定的产品，而且生产方法富有弹性和创新。加拿大著名的作业研究教授John Miltenburg 比较了批量生产和及时化生产，发展出了下面的图表2-21，我们可以依据产品的种类和产量，生产线的布局和生产节拍，考虑品质、成本、交期、弹性和创新，选择适当的生产方式。

7) 流程路线经济原则

我们决定了生产方式后，对于生产流程的安排，我们需要对物品和物料的运输和移动做合理的安排，路线要越短越好、减少停滞、禁止逆行、消除交叉路线、消除重叠停滞和禁止孤岛加工，如图2-22的流程路线经济原则是生产布局时需要遵守的。

5. 工序平衡 （Line Balance）

工序平衡是对生产线的全部工序进行负荷分析，通过调整工序间的负荷分配，使之达到能力平衡，最终提高生产线的整体效率。

工序不平衡会造成工序间的在制品、待工和待料等损失，使生产效率降低。追求工序平衡的目的是提高整体效率。这种改善工序间的能力平衡的方法又称为瓶颈改善。换言之，工序平衡及瓶颈改善的主要目的是：
　　1) 提高人员及设备的生产效率。
　　2) 减少工时的消耗，降低成本。
　　3) 减少在制品，降低库存。
　　4) 实现单元化生产，提高生产系统的弹性。

我们用下面的范例来看工序平衡率的计算方法，以及如何改善方能做到工序平衡：

平衡损失率在10%以内是可以接受的，否则就要进行改善。上述范例的平衡损失率是23.45%，我们首先要对瓶颈工序进行改善，方法如下图2-23：

然后我们针对各个工序进行平衡；利用图2-24 的工业工程的手法ECRS（Eliminate/Combine/Re-arrange/Simplify）去改善每个工序的细部流程。

　　1) 如果那个流程是不必要的则『取消』它。
　　2) 如果那个流程无法取消而且有必要存在则想办法简化再『合并』它。
　　3) 考虑最佳顺序，除去重复的流程，『重排』它使之更加有序。
　　4) 对有必要的工作流程，用最简单的方法和最简单的设备『简化』它。

下面六个示意图可一目了然地理解如何做好工序平衡。

6. 快速换模或换线

我们每天可能生产许多的产品和不同的机种，所以换模或换线是不可避免的。我们不希望因为换模或换线造成生产线中断正常生产的时间太久，所以精益生产的工具中，快速换模或换线成了一项特别的技术。快速换模技术是由日本现场改善专家新乡重夫先生于1969年在丰田汽车以1000顿的压床由4小时的换模时间，历经六个月的改善降到1.5小时换线模时间，再经3个月的改善，换线模时间再降至3分钟内完成的实际换模案例所提倡的技术。

快速换模全称是『六十秒即时换模』，是一种快速和有效的切换方法。英文称SMED，Single Minute Exchange Die，这一概念指出所有的转变（和启动）都能够并且应该少于10分钟，因此才有了『单分钟』这一说法，所以又称『单分钟快速换模法』、『10分钟内换模法』或『快速作业换线』，将可能的换线时间缩到最短。它可以将一种正在进行的生产工序快速切换到下一种生产工序。 快速换模的四大原则是：
　　1) 区分内部作业与外部作业。
　　2) 内部作业尽可能转换成外部作业。
　　3) 排除一切调整过程 。
　　4) 完全取消作业转换操作 。

进行快速换模的基本方法，如下图2-26：

• 1) 区分内部作业和外部作业。所谓内部作业时间是指机器停止运行时
  才能作业；外部作业是指机器运行时，在机器外就可作业.
• 2) 尽量将内部时间转换为外部时间，做好前期准备，缩短停机换模时间。
  • A. 在还没有停机的时候就做好前期准备，比如：工装夹具准备、零部件
    准备、作业指导书准备、升降工具、作业台准备等。
  • B. 将拿取新模具，清洁新模具，拿取试产产品等活动在不需要停机时
    准备好。
  • C. 进行一些与模具有关的预先工作，比如：预装配、预设定、预清洁
    、预热等。
• 3) 提高内部换模效率。
  • A. 简化模具卸下和安装的动作。减少卸下和安装模具过程中的『转身』动作
    ，将多个拿放动作简化为一个动作，单个动作一次放好；使用装配架、
    模板等；使用标准工具、同型号同大小的螺丝和螺栓等。
  • B. 多人同步并行工作。为了缩短停机换模时间，可以在停机换模时间，
    多人同时进行换模工作。多人一起工作要提前进行好沟通，明确分
    工，以免产生多余动作，更要避免出现操作遗漏。
  • C. 缩短调整时间。
    • 首先分析是要调整什么，是调整位置还是调整尺寸。
    • 然后分析调整的原因，是因为累积误差还是标准不统一。
    • 还要分析是否与安装、调整的熟练程度有关。
    • 通过分析，找到对策，改善调整动作和方法，争取一次成功。
• 4) 改善外部作业流程。
  
  

上述方法是一些基本原则，每个企业都要根据自己企业现场设备与工艺的特点，设计出具有自己特色的快速换模流程。

若是组装生产线需要提高效率满足客户要求的节拍时间，我们也可用同样的原则与方法，把可以移到生产线外组装的零部件或工序尽量先行在生产线外做好，重新做好工序平衡，加快最终组装线的速度，缩短最终组装线的生产周期。

7. 少人化

当我们朝不间断的连续生产规划时，我们也要特别关注人的变数，不要因为人的突然离职或缺席而造成生产线中断。全部的员工都是多能工当然可以避免人员的因素，但是多能工的积极面却是『生产少人化』以因应市场多样化与个性化的需求，使生产效益最大化。

工厂为了要做好生产少人化的工作，可透过各种提高工作效率的技术与做法，尝试由多方面同步着手推进，引进机械化和自动化机器设备，达到『省力化』与『省人化』的效果。

少人化向来是丰田式生产体系的重要支柱之一，强调以最少的作业员工生产需要产品数量的方法。为了配合市场的快速变迁，采用较少的人数从事生产，对于人员、设备、作业方式等有关生产结构必须加以研究，才能完全符合生产少人化的实际做法，主要的部分包括下列几项：
　　1) 一人多能工：训练作业员能同时操作前后若干工序的相关作业，而不
仅仅只会操作一部机器或一个工序的单能工，应积极使全部员工都是
多能工。
　　2) 非定额编制：传统生产作业不论产量多少，大多数工厂均采用固定
编制，生产少人化则应该考虑设备操作员隶属非固定编额，人员
可依生产产量的多寡而进行增减调整。
　　3) 人机可分离：传统自动化往往是人员必须一直在机器旁，少人化生产
则尽量设法做到人员的工作与机器的运作能各自分开独立。
　　4) 作业标准化：当产能变动和人员异动等状况发生时，可以迅速进行
生产的教育训练，在短期内迅速顺利投产。