（机械制造及其自动化专业论文）精益生产方式下生产线平衡的研究.pdf

独创性声明 l i i iiti ii i ii t i tll llu l y 18 2 0 0 2 8 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：叶i 娥 日期：切i 。等协i 关于论文使用和授权的说明 本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即 有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名： 叶既苯 i 导师躲拗日期冲 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 由于各工位操作时间不等，所以生产线的效率会受到严重影响，导致产品质量 下降、成本上升、交货期延迟，还会影响员工士气。而这些都制约了企业的顺利发 展，所以必须解决生产线平衡问题。 精益生产方式是当前工业界公认的最佳的一种生产组织体系和方式，本课题针 对上述现象提出运用精益生产的思想来解决生产线不平衡问题，主要从以下几方面 进行： ( 1 ) 研究精益生产、生产线平衡的相关理论及方法。 ( 2 ) 研究生产线现状，从生产系统五要素：人、机、料、法、环入手，分析导 致生产线不平衡的原因，同时绘制影响生产线平衡因素鱼骨图。 ( 3 ) 运用精益思想逐一提出解决方案，消除这五要素影响生产线平衡的不利因 素，提高生产线平衡率。 ( 4 ) 运用f l e x s i m 仿真软件对某企业电视机生产线进行模拟仿真，通过对比改 善前后的相关参数来证明运用精益生产的思想解决生产线平衡问题是切实可行的。 关键词：生产线平衡精益生产方式f l e x s i m 软件 a b s t r a c t a sar e s u l to fs t a t i o no p e r a t i o nt i m er a n g e d ，s ot h ee f f i c i e n c yo ft h ep r o d u c t i o nl i n e w o u l db es e r i o u s l ya f f e c t e d ：t h ed e c l i n ei np r o d u c tq u a l i t ya n d e s c a l a t i n gc o s t s ，d e l i v e r y d e l a y s ，b u tw i l la l s oa f f e c ts t a f fm o r a l e t h e s ea r er e s t r i c t i n gt h es m o o t hd e v e l o p m e n to f e n t e r p r i s e ，i tm u s ts o l v et h ep r o d u c t i o nl i n eb a l a n c i n gp r o b l e m t h el e a np r o d u c t i o ni sr e c o g n i z e da st h eb e s to r g a n i z a t i o no f p r o d u c t i o ns y s t e m s a n dm e t h o d sb yt h ec u r r e n t i n d u s t r y t h i st o p i ci st h es t u d yo fh o wt oa p p l yl e a n p r o d u c t i o nt h e o r i e sa n dm e t h o d st os o l v et h ep r o b l e m so fu n e v e np r o d u c t i o nl i n e ，f r o m t h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： ( 1 ) s t u d yt h et h e o r i e sa n dm e t h o d so f l e a np r o d u c t i o na n dl i n eb a l a n c i n g ( 2 ) s t u d yt h es t a t u so fp r o d u c t i o nl i n e s ，a n a l y z i n gt h er e a s o n sl e a d i n gt oi m b a l a n c ei n t h ep r o d u c t i o nl i n ef r o mt h ef i v ee l e m e n t so ft h ep r o d u c t i o ns y s t e m ：p e o p l e ，m a c h i n e ， m a t e r i a l ，m e t h o d ，e n v i r o n m e n t , w h i l ed r a w i n gt h ef i s hb o n ed i a g r a m ( 3 ) u s i n gl e a nt h i n k i n gp r o p o s i n gs o l u t i o n so n eb yo n e ，e l i m i n a t eu n f a v o r a b l e f a c t o r so ft h e s ef i v ee l e m e n t sa f f e c to ft h el i n eb a l a n c i n g ，i m p r o v ep r o d u c t i o nl i n eb a l a n c e r l t e ( 4 ) u s i n gt h es i m u l a t i o ns o f t w a r ef l e x s i mt os i m u l a t i n ga ne n t e r p r i s et vp r o d u c t i o n l i n e ，b yc o m p a r i n gp a r a m e t e r sb e f o r ea n da f t e ri m p r o v e m e n t st o i u s t i f yt h eu s eo fl e a n t h i n k i n gt os o l v ep r o d u c t i o nl i n eb a l a n c i n gp r o b l e mi sf e a s i b l e k e yw o r d s ：l i n eb a l a n c i n g ；l e a np r o d u c t i o n ；f l e x s i ms o f t w a r e 西南科技大学硕士研究生学位论文 目录 1 绪论 1 1论文研究背景 1 2论文研究目的 1 3论文研究意义 1 4论文创新点 1 5 论文的国内外研究现状 1 5 1 生产线平衡问题的国内外研究现状 1 5 2 精益生产方式的国内外研究现状 1 6论文研究框架 2精益生产方式理论综述 2 1 精益生产方式的概念及形成过程 2 1 1 精益生产方式的概念“ 2 1 2 精益生产方式的形成过程- 2 2 精益生产方式理论概述” 2 2 1 精益生产的基本原理 2 2 2 精益生产的目标“ 2 2 3 精益生产方式与大批量生产方式的区别 2 3本章小结 3生产线平衡研究 3 1 生产线平衡问题概述 3 1 1 生产线平衡率的计算 3 2 生产系统五要素影响生产线平衡分析 3 2 1 影响生产线平衡五要素之人的分析 3 2 2 影响生产线平衡五要素之机的分析 3 2 3 影响生产线平衡五要素之物的分析 3 2 4 影响生产线平衡五要素之法的分析 3 2 5 影响生产线平衡五要素之环的分析 3 3本章小结 4精益生产方式下生产线平衡问题的研究 4 1针对影响生产线平衡因素人的解决方案 西南科技大学硕士研究生学位论文第页 4 2 针对影响生产线平衡因素一机的解决方案”2 7 4 3针对影响生产线平衡因素物的解决方案“2 8 4 4针对影响生产线平衡因素法的解决方案”2 9 4 4 1 拉式生产的运用“3 1 4 5针对影响生产线平衡因素环的解决方案 4 5 15 s 管理” 4 5 2 目视管理” 4 5 3 企业提供降温、取暖设施 4 5 4 企业采取降噪措施 4 6本章小结” 5 基于f ie x sim 的某公司电视机生产线仿真d 0 00 5 1f l e x s i m 软件概述 5 2某企业电视机生产线概述 5 3生产线现状分析及改善 5 3 1 装配段生产现状分析及改善 5 3 2 第一检测段生产现状分析及改善0 090mooi61 5 3 3 第二检测段生产现状分析及改善 5 3 4 包装段生产现状分析及改善 5 4 生产线第一次改善后仿真结果分析 5 5生产线第二次改善后仿真结果分析 5 6本章小结” 结论” 致 射“ 参考文献” 附录” 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 页 l 绪论 1 1 论文研究背景 现如今，消费者的价值观正在发生巨大的变化，呈现出需求多样化的趋势， 全球经济已经由卖方市场转向买方市场，生产顾客满意产品的同时还要向顾客提 供更满意的服务。“顾客说了算”已经是很多企业必须承认的一个事实，再加上金 融危机，企业面对的形势更加严峻。有资料显示我国制造业的发展水平至少落后 欧美等发达国家2 0 余年。2 0 0 4 年，我国制造业总产值虽然名列世界第四位，但 总体规模仅相当于美国的1 5 ，日本的1 4 ；技术创新能力十分薄弱，工业增加值 率仅为2 6 ，远低于美国的4 9 、日本的3 8 。低水平重复生产，低技术产品的 生产能力严重过剩；而生产高水平产品，高技术含量的企业又少之又少口，。 现在企业的一个普遍现象就是为了按时完成任务拼命地加班加点，整条生产 线看上去一幅繁忙的景象，而隐藏在这背后的却是工人态度的散漫、物料供应的 不及时、高的不良品率等等，而这些都直接导致了生产线平衡率低下。通常，我 们认为生产线的平衡率在5 0 一6 0 时，进行的是一种没有任何科学管理意识的 粗放式生产；生产线平衡率在6 0 一7 0 时，生产过程存在人为去平衡生产线的 因素；生产线平衡率在7 0 一8 5 时，对生产线的控制基本是在科学管理的原则 下进行的；生产线平衡率大于8 5 时，我们认为生产过程是在“一个流”的方式 下进行的阻，。实际生产中，很多企业生产线平衡率都是很低的，绝大多数中小企业 平衡率都在7 5 左右，有的甚至7 0 都不到，比较先进的企业平衡率也不过8 0 左右。而生产线的平衡率不高正会导致企业产出率低，竞争力直线下降，在如今 竞争激烈的市场环境下，企业必须首先解决生产线不平衡问题，才能在这个无硝 烟瞬息万变的战场上做持久之战! 本课题正是此背景下提出，并运用当今工业界最先进的管理方式精益生 产方式来解决生产线不平衡问题。 1 2 论文研究目的 本课题拟在通过运用精益生产的理论来研究生产线不平衡问题，通过优化导 致生产线不平衡的生产系统五要素：人、机、料、法、环来提高生产线平衡率， 使它们在发挥自身效益的同时相互之间更好的配合，并以最优的组合为企业创造 西南科技大学硕士研究生学位论文第2 页 更高的价值，最终希望通过本课题的研究达到以下目的： ( 1 ) 提高生产线平衡率：生产线平衡率不高严重影响企业发展，所以本课题研 究的首要目标就是通过运用精益生产方式解决生产线平衡率低下问题，使企业的 平衡率有明显的提高，从而提高企业竞争力。 ( 2 ) 降低生产成本：生产线平衡率得到提高意味着：机器故障率降低，减少维 修成本；物料搬运流畅，供应及时，减少人力等待、机器空转浪费；作业方法更 合理，减少操作时间；生产现场更加干净，降低搬运时间；而且工人积极性会得 到提高，责任心更强，这些都降低了管理成本，提高企业的产出率。 ( 3 ) 提高产品质量：大量的产品缺陷数据统计表明，大约9 0 的制造缺陷是在 生产现场中发现与捕获的h ，。精益生产方式下，为了保证生产线平衡率的提高，生 产过程中采取给每个员工灌输“第一次就做正确 的思想、每个工人对本工序实 施目检和自检、同时赋予机器以人的智慧，对产品质量层层把关的措施，这样自 然提高了产品质量。 ( 4 ) 缩短交货期：生产线平衡率提高以后，供应商能及时供货，生产线减少停 工待料现象，堵塞现象也得到很大缓解甚至消失，流水线真正的流动起来，工人 能高效率的完成任务，从而缩短交货期。 1 3 本 ( 1 ( 2 ( 3 ( 4 到更好 ( 5 ( 6 务、一 最 学习并 这一方 l 门中国 西南科技大学硕士研究生学位论文第3 页 1 4 论文创新点 从生产线平衡问题提出到现在的几十年间，已经有很多专家、学者致力于此 问题的研究，也得出了一些解决方法，比如：j a c k s o n 算法、分枝定界法、启发式 算法等。虽然这些方法都能够得出最优解，但由于计算的复杂性，而且忽略了生 产中很多实际因素，很难把得出的结果运用到实际生产中去。 分析文献资料可以看出，这些方法大都是注重于平衡各工序的操作时间，消 除瓶颈工位来提高生产线平衡率。但都没有考虑影响生产线平衡问题的外界因素， 比如工人由于操作熟练度不够，导致不必要的时间浪费；或者由于机器保养不及 时而发生故障，导致生产不能顺利进行；物料运送不及时导致生产线停工， 这些外界因素都会波及生产线的稳定性。 本课题的创新之处就是立足于以往解决生产线平衡问题的基础上，再运用精 益思想对生产线进行全面分析，从生产系统五要素：人、机、料、法、环入手， 找出影响生产线平衡的外界因素，并运用精益思想来消除这些不利因素，由内而 外，保障生产系统各要素都能发挥最优效用，从而保障生产线的平衡率得到提高。 西南科技大学硕士研究生学位论文第4 页 究了生产线的改善问题。经过半个多世纪的研究，a l b 问题已从最优化方法进展到 启发式方法及人工智能方法。 1 9 5 6 年，j a c k s o nj r 提出了一种解决a l b 问题的枚举法，即j a c k s o n 列举 法c 9 o1 9 7 9 年h a c k m a ns t 等人设计了分枝定界算法嘲。1 9 8 1 年j o h nfk o r r a s 、 h o ns h i a n gl a n 给出了一种随机型a l b 问题的启发式算法，它可以在接受的计算 时间内产生满意的a l b 问题的设计方案“。2 0 0 0 年，s a b u n c u o g l u 等给出了a l b 问 题的遗传算法与模拟退火算法n “。2 0 0 1 年b r i a njc a r n a h a n 在流水线平衡中考虑 操作者的生理需要因素，第一次结合了人机工程、工效学设计了三种启发式方法 求解多因素( 如疲劳因素、时间因素) 流水线平衡问题“”。 在国内，生产线的应用技术研究尚未深入到生产管理中，由于生产线不平衡 引起的效率低、成本浪费现象十分严重，生产线的平衡技术在中国企业中有很大 的市场。国内也有一些理论工作者对a l b 问题进行了研究，例如孙建华，高广章 等介绍了生产线平衡的方法，并分析了5 s 活动与生产线平衡的关系“”。也有学者 将精益生产有关理论应用在企业生产管理中，通过实例阐述了装配生产线平衡改 善的基本原则与方法，并对装配生产线的平衡进行了分析和改善“。 流水线平衡问题属于n p 问题，虽然对它的研究己有几十年的历史，但至今尚 未形成一套系统的方法和理论。一些理论上的最优化方法虽能够提供最优平衡， 但由于其计算的复杂性，并且忽略了很多实际因素，离实际运用还有较大距离。 所以，寻找解决生产线平衡问题的方法仍然在继续。 1 5 2 精益生产方式的国内外研究现状 日本丰田公司在2 0 世纪6 0 年代推出了关于组织、管理和产品开发、生产运 作等方面的一种新管理方式，即丰田生产方式“”。经过2 0 多年的努力发展，精益 生产方式已经成为一门综合的管理技术，到了2 0 世纪8 0 年代，欧美、韩国及我 国台湾地区的大部分企业也全部或部分地导入了精益生产方式“，并且发展到现在 已经趋于成熟。尤其是丰田公司，以事实证明了其运用此方法后得到的巨大成功， 2 0 0 3 年，其销售利润比美国三大汽车巨头总和还多。 精益生产方式在我国起步比较晚，我国在8 0 年代末引入精益生产方式理念， 9 0 年代推广和发展n ”。中国一汽在7 0 年代末期引入精益生产方式，在该厂已得到 了相当成熟的应用。另外，长春一汽、二汽、南汽、天津一汽等企业的精益生产 实践水平也大大领先于国内其它行业的水平。广州日立从1 9 9 9 年着手开展准时供 应、同时推动整体供应链准时生产，到目前已经取得了良好的效果。但是，这些 西南科技大学硕士研究生学位论文第5 页 企业也存在如何继续深入发展丰田生产方式的问题。另外，有很大一部分企业在 试行丰田生产方式时未见成效，草率收场。这是因为中国的很多中小企业的领导 者还没有意识到精益生产方式给企业所带来的巨大的效益，甚至很多人片面地认 为精益生产方式只适用于汽车行业，对本行业没有用。 总之，我国企业推行精益生产方式，有的获得了巨大的成功，有的并未获得 预想的成功，主要是因为精益生产方式在我国的普及面较窄，相关教材较少以及 宣传培训力度不大；对于已经实行精益生产方式的企业，没有及时对运行情况进 行调查，建立反馈机制并总结经验；没有将精益生产上升到理论高度再实践；而 且认识上有误区，实践中生搬硬套，有些企业认为实施了看板管理就是实行了精 益生产，对现有的生产管理方法不加以任何的调整和改进；再就是因为精益生产 是一项系统工程，需要对以前的生产观念进行彻底的改变，企业高层要足够的重 视；而且精益生产在开展之初，培训不够，很多人员的意识和思想跟不上，会造 成停线等问题，导致员工认为还是以前的生产方式好。这些都是导致精益生产方 式在我国企业的应用与国外企业有很大差距的原因。但是精益生产方式的实施将 成为制造业乃至其他行业的必要之选是毋庸置疑的n 町1 1 6 论文研究框架 本课题的研究思路按照图卜1 所示，逐层推进。 西南科技大学硕士研究生学位论文第6 页 第一章绪论 第二章精益生产的理论研究 第三章生产线平衡问题研究 第四章运用精益思想提出解决方案 第五章运用f l e x s i m 对某电视机生产线进行仿真 结论 图1 1论文研究框架 f i g 1 1 t h e s i sf r a m e w o r k 西南科技大学硕士研究生学位论文第7 页 2 精益生产方式理论综述 2 1精益生产方式的概念及形成过程 2 。1 1精益生产方式的概念 精益生产方式，顾名思义，精，即精益求精。益，效益，利益。精益即不断 的追求尽善尽美。精益生产是一种不断向完美努力的生产方式。追本溯源，精益 生产方式就是美国的工业工程技术在日本的应用”帕，丰田汽车公司调查部部长中山 清孝如是说。 2 1 2 精益生产方式的形成过程 精益生产方式即丰田生产方式，诞生于日本丰田汽车公司。1 9 9 0 年美国人将 它命名为精益生产方式，称为l e a np r o d u c t i o n ，简称l p 。 丰田公司的前身是一家纺织公司，创始人丰田佐吉先生一生善于创新，他的 儿子丰田喜一郎于1 9 3 0 起开始研究汽车。1 9 3 3 年，丰田公司设立了汽车制造部。 1 9 3 6 年，丰田汽车公司投产的第一辆丰田从型汽车问世，标志着丰田正式走造车 这条路。上世纪三十年代，丰田喜一郎和堂弟丰田英二前往美国底特律向福特公 司进行为期三个月的汽车制造过程的学习，当时福特实施大批量生产方式，生产 指令下达到每一工序，为了不停工，保证生产的顺利进行，要求每道工序提前生 产、超量生产，用足够的库存保证生产的流畅，但丰田喜一郎却发现这种生产方 式的弊端：过量生产出来的产品会造成大量的库存，而且不产生任何价值。于是 他就思考，既然每天的任务量是一定的，那就正好生产那么多的产量不就好了吗? 丰田喜一郎利用逆向思维，想出了只向最后一道工序下命令，然后由最后一道工 序逐级往前推的方法，做到“恰好赶上 ，不多也不少，由此产生了精益生产思想 的雏形。 1 9 5 6 年，丰田创始人之一的大野耐一到美国参观通用和福特汽车公司，却被 美国的超市所吸引。当时大野耐一的想法就和超市原理一样，如果生产线上的后 工序只在需要的时候，仅按所需要的数量，到前工序去领取所需数量的零部件， 准时生产就可以实现，而前一道工序永远只按下道工序的需求生产需要的量就行， 绝不超量生产，这样的生产方式下，就会最大限度地减少材料、在制品、半成品 和制成品的库存。 至此，以大野耐一等人为代表的精益生产的创始者们，在分析了大批量生产 西南科技大学硕士研究生学位论文第8 页 方式后，寻找到了另一种适合他们自己国情、厂情的生产方式丰田生产方式。 事实证明，运用此方法取得的效果很显著，因为当时丰田公司的月产量由1 5 0 辆 提升到2 0 0 0 辆啪，。从5 0 年代到7 0 年代，丰田公司虽以独特的生产方式取得了显 著的成就，但这一时期丰田生产方式并没有受到真正高度的重视，仅仅在丰田汽 车公司及其配套商的部分日本企业中得以实施。 丰田生产方式真正引起注意是在1 9 7 3 年石油危机以后，石油危机将整个西方 经济带入了黑暗的缓慢成长期，而且市场环境发生变化后，大批量生产所具有的 弱点日趋明显。与此同时，丰田公司的业绩开始上升，与其它汽车制造企业的距 离越来越大，1 9 8 0 年以1 1 0 0 万辆的产量全面超过美国，成为世界汽车制造第一大 国。丰田在别人都走下坡路的时侯，出奇的走了上坡路。丰田这一惊人的成功立 马引起了汽车业老大美国的注意，在市场竞争中惨败的美国，当然很不服气，于 是在1 9 8 5 年，由美国麻省理工学院牵头实施研究项目“国际汽车计划”( i m v p ) 。 大量专家、学者，用了五年时间，耗资5 0 0 万美元，对1 4 个国家的近9 0 个汽车 装配厂进行实地考察，并对西方的大量生产方式与日本的丰田生产方式进行对比 分析，终于意识到致使市场竞争失败的关键是美国汽车制造业的管理水平已落后 于日本，并于1 9 9 0 年出版了改变世界的机器一书，将丰田生产方式经理论 后总结出来，定名为l e a np r o d u c t i o n ，即精益生产，并对其管理思想的特点与内 涵进行了详细的描述。这就是精益生产方式的由来。 2 2 精 来越多 生产方 2 2 1 精 精 足顾客 精 将精益 西南科技大学硕士研究生学位论文第9 页 图2 1精益屋 f i g 2 1 l e a np r o d u c t i o nh o u s e 通过图2 - 1 ，可以看出只有通过不断的消除浪费，才能无限的接近完美。浪费 有可见的和不可见的，精益生产认为“凡是不增值的活动都是浪费”，即凡是不赚 钱的都是浪费。比如“搬运 就是一种浪费，因为就算将材料来回搬上万次，也 不可能让它增值。精益生产将生产系统里的浪费定义为八种，如图2 - 2 所示： 图2 2精益生产八大浪费 ( 1 ) 过量生产的浪费 精益生产认为凡是现在不需要的，多生产出 产品并不一定卖得掉，提前用掉了生产费用，还 力等多重浪费。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 0 页 ( 2 ) 生产次品的浪费 次品是最不划算的浪费，因为次品并不影响正常使用，但也没有谁愿意买。 却因为返工带来人力、物力等二次浪费。 ( 3 ) 库存的浪费 库存是浪费，而且是“万恶之源 ，由于库存很多，将故障、不良品、缺勤、 能力不平衡等问题全部掩盖住了。如果降低库存，就能将上述问题彻底暴露出来， 进而能够逐步地解决这些库存浪费。 ( 4 ) 动作的浪费 精益生产将不增值的动作称为活动，只有产生价值的才是工作。工人在操作 过程中会有很多动作的浪费，比如弯腰次数过多、伸手距离太长等，这些无效动 作不会给产品带来任何的增值作用，反而会给工人带来疲劳，造成身体上的慢性 伤害。 ( 5 ) 检验的浪费 检验既不能使次品、废品变成良品，也不能使良品再额外增加一点点价值。 ( 6 ) 搬运的浪费 来料的卸载、生产环节的物料运输、成品的装运等等，这些搬运活动都不会 会使产品增值，却会造成物品移动所需的空间、时间浪费。有些企业利用传送带 或机器搬运的方式来减少人工搬运，这种做法是花大钱来减少工人体力的消耗， 实际上并没有排除搬运本身的浪费。 ( 7 ) 等待或闲置的浪费 等待会造成设备空转或闲置，造成作业员与设备的作业时间损失，是一种看 不见的浪费。 ( 8 ) 管理的浪费 工厂管理没有理论大师，只有实践大师。由于事先管理不到位而造成管理浪 费，科学的管理应该是具有相当的预见性，有合理的规划，并在事情的推进过程 中加强管理、控制和反馈，这样就可以在很大程度上减少管理浪费现象的发生。 精益生产过程就是通过不断的发现浪费，消灭浪费，从而将成本降到最低。 减少一成的浪费就等于增加一倍的销售额拉”。假设在商品售价中成本占9 0 ，而利 润为1 0 ，如果想把利润提高一倍，就必须把销售额增加一倍。在现在的竞争环境 下，几乎是不可能实现的! 但如果从占售价9 0 的总成本中消除1 0 的不合理因素， 即无谓的浪费，实现以上目标就相对容易得多。有研究数据表明，一件产品从原 材料进厂到产成品出厂，只有大约2 0 的时间是增值的汹，有近8 0 的时间是不增 西南科技大学硕士研究生学位论文第11 页 值活动，而无数管理者为了提高利润都在这2 0 的时间内找增值空隙，考虑如何使 生产设备更先进，如何让员工操作更快等来加快进度，偏偏没有把更多的精力放 在这可以获取更多利润空间的8 0 的时间上。 图中的两大支柱分别是准时化和自动化。所谓准时化j i t ( j u s ti nt i m e ) ， 即在需要的时候，以需要的数量，生产需要的产品，不多生产也不少生产。生产 过程中，采用逆向思维，将生产指令之下达到最终工序，由最终工序逐层反推， 逆流而上，推算出各道工序所需要的产品，同时在生产过程中始终贯彻“下道工 序是客户 的理念，在此理念的指导下，就不会有废品或不良品产生并流入下道 工序，同时各工序之间采用“看板 方式进行生产命令的下达。 自动化的思想是指一方面赋予机器以人的智慧，在设备上开发、安装各种自 动停止装置和加工状态检测装置，一旦发现异常或不良产品可以自动停止设备运 行。另一方面，当工人发现产品或设备的问题时，有权白行停止生产。依靠这样 的机制，不良产品一出现马上就会被发现并且立即停止生产线或设备，找到发生 异常的 能造成 精 合理的 丰田公 润均达 存下去 才叫改 气将会 不良， 精 以自动 2 2 2 精 句话概 利润。 零库存 西南科技大学硕士研究生学位论文第12 页 2 2 2 1零库存 精益生产提出了“向零库存进军 的口号婚“。库存的大量存在，掩盖了生产线 很多问题，表面上看，生产线是在平衡进行，实际上整个生产系统可能已千疮百 孔，而且这之中的某个隐患最终将导致严重的问题，拖垮整个生产系统。所以企 业要想彻底的变革，只有通过不断的降低库存量，使大量问题一一暴露，不断地 向该目标靠近才行。 2 2 2 2 高柔性 现在是真正的“顾客是上帝”的时代，企业都在围绕顾客转，一切以顾客的 需求为导向标。聪明的企业家总是把市场调查情况作为最高情报，第一时间按顾 客的需求做改变，不断地研究适合顾客的最新产品，对于企业而言，要想在同行 业中取得绝对优胜就必须有制胜的法宝，比如推新产品的速度比别人快，或者生 产别人还没法生产出来的产品，而这一切都是需要以企业的高柔性做代价的。 2 2 2 3 零缺陷 质量是设计出来的，不是检验出来的n ”。现在企业在定产品质量目标的时候从 来不以百分之百为目标，只是无限接近这个数字，因为他们认为不合格品的出现 是不可避免、理所当然的。过去企业对花在预防缺陷上的费用总是能省则省，结 果却造成更多浪费，如材料、工时、检验费用、返修费用等。精益生产要求消除 各种引起不合格品的原因，在加工过程中每一工序都要求达到最好水平，强调“第 一次就做对，以“零缺陷”为目标，不断提高产品的合格率。 2 2 3 大 义。现 方式的 ( 1 企业不 上加上 本主义 ( 2 实行做 西南科技大学硕士研究生学位论文第13 页 而精益生产方式下，杜绝一切超前生产，没有需要坚决不多生产，并提出“零库 存 、“零在制品”的口号。 ( 3 ) 对待同行业的态度不同：大批量生产方式下，各企业以及经销商、供应商 之间都看做是对手，生怕商业机密泄露。而精益生产方式下，强调的不仅是企业 内部自身的优化，还波及到所有供应商和销售商，强调整个系统的共同优化。 ( 4 ) 质量观不同：大批量生产方式下认为一定数量的不合格品是不可避免的， 主张事后检查，生产人员在生产过程中不需要对产品质量进行保证；而精益生产 方式下要求“零缺陷 ，不设置专门的检验部门以及质检人员，而是在生产过程中 进行检查，确保每一步都一次做对，从而保证产品的最终合格。 ( 5 ) 对人的态度不同：大批量生产方式下，人就是执行任务的“机器 ，员工 只能服从和完成上级安排的任务；而精益生产方式下，人是被充分重视的，有绝 对的主权。同时充分调动员工的积极性，用智慧来为企业创造更多的效益，并且 更好的发挥员工自身的价值。 曾有学者对这两种生产方式做过详细的比较，如表2 - 1 所示： 表2 1精益生产方式与大批量生产方式的区别 t a b 2 1t h edif f e r e n c eb e t w e e nl e a np r o d u c tio na n dm a s sp r o d u c tio n 比较内容精益生产方式大批量生产方式 生产目标追求尽善尽美，利润最大化尽可能好 工作方式集成，多能，综合工作组分工，专门化 管理方式 权利下放 宝塔式 产品特征面向用户、生产周期短数量很多的标准化产品 供货方式j i t 方式，零库存大量库存缓冲 产品质量由工人保证，质量高，零缺陷检验部门事后把关 返修率几乎为零很大 工作关系集体主义精神相互封闭 用户关系以用户为上帝，产品面向用户以用户为上帝，但产品少变 供应商同舟共济，生死与共互不信任，无长期打算 雇员关系终身雇用，以企业为家可随时解雇，工作无保障 西南科技大学硕士研究生学位论文第14 页 2 3 本章小结 本章主要对精益生产方式的概念、形成过程、精益生产的理论体系以及其与 大批量生产方式的区别做了描述。为下面章节分析以及解决生产线平衡问题提供 理论和方法。 西南科技大学硕士研究生学位论文第15 页 3 生产线平衡研究 3 1生产线平衡问题概述 1 9 1 4 年，第一条流水生产线诞生于美国福特公司，给福特公司带来金钱和名 利上的巨大效益，它使得福特公司称霸于全球汽车行业乃至制造业。在这之前， 福特公司的工人装配一个汽车底盘所需要的时间是1 2 5 小时，而当流水线试验成 功后，完成一件汽车底盘的装配时间是9 3 分钟，劳动生产率提高了8 倍多1 ，在 那个年代，福特公司就已经达到每分钟一辆车的水平，而丰田从成立到1 9 5 0 年十 几年的时间的产量还不如福特一天的产量。由此可以看出流水线出现的重要性， 它给整个汽车制造业以及其他行业带来了一场彻底的改革，为制造业的发展起了 推波助澜的作用。 但是随着流水线技术的进一步发展，其存在的不足之处也逐渐显现：生产线 经常出现停工待料、忙闲不均等现象，即生产线不平衡。生产线不平衡是制约企 业发展的最大隐患。它就好比企业的心脏，因为一切产成品都是经由生产线加工 而成，一旦生产线出现问题，将对企业的健康成长有很大影响。目前我们国内企 业生产线的平衡率普遍在7 0 左右，就连很多大型国企的平衡率也只在8 0 左右。 为了发展我国制造业，增强企业竞争能力，必须解决生产线平衡问题。 3 1 1生产线平衡率的计算 生产线平衡率就是衡量生产线进度的指标，它直观的表示了一个企业的生产 力水平。计算方法“见式( 3 1 ) ： 生产线平衡率= 云笔舌嵩嚣器。 e t i 2 万丽丽i = l 丽ct 1 0 0 3 1 ) 人或机器的数目 一 c t c y c l et i m e ，即瓶颈时间，是生产线上生产时间最长工序的时间，它制约 整条生产线的生产进度。瓶颈，顾名思义就是一个瓶子最窄的位置，如图3 - 1 所示： 西南科技大学硕士研究生学位论文第16 页 t 图3 1生产线瓶颈示意图 f i g 3 一l p r o d u c t i o nii n eb o t t i e n e c kd i a g r a m 生产线平衡率就好比流水流过瓶子的速度，显然流水速度的快慢取决于瓶颈 的直径。由于有瓶颈工位的限制，瓶身的直径d 再大，也不能提高其流速。近似 木桶原理：一个水桶装水量的多少取决于最短的那块木板。一个简单的例子如图 3 - 2 所示，一个作业有5 个工序，每个工位由一人操作，不难发现第3 个工位耗时 最长，是影响效率的瓶颈。根据公式计算出当前的平衡率为7 6 。 要 时间， 衡率的 3 2 现 业家们 之重就 西南科技大学硕士研究生学位论文第17 页 生产系统由人( m a n ) ：机器( m a c h i n e ) 、物料( m a t e r i a l ) 、方法( m e t h o d ) 、 环境( e n v i r o n m e n t ) 五要素组成，简称5 m 1 e ，它们分别作用于生产系统，各要素 之间相互影响，相互制约。本课题研究生产线平衡问题，根据生产现状画出影响 生产线平衡的鱼骨图，如图3 - 3 所示，分别找出它们各自影响生产线平衡的原因， 运用精益生产的思想，逐一分析，对症下药，解决问题。 图3 3生产系统五要素影响生产线平衡率鱼骨图 f i g 3 3 f i v ef a c t o r si n f i u e n c et h ep r o d u c t i o ns y s t e mp r o d u c t i o n ii n eb a i a n c e r a t eo ft h ef i s hb o n ed i a g r a m 3 2 1影响生产线平衡五要素之人的分析 精益生产认为人是最不确定、最不稳定的b 5 ，。一件产品从投入到产出的全过程 都离不开人的参与，所以一旦“人”这个因素出现波动必定会影响到生产线的平 衡率。通过观察并结合鱼骨图3 3 可以发现生产线经常出现以下会造成生产线不 稳定的现象( 以某企业电视机生产线为例) ： 西南科技大学硕士研究生学位论文第18 页 ( 1 ) 工人自律性不够：交头接耳，甚至追逐打闹、擅自离开工作岗位； ( 2 ) 工人技能差异：不能保证每一步工作都做到位；同样的工作，新手花费的 时间更多； ( 3 ) 工人生理、心理疲劳，影响操作时间。还会因为工作的枯燥乏味，降低积 极性和责任意识； ( 4 ) 工人素养差异：由于工位操作时间的差异，繁忙工位的工人会产生不平衡 心理： ( 5 ) 工人对操作不够熟练，导致失误，严重时会导致机器故障，甚至危及人身 安全。人误是导致很多安全事故的首要原因，据非精确统计，人误行为对于系统 的失效作用大致为6 0 一9 0 汹，； ( 6 ) 工作没有按需分配。很多时候工人对本工位的工作并不感兴趣或者更擅长 其它工种的工作，企业在培训的时候没有按照工人自身兴趣来培养，而是根据工 作需要来培训，没有考虑工人的感受。而人是有感情、有思维的，如果员工对工 作感到不称心，心里就可能别扭而意气用事，做出来的产品质量肯定差强人意， 而且工人本身的热情也会被慢慢磨灭； ( 7 ) 工人创新意识、责任意识、节约意识不够。我国人才培养起步低、起步晚， 资料统计，每2 5 人只有1 人受过高等教育m ，。文化修养不够就会局限员工的创新 意识、节约意识、责任意识。一线员工对生产线情况最了解，他们最清楚哪些地 方有操作的浪费，比如，胶带长度实际可以更短，这一改变不但可以节约原材料 降低成本，也节省工人的操作时间，但他们却只有想法没有行动。另外精益生产 思想所宣传的很多内容，员工会由于文化修养不够，接受困难，响应速度慢。再 者，当零件出现问题时，工人由于害怕承担责任，就顺水推舟任由不合格品流向 下一道工序。现场还可发现工人生产过程中浪费现象严重； ( 8 ) 企业员工流动率大。企业留不住人的现象当下很普遍。人员的流动会影响 生产线的正常平稳运行，造成生产的中断，自然也会影响到平衡率； ( 9 ) 员工缺少团队合作精神。员工进行技术革新，往往花费很长时间，很多精 力，最后却以失败而告终。缺乏团队合作精神是他们失败的原因，最终淹没了的 也许是可以改变目前生产线堵塞的好创意； ( 1 0 ) 员工技能单一。员工技能单一的好处是可以专注于他自己的工作，一旦 生产线出现需求波动，就会因为缺少那方面技术人员而影响生产线的平稳运行， 严重时会导致整条生产线的停线； ( 1 1 ) 班组长领导能力欠缺。班组长为了完成进度会不断地催促工人，导致生 西南科技大学硕士研究生学位论文第19 页 产混乱。而且一旦工人犯错，在不问清原因的情况下，就用罚钱或扣工资的手段 来惩罚员工，员工尽管表面接受，其实内心很不服气，这些都会有意识或无意识 地反映到工作上，影响产品质量和生产效率； ( 1 2 ) 企业没有安排适当的休息时间：工人占用生产时间解决生理问题。比如， 喝水、上卫生间； 3 2 2影响生产线平衡五要素之机的分析 机器是维系企业生产运转的支柱。很多企业在投资的时候都会将设备放在第 一位，因为先进的设备会给他们带来先进的生产力，使他们以更优质、更快的速 度首先占领市场。但是企业机器设备三天一大修，两天一小修的现象已成为家常 便饭。尽管越来越多的企业已经意识到机器设备的重要性，也加大了维护力度， 但依然存在以下影响生产正常进行的现象： ( 1 ) 机器故障频发。机器的故障几乎都是人为引起的，工人没有深刻了解机器 设备的操作过程和机器的性能，导致故障频发。而维修工责任心不够，甚至敷衍 了事，导致机器不能及时修好，延迟生产时间。生产系统一旦机器出故障，就会 造成生产过程的暂停，短的几分钟，长的要几个小时，甚至几天，严重影响生产； ( 2 ) 机器维护制度不健全。企业为了维持生产的正常进行，赶进度，设备经常 带故障作业，除非实在无法作业才会停下来维修。俗话说，“磨刀不误砍柴工 。 设备不按时保养，会频频引起小故障，小故障不及时处理，就会造成大问题。很 多企业没有健全的维护制度，对于机器的日常检查，养护，责任分工都不明确。 机器的 ( 3 作业； ( 4 有一本 当下一 ( 5 响产品 必要的 的位置 注意， 西南科技大学硕士研究生学位论文第2 0 页 3 2 3 影响生产线平衡五要素之物的分析 物料搬运是生产过程中的一个重要环节，它为生产过程作辅助作用。物料搬 运的及时性、准时性以及材料的正确性都是保证生产线正常进行的必备条件，但 是，因为物料供应不及时、或者领料错误而导致生产线等待的现象时有发生，这 些都会影响生产的进度，波及生产线的平衡，以下就是生产车间常见的搬运问题： ( 1 ) 搬运不及时。生产线上经常看到班组长催促搬运工送材料，很多时候都是 等原材料用到只剩一两个马上面临缺料时，搬运工才急急忙忙推着小车去领料。 另一种情况就是搬运工提前运送物料，导致工位原材料大量堆积，员工操作不方 便，碍手碍脚，还会堵塞搬运路线，使搬运工不能及时的将物料送到地点，影响 生产的正常进行； ( 2 ) 生产布局不合理，导致搬运混乱。有文献指出因车间布局不合理所产生的 运行费用占制造系统整体费用的2 0 5 0 ，而优良的车间布局可使这一费用只 占1 0 - - - - 3 0 汹1 ，企业布局不合理会影响搬运时间，比如从仓库到某工位，如果整 体布局比较混乱，搬运时就会迂回辗转，多走不必要的路线，费时费力，影响生 产进度，导致生产延后； ( 3 ) 搬运工责任意识不够。如果管理不严格，制度不严谨，搬运空隙，搬运工 就会聚在一起聊天，导致搬运不及时； ( 4 ) 搬运设备落后。在日本或者欧美等发达国家，搬运设备都已经换成自动拖 车等先进设备，不但省了人力还节约了时间，一举两得。而在我国，大部分企业 都依然是采用全人力频繁搬运，既费力又费时，影响整条生产线的进度； 3 2 4 影响生产线平衡五要素之法的分析 作业方法的合理与否对于提高生产效率至关重要。如果作业方法不科学、动 作不经济将会