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精益生产线设计 精益生产线设计 中文摘要 现代工业的发展，以第二次世界大战为一个分水岭，二战以前，以美国福特汽车 公司为代表的大规模的生产流水线是现代工业生产的主要特征。二战以后，以日本丰 田汽车公司首创的精益生产方式代替了大规模的生产流水线的生产方式，一跃而成为 时代的主流。在7 0 年代末期精益生产方式由日本引入我国。经过3 0 年的学习与实践， 精益生产方式在我国生产制造领域，尤其是在汽车行业取得了显著的成效，对国民经 济的发展起到了巨大的推动作用。 3 0 年来，国内研究领域对精益生产理论或工具已有较系统的研究，但对其中的 精益生产线设计的研讨相对较少，精益生产线是实现精益生产的载体，本论文立足于 精益生产理论和在生产行业的实践，对精益生产线的设计提出了一套行之可靠的方法 和步骤，可适用于各行各业。其核心的思想是员工参与和持续改善，创立以“尊重人 性“为核心的人性化管理文化。 关键词：精益生产线设计，生产周期时间，浪费， e p e i ，生产率 作者：梅忠 指导教师：刘文杰 l e a nl i n ed e s i g n l e a nl i n ed e s i g n a b s t r a c t f r o mt h em o d e mi n d u s t r a ld e v e l o p i n gp o i n to fv i e w ，t h e2 n dw o r l dw a ri sat u r n i n g p o i n t ，b e f o r et h e2 w o r l dw a r , m a s s i v ep r o d u c t i o ns y s t e m ，l e db yf o r d ，i st h em a i n p r o d u c t i o nm e t h o d b u ta f t e rt h e2 加w o r l dw a r , t h el e a nm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，i n n o v a t e d b yt o y o t a ，h a sb e c a m ep o p u l a r l e a np r o d u c e r ，c o m b i n e st h ea d v a n t a g e so fc a f ta n d m a s sp r o d u c t i o n ，w h i l ea v o i d i n gt h eh i 曲c o s to ft h ef o r m e ra n dt h er i g i d i t yo ft h el a t t e r a tt h ee n do fs e v e n t ho fd e c a d eo ft a s tc e n t e r y , l e a nm a n u f a c t u r i n gs y s t e mh a si n t r o d u c t e d i n t oc h i n a a f t e ra b o u t3 0y e a r sl e a r n i n ga n dp r a c t i c e ，l e a nm a f a c t u r i n gs y s t e mh a s d e v e l o p e di na l lo f t h ef i e l di nc h i n a , e s p e c i a l l yi na u t o m o t i v em a f a c t u r i n gi n d u s t r y l e a n m a n u f a t u r i n gm e t h o dc o n t r i b u t e db i gp o r t i o nt oc h i n ae c o n o m i c a ld e v e l o p m e n t d u r i n gt h ep a s t3 0y e a r s ，l e a nm a n u f a c t u r i n gc o n c e p t , l e a nm a n u f a c t u r i n fp r i c i p l e ， l e a nm a n u f a c t u r i n gt o o lh a v eb e e nd e v e l o p e d d e e p l ya n dd i s c u s s e di nc h i n a ，b u tf o r l e a nl i n ed e s i g n ，i th a sb e e nd i s c u s s e ds e l d o m l e a n - l i n ei st h em o s ti m p o r t a n te l e m e n tt o a c h i v et h ep u r p o s eo fl e a nm a n u f a c t u r i n g b a s eo nt h el e a nm a n u f a c t u r i n gt h e o r ya n d r i c he x p e r i e n c e ，t h el e a nl i n ed e s i g nc o n c e p ta n dp r o c e d u r eh a sb e e nd e v e l o p e di nt h i s a r t i c l e i tc a nb eu s e di no t h e ri n d u s t r i e s t h ec o r ec o n c e p tt oi m p l e m e n tt h el e a nl i n e d e s i g na r et h ee m p l o y e ei n v o l v e m e n ta n d c o n t i n u ei m p r o v e m e n t k e yw o r d s ：l e a nl i n ed e s i g n ，c y c l et i m e ，w a s t e ，e p e i ( e v e r yp a r t ，e v e r y w r i t t e n b y ：m e iz h o n g s u r p e r v i s e db y ：l i uw e n j i e 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：地涪e l 期：研究生签名：潲i 侈期： 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背景与美国是大不相同的，日本的家族观念、服从纪律和团队精神是美国人所没有的。 日本没有美国那么多的外籍工人，也没有美国的生活方式所形成的自由散漫和个人主 义的泛滥。日本的经济和技术基础也与美国相距甚远，日本当时没有可能全面引进美 第一章绪论 精益生产线设计 国成套设备来生产汽车，而且日本当时所期望的生产量仅为美国的几十分之一。“规 模经济”法则在这里面临着考验。 丰田英二和他的伙伴大野耐一进行了一系列的探索和实验，根据日本的国情，提 出了解决问题的方法。经过3 0 多年的努力，终于形成了完整的丰田生产方式，使日 本的汽车工业超过了美国，产量达到了1 3 0 0 万辆，占世界汽车总量的3 0 0 a 以上。 丰田生产方式是日本工业竞争战略的重要组成部分，它反映了日本在重复性生产 过程中的管理思想。丰田生产方式的指导思想是：通过生产过程优化，改进技术，理 顺物流，杜绝超量生产，消除无效劳动与浪费，有效利用资源，降低成本，改善质量， 达到用最少的投入实现最大产出的目的。 日本企业在国际市场上的成功经验，引起西方企业界的浓厚兴趣，西方企业家认 为，日本在生产中所采用的方式是其在世界市场上竞争的基础。8 0 年代以来，西方 一些国家很重视对丰田生产方式的研究，并将其应用于生产管理。 1 1 2 精益生产在国内的发展 精益生产方式在7 0 年代末期由日本引入我国。长春第一汽车制造厂是最早引进 精益生产方式的企业。1 9 7 9 年下半年，“一汽“开始边学习，边创造条件，边试点， 逐步推广应用精益生产模式。1 9 8 1 年，精益生产的创始人之一，丰田公司的大野耐 一先生访问了“一汽 ，帮助推广精益生产方式，内容主要是应用看板系统控制生产现 场作业。8 0 年代初，中国企业管理协会组织推广现代管理方法，精益生产管理方式 被作为推广的现代管理方法之一，在全国范围内进行宣传，并为许多企业所采用。 近年来，我国企业对精益生产方式有了进一步的认识，在汽车、电子、仪表制造 业等实行流水生产的企业中应用精益生产，获得了明显的效果。例如，第一汽车制造 厂、第二汽车制造厂、上海大众汽车有限公司、四川仪表四厂等一批企业，应用精益 生产，并结合我国国情、厂情进行了创造性的工作，取得了丰富的经验，创造了良好 的经济效益。 1 2 本课题的主要研究对象 在生产制造行业，所有的生产都是要依靠生产线才能实现，精益的生产线是保证 达到精益生产目的的前提之一。简单来讲，生产线分为全自动化生产线，半自动化生 产线和手工生产线，如图l 。全自动化生产线是由全套自动化机器组成的，没有人 2 精益生产线设计第一章绪论 员在线操作，手工生产线是指没有自动化机器的参与，全部由员工手工操作来完成， 半自动生产线是介于两者之间，既有自动化机器也有人员操作的混合生产线，为了 使本论文的研究更具有普遍适用性，所以，本课题的研究对象是半自动化生产线或手 工生产线，且以半自动化生产线为例。 上料制程下料物料传送 斗限 l 令一 争 1 厂 手工生产线 u 舡阻 今 2 i 自动机器 莎 、i _ ， 伞 自动机器自动机器 e 一 3 伶 半自动生产线 _ 一 4自动机器自动机器自动机器 9 一 5 自动机器自动机器自动机器自动机器全自动生产线 图1生产线分类 1 3 本课题的主要研究任务 谈到精益生产线，我们首先的反应可能是u 型线或c 型线。只要把一条线摆 成u 型或c 型，这就是一条精益生产线了，这是对精益生产内涵的误解。生产线 是用来生产产品的，生产线的设计至少包含了如下5 方面的内容： ( 1 )如何设置线体 ( 2 )如何准备物料 ( 3 )如何配备人员 ( 4 )如何达到质量要求 ( 5 )如何达到最小的投入 本课题的主要任务是在前人的理论研究和实践的基础上，提炼出一套精益生产线 设计的步骤和方法，以及评估标准。以供生产制造企业来参考使用，创造良好的经济 效益，提升企业管理水平。 3 第二章精益生产简介精益生产线设计 第二章精益生产简介 2 1 精益生产及其特点 精益生产( l e a np r o d u c t i o n ，l p ) ，又称精良生产，其中“精”表示精良、精确、 精美；“益”表示利益、效益等等。精益生产就是及时制造，消灭故障，消除一切浪费， 向零缺陷、零库存进军。它是美国麻省理工学院在一项名为“国际汽车计划”的研究项 目中提出来的。他们在做了大量的调查和对比后，认为日本丰田汽车公司的生产方式 是最适用于现代制造企业的一种生产组织管理方式，称之为精益生产。精益生产综合 了大量生产与单件生产方式的优点，力求在大量生产中实现多品种、小批量、高质量 产品的低成本生产。与传统的生产方式相比较，精益生产方式有如下的特点： 2 1 i 精益生产以简化为手段，消除生产中一切不增值的活动 精益生产方式把生产中一切不能增加价值的活动都视为浪费。为杜绝这些浪费， 它要求毫不留情地撤掉不直接为产品增值的环节和工作岗位。在物料的生产和供应中 严格实行准时生产制( j u s t - i n t i m e ) 。 2 1 2 精益生产强调人的作用，充分发挥人的潜力 精益生产方式把工作任务和责任最大限度地转移到直接为产品增值的工人身上。 而且任务分到小组，由小组内的工人协作承担。为此，要求工人精通多种工作，减少 不直接增值的工人，并加大工人对生产的自主权。当生产线发生故障时，工人有权自 主决定停机，查找原因，做出决策。小组协同工作使工人工作的范围扩大，激发了工 人对工作的兴趣和创新精神，更有利于精益生产的推行。 2 1 3 精益生产采用适度自动化，提高生产系统的柔性 精益生产方式并不追求制造设备的高度自动化和现代化，而强调对现有设备的改 造和根据实际需要采用先进技术。按此原则来提高设备的效率和柔性，在提高生产柔 性的同时，并不拘泥于柔性，以避免不必要的资金和技术的浪费。 2 1 4 精益生产不断改进，以追求“完美”为最终目标 精益生产把“完美 作为不懈追求的目标，即持续不断地改进生产，消除废品， 4 精益生产线设计第二章精益生产简介 降低库存，降低成本和使产品品种多样化。富有凝聚力、善于发挥主观能动性的团队、 高度灵活的生产柔性、六个西格码的质量管理原则等一系列措施，都是追求完美的有 力保证。完美就是精益求精，这就要求企业永远致力于改进和不断进步。 从以上的特点可以看出，精益生产是一种适应现代竞争环境的生产组织管理方 法。它有着极强的生命力，受到各国企业的极大重视。 2 2 传统生产与精益生产的区别 精益生产吸收了传统生产方式的大量优点，并且克服了传统生产方式的缺点。精 益生产显示了比传统生产方式更为优秀的特点。精益生产集准时生产制和柔性制造的 优点于一体，在质量管理上，贯彻六个西格码的质量管理原则，不是依靠检查，而是 从产品的设计开始就把质量问题考虑进去，确保每一个产品只能严格地按照唯一正确 的方式生产和安装；在库存管理上，体现了节约成本的要求，在满足顾客的需求和保 持生产线流动的同时，做到了成品库存和在制品库存最低；在员工激励上，精益企业 里员工被赋予了极大的权利，真正体现了当家作主的精神，并且人事组织结构趋于扁 平化，消除了上级与下级之间相互沟通的隔阂，做到全厂上下一条心。所有这一切都 体现了降低成本、提高产品竞争力的要求。 对那些早已实现了精益生产的企业来说，它们早享受了精益化所带来的种种好 处，如劳动利用率大幅度上升，产品市场竞争力的提高，库存降低，生产周期缩短， 成本下降等等。如果传统企业还在重复过去的生产方式，不进取，不创新，是难以与 精益企业相抗衡的。因此，传统企业只有探索精益之路，实施精益生产，才有可能在 激烈的竞争中立于不败之地。 2 3 传统企业的精益之路 消灭浪费是精益企业始终不渝的追求。浪费在传统企业内无处不在：生产过剩、 零件不必要的移动、操作工多余的动作、待工、质量不合格返工、库存、其它各种 不能增加价值的活动等等。向精益化转变，基本思想是通过持续改进生产流程，消灭 一切浪费现象，其重点是消除生产流程中一切不能增加价值的活动。 2 3 1 改进生产流程 精益生产利用传统的工业工程技术来消除浪费，着眼于整个生产流程，而不只是 第二章精益生产简介精益生产线设计 个别或几个工序。 ( 1 ) 消除质量检测环节和返工现象。如果产品质量从产品的设计方案开始，一 直到整个产品从流水线上制造出来，其中每一个环节的质量都能做到百分之百的保 证，那么质量检测和返工的现象自然而然就成了多余之举。因此，必须把“出错保护 ( p o k a - - y o k e ) 的思想贯穿到整个生产过程中，也就是说，从产品的设计开始，质量 问题就已经考虑进去，保证每一种产品只能严格地按照正确的方式加工和安装，从而 避免生产流程中可能发生的错误。 ( 2 ) 消除零件不必要的移动。生产布局不合理是造成零件往返搬动的根源。在 按工艺专业化形式组织的车间里，零件往往需要在几个车间中搬来搬去，使得生产线 路长，生产周期长，并且占用很多在制品库存，导致生产成本很高。通过改变这种不 合理的布局，把生产产品所要求的设备按照加工顺序安排，并且做到尽可能的紧凑， 这样有利于缩短运输路线，消除零件不必要的搬动，节约生产时间。 ( 3 ) 消灭库存。把库存当作解生产和销售之急的做法犹如饮鸩止渴，因为库存 会掩盖许多生产中的问题，还会滋长工人的惰性，更糟糕的是要占用大量的资金。在 精益企业里，库存被认为是最大的浪费，必须消灭。减少库存的有力措施是变“批量 生产、排队供应”为单件生产流程( o n e p i e e e - - f l o w ) 。在单件生产流程中，基本上 只有一个生产件在各道工序之间流动，整个生产过程随单件生产流程的进行而永远保 持流动。理想的情况是，在相邻工序之间没有在制品库存。实现单件生产流程和保持 生产过程的流动性还必须做到以下两点： 同步：在不间断的连续生产流程里，必须平衡生产单元内每一道工序，要求完成 每一项操作花费大致相同的时间。 平衡：合理安排工作计划和工作人员，避免一道工序的工作荷载一会儿过高，一 会儿又过低。但是，在某些情况下，还必须保留一定数量的在制品库存，而这个数量 就取决于相邻两道工序的交接时间。 实施单件生产流程、同步和平衡这些措施，其目标是要使每项操作或一组操作与 生产线的单件产品生产时间( r a k tt i m e ) 相匹配。单件产品生产时间是满足用户需求所 需的生产时间，也可以认为是市场的节拍或韵律。在严格的按照t a k tt i m e 组织生产 的情况下，产成品的库存会降低到最低限度。 6 精益生产线设计第二章精益生产简介 2 3 2 改进生产活动 仅仅对生产流程予以持续的改善，还不足以实现精益化生产，还要进一步改善生 产流程中的个别活动，以更好的配合改进过的生产流程。在没有或很少库存的情况下， 生产过程的可靠性至关重要。要保证生产的连续性，必须通过减少生产准备时间，机 器检修、待料的停工时间和减少废品的产生。 2 3 2 1 减少生产准备时间 减少生产准备时间一般的做法是：认真细致地做好开机前的一切准备活动，消除 生产过程可能发生的各种隐患，其内容如下： 列举生产准备程序的每一项要素或步骤。 辨别哪些因素是内在的( 需要停机才能处理) ；哪些是外在的因素( 在生产过程 中就能处理- ) 。 尽可能变内在因素为外在因素。 利用工业工程方法来改进技术，精简所有影响生产准备的内在的、外在的因 素，使效率提高。 2 3 2 2 消除停机时间 全面生产维修( t o t a lp r o d u c t i v em a i n t e n a n c e ，t p m ) 是消除停机时间最有力的措 施，包括例行维修、预测性维修、预防性维修和立即维修四种基本维修方式。 例行维修一操作工和维修工每天所作的维修活动，需要定期对机器进行保养。 预测性维修一利用测量手段分析技术预测潜在的故障，保证生产设备不会因机器 故障而造成时间上的损失。其意义在于未雨绸缪，防患于未然。 预防性维修为每一台机器编制档案，记录所有的维修计划和维修纪录。对机器 的每个零部件都做好彻底、严格的保养，适时更换零部件，保证机器不发生意外故障。 立即维修一当有故障发生时，维修人员要召之即来，随叫随到，及时处理。 由于在连续生产流程中，两道工序之间少有库存，若机器一旦发生故障，整个生 产线就会瘫痪，因此消除停机时间对维持连续生产意义重大。t p m 的目标是零缺陷、 无停机时间。要达到此目标，必须致力于消除产生故障的根源，而不是仅仅处理好日 常表现的症状。 2 3 2 3 减少废品产生 严密注视产生废品的各种现象( 比如设备、工作人员、物料和操作方法等) ，找出 7 第二章精益生产简介精益生产线设计 根源，然后彻底解决。此外，那些消除返工的措施也同样有利于减少废品的产生。 2 3 3 提高劳动利用率 提高劳动利用率，有两个方面：一是提高直接劳动利用率；二是提高间接劳动利 用率。 提高直接劳动利用率的关键在于一人负责多台机器，这就要求对操作工进行交叉 培训，交叉培训的目的是使生产线上的操作工可以适应生产线上的任何工种。交叉培 训赋予了工人极大的灵活性，便于协调处理生产过程中的异常问题。实现一人多机的 前提是建立工作标准化制度。工作标准化是通过对大量工作方法和动作进行研究，以 决定最有效和可重复的方法。工作时员工必须严格的按照标准化进行，其意义不仅在 于直接劳动的利用率的提高，而且也提高了产品的质量，因为出错保护和防止废品产 生等一系列技术措施的采用，确保了每一项操作只能按照唯一正确的方法进行。 在生产设备上安装自动检测的装置同样可以提高直接劳动利用率。生产过程自始 至终处在自动检测装置严密监视下，一旦检测到生产过程中有任何异常情况发生，便 发出警报或自动停机。这些自动检测的装置一定程度上取代了质量检测工人的活动， 排除了产生质量问题的原因，返工现象也大大减少，劳动利用率自然提高。 间接劳动利用率随生产流程的改进和库存、检验、返工等现象的消除而提高，那 些有利于提高直接劳动利用率的措施同样也能提高间接劳动率。库存、检验、返工等 环节所消耗的人力和物力并不能增加产品的价值，因而这些劳动通常被认为是间接劳 动，若消除了产品价值链中不能增值的间接活动，那么由这些间接活动引发的间接成 本便会显著降低，劳动利用率也相应得以提高。 总而言之，精益生产是一个永无止境的精益求精的过程，它致力于改进生产流程 和流程中的每一道工序，尽最大可能消除价值链中一切不能增加价值的活动，提高劳 动利用率，消灭浪费，按照顾客订单生产的同时也最大限度的降低库存。精益是一种 全新的企业文化，而不是最新的管理时尚。由传统企业向精益企业的转变不能一蹴而 就，需要付出一定的代价，并且有时候还可能出现意想不到的问题，让那些热衷于传 统生产方式而对精益生产持怀疑态度的人，能举出这样或那样的理由来反驳。但是， 那些坚定不移走精益之路的企业，大多数在6 个月内，有的甚至还不到3 个月，就可 以收回全部改造成本，并且享受精益生产带来的好处。 8 精益生产线设计第二章精益生产简介 2 4 浪费在精益生产中的定义 在讨论精益生产线设计之前，一定要明白什么是浪费，从设计阶段就要尽量减少 浪费。给浪费下个定义，那就是在工业化生产中，凡是不能直接创造出价值的一切活 动，均视为浪费。 精益生产方式管理，是一种以顾客需求为拉动，以消灭浪费和快速反应为核心， 使企业以最少的投入获取最佳的运作效益和提高对市场的反应速度。其核心就是精 简，通过减少和消除产品开发设计、生产、管理和服务中一切不产生价值的活动( 即 浪费) ，缩短对客户的反应周期，快速实现客户价值增值和企业内部增值，增加企业 资金回报率和企业利润率。精益生产方式综合了大量生产与单件生产方式的优点，力 求在生产系统中实现多品种少批量高质量低成本的生产。为了实现精益，许多改进工 具及技术已广泛运用，如价值流分析、看板( 拉动系统) 、快速换型换线、均衡生产、 单件流、5 s 、t p m 等。 精益生产的核心是消除一切无效劳动和浪费，它把目标确定在尽善尽美上，通过 不断地降低成本、提高质量、增强生产灵活性、实现无废品和零库存等手段确保企业 在市场竞争中的优势，同时，精益生产把责任下放到组织结构的各个层次，采用小组 工作法，充分调动全体员工的积极性和聪明才智，把缺陷和浪费及时地消灭在每一个 岗位。精益生产方式的优越性不仅体现在生产制造系统，同样也体现在产品开发、协 作配套、营销网络以及经营管理等各个方面，它将成为二十一世纪标准的全球生产体 系。与单件生产方式和大量生产方式相比，精益生产方式既综合了单件生产方式品种 多和大量生产方式成本低的优点，又避免了单件生产方式生产效率低和大量生产方式 僵化的缺点，是生产方式的又一次革命性飞跃。 企业要想改善现状日益突显的问题，必须寻找适合当前市场需求的生产模式。精 益生产变革是思想的变革，在变革过程中，把先进的管理理念和管理思想植入到工厂 每一位管理者和现场实施者脑海，使得他们可以摈弃1 日有的思想，运用新的生产理念， 对生产每个环节进行监控和改善的过程，节约成本，避免浪费。下面详细剖析精益管 理中论述生产现场的浪费和如何消除。2 0 世纪5 0 年代后期诞生于日本丰田汽车公司 的精益生产管理，在8 0 年得以发展完善，而且逐步在中国的企业里得到实施，并取 得了较为丰硕的成果：生产周期缩短，在制品减少，生产效率提高，废品减少，库存 9 第二章精益生产简介精益生产线设计 大幅度降低等，在下文中重点阐述生产现场的浪费和如何有效消除这些浪费。 精益生产管理中所指出的浪费，和大家日常生活中所提到的浪费有着截然不同的 含义，即：在工业化生产中，凡是不能直接创造出价值的一切活动，均视为浪费。精 益生产管理将所有浪费归纳成如下几种： ( 1 ) 等待的浪费 ( 2 )搬运的浪费 ( 3 ) 不良品的浪费 ( 4 )动作的浪费 ( 5 ) 加工的浪费 ( 6 )库存的浪费 ( 7 )制造过多过早的浪费 等待的浪费：等待就是闲着没事，等着下一个动作的来临，这种浪费是无庸置疑 的。造成等待的原因通常有：作业不平衡、安排作业不当、停工待料、品质不良等。 除了在直接生产过程中有等待外，其他管理工作中也有等待这种浪费发生，例如，当 制造部在生产新产品发生一些问题时，技术部和品质保证部没能立即解决而需要现场 人员长时间等待。 搬运的浪费：大部分人皆会认同搬运是一种无效的动作，也有人会认为搬运是必 须的动作，因为没有搬运，如何做下一个动作? 很多人都有这种想法。正因为如此， 大多数人默认它的存在，而不设法消除它。有些人想到用输送带的方式来克服，这种 方式仅能称之为花大钱减少体力的消耗，但搬运本身的浪费并没有消除，反而被隐藏 了起来。搬运的浪费若分解开来，又包含放置、堆积、移动、整理等动作的浪费。 不良品的浪费：产品制造过程中，任何的不良品产生，皆造成材料、机器、人工 等的浪费。任何修补都是额外的成本支出。精益的生产管理，能及早发掘不良品，容 易确定不良的来源，从而减少不良品的产生。这一条比较好理解，关键是第一次要做 正确，但实施起来却很困难。大家不妨仔细想一想，除了产品生产，管理工作中是否 也存在类似的浪费情况? 精益生产管理的思想之一就是要用一切办法来消除、减少一 切非增值活动，例如检验、搬运和等待等造成的浪费，具体方法就是推行“质量零缺 陷”，必须做一批产品合格一批产品，第一次就做好。更重要的是在生产的源头就杜 绝不合格原材料流入生产后道工序，追求“质量零缺陷”，我们要严格执行确认产品原 f 0 精益生产线设计第二章精益生产简介 料的检验、生产加工等多环节的检测力度。 动作的浪费：要达到同样作业的目的，会有不同的动作，哪些动作是不必要的呢? 是不是要拿上、拿下如此频繁? 有没有必要有反转的动作、步行的动作、弯腰的动作、 对准的动作、直角转弯的动作等? 若设计得好，有很多动作皆可被省掉! 在管理理论 中，专门有一种“动作研究”，但实施起来比较复杂，我们完全可以用上述的基本思想， 反思一下日常工作中有哪些动作不合理? 如何改进? 加工的浪费：在制造过程中，为了达到作业的目的，有一些加工程序是可以省略、 替代、重组或合并的，若是仔细地加以检查，你将可发现，有不少的浪费等着你去改 善。 库存的浪费：精益生产管理认为：“库存是万恶之源”。这是我们对浪费的见解与 传统见解最大不同的地方，也是我们能带给企业很大利益的原动力。精益生产管理中 几乎所有的改善行动皆会直接或间接地和消除库存有关。精益生产管理为什么将库存 看做是万恶之根源，而要想尽办法来降低它呢? 因为库存会造成下列的浪费：产生不 必要的搬运、堆积、放置、防护处理、找寻等浪费；当库存增加时，搬运量将增加， 需要增加堆积和放置的场所，需要增加防护措施，日常管理和领用时需要增加额外时 间等，甚至盘点的时间都要增加，这些都是浪费；使先进先出的作业困难，当库存增 加时，以铜管为例，新入厂的铜管压在原来的铜管上，先入库的要想优先使用，就必 须进行额外的搬运。而如果为省事，先使用新入厂的铜管，原来的铜管长期放置会带 来质量等一系列问题的发生；损失利息及管理费用，当库存增加时，用于生产经营活 动的资金会大量沉淀在库存上，不仅造成资金总额增大，还会增加利息和库房的管理 费用。这些常常是隐含在公司的管理费用中，只有专门列出，才能发现存在问题的 严重性，进而正视它，并努力解决；物品的价值会减低，变成呆滞品，当库存增加时， 库存量会大于使用量，甚至会造成长期的积压，特别是当产品换型时，这种问题可能 会显得更加严重。有些公司在产品转换过程中，就因为原来库存过多而造成大量物资 积压，而且为盘活这些积压物资，又需要进行额外的投入。此外由于放置的时间较长， 原来贪图便宜批量买进的物资，从而造成实际价值降低，成本升高，利润减少。想一 想库存中的积压物资，当初是以什么价格购入，而目前的价格是多少，就会明白了； 占用厂房空间，造成多余的工厂、仓库建设投资的浪费，当库存增加时，就需要额外 增加放置场所。另外，因库存所造成的无形损失，绝不亚于上述的有形损失，精益生 1 l 第二章精益生产简介精益生产线设计 产管理认为库存会隐藏问题点，而“问题”在精益生产管理中被认为是宝藏，问题如果 能不断地被发现解决，则利益便会不断地产生。 库存隐藏问题点，造成下列后果，没有管理的紧张感，阻碍改进：库存量一多， 因机械故障、不良产品所带来的不利后果不能马上显现出来，因而也不会产生对策。 由于有了充足的库存，出现问题时可以用库存先顶上，问题就可以慢慢解决甚至不用 解决，最起码是被掩盖住了，不急迫了，不会被上级追究了，于是乎本部门的工作成 绩就出来了；设备能力及人员需求的误判：由于库存量的存在，设备能力不平衡时也 看不出( 库存越多，越不容易看出来) 。人员是否过剩，也无法了解。由于有较多的 库存，供应部门需要增加人员，制造一线需要更多的人员来生产产品用于补充库存， 需要增添设备来保证生产库存所需要的设备能力，从而形成新一轮的浪费；到底为什 么要有库存量，最大的理由是“怕出问题l 出现故障怎么办? 会不会因部分设备出 问题，而影响整条生产线或工厂的生产呢? 于是乎为了不使影响扩大，库存便成了必 要，众多的问题也被隐藏起来，所有进步、赚钱( 发现问题、解决问题就是赚钱) 的 步调自然变慢了。无怪乎精益生产管理称“库存为万恶之源”，绝对不允许它存在，如 果现在已经有了库存，也要行进一切办法，将之降低，力争零库存。( 注：零库存的“零” 并非指数学意义上的“完全没有”的意思，而是指把库存“尽量减到最少的必要程度”。) 制造过多过早的浪费：上面提到库存是万恶之源，而制造过多或提早完成，我们 则被视为最大的浪费。精益生产管理所强调的是“适时生产”，也就是在必要的时候， 做出必要的数量的必要的东西。此外都属于浪费。而所谓必要的东西和必要的时候， 就是指顾客已决定要买的数量与时间。假设客户只要1 0 0 个，而每个l 元，如果生产 了1 5 0 个，这售价却不会是1 5 0 元，因为多余的5 0 个并没有卖出去，仅是变成库存， 因此利润也就无从产生，换句话说，多做了是浪费。而制造过早同样也是浪费，但为 什么有很多工厂会不断地过多与过早制造呢? 最大的原因在于他们不明白这是一种 浪费，反而以为多做能提高效率，提早做好能减少产能损失( 不做自不做，机器还不 是一样停着? ) ，显然这是一种极大的误解。认为制造过多与过早能够提高效率或减 少产能的损失，是见树不见林的看法，因为真正利润的产生是从销售而来，而不是效 率与产能。为了看到更多的效率与产能，制造过多与过早而销售量并没增加，仅是增 加了库存量，这就是浪费。因此，精益生产管理强调，绝不允许制造过多( 早) ，因 为：它只是提早用掉了费用( 材料费、人工费) 而已，并不能得到什么好处；它也会 1 2 精益生产线设计第二章精益生产简介 把“等待的浪费”隐藏起来，使管理人员漠视等待的发生和存在；它会自然而然地积压 在制品，其结果不但会使生产周期变长( 无形的) ；它也会产生搬运、堆积的浪费， 并使得先进先出的作业产生困难；因为生产能力的增长大于销售能力的增长，没有控 制住产量，各工序都在“努力 生产，库房放满了产品。， 我们对以上浪费了解的越多，将来获得的利益也越多，一定要想尽办法消灭这些 浪费，要知道，消灭它的同时，利益就产生了。在竞争激烈的环境中，我们要比别人 获得更多的效益，才能够顺利地生存下去。我们不能有丝毫的浪费。 在今天面临市场多变，客户需求多样化的情况下，众多企业通过精益生产方式的 实施，从思想上认清“浪费”带来的危害，从而真正在行动上去消除浪费，使公司能够 很好地提高企业对顾客需求的应变能力；降低库存，提高库存周转率；提高产品质量， 降低运作成本。 第三章精益生产设计步骤精益生产线设计 第三章精益生产设计步骤 3 1精益生产线设计的定义及量化指标 3 1 1 精益生产线设计的定义 按照精益原则来设计或改造一条半自动化或手工生产线，消除浪费，流程导向， 员工参与并授权是尤其重要的原则。 精益生产线所包含的精益原则如图示2 所示： 园 l 员工参与并授权 l 图2 精益生产原则与生产线设计的关系 图2 左上角列出的五个精益原则：流程导向拉动系统零缺陷灵活性消除浪费 是需要在生产线硬件设计时需遵循的原则，例如： 拉动系统：以最终用户的需求为生产起点。强调物流平衡，追求零库存，要求上 一道工序加工完的零件立即可以进入下一道工序。组织生产线依靠一种称为看板 ( k a n b a n ) 的形式，即由看板传递下道向上道需求的信息( 看板的形式不限，关键在 于能够传递信息) 。生产中的节拍可由人工干预、控制，但重在保证生产中的物流平 衡( 对于每一道工序来说，即为保证对后道工序供应的准时化) ，由于采用拉动式生 产，生产中的计划与调度实质上是由各个生产单元自己完成，在形式上不采用集中计 划，但操作过程中生产单元之间的协调则极为必要。 零缺陷原则：设计生产线或设备时要考虑到防错的功能，即不可能产生错误，或 有错误发生时，生产线能自动停线，这就是我们常说的p o k a - y o k e 。 灵活性柔性原则：也就是生产线换型要快，以满足小批量，一个流的需求，具 有很短的换型时间来提高生产线利用率。同时，在劳动费用越来越高的今天，降低劳 1 4 精益生产线设计 第三章精益生产设计步骤 动费用是降低成本的一个重要方面。达到这一目的的方法是“少人化 。所谓少人化， 是指根据生产量的变动，弹性地增减各生产线的作业人数，以及尽量用较少的人力完 成较多的生产。这里的关键在于能否将生产量减少了的生产线上的作业人员数减下 来。实现这种少人化的具体方法是实施独特的设备布置，以便能够在需求减少时，将 作业所减少的工时集中起来，以整顿削减人员。 图2 右上角列出的三个精益原则：标准化流程透明持续改善，这是指在设计完 成后，在实际使用时要遵循的原则。 标准化是指员工的作业要标准化，物料的配送要标准化，生产线换型要标准化。 提高5 s ( s s ，即整理、整顿、清扫、清洁和素养) 就有助于能提高流程的透明度。 持续改善，这是精益生产的精髓。它是来源于日本企业的k a i z e n ( 改善) ，也称 为c i p ( c o n t i n u o u si m p r o v e m e n tp r o c e s s ) 。目前很多公司尤其日本、台湾公司推行的提 案改善( p r o p o s a li m p r o v e m e n t ) 也是来源于此。c i p 作为精益生产方式的原动力，其根 本的出发点是追求完美，永远不为已取得的成绩而满足，并需要不断地消除或减少企 业中存在的各种浪费。 员工参与并授权，是贯穿于整个生产活动的原则，即：团队工作法( t e a mw o r k ， 每位员工在工作中不仅是执行上级的命令，更重要的是积极地参与，起到决策与辅助 决策的作用。组织团队的原则并不完全按行政组织来划分，而主要根据业务的关系来 划分。 团队成员强调一专多能，要求每一个团队成员能够熟悉团队内其他工作人员的工 作，保证工作协调地顺利进行，团队人员工作业绩的评定受团队内部的评价的影响。 ( 这与日本独特的人事制度关系较大) ，团队工作的基本氛围是信任，以一种长期的 监督控制为主，而避免对每一步工作的稽核，提高工作效率。团队的组织是变动的， 针对不同的事物，建立不同的团队，同一个人可能属于不同的团队。 3 1 2 精益生产线的量化指标 究竟怎样的生产线才算得上是精益生产线呢? 为解决这个问题，需要找到一些可 量化的指标来评估生产线，如下5 个方面的指标可以使用： ( 1 ) 在单件流( o n e - p i e c e - f l o w ) 的情况下有最短的制造时i 高q ( t h r o u g h p u tt i m e ： 也就是一个产品从进入生产线的时间到离开生产线的时间间隔) 。 1 5 第三章精益生产设计步骤精益生产线设计 ( 2 )最大的灵活性，也就是有最短的换型时间( 对需求量高的产品，其 e p e i - 1 ，e p e i ：e v e r yp a r te v e r yi n t e r v a l ) 。也就是说对需求量高的产品，要做到均 衡化生产，每天至少换型一次，这对换型时间就提出了较高的要求。 ( 3 )高效的员工生产率，即每小时每员工的产出量达到最高。 ( 4 )最低的资本投入。 ( 5 ) 最小的生产线使用面积。 3 2 生产线设计在整个项目计划中的位置 一个产品从有概念到量产有一个很长的过程，那生产线设计是处于什么位置呢? 也就是说，在什么情况下，什么时候才开始进入生产线的设计。在此，有必要介绍一 下产品上市时间流程t t m ( t i m et om a r k e t ) ，如图3 所示。 a 样品b 样品c样品d样品 篇医= 二三二土二二二二二 t 扣i - 产品，工艺设计 价值流设计 图3 产品上市流程图 1 6 、f o 霉 制 精益生产线设计第三章精益生产设计步骤 其中，产品工艺概念设计分为5 个步骤： 第一步：前提设计 第二步：产品工艺设计 第三步：价值流设计 第四步：制造与物流设计 第五步：评估 对一个新产品而言，生产线的设计起始于上述的第四步：制造与物流设计阶段。 3 2 1 前提设计 一个产品在被设计出来之前，设计人员一定要考虑或提出前提条件，它包括： ( 1 ) 详细描叙产品的生命周期，生产量，制程的稳定性，复杂的变化因素，与 地点相关的因素，等等。 ( 2 ) 在产品整个生命周期中的投资策略，如备用设备的选择。 精益生产线的一般前提包括如下内容，如表1 所示。 表l 产品前提一般内容 项目 设定目标 字e p e i l 天 木库存( 包括原材料半成品成品) 1 0 天( 可适当调整) ：所有的库存价值与预计的每日销售值的比例 宰在整个价值流中，尽量减少移动的次数并保持它们的连续性 木移动 木使用标准包装的概念 宰使用小的周转箱，以降低在制品数量 ， 宰减少浪费木最大化增值动作的比例( 增值动作的时间总和与价值流上所 有时间总和的比例) 木循环的物料供应时间 2 小时 掌物料供应宰减少物料的运输 宰减少物料操作的次数 3 2 2 产品工艺设计 产品工艺设计的主要内容为d f m e a ( 设计阶段的失效模式与影响分析：d e s i g n f a i l u r em o d e la n de f f e c t i v ea n a l y s i s ) ，即在设计阶段就要研究生产运输使用 过程中的失效模式，并事先采取预防措施，降低产品的不良率。d f m e a 是个相对复杂 的系统化的工程，不属于本论文探讨的范围，在此不做介绍。 3 2 3 价值流设计 价值流有时也叫价值链，指的是各种各样的企业参与的一系列产业过程，在这一 链条中包含着通过采集天然资源进行的原材料供给与加工、零部件生产、最终产品生 1 7 第三章精益生产设计步骤精益生产线设计 产、批发流通与服务，还有运输与储存等物流过程，再加上设备与工具的准备。供应 链是各种各