G公司生产流程的瓶颈分析与改进.doc

文章编号 :1006 - 3269 (2007) 01 - 0006 - 03G 公司生产流程的瓶颈分析与改进苏春生 ,周支立 ,付智军(西安交通大学 管理学院 ,西安 710049)TO C 理论针对制造企业生产流程改进的具体实例 .基于这种情况 ,本文选择瓶颈模型作为发现企业生 产瓶颈的方法 ,对 G 公司的生产流程进行瓶颈分析 和改进 ,数据显示改进结果是有效的.摘 要 : 采用瓶颈模型对 G 公司生产流程的瓶颈进行了分析 ,并提出改进措施 ,数据分析表明 ,所提出的改进方 案对提高企业有效产出率有效 .关 键 词 : 生产管理 ;瓶颈模型 ;优化改进中图分类号 : F273文献标识码 : A问题描述G 公司 (企业) 是中国最大的金属针布制造基地 之一 ,主要生产纺织行业用的金属针布 . 该公司的生 产类型为多品种 、大批量生产方式 ,采用效率较高的 专用设备 ,所有设备均能够长时间 、持续地生产. 现 有的生产调度方法是 : 生产计划部将本月所需生产 的成品下发最后一道工序 ,然后按照生产加工各工 序从最后一道工序依次传递到第一道工序 ,第一道 工序到供应部仓库领料生产 ,即拉动式生产模式 ,各 工序生产过程采用 FCF S 原则 ,但是 ,流程的生产率 不高. 本文针对企业生产流程的有效产出率进行了 分析 ,并提出改进方案.1在生产系统中 ,如何减少瓶颈 、提高生产率是当前企业所面临的重要课题. 生产过程中每个环节都 在努力提高效率 ,结果往往不但没有提高有效产出 , 反而增加了库存 量 , 提高 了 运行 成本 . 瓶 颈理 论 认 为 :瓶颈资源制约着系统的产出能力 ,而非瓶颈资源 的充分利用不仅不能提高有效产出 ,而且会使库存和运行费用增加. 所以发现瓶颈资源 ,提高瓶颈资源 的生产能力 ,对于提高企业生产率至关重要. 当前 , 国 内 已 有 一 些 学 者 从 事 TO C ( t heo r y of co n2 st rait s 1 :瓶颈理论) 的研究. 例如 : 白明在分析生产 系统再造原理的基础上 ,将瓶颈理论引入生产系统再造过程 , 得 出 基 于 约 束 的 企 业 生 产 系 统 再 造 方 法 2 ;周云霞应用 TO C 原理 ,根据生产物流过程中 瓶颈存在的时间动态性 ,研究了已有的设备时段划 分方法 ,提出一种新的设备时段划分方法以识别瓶 颈 3 ;孙凌云讨 论了 基 于 TO C 理论 的车 间作 业 管理的工作流程 ,给出了车间作业管理系统的功能模 型 4 ;刘勇针对可重入 、批处理 、准备时间长以及多 目标混合流水生产线问题 ,给出了复杂生产线的一 般描述 , 提 出 了 一 种 基 于 瓶 颈 理 论 的 规 划 调 度 算 法 5 . 尽管 他 们 做 了 一 些 研 究 , 但 是 尚 缺 少 运 用2生产流程及原始数据金属针布由高碳合金钢制成 ,原材料首先进行酸洗除锈 、防锈 ,单拉将材料初步拉细 ,再经过热处理软化 ,然后经连拉再次拉细 ,再经热处理软化 ,然 后将处理后的材料经轧片加工成片状 ,经热处理后 进行冲淬加工 ,最后经成品检验合格后完成生产. 整收稿日期 :2006 - 10 - 14基金项目 :国家自然科学基金项目 ( 70371037)作者简介 :苏春生 ( 1983 - ) ,男 ,河南郑州人 ,硕士研究生 ,主要研究 方向为运作管理.图 1 生产流程图3 . 2瓶颈模型的运作参数(1) 平均负荷 :一工作站的平均负荷是指每个在 此工作站上加工的零件所需时间的总和.个产品加工流程如图 1 所示 . 表 1 是各加工工序机器数量数据 .表 1 各工序机器数量表台(1)W L i = t ij k f ij k p jj kW L i 工作站 i 的平均负荷 . (2) 搬运工作站平均负荷 :W L n + 1 = nt sn + 1nt ( f ij k - 1) p ji j knt 平均搬运次数.瓶颈模型的系统性能指标( 1) 系统最大生产率 ( 所有零件) :工站 酸洗池 单拉机 连拉机电炉轧机总成总检序号数量11210310430510690730( 2)( 3)经过 归 类和 简化 , 5 种 产品 J 1 : AC2030X1550 G;J 2 : 2530 X1545 G ;J 3 : 2530 X1550 G ;J 4 : 2030 X1550 G ; J 5 :2812 X2060 G ,在各工站上的加工时间数据如表2 所示 .表 2 各产品的各工序生产加工时间数据表 h3 . 3s 33=W L 3( 4)R p序 混合号 比单拉退火连拉退火轧片退火酸洗单拉连拉轧片总成总检式中 , W L 3s 3t 3瓶颈工作站的负荷 ;瓶颈工作站的服务数量 ;瓶颈工作站的加工时间 .工序1234567891 0. 289 0. 372. 567. 691. 697. 141. 496. 2555. 56 55. 502 0. 173 0. 373. 337. 691. 797. 141. 756. 2541. 67 41. 67说明 :即使并不是所有的零件都要通过瓶颈工作站 , 只要保持零件混合比 ( p j ) 不变 ,公式 ( 4) 给出 的仍是最大生产率.(2) 各 类 型 零 件 各 自 的 最 大 产 出 率 可 按 下 式 计算 :3 0. 173 0. 373. 337. 691. 797. 141. 756. 2541. 67 37. 044 0. 22 0. 373. 137. 691. 797. 141. 496. 2535. 71 52. 635 0. 145 0. 373. 457. 691. 857. 141. 496. 2528. 57 32. 26注 : 零件混合比是按照产成品计算的 , 本案例中产成品二月份总量为 173 t ,各种零件产成品分别为 50 t ,30 t ,30 t ,38 t ,25 t .3 s R 33pj = p j R p = p j( )53W L数学模型及求解结果本文采用瓶颈模型 6 进行分析 ,模型描述如下 :3 . 1瓶颈模型相关术语及符号(1) 零件混合比 : p j 为系统总产出中 j 类零件3(3) 每个工作站的平均利用率可按下式计算 :3W L iW L i s 3U i =R P=( 6)i W L 3ssi( 4) 工作站平均利用率可按下式进行计算 :n + 1所占的比例 , j = 1 ,2 , l ; U ii = 1U =(2) 工作站和服务台 :服务台是指一个工作站中完成相同操作的机床的数量. si 为工作站 i 的服务( 7)n + 1( 5) 系统总体利用率总体利用率可按下式计算 :n台的数量 , i = 1 ,2 , n ;(3) 加工路线 : 加工 路线 描 述了 零件 的加 工 顺序 ,使用的工作站以及加工时间 . tij k 为在 i 工作站 上 , j 零件的第 k 步操作所需的加工时间 .(4) 搬运系统视为一个特殊的工作站 ,记为工作站 n + 1 . sn + 1 为搬运系统中运输装置的数量 .(5) 运输时间 : tn + 1 为零件从一个工作站移动到 下一个工作站所需要的平均时间 .(6) 操作频率 : 零件 的某 一 个操 作要 执行 的 次si U ii= 1U =( 8)nsii = 1( 6) 工作站中繁忙服务台的数量繁忙服务台的数量可按下式进行计算 :s 33(9)B S i = W L i R p = W L iW L 33 . 4运算结果外 ,这几种零件的加工顺序都是工作站 1 - 2 - 3 - 4- 5 - 6 - 7 ,即所有产品都依次通过所有工作站. 表3 所示为按照瓶颈模型运算的结果.= 22 % , U 4 = 85 % , U 5 = 19 % , U 6 = 53 % , U 7= 100 % .对比初始的利用率 ,可以看到非瓶颈工作站的 利用率有了较大的提高 ,但是仍然没有达到 100 % , 也就是说非瓶颈工作站不需要发挥 100 %的生产能 力 . 不考虑瓶颈工作站的生产能力 ,盲目发挥非瓶颈 资源的生产能力 ,并不能提高有效产出率 ,而只会增 加库存 ,提高成本 . 采用按照瓶颈资源的排产方式 , 排产人员只需要根据瓶颈资源的加工排产 ,其余非 瓶颈资源以先到先服务的派工法安排生产 ,这样可 以简化车间排产人员派工工作上的复杂性 ,提高生 产效率.(3) 适当调整非瓶颈工作站的生产能力 ,减少无 效成本. 既然非瓶颈工作站不需要发挥 100 %的生 产能力 ,那么空闲的生产能力 ,包括设备和人员 ,就是无效的 ,因此需要适当调整非瓶颈工作站的生产 能力. 酸洗工作站只有一个工作台 ,不需要调整. 单 拉工作站原有 10 台单拉机 ,10 39 % = 3 . 9 ,为了避 免调整后单拉工作站变成瓶颈工作站 ,可以考虑保 留 5 台单拉机. 同样 的 , 连 拉工 作站 保 留 5 台连 拉机 ,电炉工作站不调整 ,轧片工作站保留 5 台轧机 ,总成工序调整为为 50 台冲淬联合机.通过计算 ,改进后各个非瓶颈工作站的利用率 为 : U 1 = 0 . 51 % , U 2 = 78 % , U 3 = 44 % , U 4 = 85 % ,U 5 = 38 % , U 6 = 63 . 6 % .可以 看 出 比 改 进 前 资 源 利 用 率 有 了 较 大 的 提高.这里没有把设备调整到跟瓶颈资源同等能力主 要因为按照瓶颈理论 8 : 如果把它调整到跟约束 资源同等能力 ,理论上来说生产能力是平衡的 ,但是由于生产过程存在波动 ,很容易使某一环节的生产 能力低于理论值 ,从而导致整体的有效产出率降低 ;市场需求是一个不断变化的过程 ,不能排除某天 需求突然提高 、而机器设备却无法立刻增加的情况 , 这时非瓶颈工作站的生产能力 的冗 余可 以 用做 缓冲 ,以减少波动的影响.表 3W L i / si 比值h工作站酸洗 单拉连拉 电炉 轧机总成总检W L i / si0 . 51 0 . 390 . 22 0 . 85 0 . 190 . 531 . 67具有最大 W L i / si 比值的工作站即为瓶颈 ,因此工作站 7 (总检工作站) 为系统瓶颈 . 系统最大生产 率为 : R p 3 = 30/ 50 . 15 = 0 . 60 t / h ,每个工作站的利用率及工作站繁忙服务台的数量如表 4 和表 5 .表 4 工作站的利用率工作站酸洗单拉 连拉 电炉 轧机总成总检利用率/ % 312313511132100表 5工作站的繁忙服务的数量工作站 酸洗 单拉 连拉 电炉 轧机 总成总检数量0 . 31 2 . 36 1 . 30 15 . 22 1 . 12 28 . 8630根据模型计算结果可以知道 ,系统总体利用率为 :43 % ,系统的瓶颈是总检工序 . 在现有的生产系 统下 ,一个月的产出量为 :0 . 6 22 8 = 105 . 6 t ( 设 定一个月工作时间 22 d ,一天工作 8 h) ,实际需求 的产量为 173 t . 远远不能满足实际的需要 . 从各个工作站的利用率来看 ,除了瓶颈以外的工作站的利 用率几乎都在 50 %以下 ,系统总体利用率低 .3 . 5 改进建议根据系统改进的目标 ,提出如下的改进方案 : (1) 提高瓶颈工作站即总检工作站的生产能力根据 TO C 理论 , 应该最大化地发挥瓶颈的作 用 , 进而更好地提高系统性能 7 . 因此 ,将总检工作 站由原来的全日班生产改为部分三班倒生产 ,具体 来说 ,10 台包卷机实行三班生产 ,另外 20 台实行单 班 8 h 生产 ,在这种情况下月产能可以提高到176 t ,比需求 173 t 略高 ,满足要求 . 之所以增加人工而不 是增加设备 ,是因为现有情况下设备的生产能力还 没有充分利用 ,一天仅仅进行了 8 h 的生产 ,其它时 间设备都是停机的.(2) 使非瓶颈工作站根据瓶颈工作站的生产能力安排生产 . 总检工作站改进后系统最大生产率为 :R p 3 = 50/ 50 . 15 = 1 t / h每个工作站的利用率 : U 1 = 51 % , U 2 = 39 % , U 34结语本文运用瓶颈分析模型对 G 公司生产流程进行 分析 ,找出其瓶颈 ,提出改进的方法 ,分析数据显(下转第 15 页) 2 Mc Ner ney D J . Welco me to Vi r t ual H R M . New yo r k : H R Focu s ,1995 .应 宏 ,鄢 沛. 基于 Web Ser vice 的跨企业应用模型 J . 计算机工程 ,2005 ,31 ( 1) : 127 - 129 .的需求发布服务 、用人单位获取招聘结果信息的获取服务等 ;(2) 培训代理 . 提供企业向管理平台提交培训的 要求 ,管理平台返回培训的计划与培训菜单等服务 ;(3) 薪酬代理 . 提供企业委托的人事薪金调研 、人事薪金标准的制订 、薪水代发等服务 ;(4) 人才共享 . 提供人力资源的共享与调剂 ,包 括富余人才的调剂与特色人才的共享等服务 . 3 VirtualHuman Resource Platf orm Ba sedon Web ServiceTU J ia n2f ei( Facult y of Engineering Ningbo U niver sit y , Ningbo 315211 ,China)3结语应用现代计算机网络技术 ,构建虚拟人力资源平台 ,整合人事管理工作相关的各种资源 ,提供人力 资源管理共享的途径和平台 ,有利于促进人力资源 的有效利用 ,促进人力资源管理工作的信息化及专 业化 ,提高人才管理工作效率 .Abstract :Ba sed o n a nalysing of t he cha ract eri stic of t hevirt ual human reso urce , o ne kind of new virt ual human re2 so urce platfo r m ba sed o n t he Web service i s p ropo sed , w hich ca n be used to solve huma n re so urce to enterp ri se sha re , dy2 namic tea m ma nagement a nd o ut side t he no n2co re human re2 so urce s ma nagement . The st r uct ure of t he system ba sed o n Web service i s al so p resented.Key words : virt ual huma n re so urce ; Web service ; ma n2agement info r matio n system参考文献 : 1 张明辉. 试论虚拟人力 资源及 其管 理 J . 外国 经济与 管理 ,2001 ,23 ( 8) :17 - 21 .(上接第 8 页)示所提 出 的 改 进 方 法 可 以 有 效 地 改 善 系 统 的 生 产率. 7 王军强 , 孙树栋. 基于约束理论 的制 造单元 管理 与控制 研究J . 计算机集成制造系统 ,2006 , ( 7) :3 .王玉荣. 瓶颈管理 M . 北京 :机械工业出版社 ,2002 . 8 参考文献 :Bottlenec k Analysis and Improvementf or G Corporations Production Process 1 Ra h ma n Su . Theo r y of co n st rai nt s : a review of t he p hilo sop hy a nd it s applicatio nsJ . Int er natio nal J o ur nal of Op eratio n s a nd Pro ductio n Ma nage ment ,1998 , 18 ( 4) :336 - 355 .白 明. 基于约束的生产系统再造及评价方法 J . 工业工程 ,2005 , ( 5) :1 - 5 .周云霞 , 刘 敏. 生产物流中的瓶颈辨识研究 J . 物流科技 ,2005 , ( 8) :1 - 4 .孙凌云 , 张忠能. 基于制约的时间管理理论研究 J . 工业工程 与管理 ,2005 , (