第三节 JIT 生产现场控制技术.doc

第三节 JIT 生产现场控制技术看板系统一、概述看板系统又称视板管理、看板方式、看板法、目视管理等，是一种生产现场管理方法。它以流水线作业为基础，将生产过程中传统的送料制改为取料制，以“看板”作为“取货指令”、“运输指令”、“生产指令”进行现场生产控制。从生产的最后一道工序（总装线）起，按反工艺顺序，一步一步、一道工序一道工序地向前推进，直到原材料准备部门，都按看板的要求取货、运送和生产。看板作为可见的工具，反映通过系统的物流，鼓励操作者发挥积极性，使企业中的各生产部门、工作中心协调地运行，实现整个生产过程的准时化，同步化，保证企业以最少的在制品，占用最少的流动资金，获取较好的经济效益。（一）生产现场控制的“推”与“拉”系统。MRP 和JIT 是两种不同的作业管理系统。它们的目的是要完成主生产计划规定的生产目标，受主生产计划驱动，根据主生产计划决定生产总装配作业计划。但是，在作业管理的思路和方法上，两个系统有明显的差别。MRP 的作业管理是一种“推动式”系统，而JIT 则是一种“拉动式”系统。1.MRp“推动式”系统生产作业管理如图410 所示。一个工件要通过一系列工作中心进行加工，如图410 中，工件要依次通过1，2，M1，M 等工作中心。MRP 系统通过计算，确定每一工作中心的任务下达日期RT 及完工日期DD。而每个工作中心实际完成日期，就是其下一工序的任务下达日期。因此，MRP 的现场生产控制是由第一道工序开始，“推动”工件逐个完成各工序的加工过程。2.JIT“拉动式”系统如图411 所示。它是由代表顾客需求的订单开始，根据订单按产品结构自上而下进行分解，得出完成订单所需零部件的数量。生产控制人员检查现有零部件库存，是否能满足订单的要求，如果不足，就由最后一道加工工序开始，反工艺顺序地逐级“拉动”前面的工作中心，由M 至M1，一直“拉”至工作中心1。甚至“拉”到供应者或协作厂。后工序需要1 个工件，就到前工序取1 件，前工序就再生产1 件补足在制品定额。“拉动”是靠看板系统来实现的，看板起到指令的作用。在现场，工人不见看板不搬运，不见看板不生产。（二）看板及其在生产活动控制中的应用。在国外有关书籍中，对看板有不同的定义，可归纳如下：1.看板，意指卡片，用此卡片授权移动在该控制系统中的物料。2.看板，意指应用卡片的物流控制系统。3.看板，用看板卡进行物流控制而发展起来的改进生产的方法。总之，看板管理是一种生产现场物流控制系统，它是通过看板的传递或运动来控制物流的一种方法。下面以日本丰田汽车公司为例，说明利用看板进行生产现场管理的过程。丰田汽车公司的看板系统如图412 所示。在生产计划制订方面，丰田公司与其他公司一样，根据企业政策、用户订单制订年度计划、月份计划以及具体生产什么车种，生产多少辆的日计划。日计划的安排应体现均衡化生产的思想。如月计划生产一万辆车，其中A 型车5000 辆、B 型车4000 辆、C型车 1000 辆。每月工作日为20 天，则每天可安排生产A 型车250 辆，B 型车200 辆、C 型车50 辆，形成均衡的日计划。接着将日计划展开为顺序计划，即展开为装配顺序的计划，上述日计划的顺序可为AAAABBBBAC 或AAAAABBBBC等不同循环形式。图412 丰田公司的计划与看板控制系统JIT 生产作业计划的主要特征是：它只向总装配指示顺序计划，除此之外，不再向其他加工工序指示顺序计划。但是，应该尽量使总装配之前的各工序，即加工工序、毛坯工序、外协及供应部门等，都大体了解本工序（部门）每月需要生产（供应）的数量。此数量不一定要求准确，但可以作为各工序作业的大致目标，有利于他们进行作业准备和作业安排。这样，在现场除总装配以外，其他工序都不领取生产计划表。也可以说，对各加工、子装配过程没有统一的生产指示，他们需要生产什么，生产量多少，何时完工等都由看板进行控制。图412 中，在总装配线上有许多工位，每个工位有相应的存料点。各子装配或加工线上，有多个工作中心，每个工作中心附近有两个存料点：一为进口点存料点，用以存贮上一工序已加工完毕、本工序准备加工的零部件；二为出口点存料点，用于存贮本工序已加工完毕，供下道工序随时提取的零部件。当总装配线收到一个作业计划后，它按该计划要求的品种、数量进行总装作业，由总装线上各工位存料点中抽取总装配所需的零部件，使各工位存料点库存减少。各工位存料点为补充库存，就到各子装配线出口存料点（或协作厂）提取零部件。各出口存料点为保持其在制品定额，继而“拉动”相应的工作中心按批生产取走数量的零部件，它同样也要向前工序工作中心提取必要的工件。这样，就形成了一条向上游工序的“拉动”链。使得整个物流按总装配的要求同步运动。看板在现场管理中的作用可用图413 说明。图413 中，表示零件加工工序；表示零件子装配工序；表示总装配工序；lA、一A 分别为1、工序的进口点存料处；IB、B 为1、工序的出口点存料处；一A 为总装配工位的存料处；实线表示零部件的物流过程；虚线是看板的传递过程。当总装配工序的操作人员从A 中取用零部件后，就从该处取出一块取货“看板”，到上一道工序的B 中提取同样的零部件，用以补足A中已使用的零部件。与此同时，再从B 中取出一块加工看板，交给第工序的操作者，第工序的操作者据此加工生产所需的零部件，制成后补入B 中。第工序的操作者加工零部件时，又按同样的程序从A 中提取备加工件。如此倒溯而上，生产流水线在看板的联系和“拉动”下，协调地运转起来。（三）看板的形式和分类。实际生产管理中使用的看板形式很多。常见的有塑料夹内装着的卡片或类似的标识牌，运送零件小车、工位器具或存件箱上的标签、指示部件吊运场所的标签、流水生产线上各种颜色的小球或信号灯、电视图像等。看板根据功能和应用对象的不同进行分类，如图414 所示。各类看板的功能、内容分述如下：1.生产看板。指在一个工厂内，指示某工序加工制造规定数量工件所用的看板，它又有两种类型：（1）一般的生产看板，其内容如图415 所示。它指出需加工件的件号、件名、类型、工件存放位置、工件背面编号、加工设备等。（2）三角看板，如图4-16 所示。它指出待加工工件件号、名称、存放位置、批量及货盘数、再麻风点及货盘数、加工设备等。图416 三角看板2.取货看板，后工序的操作者按看板上所列件号、数量等信息，到前工序（或协作厂）领取零部件的看板。取货看板又可分为两种类型：（1）工序间取货看板，如图417 所示。它指出应领取的工件件号、件名、类型、工件存放位置、工件背面编号、紧前加工工序号、紧后加工工序号等，是厂内工序间的取货凭证。（2）外协取货看板，如图418 所示。它除了指出有关外协件特征信息外，还指出本企业名称、外协厂名、交货时间、数量等，它用作向固定的协作厂取货的凭证。图418 外协看板除上述主要看板类型外，有的工厂还使用信号看板、临时看板等不同用途的看板。信号看板是在总装生产线上（或其他固定生产线上）作为生产指令的看板，它是用信号灯或不同颜色的小球，表示不同的生产状态和指令，在日本称之为ANDON 板。临时看板是在生产中出现次品、临时任务或临时加班时用的看板，只用一次，用毕及时收回。二、JIT 系统的物流运动与看扳（一）总装配线上的物流运动。在总装配线上，物流运动是受总装配计划控制，而不是由“看板”控制。总装配计划确定装配生产顺序和生产节拍，装配线上各工位按照总装配计划要求，完成相应的操作，即每个工位从该工位存料点取出此工位应装配的零部件，将它们装人在总装配线上运动的半成品上。工位存料点所需零部件，由供应零部件的生产线或采购补充。物流运动速度由节拍控制，总装线上当每个节拍结束时，半成品由一个工位前移至下一工位。如果在一个节拍内操作未能完成，整个装配线就要停止生产。这时，应由信号板发出信号，指示出装配线某工位操作的异常情况，如红色信号表示因设备故障未能按时完成工作，橙色表示工位存料点无足够零部件供装配用等。当这种情况出现时，装配线上的操作者就要设法帮助解决这些问题，使装配线重新工作起来。他们可能采用暂时解决问题的措施，例如将短缺的零部件立即送至所需的工位。也可能从长远观点出发，研究该工位缺件的原因，采取杜绝再发生类似情况的措施。当造成装配线停工的问题解决以后，信号板转为绿色，装配线继续正常操作。装配线上各工位存料点使用标准容器及取货看板。当存料点标准容器中的零部件用完时，该工位将取货看板及空容器送至供应线（即零部件生产线）的工作中心。供应线工作中心收到以后，把装满零部件的容器及取货看板送还至工位存料点。（二）在供应线上的物流运动。在供应生产线上，将物料加工为总装配线上所需要的零部件。对于一般制造企业，供应线上主要进行下料、成型（形体加工）、分装配等操作。在供应线上是由紧后工序利用看板向紧前工序逆工艺顺序的传递信息，领取零部件。而紧前工序只生产、补充紧后工序领走的同样数量的零部件，决不超量生产。现举例说明在供应线上物料和看板的运动过程。（例A 和B 是两个工作中心，工件经A 工作中心加工完毕，供应B 继续加工。如前所述，在每个加工中心周围有两个存料点，工件存贮于这些存料点的标准容器中，不同类型的工件使用的标准容器可能不完全相同。每一个装满工件的标准容器上，都系有湘应的看板，它记录着容器中工件的类型、数量等信息。入口存料点的容器上系着取货看板，出口存料点的容器上系着生产看板。两加工中心之间、加工中心内部物流及看板的运动步骤如图419 所示，简述如下：1.在B 加工中心入口点存料处，工人在开始使用装在标准容器中待加工的工件时，取下系在容器上的取货看板，并将它放到装看板的盒子中。2.当一个加工中心人口点存料处具有空标准容器，并且盒子中又有取货看板时，表示它对前工序有物料需求。这时，应将空容器及取货看板送至A工作中心出口点存料处。3.由B 送至A 的空容器，放至A 出口点存料处的指定位置。根据B 送来的取货看板，查找出装有B 应取走物料的标准容器。选择好符合B 取货看板的标准容器后，取下原来系在容器上的生产看板，把它放到出口点存料处装生产看板的盒子中。4.将B 的取货看板系在选择出的、装满B 所需物料的标准容器上。5.将系好取货看板、装满物料的容器送至B 加工中心。6.同时，A 出口点存料处盒子中有生产看板，就是给A 加工中心下达生产指令。A 加工中心加工完毕的工件，放至由B 送来的空标准容器中，每当标准容器装满时，将出口点存料处盒中的生产看板系在其上等待B 来取货。图419 双卡系统由以上的图示可以看到，利用看板进行现场物流控制时，在任何时候，都有看板系在装有物料的容器上，可以通过看板识别实物。系统中的看板是指示作业的信息，它能指示生产数量、时间、方法、顺序、加工设备，或运输量、运输时间、运送目的地、放置位置、运输工具和容器等等。它反映物流并规定着物流的运动。看板在工序间传递，即给出指示信息，控制着按顺序完成生产、运输作业的过程。（三）看板的使用规则。为使看板系统有效运行，必须严格遵循使用规则，培训全体操作人员理解规则，并设立一定的奖惩制度认真贯彻规则。规则主要内容有以下五点：1.不合格件不交给后工序。JIT 方式认为，制造不合格件，就是为卖不出去的产品投入材料、设备和劳动力。这是与企业降低成本的目标背道而驰的，是最大的浪费。因此，一旦发现不合格件，就要采取防止它再次出现的对策，以逐步达到消灭不合格件。采取“不合格件不交给后工序”规则的理由是：（1）使生产不合格件的工序，能及时发现本工序不合格件的出现。（2）如果不及时解决不合格品问题，后工序就会停止生产，不合格件积压在本工序，本工序的问题就很快暴露出来，使管理人员、监督人员不得不共同采取对策，防止再发生类似问题。为切实执行这一规则，出现不合格件时，机器和作业就应该停下来查原因，万一工件中混进了不合格件，一定要换下来；如果外协厂送来的零件中有不合格件，也要认真检出、更换。2.后工序来取件。改变生产“供给后工序”的传统做法，由后工序在必要时来领取必要数量的零件。后工序来取件时的具体规定是：（1）禁止不带看板和空容器来取件；（2）不能领取超过看板规定的数量；（3）领取工件时，须将看板系在容器内的工件上。3.只生产后道工序领取的工件数量。应该做到：（1）超过看板规定的数量不生产；（2）按看板出现的顺序生产。遵守第2，3 条规则，所有生产工序都能发挥如同一条传送带连在一起那样的效果，达到生产同步化。4.均衡化生产。按第3 条规则“只生产后道工序领取的数量”，所有工序都必须拥有在必要时生产必要数量产品所需要的设备能力和人力。在这种情况下，如果后道工序在领取工件的时间和数量方面没有规律，波动较大，前工序就需按后工序的最大需求来安排其设备能力和人力；而在后道工序需求减少时，前工序就会出现能力过剩。这是很不经济的。因此，看板管理只适用于需求波动较小和重复性生产系统。5.利用减少看板数量来提高管理水平。在生产系统中库存水平由看板数量来决定。因为每一块看板代表看一个标准容器容量的工件，用减少看板数量、减少标准容器容量的方法，可减少库存水平。实施上述五条规则，要付出巨大的努力，但是，若不遵守这些规则，即使引进看板方法，其作用也不能得到发挥，难于达到降低成本的目的。（四）自动化加工中的看板。在看板使用规则中，规定只能生产领走的数量，用以控制生产过剩。但是，在自动化机械加工工序中，会产生以下一些难以处理的问题。自动化机械根据各自的能力连续不断地进行生产，但是不同工序机床的生产能力会有差别，使得在一些机床间会产生制造过剩。当后道工序的机床发生故障时，前道工序机床仍照常生产，也会引起在制品积压。在自动化的没有操作人员操作的工序中，如何解决这个问题？在机床间如何实现只生产后道工序取走的数量的工件？目前在自动化机床加工中，常采用限位开关来解决上述问题。图420（a）表示未用限位开关前的情况，这时后工序（工序2）已经满负荷，而前工序有过剩的在制品，而且仍在不断自动生产。图420（b）表示采用限位开关后的情况，设机床A 的标准在制品量为5，若超过5 时，利用限位开关自动使A 机床停下来。这时，限位开关便起到了看板的作用。图420 使用限位开关前后状况（五）单卡看板系统。丰田公司以及一些日本公司的看板系统中，利用两种不同形式的看板，即取货看板和生产看板来控制生产现场的物流，这种看板系统称为双卡看板系统。除双卡看板系统外，还有只用一种类型的看板，即只用取货看板（不用生产看板）的系统，称为单卡看板系统，或简称单卡系统。单卡系统可以看作是生产现场控制由“推动式”系统向“拉动式”系统过渡的第一步，也可看作是双卡系统的简化形式。在西方国家实施JIT 时，现场控制多用单卡系统。在单卡系统中，不但有总装配线日作业计划，同时还根据总装配日作业计划的要求，经过MRP 计算，确定供应生产线上每个工作中心的日作业计划。由日作业计划驱动每个加工中心的生产活动。每个加工中心根据生产需要，用取货看板由前序加工中心取得所需的物料。1.单卡系统的工作过程，单卡系统工作过程如图421 所示，简述如下：（1）在B 加工中心人口点存料处，工人开始使用一个标准容器中的待加工件时，取下系在容器上的取货看板，并将它放到装看板的盒子中，这是该工序向紧前工序有物料需求的信号。（2）用加工中心B 出口点存料处盒子中的取货看板，向加工中心A 取货。即加工中心B 将取货看板发往加工中心A 出口存料点；根据看板上的信息，找到符合需要的、装满工件的容器；把加工中心B 的取货看板系在此装满工件的容器上。（3）将系有取货看板的、装满工件的容器取至B 加工中心入口存料点待用。（4）当B 加工中心将工件取出（送加工）后，将空容器送回A 加工中心。2.单卡系统的特点。单卡系统有以下特点：（1）采用“推动式”生产作业计划和“拉动式”物料输送过程，用取货看板“拉”加工中心所需物料。图421 单卡系统（2）由总装作业计划分解，形成每个加工中心的日生产作业计划。（3）对入口存料不进行控制，只控制出口存料点的容器数及容器放置位置。（4）单卡系统与库存管理的订购点方法（双堆系统）很相似，它们之间的区别在于应用环境不同。单卡系统适用于流水线生产及JIT 系统环境。在此环境中使用标准容器，并控制容器的数量及容量，使得容器数量少，容量也小，每天对每个容器都要多次装料和取料。三、如何用好看板卡（一）看板卡应用的前提条件，看板卡应用的前提条件是：1.生产作业计划稳定。许多应用看板卡的企业，主生产计划为月计划，按月计划制订每日的总装配作业计划。应用看板卡的系统要求月计划基本稳定。如果月计划不稳定，总装计划的任何波动，都将使上游各加工中心不得不保持较大的库存量，来满足总装波动的需求，这是与JIT 系统目标要求不相符的。生产计划的品种相对稳定，即为重复性地大量生产。产量也基本稳定，根据丰田公司的经验，产量波动应在10以下。2.采用混流生产时，各加工中心的工装调整时间必须尽量缩短，才能使生产线上各工作中心能同步运行。3.采用流水线操作方式，使各加工中心与总装配线相互联系起来，以减少物料传输时间。每个加工中心有人口及出口存货点，工件按固定程序进出各加工中心。生产能力设计应有少量富裕，以保证系统具有一定的柔性，在发生波动时仍能继续生产。4.操作工人能操作多种机器。操作工人是多面手，能使用不同的机器设备，使工作安排灵活性增加，设备、人力资源能充分利用。日本许多企业认为，缺乏足够的多面手工人，是他们在企业中实施JIT 的主要障碍。只有在上述前提下，才能有效地使用看板系统。（二）应用看板不断改善现场管理。在JIT 系统中，各加工中心在制品数量是通过投放的看板数目来控制的。在标准容器容量不变时，看