精益生產方式之單元生產的應用研究

【摘要】對精益生產方式下單元生產的相關理論和方法進行研究，以某企業的眼鏡生產過程為例，介紹了精益生產方式下的單元生產在企業的實際應用。通過對比分析，在不同客戶需求狀態下，選用最優的單元生產方式，使生產線平衡率得到了改善，提高了企業的生產效率，降低了制造成本。

【關鍵詞】精益生產；單元生產；生產線平衡；生產線變速

隨著中國經濟改革的深入，中國制造型企業原有的原材料價格低、勞動力便宜等優勢已不復存在。在這種嚴峻的生存環境下，如何快速的響應市場需求，提高勞動生產效率，降低制造成本，提升企業整體競爭實力成為我國中小制造企業面臨的主要問題。本文從生產能力的整體提升出發，基于精益生產方式的研究，以面向生產線平衡的最大產能為研究目的，實現企業的精益式單元化生產。

一、單元生產方式概述

1.單元生產的定義。單元生產的原意是細胞生產，CELL在英文里翻譯是細胞、單元的意思，在制造業它翻譯成“單元生產”。它是以互聯網或者局域網為依托，采用U字形或L字形等的車間生產線布置方式，由訓練有素的“多面手”作業員使用簡易設備進行加工特別是組裝生產，是一種“以員工為中心”的生產組織方法。單元生產方式是旨在追求生產與運營的戰略柔性，實現低成本、變產量和變品種的生產方式，主要應用于離散型制造業中的組裝型制造業。

2.單元生產的三種類型。單元生產有三種形態，分別是：屋臺式、逐兔式和分割式。

（1）屋臺式單元生產線，指的是一位作業員擁有一條單獨的生產線。屋臺式命名來源于一種日本的小吃作坊。日本一些售賣小吃的攤販，有一臺活動的食品制作車，加工食品的食料、炊具全部放在車上，當顧客有需要時老板當場制作，這種食品的制作車，就叫屋臺。（2）逐兔式單元生產線，作業員仍然采用一人完結式作業方式，每個人從頭做到尾。與屋臺式不同的是，逐兔式并沒有采用一個人一條生產線的做法，而是采用多人共用一條生產線的方式。

（3）分割式單元生產線，多人共用一條生產線，與逐兔式相比更進一步的是，部分放棄了一人完結的作業方法，轉而根據員工的技能現狀盡可能合并生產作業。這樣，一個完整的工藝流程，由幾位作業員分工完成，因此稱之為分割式單元生產線。

二、精益生產之單元生產方式的應用及優化

1.應用案例概述。廣東省某光學制造企業，其產品質量、市場占有率在同行業均處于領先水平。我選取其中一個有代表性的單元為研究和改善的對象，詳細闡述平衡率單元生產方式的應用及其優化方法。根據該單元內設備、工序的布局繪制出平面布置圖，同時標出該單元的工藝流程，如圖4所示：通過現場觀測，得出各工序的生產速度和各工序所需作業員的數量，見表1。

在一群調芯、二群調芯、快門與二群組付、一群組付、齒輪系組付、三群組付、防塵葉片組付、鏡頭外觀檢查這此上序，均是兩個人在做一樣的工作，這些工序的時間計為一個人所用時間的一半。

2.生產線平衡。平衡生產線即是對生產的全部工序平均化，調整作業負荷，以使各作業時間盡可能相近的技術手段和方法。在生產線上，一條生產線不平衡往往會造成無謂的工時損失，還造成大量的工序堆積及存滯品發生，嚴重的話會造成生產的中止，所以其基本原則是通過調整工序的作業內容來使各工序作業時間接近或減少這一偏差。衡量平衡生產線效果的一個重要指標是生產線平衡率。

式中ti——生產線各工序的作業時間；CT——周期時間，等于生產線作業中作業時間最長工序的作業時間。

由公式1可見，生產線各相關工序之間的作業時間直接影響整個生產過程的整體效率。生產線的作業周期由生產線上作業時間最長工序的時間（CT）決定的，因此，各工序時間與CT值應該盡量一致。比周期時間CT長的最多的作業單元就是這條生產線的瓶頸。減少瓶頸時間，使各工序之間的時間差距減小就是改善的一個目標。根據表1做出作業密度及平衡分析表，如表2所示。

3.生產線變速。上面分析改善后的生產線中共用32名作業員，每名作業員只操作一道工序，此時生產線的周期時間最短，生產能力最大，生產的速度最快，處于高速運轉狀態。這種狀態能夠滿足市場的高需求，但市場的需求不斷變化，不會一直處于高需求，也就不需要生產線總處于高速運轉狀態。這時，面對需求和產量的變化，作為單元生產線，不必調整生產線布局，而只需增減作業員數量，同時重新分配工序即可。（1）生產線中速運轉。生產線中速運轉可以采用分割式單元生產線。分割式單元生產線多人共用一條生產線，但不是一人完結的作業方法。把一個完整的工藝流程，根據作業員的技能現狀，分給幾位作業員完成。生產線實現中速運轉，可以在改進的生產線上減少作業員，進行工序的分割和重新分配。作業員的安排和工序的分配如圖5：

根據分割后的情況，做出分割式單元生產線的作業密度及平衡分析表，如表3所示。

改善后的生產線處于高速運轉狀態，周期時間為24s。變速后采用的分割式單元生產線處于中速運轉狀態，周期時間為65s。假設高速運轉狀態下日產量為1000臺，則在分割式單元生產線的中速運轉狀態下，日產量為369臺。（2）生產線低速運轉。生產線低速運轉可以采用逐兔式單元生產線。逐兔式單元生產線多人共用一條生產線，但采用一人完結的作業方法，每名作業員從頭做到尾。在改善后的生產線上采用逐兔式單元生產線，并共設置4名作業員共用生產線，各工序的作業時間如表4所示：

100%=100%改善后的生產線處于高速運轉狀態，周期時間為24s。變速后采用的逐兔式單元生產線處于低速運轉狀態，周期時間為155.5s。假設高速運轉狀態下日產量為1000臺，則在逐兔式單元生產線的低速運轉狀態下，日產量為154臺。

4.三種生產狀態的比較。文中采用的三種生產線形式：經過ECRS原則改善的生產線、分割式單元生產線和逐兔式單元生產線，分別對應了生產線的三種運轉狀態：高速運轉狀態、中速運轉狀態和低速運轉狀態。三種運轉狀態下的作業員的數量和設置、工序分配、生產線的使用情況都不同，導致生產線的平衡率、周期時間和產量也都不同。三種運轉狀態的比較如表5所示：

由表5可知，作業員的數量越多，工序越細分，生產線的運轉速度越快，總工序時間越短，周期時間越短，產量越高，但生產線的平衡率就越低。作業員的數量減少，多個工序組合，生產線的運轉速度會變慢，總工序時間變長，周期時間增長，產量變低，但生產線的平衡率會升高，當采用一人完結方式的逐兔式單元生產線時，生產線的平衡率能達到100%。

精益生產方式是一個不斷追求盡善盡美的過程。國內中小型制造業目前在精益生產方法和技術的應用上還有待探索，精益生產所包含的技術遠不止本文中所闡述的這些。本文主要針對國內制造業的現狀，通過對精益生產中單元生產模式的應用研究，提高勞動生產率，降低制造成本，整體提升企業市場競爭力。

參 考 文 獻

[1]簡敏.精益生產體系應用的比較研究——兩種不同類型企業的實踐.上海交通大學.碩士學位論文.2008：1～3

[2]劉濤.精益生產在海爾的應用與創新.中國海洋大學.碩士學位論文.

2008：1～6