精益化生產控制的應用

趙 健

（上汽通用汽車有限公司，上海 201206）

前言

在我們日常的生產運行過程中，我們經常可以看到類似于下面的現象：

圖1 生產運行過程圖

見圖1，在這個生產線上，有五個工位，其中工位20和40是瓶頸工位，無法滿足客戶需求。尤其是40工位，是瓶頸中的瓶頸。對工位 10,20,30和50進行改進無助于整個系統的改進。但在工位 40做改進可以提高整個系統地輸出產能。

1 目的

通過對現場設備數據的收集，進行對應的分析整理，找出其中的瓶頸工位，后期通過對瓶頸工位的改進，可以提升整個生產線的生產能力，消除各種形式的浪費，以達到持續改進的目的。

2 現場數據的收集及其定義

現場數據的收集可以是人工統計也可以控制系統自動統計。對于節拍較低簡單工位，可以進行手工統計，但對于自動化程度比較高、節拍高的生產線，人工統計難以滿足要求，常用的手段是利用其控制系統來收集相關的數據。

主要收集的數據如下，但并不限于下面數據。

堵塞（BLOCKED）——當前工位工件已經完成準備發送到下游工位，但操作時馬上發現下游工位沒有準備好接受工件。

缺料（STARVED）——當前工位準備好接受上游工位的工件，但操作時立刻發現上游工位沒有準備好發送工件。

停機時間（Downtime）——工位無法正常工作，工位也沒處于上面的堵塞（blocked） 或缺料（starved）狀態。

生產周期（Cycletime）——從完成一個循環到完成下一個循環（或輸送線上的固定停止位置到固定停止位置）的平均總時間（秒）。包括上料時間、工序時間（機器人和/或操作員）和下料時間。

3 數據分析

收集到的數據，可以用獨立或混合的方式來分析瓶頸。對于簡單又相對獨立的工位，有較大的緩存，可以從一些數據就能得出，例如產量、加班時間或緩存數量就可以判斷瓶頸工位，但對于節拍較高，中間沒有緩存的工位，就需要收集多種數據，并采用混合的方式來進行計算，從而得出其中的瓶頸工位。

3.1 利用產量找出瓶頸

比較一個工廠不同區域的凈運行時間的 JPH（Jobs Per Hour），凈運行時間的 JPH是實際運行時間內的產能—計劃時間，非計劃加班時間，臨時輪崗，工間休息等。運行時間不受工間休息或堵塞/缺料時間影響。那么從我們計算得出的凈運行時間的JPH就可以判斷，最低數值的區域就是瓶頸區域。

舉例：有三個車間，依次是車身、油漆和總裝，車身生產出的車輛發往總裝，油漆完成后送到總裝，每個車間之間都有較大的緩存，可以停放4個小時之內的產量。計劃運行班次是從早上 7:00 到下午 3:30，有半小時的午飯時間和兩次18分鐘的工間休息。那么，計劃運行時間=8.5小時-.5小時 - 2*（.3小時）=7.4小時。實際運行情況有所變化，變化情況可參考下面的表格，車身只有一次休息，油漆正常，總裝在3:18PM就完成了。

我們可以根據下面的表1進行統計，得出每個車間的實際節拍，因為各個車間之間的緩存夠大，實際運行中沒有發生堵塞/缺料的現象，因此不納入此次計算中。

表1 各車間數據

從上面的數據可以得出，車身車間是整個環節中的瓶頸。

3.2 用超出時間得出瓶頸

比較各區域的非計劃加班時間，最多地應該就是瓶頸。在上面的例子中，車身是0.3小時，油漆和總裝是0，則車身最像瓶頸。

3.3 通過緩存區找出瓶頸

觀察不同區域的緩存區。通常，瓶頸的下游緩存區是空的或接近空的，上游是滿的或接近滿的，這個在工間休息或每班生產結束前更可靠。

3.4 通過堵塞和缺料得出瓶頸

觀察堵塞和缺料結構。通常，在瓶頸工位的上游是滿的，下游經常等待工件。

舉例，現場有7個工位，運行情況見下圖。

圖2 運行狀況圖

從圖2可以得出，工位3一直在忙于運行，工位4和工位5還一直缺料，工位 7的情況和工位3有點類似，也一直在忙于運行，在它在它之前的幾個工位一直在等待它的完成。從上面可以初步判斷，工位3和工位7是可能的瓶頸。

3.5 用統計的設備獨立產能SAT（Stand Alone Throughput）找出瓶頸

這種方式是對節拍比較高的自動工位經常采用方式，所需要的數據較多，但得出的結論也相對比較可靠。

設備獨立產能SAT的計算方式主要有兩種：

方法一：

先得出設備的開通率，然后通過運算得出設備獨立產能SAT。

設備開通率=設備運行時間/（設備運行時間+停機時間）

設備獨立產能SAT=設備開通率*設計節拍

下面是對一個工位的相關數據統計：

表2 各工位數據統計

其中，設計周期為48秒，設計節拍為75.7件/每小時。

這個是指設備沒有堵塞或缺料時, 設備開通率和設計節拍相乘就是設備的獨立產能。

方法二：

設備獨立產能SAT=產量/（運行時間-（堵塞+缺料））

這種計算方式的前提是堵塞和缺料的總時間不能超過總運行時間的20%，否則計算的結果就不可靠了。

不管是方法一還是方法二，得出的結論是一樣的，SAT的數值越小，那么這個設備就越是瓶頸工位。

下面是對一個現場工位進行一天的統計后得出的 SAT JPH柱狀圖：

圖3 SAT產能圖

從圖3上很容易以看出，工位50的SAT數值最小，說明工位50是瓶頸工位。針對50工位進行具體分析，根本原因是什么，是故障問題還是其他的問題，后期可以通過對工位50的優化改進，從而提升整條線體地輸出產能。

4 計劃和實施

建立完整、系統的數據收集機制，并在系統上進行顯示和監控，另有有專業的人員進行數據分析比對，找出瓶頸工位，分析其原因，通過對其進行優化改進，從而實現產能改進的目的。

5 總結

現代工業自動化程度越來越高，生產過程具有高度的比例性、均衡性、適應性和連續性。生產過程的任何一個環節的問題都有可能對最后的產品輸出有所影響。因此，采用精益化生產，可以對生產的各個環節全盤掌控，清楚生產環節中的瓶頸工位，通過對其進行優化改進，可以提升整體生產產能，也減少了浪費，節約了資源，從而提高競爭力，為企業發展創造優先條件。