生产管理之平准化生产理论.docx

1、生产管理之平准化生产理论生产管理之”平准化生产理论“混流制造:节拍拉动的柔性装配线管控 时间:2010-09-14 21:51 作者: 蔡颖 柔性装配线计划排程决定混合装配线上不同品种的投入顺序，实现对市场需求订单的准时化满足，其指导思想是平准化的多品种、小批量混流生产。 一、 柔性装配线计划排程的原则 柔性装配线计划排程有三个基本原则:数量均衡;品种均衡;混合装配。 数量均衡是指总装线每日的产量节拍基本保持恒定。如果总装需求波动很大，在时间和数量上无规律地消耗零件，上游车间和工序以及供应商就不得不在生产资源(人、机、料、能源)方面保持足够的余量，以承受负荷高峰;而在占大部分时间的非高峰负荷期

2、间，就会产生资源闲置浪费。由于拉动放大效应，总装产量变化越大，前工序的同步适应难度就越大，极易导致生产混乱。因此，总装配线的日排产量一般要求根据月度计划产量均匀分配到每个工作日。 仅有数量方面的均衡是不够的，因为现代市场需求是丰富多样的，要对其有快速的均衡的限定，确定总装配线上每种品种的日均产量，这就是品种均衡。 多品种混合装配就是按照数量均衡和品种均衡的要求，依据日均产量和品种比例的规定，均匀交错地混合安排总装上线的品种投入顺序。使得总装线能够在同一单位时间内生产多种产品，从而尽量满足市场的多样性外部独立需求，对相关需求中的生产环和供应环则提供了均衡消耗、减少负荷波动、提高生产效率方面的支持

3、。 二、 多品种混合装配的优势 传统的批量装配的缺陷: (1)管理拖后,需要对不完整批量的剩余部件进行管理 (2)不能保证需求的精确,只能保证不同批次 (3)需要大量成品库存 (4)零件供应不稳定。零部件供给不连续;对分装线的人员需求时断时续;需要大量的原材料和零件库存 但是，批量装配可以较容易管理不同种类的产品的装配时间，可以从容的换产清空装配线后,以不同的速度作业。员工拿取零件错误的可能性较小。 多品种混合装配的优势: (1)单件产品均衡变化有序,对零件供应影响极小. (2)保证不同时间段的产品数量精确 (3)除销售环节外,制造系统没有成品库 (4)稳定的零件供应 (5)节拍地供给生产线。

4、对分装线的人员需求稳定，原材料和零件库存较小 但是，多品种混装时，需要快速准确的平衡不同工位的作业时间，员工拿取零件错误的可能性较大。 三、 柔性装配生产组织模式的特点 在采用柔性装配模式组织产品生产的企业很多，其中以汽车制造业最为典型。由于零件、部件多而且制造复杂，制造环境上几乎囊括了制造业所有的生产类型。生产类型多，包括了大批量流水型(车身、发动机等零部件和标准型的整车装配线);按订单生产或按订单装配(按照客户订货进行装配);按库存生产(备品备件等非相关需求的零部件);按订单设计(模具设计和生产)。 为了满足个性化的需求，生产方式己由过去的大批量生产为主转变为大规模定制，需要跟踪客户订单。

5、为了提高客户的响应时间，多采用轮番形式组织生产即大规模定制下的混流生产。 配套厂与主机厂计划的协同,主机厂一般采用精益准时供货制，因此，主机厂的装配计划与配套厂的物资供应计划的协同是保证双方共赢的前提条件。目前，主机厂普遍采用JIT即时供应的供货方式，供应商根据主机厂的需要预先作生产安排，根据每日的供货指令，提前一小时或数小时将物料送达生产线供装配使用。按有限能力安排生产线的日进度计划，考虑混流生产，并随时供料到工位，较少的库存甚至诸多的零件实现零库存生产。实现订单配置，由于客户的个性化需求(颜色、厂家、型号等)，对产品的装配清单产生差异，给采购、存储、领料带来复杂性。领送料采用看板管理，根据

6、每日的生产装配计划和订单配置清单、工位的场地大小、供货的时间间隔，制定准确的领送料计划或者看板管理，包括:定期不定量、定量不定期的供货管理模式。 三、 柔性装配线组织形式 在柔性装配线组织模式中，包括产品装配线和部件子装配线，存在多级生产线共同完成产品的生产;在线与线的联接过程中，存在一定的缓冲区域，保证前序和后序的生产衔接;前序生产计划由后序计划来拉动，并保证生产的协调和节拍的一致性;在每一条生产线的生产装配顺序，根据订单的要求要保持一致性;每一条生产线上的物资供应可以采用领送料、看板等多种方式。 四、柔性装配计划系统 柔性装配计划系统是整个企业生产管理中有关装配车间业务管理的专门解决方案，

7、它与传统的MRP管理模式不同，由于生产的快节奏，对生产计划的动态性要求比较高，物料消耗比较快，要求全新的计划模式。 装配线计划主要处理重复制造(Repetitive Manufacturing)多批模式流水线生产环境，流水线制造环境(Flow Line Manufacturing)混合模式流水线生产环境，精益制造(Lean Manufacturing)的生产单元环境。主要内容有装配线建模、装配计划、生成装配订单、装配订单执行控制、物料需求计划、准时化物料供应。 (1) 装配线建模 在多品种小批量的许多变量的制造环境下，需要复杂的配置产品，且不同配置的产品在同一生产线装配，这种生产类型我们称为混

8、合模式流水线，需要处理每天的复杂的订单。柔性装配线的建模就是要解决混合模式的流水线生产。 在装配控制中，装配件是和装配工序连在一起，这就是扁平的产品结构来保证物料的准时、准地的供应。基于过程的装配线的要素: 线分段:线分段是装配线被分为不同的线段 线站点:线站点是装配工序在哪里被执行 线缓冲:线缓冲是保证线站点适应工作的管道 一个线分段总是一个缓冲作为开始，中间包括所有线段直到下一个缓冲。缓冲和线分段为了订单的物流平滑进行重排装配订单的顺序提供了灵活性。 如丰田汽车在20世纪90年代重新考虑自己的总装线结构，将总装线设计成5-10个部分的系列，每个部分有20个装配工序，中间有5个部件的缓冲区隔

9、开，为了避免全线的停止，会增加一些中间在制品，来应对柔性的变化。 装配过程建模要考虑工程产品结构如何把这些装配物料分配装配工序，定义装配工序所需要的装配部件。 分配零件到工序 再考虑装配工序是如何分配生产线的线站点(单元线)上。此模型的关键是装配零件和工序相关而不是直接和生产线的站点相关。其原因是工序可以被灵活的分配到不同的线站点(单元线)，来应对多个的产品的配置与整个生产线混流节拍的平衡。 分配工序到线站点 (2)装配线物料的供应 为了平滑装配过程，装配零件的供应是关键，它依赖装配零件的特征，需要不同的供货方法。大部分的零件在正确的顺序中需要准时化供应。小部分的零件可以基于批量供应，用看板补

10、充触发。 -生产线的顺序补充JIS -看板补充JIT -按灯看板JIT call -批量订单控制 -基于时间的定货点 (3)装配计划 根据产品需求预测，提供各种车型的市场需求预测制订各车型的生产计划;客户定单管理各种车型的客户需求，客户发货日程，按客户的发货日期、收货日期、地点排程的客户要货计划。主生产计划根据预测、客户定单和客户要货计划计算出各车型的具体的日产出计划， 装配线的投产顺序计划根据不同产品的生产线装配工艺流程产、不同车型的日产出计划，结合节拍均衡生产的要求，计算出日混流生产的投产顺序计划。 产品的设计和配置CTO(按单配置)由PDM来管理，扁平化的产品结构把装配件分配到工序，再工

11、序分配到不同单元线(线站点)。一旦接收销售订单，产品结构CTO配置器和装配计划将产生装配订单，控制配置产品的装配。装配计划也将计算装配零件的需求，产生采购计划并和供应商沟通产生供货排程。而采购计划支持和预测顺序的发货计划的随时沟通修正。可以用APS的优化顺序排程器产生基于顺序规则的装配顺序计划。 装配计划需时刻注意客户需求的变化，需求的Takt时间TT的变化和生产线的额定日产量CT平衡。每天调整计划安排可以吸收客户需求较大的变异，可以利用精益柔性装配软件建立混合模型，自动调整劳力资源就可轻易改变产量水平，自动调整生产节拍来满足客户需求的变化，使得CT额定日产量满足需求节拍TT。 (4)装配订单

12、的执行 可视化或打印装配工作指示，工位物料的倒冲，生产线的成本计算等。在混合模式流水线生产环境下，许多活动是基于单个订单的进度，装配执行控制可以基于事件、过程触发的工作流控制。如打印工作指示、按顺序发运排程产生一个采购请求排序;生产单元线之间的在制品转移。装配订单的执行可以用条码，系列化产品跟踪、产品配置多样的变换、生产线的分配和平衡、生产线站点的成本、生产线利用率与平衡率、多地点的装配和监控、报告和监控等。 如装配车间底层控制的待装配物料，采用取货看板管理，根据各零部件的使用数量、零部件的现场库存耗用速度，计算出看板的数量和参数，使用可视的电子看板并打印出看板，投入到取料看板的应用循环中 (

13、5)柔性装配线的设置 主要定义精益柔性装配系统使用到的基础数据，主要围绕生产线进行展开。其中包括如下的数据定义: (1)、生产线:描述企业用于以生产线方式生产的所有生产线及其属性。包括:生产线、责任部门、状态、节拍、总节拍数、日产量、计划能力方式、计划天数、下达天数、父项线、主线标记、盘点人、仓库号等。 (2)、单元生产线工位:描述一条生产线上所设定的具体装配工位及其属性，包括该工位在生产线上所处的位置、承担责任的属性、工位的顺序等。 (3)、生产线产品:描述在哪些生产线上可以生产哪些产品，一旦存在多线生产同一个产品时，要指定分配的原则;如果该线采用混流生产，要指定平准化的倍数;对于柔性生产线

14、需考虑装配不同的产品其节拍也不同。 (4)、单元线间缓冲区:描述在两条单元生产线之间部件缓冲存储的区域，并指定该区域与哪些生产线相联接、连接的关系等。在按订单和多线装配的过程中，可能会影响到后续的装配。 (5)、单元生产线工位物料清单(BOP Bill of Position):描述装配不同的产品在各个单元线与工位上需要的物料、定额和领送料方式等。 (6)、工位物料参数:描述单元生产线上各个工位保证生产运行的常规属性，例如:储备定额、领送料提前期和次数、取证倍数、库房等信息。 (7)、各单元生产线日历管理:描述生产线操作的班次，每班工作的时间范围，落实到每一个有效工作日上。 五、精益生产的混合

15、排序的方法: 生产均衡柜与轮盘排序法 (1)生产均衡柜 为了实现产量均衡与产品均衡，可以借助一种实用的工具，即生产均衡柜。这种工具制作非常简单，由几块木板拼成一个箱子，其中有数排空格子，每个空格子都可以放下一张看板卡片。一横排格子对应一种产品。因此有多少种产品就有多少排格子。每一列对应着一段单位制造时间。 如下图生产均衡柜有3排23列空格，每一横排分别对应S、L、A三种产品;每一列代表20分钟的单位制造时间，由于8小时正好有23个20分钟。因此23列空格正好代表8小时的生产计划。另外，在生产单元的成品超市中，每个装成品的盒子里都有一张看板卡片，上面标示着以下信息:产品型号(S、L、A);盒子的

16、容量(30件);成品超市的储位;生产单元的位置 生产均衡柜 当生产管理员从成品超市提货时，会拿出盒子里的看板，根据标示的产品，放入生产均衡柜对应的格子中，每个格子放一张看板。这样下一个四小时运货需要的生产计划就已经排好了。接下来，物料操作员每隔20分钟，取出相应的看板卡片，交给生产单元中的操作员，让他们按照看板生产。 生产均衡柜可以应用于管理生产操作的节奏。丰田公司更进一步将生产均衡柜和供应商挂钩，用来控制物料提取的节拍，使供应商生产和丰田组装线的节拍时间紧密连接起来。 (2) 轮盘图 制订生产节拍后，就可以按照平均节拍安排不同产品的生产顺序。也可以用轮盘图工具，它形象地描述了各品种的生产排序

17、。如三个产品X、Y、Z。假设每天需要生产100件产品，其中产品X需要50个，产品Y需要30个、产品Z需要20个。按均衡化生产计划方式，X、Y、Z的生产比率为5:3:2，最小生产批量可以按照每个循环生产10个产品，一天共10次循环，节拍为480分钟/100件=4.8分钟。在同一生产线生产就可以做成一个圆盘形的轮排图，划成10个等份，其中，X以2个等份安排一个，产品Z约为4个等份安排一个，产品Y则安排在其余空格内。如图: 为了增加生产的柔性，可以增设一个自由位。它就是不指定具体产品的调整位，用自由位的时间来应对生产过程延迟等，增加生产安排的灵活性。 六、APS的混合排序的方法 生产部门按照计划部门

18、的指令，定期(天，班)从销售订单库中取出订单(一车一单)，决定订单的顺序，建立订单的优先级，进行预排序，这属于静态排序。对已经排序的订单安排生产，进行约束排程。如在生产进行中，实时检查车辆生产状态，调整订单的执行顺序，这属于动态排程。 APS生产排序的约束与优化: (1)整合围绕个生产线的生产要素与约束条件: (2)当个生产线能同步均衡达到产能最大化，且支撑产能最大化的关键要素的运行成本趋于较低水平时，就是效益最优解(满意解)。 (3)寻求排序最优解的问题就转化为满足优先次序不一的条件排序问题。基于已经优化的物流运作模式，使得各生产线能按最高能力不间断地，顺畅地连续运行。 APS生产排序的约束

19、分类: (1)在同一单元内安排的车型差异性最小。如同一平台的车型;同一平台的相同型号的车型;同一型号的同一配置的车型。 (2)客户订单交货期的约束。如订单交货期是将订单中的车型组合后，在生产单元何时执行的约束条件 (3)生产线本身固有的约束。如涂装线，是否有最低数量同种颜色成组油漆的要求;车架拼装线，做多少个车架换工装才是可以接受的。(符合总装线的节拍) (4 )生产线之间的固有约束。如会发生总装线上要装驾驶室时，车架还未到位或规格不对等脱节现象。 (5 )物料到位的约束。可用库存不支持;高于预测的紧急要货量;供应商的供货能力;交货周期的制约;自制件的生产周期制约。 对于多产品装配混排，需要定

20、义硬约束或软约束、软约束的优先级。也可采用基因算法。具体顺序约束规则包括: -完成日期: 订单的提早或延迟可以被加权，可以分别对于MTS和MTO -换装或调整时间 最小 :对品种间隔顺序的规则，减少换装或调整时间的浪费 -固定位置: 订单有一定的固定位置。如在第一个任务中放原型车的生产。 -距离(空间)最小,最大:对某一间隔的特别组合的特征值的限制。如每辆敞篷车后，必须跟着有至少有两辆硬顶车。 -数量最小,最大: 对一每天/每班规定的数量的特别组合的特征值的限制。如每一班只能生产200辆装有V8引擎的汽车。 -组块 最小,最大: 对某一块的特别组合的特征值的限制。如在这条生产线上安排10-20

21、辆红色的汽车。 . -包括(K of M) 最小,最大: 对在一部分数量(间隔)的某数量的特别组合的特征值的限制。如在每组5辆车中，至少有三辆车加装空调。 -平等分配: 特征值的特别组合是某一天或一班的平等的分配。如在一天的生产中平均地安排柴油发动机车辆的生产。 -优先级: 0 = 硬约束(必须满足), 1-9 软约束(用惩罚评估和尽可能低的冲突。 -替代解决方案: 平滑(-%) 装配计划在遇到短期插单时运用到APS几种排序的方法: (1)向前排序:在排序的过程中，如果需要将某一操作排在特定的日期，并且设定需要向前排序策略，则系统会自动将现有的任务向前推动，直到可以插入新的任务。如果发现日期冲

22、突，则将整个排序队列向前推动。 (2)向后排序:在排序的过程中，如果需要将某一操作排在特定的日期，并且设定需要向后排序策略，则系统会自动将现有的任务向后推动，直到可以插入新的任务。如果发现日期冲突，则将整个排序队列向后推动。 (3) 挤压(双向排序):在排序的过程中，如果需要将某一操作排在特定的日期，并且设定需要双向排序策略，则系统会自动将以前的任务向后推动，以后的任务向前推动，直到可以插入新的任务。如果发现日期冲突，则将整个排序队列双向推动。 (4)重排:在对选定的任务进行重排时，如果选定任务在开始时间以前，在没有破坏与其他操作之间的关系的前提下，系统将其推到现在。 七、子装配线JIS(Ju

23、st In Sequence)同步顺序管理 这是准时化管理的最高级方式，它适合于大总成零件。这些零件相对比较昂贵，需要根据生产线运行情况进行同步供应，以期满足工艺需要、减少库存费用和对生产面积的占用。零部件同步管理是和车身流相协调的。在流水线上，当车身通过某一消耗点时，它发出对下游某点所需装配某种零件的同步需求信号，内部分装工序或外部供应商收到此信号后，就根据要求生产所需的品种，并在所需的时刻运送到所需消耗点。同步管理代表物流的完美状态，它意味着在准确的时刻，送来准确数量的产品到准确的工位，不会产生任何多余库存，达到一个流。 随着汽车整车厂对其供应商提出了模块化供货(Modular Suppl

24、y)或JIS(Just In Sequence)的要求，很多整车厂的供应商已经开始实施精益JIS系统，JIS系统已成为当今汽车企业提高其核心竞争力的必由之路。 八、案例分析: 案例一: 某机械装配厂的生产组织结构:备料工段,五个组装件工段,涂装工段,总装工段;五个结构件工段: 其中五个组装件工段包括:前车架工段、后车架工段、动臂工段、铲斗工段、外观工段。每个组装件工段过程是:机加工,部件拼装,总成拼装,总成焊接,打磨,镗床,进入上挂区(准备喷涂)。其工厂布局如下: 根据销售预测和销售订单和发货计划制订产品的周主生产计划来驱动毛坯计划和瓶颈工序生产计划。 制订总装配线多品种混合排序计划(拉动源)

25、，倒排五个组装件的日完工计划(考虑产能问题)。 根据组装件的实际完成数和实际工序中在制的配套数在来调整总装配混合排序计划(工位物料，物料齐套约束);如产品插单模拟分析处理，可以合理的动态调整订单优先级，物料重分配与产能重分配。 对五个组装子线的瓶颈问题处理如焊接，需要结合TOC原理瓶颈缓冲与优化。第一次总装线日混排计划倒排组装分支线计划时，识别出哪条支线有瓶颈。计算瓶颈缓冲来满足总装计划。这时会影响其它只线的节拍，如比总装节拍慢的的支线，需要计算其支线的装配缓冲，来满足齐套。执行时，在装配缓冲设置看板超市来拉动执行。如果发生的实际变异(缺料)，用装配物料配套约束来动态的调整总装线产品的顺序计划

26、。 改善点: 因为传统的ERP计划模式没有考虑有限产能节拍的总装混合排序计划;也不能通过配套来约束和调整混合排序计划;未能匹配现场的上游多个分支工序段的机器，人员，动态安全库存、加工时间、加工批量等实际重要约束因素的排程。 (1) 在计划模式方面的改善: 采用APS高级计划根据销售预测计划倒排计算出整机月主计划，根据APS装配线产能等多个约束产生详细装配排程计划，根据APS详细装配排程计划计算各组装件的工序排程计划，可精确到机台、分钟。APS通过约束条件来正排，根据零部件的实际完工状况、库存状况，计算齐套率，约束调整第二日的整车的详细装配排程计划。 组装件的排程采用“推-拉”结合的方式。按各组

27、装件在上挂准备喷涂时要求配套顺序的原则，计算得到各组装件在各工序开始生产排程的时间，排程精确到班次分钟。 ERP的主生产计划与总装的顺序计划集成，总装的顺序计划显示上挂顺序与LED大屏幕显示屏集成，可以及时查询顺序计划或调整顺序计划的齐套率。实时(采用触摸屏)反映实际上挂与下挂品种来调整ERP的总装的顺序计划。 (2)在精益生产上的改善: 现总装线的改进机会: 1、 各总装工位WIP异常，WIP异常导致工位效率低下，资金占用，掩盖品质缺陷 2、 齐套率问题突出，停工待料或变更生产计划 3、 作业线无品质预警系统，品质损失隐患严重 4、 目视化管理措施缺失，作业流、物流基本处于放任状态 建议的改

28、善措施: (1)装配线改善。在总装线基于节拍拉式理念:改善线平衡，全面降低WIP，节拍平衡，提高产量。标准化，可视化。 (2)装配线工位的看板设计，全面建立目视管理系统。，自运行建立领料看板，改善总装线产品齐套率，降低线边库的库存提高五大结构件与购买件的配套率 (3)装配线的质量按灯预警系统的设计，及时控制质量，在关键工位建立SPC，建立数据采集分析系统，全面支持防错系统 (4)喷涂线的上挂顺序的大屏幕显示，使得顺序拉动可视化;喷涂线的上挂与下挂的数据自动采集(触摸屏):目的:数据及时准确，可以监控上挂喷涂的在制品。 案例二: 某汽车厂的生产组织结构:生产线分底盘工段、焊装工段、涂装工段、总装

29、工段4个管理单元，其工厂布局如下: 一般整车行业的需求有以下几点: (1)按照客户要求的交货期提供个性化产品 根据客户的需求，需要在标准车型的基础上进行个性化配置，由于交货期的限制，设计、生产和采购往往同时进行，要求设计、生产和采购各环节技术资料的同步更新，如果技术资料不能根据客户变动及时更新或下发，影响材料采购及生产进度，甚至会造成呆料和返工的现象。 (2)按生产线组织生产 一台车从投入到最后下线，其生产过程是各工位依照一定的生产节拍顺序作业，形成专用车组装生产线。 汽车将生产线分为底盘工段、焊装工段、涂装工段、总装工段4个管理单元，各工段任务完成后会有移交和接收手续。 生产线的生产方式要求

30、材料能够及时准确的配送到相应的工位，保证生产的有序进行。如果出现缺料、错料的情况，将打乱生产节拍，打断原有的生产顺序，从而造成生产混乱、影响生产进度。 (3)生产计划与控制需要细化到各工位 按生产线组织生产，工位是组成生产线的最小单元，而工段只是管理单元，因此需要依据销售订单将生产计划分解到各工位，形成工位作业计划。同时，要想了解各台车的生产进度，及时掌握生产中发生的各种情况，需要将各工位的生产状况和生产数据及时进行反馈，才能让管理人员及时掌握第一手的生产数据，了解生产运作的全貌，并及时进行相应的调整。由于生产线工位多，手工进行生产计划编制和生产情况反馈的准确性和及时性都很难得到保证。 (4)

31、采购计划编制需考虑的因素多 采购计划是依据销售订单、产品BOM、技术图纸、以及生产计划来进行材料采购计划的制定和分解，在运算及分解过程中需要考虑很多因素，如在途量、现有库存、以前订单的占用量、各工段的开工时间、物料价格、对应采购员等等。采购计划的制定非常复杂，工作量也极其大，手工很难保证其准确性和及时性。 (5)材料按需配送 汽车行业均采用材料实行配送制。库房根据生产进度计划将工位所需材料配送到现场货架上。库房需要根据工位作业计划、材料与工位对应表制定相应的配送计划。由于材料品种多，各车型间变化大，手工进行配送管理很难保证生产的需要。 (6)设计变更容易造成停工待料和返工 汽车行业，设计变更相

32、对较多，直接影响到生产进度，造成停工待料和返工现象的发生。因此，需要在每台车投产前，及时根据设计变更更新产品BOM，并根据库存情况，对照最新的产品BOM进行齐套性分析，提前掌握异常情况，及时做出反应，避免工期的大幅度拖延。 (7)按照单台车计算实际成本 整车生产成本是由财务部手工进行数据统计，手工进行费用的归集和分配计算得出，成本计算工作量大，数据也不会太精确。 按单生产BTO(Build to Order)的APS/JIS解决方案: 1，定单拉动与APS排序计划有机结合 2，小批量，多品种，按单排序的混线生产 3，订单直接拉动计划排程，推算CTP交货期 4，APS冲压.焊接.涂装.装配等工序的多资源约束与动态平衡 5，基于APS优化算法，实现混线装配最优 6，基于PDM的CTO客户配置 7，基于项目的协同开发和协同制造动态实时响