（管理科学与工程专业论文）看板系统导入与仿真设计研究.pdf

摘要 在制造业的全球竞争越来越激烈和残酷的大环境下，精益生产的推行在我国 的制造型企业中成为了一种潮流和趋势。虽然精益生产理论和实践的产生、发展 和成熟为日本的制造业企业带来了巨大的利润和空前的成功，但对于我国许多企 业来说，如何更好的学习和推行精益生产方式在应用层面还存在着许多值得研究 的问题。 本文从企业实践的角度出发，在应用的层面上对精益生产，特别是其核心理 念准时制生产j i t 以及j i t 的主要实施工具看板管理方式及系统进行了较为 深入的研究。本文对精益生产方式进行了系统的介绍，并对三种生产管理思想 j i t 、t o c 和m r p i 工e r p 进行了比较分析和综合应用研究。对看板管理进行了阐 述和分析，并对看板系统进行了较为详细的研究，主要包括看板系统导入流程的 分析和归纳，看板系统运行的分析，以及看板数量计算模型的分析和改进研究， 并提出了基于软件仿真技术的看板系统参数设计方法。本文的实证研究部分，内 容包括基于w i t n e s s 物流仿真平台进行的看板系统参数设计和看板系统导入流 程设计的案例分析。本文对看板系统导入流程的分析、归纳和总结，为企业导入 和实施看板系统提供了有价值的参考；对看板数量计算模型的分析和对模型参数 的修正，提高了模型的现实性和准确性；应用软件仿真技术对看板系统进行的参 数仿真设计，提高了看板系统设计的效率，并且降低了看板系统设计和试运行的 时间和成本。本文的研究具有较大的实践应用意义，对于企业成功导入并实施看 板系统具有较大的现实意义和可操作性。 关键词：j i t 看板系统导入流程仿真设计 a b s t r a c t a sm ee 1 1 v i r 0 i n e mf o rm em a n u f a c t u n ge m e 印r i s e sb e c o m e sm o r ea n dm o r e f i e r c ea n dc m e l ，t h et i d e 锄dt r e n do fc 鲫y i n go u tt h el e a i lp r o d u c t i o nh a v ee m e 赠。d 锄o n gt h em a n u f a c t u ：r i n ge n t e 印r i s e s mo u rc o u i l t 巧t h o u 曲 t l l e c r e a t i o n ， d e v e l o p m e ma i l dm a m r i t ) ，o ft h ey i e l db i gp r o f i t s 舳du n p r e c e d e n t e ds u c c e s sf o rt h e j 印a n e s em a n u f 如t u m l ge n t e r p r i s e s ，m a n yp r o b l e m sa r ew o r t ht or e s e a r c ho nh o w t o l e 娜a n d 证巾l e m e i l t 也e 乙e a np r o d u c t i o nb 甜e ro nt h ea p p l i c a t i o nl e v e lf o rm a n y e n t e 印r i s e s i nt h ea p p l i c a t i o n1 e v e lt 1 1 i sp 印e rm a k e ss o m ei i l t e n s i v es t u d yo fl e a l l p r o d u c t i o l l ，e s p e c i a l l y f o ri t sc o r e t h e o r y j u s ti nt i m e a n di t s i m p l e m e n t t 0 0 1 一k a n b a nm a n a g e m e n tf r o m t h e p r a c t i c ea n g e l f o re n t e 印r i s e t m sp 印e r i n t r o d u c e s 也el e a np r o d u c t i o ns y s t 锄a t i c a l l y ，a n dm e l lm a k e ss o m ec o m p a r a t i v e a n a l y s i s a 1 1 dr e s e a r c ho nt 1 1 et l l l e e m a l l a g e m e mt h e o r i e s 吐1 a tj i t ，1 o c a n d m r p i i e r p t l l i sp a p e re x p o u l l d sa n da n a l y z e st h ek a n b a l lm a n a g e m e n tt h e o a n d t h e nm a k e ss o m ed e t a i l e dr e s e a r c hf o rk a i l b a ns y s t e m ，i i l c l u d 血gt 1 1 ea n a l y s i sa n d 锄e n d m e n ts t u d yo ns l l m m a r yo ft h ei n t r o d u c t i o nn o wf o rk a l l b a ns y s t e r mn l e a n a l y s i so nk a i l b a ns y s t e mo p e r a t i o 也a 1 1 dt h ea 1 1 a l y s i sa 1 1 d 卸r o v e m e n ti 1 1k a n b a n q u a n t 埘c a l c u l a t i o nm o d e l ，a n dm e a n w k l ep r e s e n t sm em e a n s o fp a r a m e t e rd e s i g l l b a s e do ns o 胁a r es i i i l u l a t i o nt e c l l l l o l o g y p a r a m e t e rd e s i g ni sd o n eb a s e do nt h e i n d u s t r yl o g i s t i c ss i m u l a t i o ns o f h v a r e w i t n e s s ，a 1 1 dm ec a s ea b o u tk a l l b a ns y s t e m m r o d u c t i o nn o wd e s 画i sa n a l y z e d n l ea n a l y z e sa n ds u m m a d ，o fm e 缸r o d u c t i o n n o wo fk a i l b a ns y s t 锄b a s e do ns o m ec a s e sf r o m l ep r a c t i c ea 1 1 9 l ef o re m e 叩r i s e p r o v i d e ss o m ev a l u a b l er e f e r e n c ef o rt h ee n t e 印r i s e si 1 1 ：k a l l b a ns y s t 锄i n t m d u c t i o n a n d 硫p l 锄锄t h ea n a l y s i so nt h ek 肌b a nq u a n t 时c a l c u l a t i o nm o d e la n dt h e i m p r o v e m e n tm s o m ep a r a m e t e r so ft h em o d e l 证耳，r o v et h ep r a c t i c a l i t ya n da c 黜y o ft h em o d e l t h es i m u l a t i o nd e s i g nf o rm ek a n b a ns y s t e mp a r a m e t e ru s i n gt h e s o 胁矗es i m u l a t i o nt e c h n o l o g yi n c r e a s e st l l ee m c i e n c yo ft 1 1 ek a n b a l ls y s t e md e s i 印 a n dr e d u c e st h et i m ea n dc o s to ft 1 1 ek a n b a ns y s t e md e s i g i la 1 1 dt r i a li r n p l e m e n t a t i o n i ns h o n ，t h er e s e a r c hb yt h j sp 印e rh a sb e t t e rp r a c t i c a la n da p p l i e dm e a i l i n g ，a n dw i l l h a v em o r ep r a c t i c a lm e a l l i n ga i l do p e r a b i l i t ) ，t o 血t r o d u c et h ek a n b a ns y s t 锄 s u c c e s s 血l l yf o re n t e r p r i s e s k e yw o i m s ：j i t k a n b a ns y s t e 矾i n t r o d u c t i o nn o w ，s h u l a t i o nd e s i g l l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨童盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：锄乏翰宁 签字日期：拗孑 年2 月刁日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解叁鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：奇嗵研 签字日期：谢年2 月刁日 导师签名：罗名茭 签字日期：坳g 年月歹夕日 第一章绪论 1 1 论文的研究背景 第一章绪论 在我国改革开放已经成功实行了二十多年的今天，制造业作为我国国民经济 的重要支柱，在我国振兴经济、复兴中华的宏伟蓝图中具有举足轻重的作用。制 造业的迅速发展，为国民经济和社会发展做出了重要贡献。目前，我国已经成为 世界制造业中的一支举足轻重的力量，引起各国的广泛关注。我国制造业占g d p 比例在1 9 9 5 年至2 0 0 4 年间一直保持在3 4 左右。以2 0 0 3 年为例，制造业增加 值占g d p 的比重高达3 7 4 。同时，制造业产品在出口商品总额中占有很大比 重，为国家换取了大量的外汇，我国财政收入的近一半来自于制造业。此外，制 造业吸收了大量城市就业人口和农村剩余劳动力，近年来制造业吸收了约1 5 的 城镇就业人口和1 4 的农村剩余劳动力，缓解了我国沉重的就业压力。因此，大 力发展制造业是我国发展经济的一项重要战略。 与以福特式流水线为典型代表的标准化大批量生产时代相比，当今的制造业 所面临的竞争环境已发生了巨大的变化。客户所要求的市场响应时间越来越短， 产品种类和相应所需要的原材料种类越来越繁多，这些不利因素都在促使制造业 企业生产管理策略和生产组织方式的创新、变革和进步。精益思想和精益生产方 式作为生产管理领域一种全面创新性的理论和体系就是在这种新的竞争环境下 应运而生的。精益生产方式诞生于2 0 世纪5 0 年代，由日本丰田公司首创。精益 生产的原型就是丰田生产方式( t o y o t ap r o d u c t i o ns y s t 锄) 。美国麻省理工学院在 题为i m v p 的研究项目中，总结日本企业取得成功的经验提出了一个全新的概 念：精益生产( l e a np r o d u c t i o n ) 。l e a np r o d u c t i o n 是美国人克拉夫于1 9 9 0 年创造 的名词，原意为“瘦型”生产方式，我国学者将其翻译为精益生产方式。精益生 产方式是当今世界上最先进的生产管理模式之一，有“改变世界的机器”之美誉。 随着我国社会主义市场经济的不断深入和发展，尤其是中国加入世界贸易组 织后，市场进一步开放，企业面临着更为激烈的市场竞争环境和严峻的挑战。目 前世界制造业的发展趋势为多品种、小批量、柔性化、生产周期大大缩短、产品 更新换代速度不断加快。由此可见，精益生产方式正是针对以上制造业所面临的 生存环境而设计和改进的，学习和推行精益生产方式是当代制造型企业生产管理 模式的大势所趋。精益生产方式以客户要求为经营战略、产品设计和生产组织的 出发点，以精益思想为理念指导，通过消除各种浪费降低成本、提高效率，更好 第一章绪论 的服务客户、占领市场。精益生产方式运用一系列系统的现代化管理方法和手段， 以人为本，充分发挥能动性，对企业有限的资源进行整合优化、有效配置、合理 使用。对于我国的企业来说，学习和推行精益生产方式不需要大量投资，但对于 企业提高自身竞争力效果较好，是一种将制造管理水平提高到一流水准的较为经 济和有效的手段。 1 2 论文的研究意义 当前，生产管理领域有三种主流管理理论，即企业资源计划( e n t e r p r i s e r e s o u r c ep l a n n i n g ，简称e r p ) 、约束理论( t h e o r yo fc o n s t r a i n t s ，简称t o c ) 和精益生产方式的核心之一准时制生产( j u s ti nt i m e ，简称j i t ) 。很多企业在 选择适合自己企业实际情况的指导理论和方法体系的时候还存在着一些疑惑。同 时，精益生产的管理理念已经在我国的制造业特别是汽车行业产生了广泛的影 响。然而，精益生产的概念和体系虽己提出了5 0 余年，但我国的制造型企业在 精益生产的导入、推行和成功实施方面却还处于比较初级的阶段。有些企业甚至 在多届领导班子上任之初都提出了要实施精益生产的口号，但是实施起来却总是 虎头蛇尾，效果差强人意。而看板管理作为精益生产的核心理念和实践工具之一， 在系统设计、参数选择和系统导入实施流程上还有许多值得探讨和研究的地方。 针对上述问题，本文围绕准时制生产j i t 及其主要实施工具看板展开研 究。本文对企业资源计划e r p 、约束理论t o c 和准时制生产j i t 的特点、优势 与劣势、适用条件以及应用前景进行了比较分析研究。此外，本文对于看板系统 的具体导入实施流程、看板系统的参数设计着重进行了研究，对于传统的看板数 量计算公式进行了分析和修正；同时基于先进的物流仿真平台软件w i m e s s 对看 板系统的参数设计与确定进行了仿真设计与研究，为企业在看板系统设计过程中 确定决定看板数量的参数找到了比较经济可行的方法，解决了多数企业只靠经验 确定看板参数的问题。通过本文的研究，使得看板系统的导入实施流程更为可行、 清晰和明确，看板系统的参数设计更为经济、科学和准确。 1 3 论文的研究思路和内容 本文在分析和探讨精益生产以及看板管理的相关理论的基础上，对企业资源 计划e r p 、约束理论t o c 和准时制生产j i t 进行了比较分析和综合应用研究；并 探讨和总结了看板系统的导入实施流程，同时应用工业物流仿真软件w i t n e s s 进 2 第一章绪论 行了看板系统的参数设计和分析研究；最后通过天津经济技术开发区某企业的看 板系统导入流程实例验证了本文所提出的看板系统导入流程的实用性和可操作 性。 本文的研究路线如图1 1 所示： 精益生产概述 上上 j i t 、t o c 和m r p i i e r p 的比较研究，看板管理分析 上上 看板系统导入流程应用研究，看板系统的运行分析， 看板数量的计算模型分析与改进研究 弋7 、。 基于w i t n e s s 物流仿真平台的看板系统参数设计， 看板系统导入案例分析 上 结束语 图1 1 论文的研究思路 本文在内容上分为六大部分： 第一章是绪论部分。本章对本文研究主题的提出及主要研究背景进行了介 绍，给出了本文的总体研究思路。 第二章是精益生产概述部分。本章对精益生产方式进行了系统的介绍，包括 精益生产方式的产生和含义。在此基础上对推行精益生产需要识别的八种浪费进 第一章绪论 行了分析，并对精益生产的特点和技术支撑体系进行了具体的阐述，为其后进行 的对看板管理的分析和对看板系统导入的分析研究奠定了基础。 第三章是j i t 与看板管理研究部分。本章共分为二节：第一节阐述了j i t 、 t 0 c 和m r p i i e r p 这三种当今生产管理领域比较流行的管理思想和模式，对这三 种理论各自的特点和优劣势进行了比较分析和研究，同时分析了这三种理论的适 用层次和时机以及j i t 和m r p i i e r p 的综合应用。第二节对j i t 的核心工具之一 看板进行了系统的研究，主要内容包括：对看板管理的阐述和分析，包括看 板管理的含义、作用、适用条件，并结合具体实例对看板的形式和用途进行了具 体的分析。 第四章是看板系统研究部分。本章分为三节：第一节结合一些具体实例阐述 和分析了看板系统的导入流程，同时给出了看板系统的导入流程图。第二节对看 板系统的运行过程进行了阐述和分析，包括保证看板系统成功运行的原则以及看 板系统运行的图示和过程分析。第三节在介绍和分析丰田式看板数量模型的基础 上，分析了当前学者对看板数量计算模型的改进研究，总结并分析了影响看板数 量的显性参数和隐性参数，对看板数量的计算公式进行了修正，并提出了基于软 件仿真技术的看板参数系统设计方法，同时对于本文所选择的仿真软件w i t n e s s 进行了介绍。 第五章是实证研究部分。本章分为二节：第一节是基于w i t n e s s 物流仿真平 台的看板参数系统设计，即应用w i t n e s s 物流仿真软件针对某生产过程的看板系 统进行了仿真设计，并通过运行仿真模型从生产系统绩效的角度对影响看板数量 的隐性参数( 主要是安全系数) 进行了分析和设计。第二节是看板系统导入流程 设计案例分析，本节首先介绍了案例背景，然后设计了看板推行计划流程，并根 据看板推行计划，设计了经营战略革新计划，最后对看板系统进行了框架设计并 总结了看板系统的运行和看板实施的阶段性效果。 结束语部分对本文内容进行了总结，并提出了一些问题和对未来的展望。 4 第二章精益生产概述 第二章精益生产概述 2 1 精益生产的产生和含义 精益生产起源于丰田生产方式，诞生于2 0 世纪5 0 年代。2 0 世纪初，美国 福特汽车公司开创了以大规模的生产流水线为主要特征的现代工业生产时代，这 种大规模生产方式的理论基础之一是“规模经济”法则，在实践上以大量的专业 化设备、标准化产品和大批量生产来降低生产成本，提高生产效率。大规模流水 生产在生产技术以及生产管理史上具有极为重要的意义。然而，第二次世界大战 以后，随着市场竞争环境的变化，市场需求朝着多样化个性化发展，这种新的市 场环境变化趋势则要求工业生产必须改变单品种、大批量的生产模式，而是向多 品种、小批量的方向发展。为了顺应这样的时代要求，日本丰田汽车公司对福特 制大批量生产模式进行了分析研究，并充分考虑到市场竞争环境的变化以及自身 的优势和劣势，创新性地在实践中摸索、创造出了一种全新的生产管理模式 丰田生产方式，从而宣告了多品种、小批量生产时代的来临。 1 9 7 3 年的石油危机给美国汽车工业带来了巨大的打击。然而与此同时，日 本汽车工业却取得了骄人的业绩，并在1 9 8 0 年以其1 1 0 0 万辆的产量全面超过美 国，成为世界汽车制造第一大国。在市场竞争中遭受了惨重失败的美国，在经历 了曲折的认识过程后，终于意识到致使市场竞争失败的关键，是美国汽车制造业 的生产水平已落后于日本，而落后的关键又在于日本采用了全新的生产方式 丰田生产方式。1 9 8 5 年，美国麻省理工学院一项名为“国际汽车计划”的研究 项目全面展开，历经近5 年的时间通过对9 0 多家汽车厂进行了考察。在做了大 量的调查和对比后，项目的研究者认为相比于美国过于臃肿的大量生产方式，日 本丰田汽车公司的生产方式是最适用于现代制造企业的一种生产组织管理方式， 并将其命名为l e a np r o d u c t i o n ，我国学者将其翻译为“精益生产”。精益生产 综合了大量生产与单件生产方式的优点，力求在大量生产中实现多品种和高质量 产品的低成本生产。 精益生产( l e a np r o d u c t i o n ，简称l p ) ，又称精良生产。“精”，表示精良、 精确、少而精，即只是在必要的时间生产市场( 或者客户流程) 所需要的必要数 量的产品，不提早也不过多地投入生产要素，不过量生产而是及时生产、准时生 产，做到j u s ti nt i m e ；“益”，表示效益、利益，所有经营活动都要追求效益， 力求所有的投入都是为了客户而创造价值，所有的活动都具有经济性。精益生产 第二章精益生产概述 是一种要求及时制造，消灭故障，消除一切浪费，以零缺陷、零库存为最终目标 的经营理念和生产方式。 2 2 推行精益生产需要识别的八种浪费 消除浪费降低成本是精益生产的核心理念之一，根据这种理念并从企业实践 的角度出发，可以总结出企业推行精益生产需要识别的八大浪费，具体如下： 第一，等待的浪费。这种浪费包括等待原材料的进入、等待加工作业的开始， 检查和搬运中的等待和空闲以及监视作业等。等待所产生的浪费是显而易见的。 造成等待的原因通常有：作业不平衡、安排作业不当、停工待料、品质不良等。 第二，搬运的浪费。搬运的浪费是指放置、堆积、移动、整理等动作的浪费。 产生搬运浪费的原因是生产现场物流布局不合理，生产批量设置不合理等。在不 可能完全消除搬运的情况下，应尽量减少搬运的动作和距离。 第三，不良品的浪费。在制造过程中，任何的不良品产生都会造成原材料、 机器和人工的浪费。任何修补都会产生额外的成本，并且这种修补成本一般会比 制造成本本身还要高昂。精益生产方式的思想之一就是要推行第一次就做正确的 理念，追求“零返修率”，并且在生产的源头就杜绝不合格的原材料流入生产后 道工序，追求零废品率。 第四，动作的浪费。动作的浪费主要包括不必要的动作、无附加价值的动作、 缓慢的动作等。识别动作的浪费可以结合传统工业工程理论中的动作研究来进 行。 第五，加工的浪费。加工的浪费是指那些不必要的不产生附加价值的加工流 程或者作业。在制造过程中，为了达到作业的目的，有一些加工程序是可以省略、 替代、重组或合并的。加工的浪费可以引申到非直接生产过程上来，比如多余的 不合理的流程设置都可以视为加工的浪费，可以通过b p r 技术( b u s i n e s sp r o c e s s r e e n g i n e e r i n g ，企业流程重组) 来识别消除这种浪费。 第六，库存的浪费。精益生产方式认为“库存是万恶之源”。这是丰田对浪 费的见解与传统见解最大不同的地方，也是丰田能带给企业很大利益的原动力。 精益生产方式中几乎所有的改善行动都直接或间接地与消除库存有关。库存增 加，会产生不必要的搬运、堆积、放置、防护处理、找寻等浪费；库存增加，会 占用更多的厂房空间，造成多余的工场、仓库建设投资的浪费；库存增加，会增 加由于产品升级换代或市场需求变化而造成的呆库存的风险。更重要的是，过多 的库存会掩盖生产系统存在的问题，不利于改善的进行。精益生产就是要利用降 低库存来暴露生产系统存在的问题，促进改善工作的进行，再通过改善再来降低 6 第二章精益生产概述 库存，从而达到降低库存和进行改善的一个相互促进的良性循环。 第七，过剩生产的浪费。过剩生产是相对于及时生产而言的。及时生产也就 是准时制生产，是指在必要的时间生产必要数量的必要产品。过剩生产主要包含 提早生产和过量生产。提早生产是指虽然生产的产品和数量是客户所要求的，但 是却不是在必要的时候生产出来，而是提早生产出来。过量生产则是生产了多于 客户需求的产品。需要注意的是，这里所说的客户不仅指企业外部的最终客户， 还指企业内部的客户流程( 即下道流程是上道流程的客户) 。很多企业并没有意 识到这也是一种浪费，而认为这是提高效率和产能的一种体现。过量生产会导致 原材料、人工的提早或过多耗费，在制品库存和成品库存的增加，资金周转率的 下降，并衍生出等待、搬运等其他浪费，同时增加企业产生呆库存的风险。过量 生产的浪费是精益生产认为最严重的一种浪费。 第八，产业废弃物的浪费。在制造过程中，会产生材料、包装等的废弃物。 这也是一种浪费，并且会关系到人类生存的环境保护问题。造成这种浪费的原因， 可能是由于产品设计或制造水平的原因而引起的原材料的利用率不高、包装材料 循环利用率偏低等。这种浪费会产生过高的废弃物处理费用、增加作业和成本等。 2 3 精益生产的特点 从外部市场环境到管理目标，精益生产的创始者丰田公司所面临的挑战和压 力都是制造业历史上最为严峻的。客户要求的交货期越来越短，设计变更越来越 频繁，市场需求不断变化，供应商无法及时准确供货，库存成本大量积压，所有 这些不利因素都是在当今这种小批量多品种的时代下产生的问题。面对这些，丰 田公司摒弃了传统的大量制造的生产管理理念和模式，从管理技术层面到管理哲 学层面，创造了一套全新的与企业环境、文化以及管理方法高度融合的管理体系。 所以，精益生产的成功并非仅仅依靠一、二种新的管理方法，而是有赖于精益生 产自身这个具有自治功能的系统。 与传统的大量生产的管理思想和生产组织模式( 以福特式为代表) 相比，精 益生产的特点主要体现在以下几个方面： 1 系统优化的界定范围 大批量生产方式源于美国，基于美国的企业之间的关系，强调以市场为导向 优化资源配置，每个企业以财务关系为界限，优化自身的内部管理。而相关企业， 无论是供货商还是经销商，则以对手相对待。由此可见，大量生产方式把系统的 关注点和优化范围界定在单个企业内部。 精益生产方式则以产品生产工序为线索，组织密切相关的供应链，一方面降 第二章精益生产概述 低企业协作中的交易成本，另一方面保证稳定需求与及时供应，以整个供应链的 大生产系统为优化目标。 2 对于库存及其衍生出的问题的新的认识 大批量生产方式的库存管理强调一种风险管理，即如何面对生产中不确定因 素( 主要包括设备与供应的不确定因素) 。因此，适当的库存是用以缓冲各个生 产环节之间的矛盾、避免风险和保证生产连续进行的必要条件。这种传统生产方 式的库存管理与优化是基于外界风险而固有的( 从统计资料获得) ，它追求的是 物流子系统的最优化。 精益生产方式则将生产中的一切库存视为“浪费”，出发点是整个生产系 统，而不是简单地将“风险”看作必然的外界条件，并认为库存掩盖了生产系统 中的缺陷。它一方面强调供应对生产的保证，另一方面强调对零库存的追求，从 而不断暴露生产中基本环节的矛盾并加以改进，不断降低库存以消灭库存产生的 “浪费”。因此，精益生产提出了“消灭一切浪费”的口号。 3 生产组织策略的转变 传统的生产方式以推动生产为主，典型的工具是m r p 的应用。由于需求的变 化越来越快，以及信息流的不够通畅和系统信息更新的速度不够及时，导致客户 需要的产品生产不出来，客户不需要的产品库存却大量堆积的事情时有发生。 精益生产采用的是拉动式的准时化生产( j u s ti nt i m e ，简称j i t ) ，其要求 是“在必需的时候，仅按必需的数量，生产所必需的产品”。拉动生产以最终 用户的需求为生产起点，强调物流平衡，追求零库存，要求上一道工序加工完的 零件立即可以进入下一道工序。组织生产线依靠一种称为看板( k a n b a n ) 的形式， 即由看板传递下道工序对上道工序需求的信息。生产中的节拍可由人工干预、控 制，但重在保证生产中的物流平衡( 对于每一道工序来说，即为保证对后道工序 供应的准时化) 。 4 生产线组织形式 传统的大量生产方式以福特式为代表，采用的是以传送带为标志的流水线生 产。 在小批量多品种生产要求的残酷环境下，精益生产采用了“单元生产”作为 生产线的组织形式。单元生产被誉为“看不见的传送带”，它把精益生产推向了 更深的层次。 5 传统质量观的颠覆 传统的生产方式将一定量的次品看成生产中的必然结果。这是因为，通常的 做法是，在保证生产连续的基础上，通过对检验成本与质量次品所造成的浪费之 间的权衡，来优化质量检测控制点。 第二章精益生产概述 精益生产基于组织的分权与人的协作观点，认为让生产者自身保证产品质量 的绝对可靠是可行的，且不牺牲生产的连续性。其核心思想是，异致这种概率性 的质量问题产生的原因本身并非概率性的，通过消除产生质量问题的生产环节来 “消除一切次品所带来的浪费。” 6 团队合作和对人性的尊重 大批量生产方式强调管理中的严格层次关系。对员工的要求在于严格完成上 级下达的任务，人被看作附属于岗位的“机器”。 精益生产则强调个人对生产过程的干预，尽力发挥人的能动性，同时强调团 队合作，对员工个人的评价也是基于长期的表现。这种方法更多地将员工视为企 业团队的成员，而非机器。 2 4 精益生产的技术支撑体系 精益生产的技术支撑体系正如图2 1 所示： 图2 1 精益生产的技术支撑体系 精益生产的核心目标是实现准时制生产( j i t ) 。准时制生产的含义是在必要 的时间和地点生产必要数量和完美质量的产品和零部件，杜绝过剩生产，消除无 效劳动和浪费，达到以最少的投入实现最大价值的目的。 9 第二章精益生产概述 5 s ，即整理、整顿、清扫、清洁、素养，是精益生产的基础，其目的是创建 一流的生产环境，为精益生产的实现奠定基础。 看板管理是实现准时化生产的手段。准时化生产是精益生产的起源和核心。 看板管理是对生产过程中各工序生产活动进行控制的信息系统，采用“取料制”， 即后道工序根据市场需要进行生产，对本工序在制品短缺的量从前道工序领取相 同的在制品量，从而形成全过程的拉动控制系统，不多生产一件产品。看板在生 产过程中的各工序之间周转着，从而将与取料和生产的时间、数量、品种等有关 的信息从生产过程的下游传递到上游，并将相对独立的工序个体联结为一个有机 的整体。看板管理可防止过量生产，从而彻底消除在制品量的浪费以及由之衍生 出来的种种间接浪费：还可使产生次品的原因和隐藏在生产过程中的问题及不合 理的成分充分暴露出来。通过针对问题的彻底改善活动，消除引起成本增加的种 种浪费，实现生产过程的合理性、高效性和灵活性。 均衡化生产是看板管理和精益生产的重要基础。丰田的均衡化生产要求的是 生产数量的均衡和产品种类的均衡，即总装配线向各前工序领取零部件时，要均 匀地领取各种零部件，实行混流生产。要防止在某一段时间内集中领取同一种零 部件，以免造成前方工序的闲忙不均，以及由此引发的生产混乱。均衡化生产还 是使生产适应市场需求变化的重要手段。通过均衡化生产，任何生产线都不大批 量地制造单一种类的产品。相反，各生产线必须每天同时生产多种类型的产品， 以期满足市场的需要。这种多品种、小批量的混流生产方式具有很强的柔性，能 迅速适应市场需求的变化。 实现“多品种、小批量”为特征的均衡化生产最关键和最困难的一点就是设 备的快速换装调整问题。设备的快速换装调整是提高企业竞争力的关键因素之 一。设备的快速换装调整为满足后工序频繁领取零部件制品的生产要求和“多品 种、小批量”的均衡化生产提供了重要的基础。但这种频繁领取制品的方式必然 增加运输作业量和运输成本。因此，生产工序的合理设计和生产设备的合理布置 是实现小批量频繁运输和单件生产单件传送的另一个重要基础。单元生产的生产 线组织形式就是很好的设备布置形式之一。 多技能作业员是指那些能够操作多种机床的生产作业工人。多技能作业员是 与设备的单元式布置紧密联系的。在u 型生产单元内，由于多种机床紧凑地组合 在一起，这就要求并且便于生产作业工人能够进行多种机床的操作，同时负责多 道工序的作业。根据标准化作业的要求，所有作业人员都必须在标准周期时间之 内完成单位制品所需要的全部加工作业，并以此为基础，对作业人员进行训练和 对工序进行改善。 全面质量管理是精益生产的又一技术支撑。丰田公司的准时化生产方式强行 1 0 第二章精益生产概述 逐步减少生产系统中的零部件在制品储备，从而强迫现场改善，强迫提高零部件 制品的质量。然而，“优质产品不是检查出来的，而是生产制造出来的”，生产 系统中的每一道工序和每一个环节都会对产品的制造质量产生直接的影响。因 此，要保证准时化生产的实现，就必须在产品的制造过程之中保证其质量，从而 要求实行从原材料到半成品、再到产成品的全过程质量控制和质量保证，并要求 每一道工序必须实行质量的自我检验，确保向下道工序输送百分之百合格的零部 件制品。在零部件在制品储备量很少的生产系统中，只有确保每一个制品的质量 合格，才能实现准时化生产。所以，全面质量管理就成为必需。 由公司全体人员参加的现场改善活动，是精益生产实现准时化目标的坚固基 石。经验表明，提高质量、降低成本、保证按期交货、提高生产效率的根本手段 就是永不停止现场改善活动。同时，不断的现场改善也是生产系统不断完善的根 本保证。 第三章t 与看板管理研究 第三章j i t 与看板管理研究 3 1 生产管理模式jlt 、t o c 和m r pi i e r p 的比较研究 3 1 1j i t 、t o c 、m r p i 班! r p 理论概述 j i t 、t o c 和m r p i i e r p 是当今生产管理领域比较流行的三种管理思想和模 式。 j i t 是精益生产的核心管理体系之一，即“只在需要时，按需要的量，生产 所需的产品”，这也是j u s ti nt i m e 一词所要表达的含义。这种生产方式的核 心理念是是追求零库存、零浪费、零不良、零故障、零灾害、零停滞，并为此开 发了包括看板在内的一系列具体实施方法和运行系统，并逐渐发展形成了精益生 产体系。j i t 生产方式的特点是零库存，并能够快速的应对市场的变化，其生产 组织方式是拉式生产，即以市场需求作为企业组织生产的源动力。j i t 生产方式 要做到用一半的人员和生产周期、一半的场地和产品开发时间、一半的投资和少 得多的库存，生产出品质更高、品种更为丰富的产品。j i t 生产方式的理念是追 求准时制生产这种理想的生产方式，不断地追求零库存，零库存可以无限接近， 但几乎不可能达到。通过不断地降低库存，对所暴露出的一些问题进行改进。经 过如此周而复始的优化，将库存降低到最低水平。另外，j i t 是一个不断改进的 动态过程，不是一朝一夕就可以完成的，需要企业不断的持续改善才能达到目标。 约束理论( t h e o r yo fc o n s t r a i n t s ，t o c ) 是以色列物理学家戈德拉特博士 ( d r e l i y a h um g 0 1 d r a t t ) 在他的最优生产技术( o p t i m i z e dp r o d u c t i o n t e c h n 0 1 0 9 y ，o p t ) 的基础上发展起来的。t o c 理论是关于进行改进和如何最好 地实施这些改进的一套管理理念和管理原则，可以帮助企业识别出在实现目标的 过程中存在着哪些制约因素，t o c 理论称之为”约束”，并进一步指出如何实施必 要的改进来一一消除这些约束，从而更有效地实现企业目标。t o c 编制计划的基 本思想是：考虑计划期内的系统资源约束，先用有限能力排产法安排瓶颈上加工 工序的生产作业进度计划，再以瓶颈工序为基准，把瓶颈工序之前、之间、之后 的工序分别按拉动、工艺顺序、推动的方式排定，并进行一定优化，最后设置缓 冲、绳子等，使非瓶颈的作业计划与瓶颈资源上的工序同步。最后打破系统约束， 如此周而复始。 m r p ii 起源于美国，其诞生环境是大批量生产方式，强调计划推动、资源的 1 2 第三章j i t 与看板管理研究 合理利用以及物料需求规划及与计算机系统的整合。m r p i i 编制计划的思想是： 按预先制定的提前期，用无限能力排产法编制作业计划。m r p i i 的优势在于其中 长期计划能力，注重前期规划，用尽可能周密的计划集中安排各环节的人、物等 资源以及生产加工，以应对生产的不确定性。以m r p i i 为核心算法的企业管理软 件就是企业资源计划系统( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，简称e r p ) 。 3 1 2j i t 、t o c 、m i 冲i i e i 冲的比较分析 目前，很多企业和学者都在考虑和研究j i t 、t o c 和m r p i i e r p 的比较和结 合问题。已经购买并导入了m r p i i e r p 系统的企业是否还要推行j i t 生产方式及 其看板管理系统，或者推行了j i t 生产方式的企业是否还要学习和应用约束理论 t o c ，这确实是目前很多企业都感到比较困惑的一个问题。 首先，需要对j i t 、t o c 和m r p i i e r p 优势与劣势做一些比较。 j i t 的拉式生产组织方式保证了较低的在制品和客户( 包括最终客户和客户 流程) 需求的满足。各工序只生产后工序所需的物料，避免了不必要的和非急需 库存。不需要像m r p i 工那样每道工序都排计划，j i t 从某一点倒排计划，且各工 序间密切相关，保证了较低的在制品库存和与需求一致的生产量，使工序间问题 反映敏感，有利于现场的改善。 但是j i t 整体计划性弱，缺少中长期计划的指导。j i t 计划编制的出发点、 控制点仅仅放在交货产品、交货期和交货数量上。j i t 系统中凡是输出小于交货 数量的环节都是“瓶颈”，都是有待改进的。实质上，它们可能都不是真正意义 上的瓶颈。这样定义“瓶颈”可能导致部门间争夺系统资源，出现有限资源并未 用在最需改善的环节上的情况。而真正的瓶颈才是制约整个系统有效产出的控制 点，因此，编排计划的依赖点应是随着瓶颈的变化而变化，即应把计划编制的控 制点移到系统的瓶颈处。j i t 在生产管理中反对和致力于消除任何形式的浪费， 追求零库存。而由于供应、生产、需求的波动，不均衡不可避免地发生，进而产 生在制品库存。另外，原材料供应难以做到准时同步，迫使生产方不得不设置安 全库存。j i t 认为库存是浪费，却未对库存对系统的产销率、物流平衡等方面的 正面影响给予充分的考虑和重视。由此可见，控制一定数量的库存是很有必要的， 尤其是瓶颈工序、装配工序和成品之前的库存。j i t 要求人一专多能和相互合作， 要求企业密切协作以保持需求、供应的适当稳定，要求设备柔性重构以保证生产 线能力的相对平衡，并强调人、机、企业间的相互协作来保证生产的稳定和能力 的尽量平衡，这对于任何企业来说都是一个很高的要求。 约束理论t o c 正视瓶颈的存在并充分利用瓶颈，把瓶颈计划调度和非瓶颈的 第三章j r r 与看板管理研究 计划调度区别对待。瓶颈是控制系统有效产出的控制点，t o c 以瓶颈为核心进行 生产管理。考虑到生产调度的相依性，根据概率统计知识，先排先占优。因此， 在整个系统的排程决策上，先安排瓶颈的调度并使瓶颈被充分利用，才有可能使 系统的性能最优。t o c 不需要预先设定提前期，提前期是编制计划的结果。t o c 以瓶颈为基准编排计划，提前期就成为加工时间、批量、优先权、生产能力和其 他因素的函数，随生产实际的变化而变化。t o c 综合了推拉两种方式的优点。推 式在产出率及设备使用率方面优势明显，但也同时带来需求变动、生产变动、供 应波动等带来的库存等问题。拉式策略在在制品库存的控制及需求满足方面优势 明显，但也会相对的造成低产出与设备资源等的低使用率。因此，t o c 以推拉结 合的方式编制计划，综合利用了推拉各自优缺点。由于生产的统计波动性和资源 的相互依赖性，t o c 承认能力不平衡的必然性和绝对性，并揭示了物流平衡和能 力平衡两者之间的冲突。t o c 在考虑最大产销率的基础上，满足物流平衡这个重 要的约束条件，使非瓶颈与瓶颈生产同步，以求生产周期最短，在制品最少。t o c 是集计划与控制于一体的方法，实现了生产计划和控制的和谐与统一。计划与调 度的分离不可避免地导致在制品库存量大、计划不能按时完成以及生产节拍不平 衡等问题的发生。t o c 在制订计划时已考虑现场控制的实际，并对预控制的困难 问题( 瓶颈) 提前进行了计划，一定程度上保证了计划的可行。其次，在计划执 行时，由非瓶颈配合瓶颈，进行物流平衡，保证计划的可行性和实用性。再次， 一旦某个设备成为影响系统产出的限制，瓶颈发生漂移，系统会重新判定新的瓶 颈，再依据新的瓶颈重新建立一个新的物流平衡系统，从而实现控制反过来制约 计划的目的，达到计划与控制的集成与统一。 但与此同时，t o c 生产管理也存在一些问题。t o c 的瓶颈漂移为生产管理提 供了有效的依据，但也为生产管理增加难度。t o c 强调一切从瓶颈出发，一切以 瓶颈为中心，因此，瓶颈的识别就成为系统的关键，也因此成为t o c 的潜在隐患， 如同j 工t 的交货点、m r p i i 的 i p s ( m a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l e ，肝s ) ，这些源 头信息的偏差可能会被逐级放大，导致后续工作的极大的偏差。t o c 注重瓶颈的 利用和提升，且生产决策如产品组合优化等决策都是基于瓶颈进行的，所以，短 期的决策可能