唐道述专家视角【264期】手把手教你玩转平准化生产(内在机理学习篇)

发布日期:2018-09-10    作者:唐道述    点击:5次

  《不懂平准化-你就没有真正学会精益生产》一文中介绍了平准化生产的基础概念和原理,很多朋友纷纷询问是否可以对平准化再做些详细的讲解。本文对平准化的原理、计算方法和实施要点做了更深入的阐述,便于大家在精益实践中应用平准化这一威力巨大的工具,为JIT生产的深入推行奠定坚实的基础。

  平准化是在一段固定期间里平滑产品的数量和类别,即交替生产小批量的A和B产品,而不是上午生产所有的A产品而下午生产所有的B产品。

  



  平准化生产能有效的满足客户需求,同时避免批量作业以便在价值流里最小化库存、资本性投入、人员和生产周期。我们应该如何做才能实现平准化生产呢?下面从一个实际示例来阐述平准化生产实施重要的步骤。

  1. 确定价值流中的EPEx

  假定总装线生产20种型号的产品,.客户总需求是每月生产4,000件产品,工厂每月运营天数是20天,每天上二班且每班工作实际是7.75小时,每次切换时间为2小时。为了学习简便,假设运营效率 = 100%,缺陷率 = 0%,总装线产能是280件/天。

  首先需要确定的是产线的节拍时间,从上述数据了解每天客户的需求是200件,即4000件产品除以20工作天数,每天的有效工作时间是15.5小时。节拍时间的计算是有效工作时间除以需求额。

  1.1 节拍时间 = 15.5 小时 / 200 件 = 279 秒 / 件

  接着需要确定完成每天200件客户的需求所需的生产时间,因为总装线的产能是280件,所以每天生产时间就是15.5小时除以280件再乘以200件客户需求。

  1.2 生产时间 = 15.5小时 / 280 X 200 件 = 39857 秒

  基于生产时间计算出每天可以用于切换的总时间,便于后续切换次数的计算。可用于切换的总时间是总工作时间减去每天生产时间。

  1.3 可用于切换总时间 = 55800 秒(15.5小时)- 39857秒 = 15943 秒

  在上述数据基础上计算出每天可以切换的次数,即可用于切换总时间除以每次切换的时间即可算出每天切换的次数。也就是说每天可以生产两种型号的产品。

  



  按照上述切换水平需要10天的时间才能完成20种产品的生产,我们将10天循环周期称为EPE10天。这里的专业术语EPEx代表在生产流程或系统中不同零件号被生产的频次。如果一台设备按序切换,该设备上每种零件在三天内能生产一遍,EPE是3天。

  通常,EPEx越小越好,以便生产小批量零件并且最小化系统中的库存水平。但是,设备的EPEx取决于切换时间和该设备生产零件号的数量。如果设备切换时间较长,运行许多种类零件数将导致EPEx过大,除非切换时间或零件数量能减少。因此,生产稳定性和快速切换能力是实现平准化生产的基础。

  



  2. 价值流中的成品库存设置

  下一步需要确定成品库存的大小,在平准化生产中成品库存类似海岸线上的防波提,防止外部需求波动对内部流程影响,从而降低供应链中的牛鞭效应。成品库存多少从三个方面确定成品库存,一是周期库存,二是缓冲库存,三是安全库存。

  周期库存代表每天的平均需求乘以库存的补充周期,如果每天每天需求是160件,补充周期是5天(即EPE5天),那么周期库存就等于800。

  缓冲库存主要是应对客户需求的波动,如果客户需求波动率是25%的话,其缓冲库存等于周期库存乘上波动率,即800件乘以25%等于200件。安全库存是应对上游工序的不稳定性,包括品质问题、设备停机问题等。

  安全库存是周期库存加上缓冲库存后乘以安全系数。如果安全系数是20%的话,安全库存就等于800件周期库存加上200件缓冲库存乘以20%的安全系数,安全库存数为200件。下图显示平准化系统中成品库存设置的原理图。

  



  3. 所有的库存都是浪费吗?

  在精益生产中所有库存不是浪费吗? 那么为什么要保持或有时反而增加成品库存数量呢? 因为如果不保持足够的物料库存将会在价值流中产生更大的浪费,包括等待、过度运输、多余工作和加班和在制品库存。

  理想是100%按订单来生产,需要周期更短、没有物料短缺、没有产能瓶颈来应对需求波动,就不需要成品库存。但在大多数行业不现实,特别是客户要求的交期很短的情况下。

  库存放置在合适的地方是威力巨大的工具,可以缓冲外部需求波动和内部流程不稳定。除非你能构建100%准时交货能力并且生产周期又很短,一般而言为了平滑客户需求的波动,需要设立成品库存作为缓冲。

  



  在生产系统设计中我们将多余的产能和更长响应时间也可以看缓冲库存,付出的代价是库存成本或多余产能投资,或让客户等待更长时间。简单的降低库存会面临失败,除非首先能解决造成库存的问题。换而言之,降低库存水平面就能暴露问题,这听起来不错,但需要消除这些可能会造成船底漏水的岩石问题才能进行下一步。总之,在创建平准化生产时需要采用实践性务实思维和方法。

  4. 设置价值流的定拍点

  设定好成品库存后,就需要确定价值流中的定拍点,在定拍点上实施平准化排程并向上游拉动。定拍点含义是在价值流中设定节拍的单一节点. 只有定拍点才能从生产计划部门接收生产计划指令。定拍点通常是价值流末端靠近客户的地方,通常是总装区域。和传统生产排程不同,平准化生产只在定拍点接受生产计划指令。所有定拍点上游工序的生产指令有拉动系统看板发出确定。

  



  任何可以成为定拍点的上游工序是提供产品从上游工序通过FIFO流动到价值流末端,但不要将定拍工序和瓶颈工序混淆起来,除了成品外,任何在定拍工序后都是错误的放置库存的地方。

  


  平准化首先应用于定拍点工序。如果定拍点流程按批量生产,那么整体价值流中的库存将和传统批量推动系统的库存一样高。理想方式是产品生产批量和包装数量一样,包装数量代表客户要求运输和交运容器内的产品数量。平准化定拍点设计目标是定拍点生产批量和包装数量一致或倍数。

  但是这在许多工序中实现较困难,因为面临着切换时间长和不同产品加工时间不同等挑战,应该在仔细评估后再行确定,包括不同产品的工作内容不同、切换时间和包装节拍周期(Pitch interval)。下面对定拍点中的Pitch包装节拍时间做些深入讲解。

  Pitch包装节拍时间等于节拍时间乘以一个包装容器内的产品数量,假定节拍时间是60秒,每个包装容器内的产品数量是20件,那么包装节拍时间为60秒乘以20件,即为1200秒(20分钟)。

  



  实施平准化之前要确认定拍点流程是否完全准备好了,包括定拍点是否建立了连续流,设备可动率是否至少达到80%以上,定拍点已建立了安灯系统来暴露异常。

  以下图示例数量做参考,A类产品的Pitch数是其每天需求数除以容器包装数,即720除以20等于36,以此类推可以算出B类产品的Pitch数为12,C类产品的Pitch数为13。基于Pitch数量可以确定生产批量,即Pitch数除以产品型号数量,如C类产品的Pitch数13除以产品型号数13等于1,再乘以EPE天数和包装数量,即1乘以2天在乘以20件等于40。确定生产批量后即可确定生产的间隔时间(Interval),A类产品为4箱,B类产品为3箱,C类产品为2箱。依据上述批量和生产次序进行平准化排程。

  



  基于上述平准化排程制作相应的平准化箱来实现,平准化箱内每一格代表一个Pitch包装节拍,对A类产品来说四个包装节拍代表一个间隔时间(Interval),对B类产品来说三个包装节拍代表一个间隔时间,对于C类产品来说二个包装节拍代表一个间隔时间。

  



  平准化箱使用方法

  平准化箱是精益物流中的核心驱动要素,其他要素还包括物料超市、线边物料、水蜘蛛和拉动看板。

  平准化箱的上部页眉内容为时间,显示从上班到结束的时间,每个时间间隔一般水蜘蛛的循环时间(通常为半小时或一小时);左侧信息为线别或产品别,代表不同的生产线或产品;中间内容为生产看板和顺序板(有时是两者的结合)。生产看板为在这一个时间间隔(水蜘蛛循环时间)内容,所要生产的产品名称、型号和数量;顺序板显示生产这种产品所要准备的顺序零件信息;由于生产看板和顺序板是重复使用的,因此通常在平准化箱的下部,设置存储区域,放置重复使用的生产看板和顺序板,及其他相关看板。

  



  平准化箱使用流程一般按下列顺序展开,生产计划在开班前,将日生产计划看板及顺序板对应时间顺序放到平衡箱内;水蜘蛛从平衡箱处拿取生产看板和顺序板,根据顺序板上的信息,到超市取顺序零件及其他看板零件后,配送到生产线,将生产看板放到生产线的顺序器上;水蜘蛛回到平准化箱处,重复循环。

  平准化箱是水蜘蛛循环的起点和终点,通常放置在生产线附近(而不是超市附近),便于生产管理人员及员工参考。若因生产线异常,上一个循环的生产看板和顺序零件没有补充到生产线,则水蜘蛛下一个循环不再拿取新的看板,继续配送上一个循环的看板及顺序零件。

  平准化箱也可以起到目视化作用:生产员工可以清楚的知道今天的生产计划;放入平衡箱中的生产计划,必须是物料已经齐备的计划;生产线的异常与否通过对应看板的消耗也能有所了解;

  平准化箱需要整合到精益物流系统中才能发挥最大作用,单独建立平准化箱没有太大意义,在精益物流设计中,当线边、超市、水蜘蛛基本设计完成后,便可整合平准化箱的设计。

  平准化生产是实现JIT的基石,快速响应客户需求的变化,对销售预测的依赖性低,在100%满足客户交付的同时大幅降低价值流中的库存水平,促进生产系统的持续改进。

  三道思考题:

  1. 实施平准化生产有何优势?

  2. 平准化生产的实施基础是什么?

  3. 平准化生产包含哪些要点?