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生产线平衡

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1.什么是生产线平衡

生产线平衡是依照流水线作业的工程顺序,以生产目标算出周期时间,将作业分割或者结合,使各个工序的负荷均匀,以提高生产效率的方法。

一个产品,少则两三个工程,多则几十个,而每个工程又是由多个作业要素所组成,在生产工场里,制造部门依物料的加工流程分为一组、二组、三组,而每组内又由许多的个别工序所组成,所以又把它联结成一条条的生产线。

2.生产线平衡的相关概念

流程的“节拍”(Cycle time)是指连续完成相同的两个产品(或两次服务,或两批产品)之间的间隔时间。换句话说,即指完成一个产品所需的平均时间。节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的,则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中,如果预先给定了一个流程每天(或其它单位时间段)必须的产出,首先需要考虑的是流程的节拍。

而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈“。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度,而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲,所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如,在有些情况下,可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等,都有可能成为瓶颈。正如“瓶颈”的字面含义,一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度,生产运作流程中的瓶颈则制约着整个流程的产出速度。瓶颈还有可能“漂移”,取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。

与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是流程中的“空闲时间”空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间,可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时,瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。 这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线,此时由于分工作业,简化了作业难度,使作业熟练度容易提高,从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后,各工序的作业时间在理论上,现实上都不能完全相同,这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成的无谓的工时损失外,还造成大量的工序堆积即存滞品发生,严重的还会造成生产的中止。为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化,同时对作业进行标准化,以使生产线能顺畅活动。

“ 生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化,调整各作业负荷,以使各作业时间尽可能相近。是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解“一个流”的必要性及“小单元生产”的编制方法,它是一切新理论新方法的基础。

3.生产线平衡的方法研究[1]

一条均衡性很高的生产线所追求的目标包括:

减少物质、能源、时间和资金的占用与浪费;降低生产成本;降低员工的疲劳度,减少遭受损伤和工伤的概率;利用有限的资源求得最高的产出,提高生产效率.没有一个良好的运行方法,就不可能达到以上目标,也就是说均衡生产需要一个良好方法,一个好方法反过来也能带来好的均衡性。

方法研究就是对现有的或拟议的工作方法进行系统记录和严格的考察,作为开发和应用更容易、更有效的工作方法,以及降低成本的一种手段。按照从粗到精、从宏观到微观、由概括到具体的体系,方法研究包括程序分析、操作分析和动作分析三部分。

(1)程序分析

完成任何工作所需经过的路线和手续即为程序,程序分析主要以整个生产过程为研究对象,研究分析一个完整的工艺流程,看是否有多余或重复作业、工序是否合理、搬运是否太多、等待是否太长,进一步来改善工作程序和工作方法.高平衡率的生产线离不开良好的作业程序。

(2)操作分析

所谓操作分析就是通过对以人为主工序的详细研究,使操作者、操作对象、操作工具三者科学地结合、合理地布置和安排,达到工序结构合理,减轻劳动强度,减少作业时间消耗之要求,以提高产品品质和产量为目的而进行的分析.通常,合理的人机结合,能为高平衡率的生产线提供最直接的单元保障.如果人机结合不合理、不科学,那么这种作业就是一种粗放型高消耗的作业,就没有人员之间、机器之间、人机之间的相互协调与配合,更谈不上合理,这时不免会出现人等人、人等机、机等人和机等机等一系列严重影响生产线平衡的“等待性”浪费.也就是说,人机相互之间高效合理的配合,不仅能够大大减少作业等待,更重要的是能够提高生产线的平衡率,进而提升作业效率。

(3)动作分析

动作分析是在程序决定后,研究并减少甚至消除人体各种动作的浪费,以寻求省力、省时、安全和最经济的动作。其实质是研究分析人在进行各种操作时的细微动作,消除无效动作,使操作简便有效,提高工作效率。

动作分析能在其它方法无效时,给生产线的平衡提供一把秘密武器,它从最基本的“动素”入手,寻求改进空间,以提升生产线的平衡能力.当然,它与工业工程其它方法综合运用,会使企业收到更好的效果。

4.生产线工艺平衡的改善原则方法

1、首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善,作业改善的方法,可参照程序分析的改善方法及动作分析、工装自动化等IE方法与手段;

2、将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序;

3、增加各作业员,只要平衡率提高了,人均产量就等于提高了,单位产品成本也随之下降;

4、合并相关工序,重新排布生产工序,相对来讲在作业内容较多的情况下容易拉平衡;

6、分解作业时间较短的工序,把该工序安排到其它工序当中去。

改善的注意事项

(1)生产线的管理人员,对一些改善技法缺乏了解,一旦出现不平衡的状态,习惯用人员增补来弥补,这是一个不动脑筋的做法,不足为取。

(2)除了上面介绍的技法以外,也可以对材料、零部件、设计方法进行检讨,看是否有缩短工时的可能。

(3)生产线补进新手时,因新手对工作不熟悉,熟练度不足,因此,在配置上尤其要注意,防止造成巨大的不平衡使产量大幅下降,同时对新手造成过大的工作压力

5.生产线平衡的意义

1、提高作业员及设备工装的工作效率

2、单件产品的工时消耗,降低成本(等同于提高人均产量);

3、减少工序的在制品,真正实现“一个流”;

4、在平衡的生产线基础上实现单元生产,提高生产应变能力,对应市场变化,实现柔性生产系统;

5、通过平衡生产线可以综合应用到程序分析动作分析、规划分析、搬运分析时间分析等全部IE手法,提高全员综合素质。

6.生产线平衡分析的主要相关要素

(1)工程名:指本工程的名称或代号;

(2)标准时间:指作业指导书上所要求的作业时间;

(3)实测时间:指作业者完成操作的实际时间;

(4)节拍:根据生产计划量所得出的一个工程所需时间;

(5)不平衡率:是指生产线各工程工作分割的不均衡度。

7.生产线平衡与目视管理[1]

目视管理是利用形象直观、色彩适宜的各种视觉感知信息来组织生产现场活动,它是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式.由于目视管理主要依靠形象直观的视觉感知信息,能引起人们的注意,让人一看就懂,知道自己作业或工作的缺陷和不足之处,所以它是一种效率高、不易错、以人为本的工作方法,很受现场管理人员的欢迎[2][3]。常用的与生产线平衡联系密切的目视管理手段有下面两种。

(1)生产任务及完成情况的看板和公开图表管理.看板管理是可视化的一种表现形式,即对数据、情报等状况一目了然地表现,主要是对管理项目,特别是情报进行的透明化管理活动,它通过各种形式如标识、现状板、图表、电子屏等把文件上、脑子里或现场等隐藏的情报揭示出来,便于快速发现、快速应对.在现场,工作人员通过这种图表特别是能实时自动跟踪统计生产线状况的电子图表,使操作人员可以时时刻刻知道自己工位的现状,即工位能力是否充足、瓶颈或接下来的瓶颈是否将要在此出现.这就相当于一个在线反馈,对生产线的走向实时监测,一旦生产线将要异常或正在异常时能及时报警,使生产线现场相关人员能未雨绸缪,及时解决问题,确保生产线处于稳定、均衡、高效率的运作之中。

(2)标准作业指导书(Standard Operation Proce-dure,简称SOP).具有防错功能,也就是说在操作标准化的前提下,不管是谁,只要按照标准作业指导书进行作业,即使你原来从未操作过这个机器或进行过这种作业,一样能够合格地完成.它的最大优点就是能够使生产线的均衡性在有新手作业时不会遭到破坏;进一步而言,企业能够弹性配置作业人数,降低因市场需求多变而频繁转产所造成的人员招募和储备成本,提升企业的应变能力,实现柔性生产。

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