1、现代制造系统,第3章 精益生产与约束理论（2） 东北大学秦皇岛分校 黄亮 n-xyz,第3章 精益生产与约束理论 3.1 精益生产概述 3.2 准时制生产与看板系统 3.3 全面质量管理 3.4 全员生产维护 3.5 持续改进流程 3.6 约束理论 3.7 其它相关理论与方法,3.2 准时制生产与看板系统,准时制（just in time，JIT）生产 指在所需要的时刻，按所需要的数量生产所需要的产品或零部件的生产模式。 其目的是加速半成品的流转，将资金的积压减少到最低的限度，从而提高企业的生产效益。 看板系统（Kanban system） 是实现准时制生产原则的主要方法。 其针对订单到达的不
2、确定性，通过下游向上游动态地发出信息，拉动式地控制生产。,什么是拉动式生产？ 推动式生产系统：上游输送原料推动下游。 拉动式生产系统：下游反馈信息拉动上游供料。,看板的含义： 给人看的木板？,看板（Kanban）原意是指一种服务模式： 日本小酒馆服务员应该在最合适的时候把热酒送上，也就是在前一壶酒刚刚喝完的时候即时将新的一壶热酒送上，送早了酒就放凉了，送晚了使酒兴正浓的客人扫兴。 因此，看板指的是准时提供服务。,看板的含义： 在看板系统中，“看板”特指表示出某工序何时需要何数量的某种物料的卡片（card），又称为传票卡，是传递信号的工具。,看板系统的分类： （1）典型的看板系统为双卡片系统。
3、存在两个缓冲区和两类卡片： 生产指示卡片（product order Kanban，POK）， 领取卡片（withdrawal Kanban，WK）。,典型的双卡片看板系统的工作流程： 工作站j+1（图中的WSj+1）为生产下游环节，工作站j （图中的WSj）为上游生产环节，两个工作站之间有一定距离，存在专门的搬运工运输工作站j的成品作为工作站j+1的原料。 工作站j+1开始生产时从入口缓冲区（图中的Input Buffer of WSj+1）取用一定数量的原料，将与原料一起领取看板（WK）在指定位置（称为领取看板箱，图中的WK Post（j+1）挂起来。,典型的双卡片看板系统的工作流程： 两
4、个工作站之间的搬运工定期检查领取看板箱，如果存在领取看板，带着这些看板来的工作站j 的出口缓冲区（图中的Output Buffer of WSj），领取同等数量的成品送往工作站j+1作为原料，领取看板也一起送回。 同时，搬运工在返回前，在工作站j 的生产看板箱（图中的POK Post（j）内挂上与领取成品同等数量的生产指示看板（POK）。,典型的双卡片看板系统的工作流程： 工作站j 的生产工人定期检查生产看板箱，如果存在生产指示看板，则取用原料，生产同等数量的产品；产品生产完毕后方可摘下同等数量的生产指示看板。 工作站j取用原料的同时，不要忘记将与原料在一起的领取看板取下，挂到工作站j的领取看
5、板箱中（图中未画出），用以提醒工作站j-1供料。 以此类推，多个工作站可形成一个拉动式的物料供应链。,（2）当工作站距离较近时， 生产工人兼职搬运工人时，可采用单卡片系统。 只存在一类卡片： 生产指示卡片（product order Kanban，POK）。 只有一个缓冲区，见到看板即开始生产。,思考：为什么每个工作站开始生产时总是能够领到原料？会不会有原料供应不足的情况？ 答案：看板系统中存在着一定数量的库存，每个工作站的原料数量达不到规定的库存数量时，就有挂起看板催促上游生产补充原料。 因此，在每个缓冲区，现存的物料数量与悬挂的看板数量之和总是一个定值，我们称之为最大看板数量。 显然，若最
6、大看板数量过大会导致库存积压，过小会导致供应不足，需要精心设计。,看板系统的特色设计问题为 最大看板数量设计问题。 如何设计最大看板数量？ 基本公式为 其中 K 为最大看板数量， 为订单达到频率，即日订货量， L 为生产提前期，即单个产品的生产周期， C 为货箱容量，可理解成加工批量， 为安全系数，实际的看板系统常取10%。,最大看板数量的设计问题 例题1：已知某看板系统订单到达频率为15个每天，生产提前期为3天，货箱容量为10，若安全系数取10%，则此系统最大看板数量为多少合适？ 解： 由于 所以最大看板数量取5。 注：结果取大于公式计算结果的最小整数值。,最大看板数量的设计问题 前面提供的
7、最大看板数量的设计公式只是最基本的经验公式。 最大看板数量本质上是企业最大的库存数量，究竟预留多少库存合适，有很多引入概率理论的更复杂也更细致的方法计算，具体可参考库存控制（inventory control）相关领域的研究。 另外，在多阶段生产过程中，不同阶段的最大看板数量可以不同；根据不同的市场需求情况，最大看板数量也需要动态调节，这称为可变看板（alternative Kanban）系统或动态看板（dynamics Kanban）系统。 上述看板系统的扩展研究大家可根据课程提供的线索在较新的文献中找到更多的资料。,看板的形式： （1）卡片式看板（板式看板），案例：,卡片式看板（板式看板）
8、，案例：,（2）场地式看板（箱式看板），案例：,场地式看板（箱式看板），案例：,场地场地式看板系统中使用货架上的空闲货位数量代表悬挂的看板数量，即 最大看板数量 = 装满产品的货位数量 + 空闲的格子货位（悬挂的看板数量）=货架的总货位数量。 例题：若某场地式看板系统使用一个最大10个货位的货架作为指示物，某时刻货架上的7个位置放有成品货箱，此时相当于悬挂了几个看板？ 答案：10-7=3个。,（3）电子看板，案例：,电子看板，案例：,（4）网上看板，案例：,网上看板，案例：,看板系统的应用层次: 传统上看板系统用于设备、制造单元之间传递信息，因此 主要应用于单元级、车间级制造系统； 形式为卡片
9、式、场地式和电子看板。,近年来，网上看板可实现车间、企业之间传递信息，看板系统开始应用于企业级、跨企业制造系统。,用不用看板系统？ 尽管在丰田等多家企业获得成功应用， 但不是所有企业都适用看板系统。 应用看板系统，需要 （1）考虑行业特点； （2）对比其它方法； （3）相应的管理水平。,用不用看板？ （1）考虑行业特点； 看板系统的特点：短期控制自动实现， 但相对地只能进行简单的控制， 例如先到先服务（first come first serve，FCFS）。 问题：适合哪种车间？ 适合流水车间， 不适合作业车间。 回顾： 两种车间的特点。,考虑行业特点； 看板系统的实现手段： 通过库存调节生
10、产。 问题：适合哪种企业？ 适合按库存生产、按订单装配模式， 不适合按订单生产、按订单设计、按订单研制模式。 回顾：上述生产模式的代表性行业。,用不用看板？ （2）对比其它方法； 尽管看板系统在丰田汽车公司取得成功， 拉动式生产系统一定比推动式生产系统好吗？ 推动式和拉动式生产的代表性方法有 推动式：MRP、MRPII； 拉动式：看板系统； 推拉混合式：TOC、COMWIP。,约束理论（Theory of Constraint，TOC）认为瓶颈工序没能力响应非瓶颈工序的拉动，一味配合非瓶颈的拉动反而会影响瓶颈工序的生产速度。 约束理论的措施：瓶颈工序拉动非瓶颈工序。,学术界还存在许多与看板系统
11、形式类似的系统， 统称为看板类系统（Kanban-like system）。 代表系统：CONWIP（Constant Work in Process） 为推与拉混合式系统， 也使用卡片（看板）控制生产。 CONWIP系统与看板系统的对比 如后两页所示。,看板系统：,CONWIP系统： 不一定要拉最初的生产环节，而是可以灵活设置。,诸多方法（推、拉、推拉混合），该用哪个？ 参考TOC提到的原则： 瓶颈环节拉非瓶颈环节， 其余环节推后续环节。 最好通过模型提供预测，包括 生产效率评价与 在制品库存评价。,用不用看板系统？ （3）相应的管理水平。 思考： 工人是否会按看板系统规则执行？ 看板系统是
12、否会增加工人的工作量？ 工人的利益是否和企业一致？ 有没有监督工人是否违反规定的手段？ 参考信息： 丰田的年功制和企业绩效工资。,总结看板系统: 回顾现代制造的特点：高效、柔性、集成。 看板系统主要针对“高效”，敏捷地应对市场变化， 是通过管理手段实现“高效”的代表。,“天下武功，无坚不破，唯快不破！”,课程要求（3.2）,理解双卡片和单卡片看板系统的工作流程。 掌握最大看板数量的经验公式求解（例题1）。 知道看板的主要形式（4种）； 知道各种形式看板的适用范围（前3种适合单元、车间，网上看板适合企业、跨企业）； 理解场地式看板的工作原理。 知道看板系统所适用的车间类型， 以及看板系统所适用的企业类型。 知道推、拉和推拉混合式控制方式的代表系统。,
