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JIT 准时化生产方式的技术体系

作者:天行健咨询分类:精益生产管理类时间:2021-01-29 11:47:36

JIT准时化生产方式的技术体系(图1)

丰田准时化生产方式是一个包容了多种制造技术和管理技术的综合技术体系。为了准确地认识和理解准时化生产方式,我们有必要从理论上考察和描述这个综合技术体系及其构造,搞清楚该体系中的各种技术、手段和方法对于实现系统目标的特定功能和支撑作用,明确这些技术、手段和方法在整个生产体系中的位置及其相互间的内在联系,只有将这些技术、方法与手段置于该体系的总体格局中去认识和理解,我们才能有目的地使用它们,才有可能有效地实施准时化生产。 明确而简洁地表示了丰田准时化生产方式的体系构造,同时也表明了该体系的目标以及实现目标的各种技术、手段和方法及其相互间的关系。下面我们将对准时化生产方式的技术体系作一个简要的说明。 

1.体系的核心

要实现“彻底降低成本”这一基本目标,就必须彻底杜绝过量生产以及由此而产生的在制品过量和人员过剩等各种直接浪费和间接浪费。如果生产系统能够具有足够的柔性,能够适应市场需求的不断变化,即“市场需要什么型号的产品,就生产什么型号的产品;能销售出去多少,就生产多少;什么时候需要,就什么时候生产”,这当然就不需要,也不会有多余的库存产品了。如果在生产人员的能力方面保证具有足够的柔性,当然也就没有多余的闲杂人员了。这种持续而流畅的生产,或对市场需求数量与种类两个方面变化的迅速适应,是凭借着一个主要手段来实现的,这就是“准时化”。可以说,“准时化”这种手段是丰田生产方式的核心。

所谓“准时化”,就是我们在前面介绍过的,在必要的时刻生产必要数量的必要产品或零部件“准时化”的本质就在于创造出能够灵活地适应市场需求变化的生产系统,这种生产系统能够从经济性和适应性两个方面来保证公司整体性利润的不断提高。此外,这种生产系统具有一种内在的动态自我完善机制,即在“准时化”的激发下,通过不断地缩小加工批量和减少在制品储备,使生产系统中的问题不断地暴露出来,使生产系统本身得到不断的完善,从而保证准时化生产的顺利进行。 

2.看板管理

很多人都把丰田生产方式称为看板管理,其实这是错误的。丰田生产方式是产品的制造方式,是一种生产制度,而看板管理则是实现准时化生产的一种手段。

看板管理,简而言之,是对生产过程中各工序生产活动进行控制的信息系统。通常,看板是一张在透明塑料袋内的卡片。经常被使用的看板主要有两种:取料看板和生产看板。取料看板标明了后退工序应领取的物料的数量等信息,生产看板则显示着前道工序应生产的物品的数量等信息。准时化生产方式以逆向“拉动式”方式控制着整个生产过程即从生产终点的总装配线开始,依次由后退工序从前进工序“在必要的时刻领取必要数量的必要零部件”,而前道工序则“在必要的时刻生产必要数量的必要零部件”,以补充被后道工序领取走的零部件。这样,看板就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了上游,并将相对独立的工序个体联结为一个有机的整体。

实施看板管理是有条件的,如生产的均衡化、作业的标准化、设备布置合理化等。如果这些先决条件不具备,看板管理就不能发挥应有的作用,从而难以实现准时化生产。

3.均衡化生产

用看板管理控制生产过程,生产的均衡化是最重要的前提条件。换言之,均衡化生产是看板管理和准时化生产方式的重要基础。

如前所述,后工序在必要时刻从前工序领取必要数量的必要零部件。在这样的生产规则之下,如果后工序取料时,在时间上、数量上和种类上经常毫无规律地变动,就会使得前工序无所适从,从而不得不准备足够的库存、设备和人力,以应付取料数量变动的峰值,显然这会造成人力、物力和设备能力的闲置和浪费。此外,在许多工序相互衔接的生产过程中,各后工序取料数量的变动程度将随着向前工序推进的程度而相应地增加。

为了避免这样的变动发生,我们必须努力使最终装配线上的生产变动最小化,即实现均衡化生产。应该说明的是,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。

为此,丰田公司的总装线均以最小批量装配和输送制成品,以期实现“单件”生产和输送的最高理想。其结果,总装线也会以最小批量从前工序领取必要的零部件。简言之,生产的均衡化使得零部件被领取时的数量变化达到最小程度,即各后工序每天如一地以相近似的时间间隔领取数量相近的零部件。这样,各工序得以一定速度和一定数量进行生产,这是实施看板管理的首要条件。事实上,在最终装配线没有实现均衡化生产的情况下,看板管理也就没有存在的价值了。 除此之外,丰田公司把均衡化生产作为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。

这种以多品种、小批量混流生产为特性的均衡化生产还具有另一个重要的优点,这就是各工序无须改变其生产批量仅需用看板逐渐地调整取料的频率或生产的频率,就能顺利地适应市场需求的变化。

为了实现以“多品种、小批量”为特征的均衡化生产,就必须缩短生产前置期,以利于迅速而且适时地生产各类产品。于是,为了缩短生产前置期,则必须缩短设备的装换调整时间,以便将生产批量降低到最小。

4.设备的快速装换调整 

实现以“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装换调整问题。

以冲压工序为例,装换冲床的模具并对其进行精度调整,往往需要花费数个小时的时间。为了降低装换调整的成本,人们往往连续使用一套模具,尽可能地大批量生产同一种制品。这种降低成本的方法是常见的。然而,丰田公司的均衡化生产要求总装配线及各道工序采用“多品种、小批量”的方式,频繁地从前道工序领取各种零部件或制品,这就使得“连续地、大批量地生产单一零部件或制品”的方式行不通了。这就要求冲压工序进行快速而且频繁的装换调整操作,也就是说,要迅速而且频繁地更换冲床模具,以便能够在单位时间内冲压种类繁多的零件制品,满足后道工序(车体工序)频繁地领取各种零件制品的要求。这样,从制造过程的经济性考虑,冲床及各种生产设备的快速装换与调整就成为了关镶。

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为了实现设备的快速装换调整,丰田公司的生产现场人员经过了长期不懈的艰苦努力,终于成功地将冲压工序冲床模具装换调整所需要的时间,从1945年至1954年的3小时缩短为1970年以后的3分钟!现在,丰田公司所有大中型设备的装换调整操作均能够在10分钟之内完成,这为“多品种、小批量”的均衡化生产奠定了基础。

丰田公司发明并采用的设备快速装换调整的方法是SMED法,即“10分钟内整备法”。这种方法的要领就是把设备装换调整的所有作业划分为两大部分,即“外部装换调整作业”和“内部装换调整作业”。所谓“外部装换调整作业”是指那些能够在设备运转之中进行的装换调整作业,而“内部装换调整作业”是指那些必须或只能够在设备停止运转时才能进行的装换调整作业。为了缩短装换调整时间,操作人员必须在设备运行中完成所有的“外部装换调整作业”,一旦设备停下来则应集中全力于“内部装换调整作业”。这里,最重要的一点就是要尽可能地把“内部装换调整作业”转变为“外部装换调整作业”,并尽量缩短这两种作业的时间,以保证迅速完成装换调整作业。

丰田公司把“设备的快速装换调整”视为提高企业竞争力的关键因素之一。 

5.设备的合理布置

设备的快速装换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。但是,这种颇繁领取制品的方式必然增加运输作业量和运输成本,特别是如果运输不便,将会影响准时化生产的顺利进行。可见,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。  

传统的生产车间设备布置方式是采用“机群式”布置方式,即把功能相同的机器设备集中布置在一起,如车床群、铣床群、磨床群、钻床群等。这种设备布置方式的最大缺陷是,零件制品的流经路线长、流动速度慢、在制品量多、用人多,而且不便于小批量运输。丰田公司改变了这种传统的设备布置方式,采用了“U”型单元式布置方式,即按零件的加工工艺要求,把功能不同的机器设备集中布置在一起组成一个一个小的加工单元。这种设备布置方式可以简化物流路线,加快物流速度,减少工序之间不必要的在制品储量,减少运输成本。

显然,合理布置设备,特别是U型单元连结而成的“组合U型生产线”,可以大大简化运输作业,使得单位时间内零件制品运输次数增加,但运输费用并不增加或增加很少,为小批量频繁运输和单件生产单件传送提供了基础。

6.多技能作业员

多技能作业员(或称“多面手”)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,如一个工人要会同时操作车床、铣床和磨床等。

在由多道工序组成的生产单元内(或生产线上),一个多技能作业员按照标准作业组合表,依次操作几种不同的机床,以完成多种不同工序的作业,并在标准周期时间之内,巡回U型生产单元一周,最终返回生产起点。而各工序的在制品必须在生产作业工人完成该工序的加工后,方可以进入下道工序。这样,每当一个工件进入生产单元时,同时就会有一件成品离开该生产单元。像这样的生产方式就是“单件生产单件传送”方式,它具有以下优点:排除了工序间不必要的在制品,加快了物流速度,有利于生产单元内作业人员之间的相互协作等。特别是,多技能作业员和组合U型生产线可以将各工序节省的零星工时集中起来,以便整数削减多余的生产人员,从而有利于提高劳动生产率。

7.标准化作业 

标准化作业是实现均衡化生产和单件生产单件传送的又一重要前提。丰田公司的标准化作业主要是指每一位多技能作业员所操作的多种不同机床的作业程序,是指在标准周期时间内,把每一位多技能作业员所承担的一系列的多种作业标准化。丰田公司的标准化作业主要包括2个内容:标准周期时间、标准作业顺序、标准在制品存量,它们均用“标准作业组合表”来表示。

标准周期时间是指各生产单元内(或生产线上),生产一个单位的制成品所需要的时间。标准周期时间可由下列公式计算出来:

标准周期时间=每日的工作时间/每日的必要产量;

根据标准周期时间,生产现场的管理人员就能够确定在各生产单元内生产一个单位制品或完成产量指标所需要的作业人数,并合理配备全车间及全工厂的作业人员。

标准作业顺序是用来指示多技能作业员在同时操作多台不同机床时所应遵循的作业顺序,即作业人员拿取材料、上机加工、加工结束后取下,及再传给另一台机床的顺序,这种顺序在作业员所操作的各种机床上连续地遵循着。因为所有的作业人员都必须在标准周期时间内完成自己所承担的全部作业,所以在同一个生产单元内或生产线上能够达成生产的平衡。

标准在制品存量是指在每一个生产单元内,在制品储备的最低数量,它应包括仍在机器上加工的半成品。如果没有这些数量的在制品,那么生产单元内的一连串机器将无法同步作业。但是,我们应设法尽量减少在制品存量,使之维持在最低水平。

根据标准化作业的要求(通常用标准作业组合表表示),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。



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