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从堵车现象看工厂中投料控制的重要性 [复制链接]

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来源:精益常识与新知作者:曹晓峰01—道路为什么会堵车开车在路上,明明没有事故,可还是开不起来,这是为什么?道路在占用率为70%时达到最佳运转状态,堵车就是因为缺乏足够的缓冲去吸收小型突发事件。理论上,如果道路占用率为85%,所有车辆又均能保持同样的速度匀速前进,那么车辆之间还是能轻松地留下一点空间的。但如果一位司机踩了一下油门后紧跟着又是一脚刹车,那么这位司机后面的每辆车的司机就都要踩刹车。这样,这些车的速度就会全部降下来,而提速远比减速难。又或者,某辆车稍稍偏离了正确的前进速度,然后刹了下车,这么一桩小小的突发事件就会导致交通速度的大幅下降。如果再多出这么几起突发事件,整个路面就会陷入瘫痪状态。堵车现象和工厂管理中的流动不畅如出一辙。把生产中的每个工单都想象成每一辆去往不同目的地的汽车,道路就是工厂内的一条条价值流,有的价值流通行能力高,有的价值流通行能力低。换言之,就是有的价值流通路宽敞平直,有的价值流通路狭窄蜿蜒。很显然,宽敞平直的道路其通行能力更高。精益生产中的价值流改进(VSM,价值流映射),其目的就是疏通每条价值流的通路,以缩短通过时间(生产周期)和提高通行能力(产出率)。采用什么样的改进方法更为快速有效,既取决于管理者的智慧,也取决于可承受的成本或代价。我们当然可以投入巨资进行道路拓宽和平整取直,就像我们经常为了提高产能而购买新设备和新增产线。但是,我们也可以选择更经济、更快速和高效的方法管理现有工厂和现有生产线,以把本不该损失的产能找回来,因为这部分损失的产能通常都有30%之多。02—简单的解决方案方案一:控制在制,保持合理的缓冲许多系统的正常运转,都依赖于适度的缓冲。缓冲的目的就在于吸收变异,变异越大,需要的缓冲就越多。所以在道路上看到有的车辆后面贴着“新手女司机”,你就要注意保持更大的车距了,以给自己多留一些缓冲。工厂中的计划负荷或设备利用率过高也会出现类似道路“堵车”的现象,一旦出现突发的意外情况(这是必然会发生的),就会导致系统出现混乱甚至崩溃。所以,必须要控制投料速度。控制投料速度就是为了控制在制(WIP),以使系统保持合理的缓冲。怎样才算控制的好?对于工厂而言,就是既要防止工单流量过大使得价值流通路上的资源负荷过高,又要避免系统流量不足而使得价值流的通行能力下降(即产出减少)。我们根据什么来决定控制投料(即控制在制品)的信号和时机呢?还是使用道路通行的例子来近似地说明一下WIP控制的基本方式吧。在一段快速路或高速路上,为了防止涌入道路的车辆(工厂中的在制工单)过于密集,在入口处限制车辆进入,每一辆只有在前面的车辆通过某个节点后才能被放行。这种方式类似于丰田生产方式中的看板(Kanban),后工序发出信号以拉动前工序的投料或生产。见下图1的三种基本拉动方式。在旅游旺季,有些博物馆控制参观人数的方式也采用Kanban方式。第二种控制投料的方式,叫做CONWIP,即常量在制品(ConstantWork-In-Process)方法。限定系统内的在制品数量(或工单数量)为一个常数(常数的大小就是缓冲的大小),系统的出口每流出一个单位的在制品(或工单),就给位于第一个工序的系统入口发出一个投料信号,此即CONWIP拉动。对于一段封闭的快速路或高速路的系统而言,采用CONWIP控制投料的方法就是指道路出口每驶出一辆车,才允许道路入口进入一辆车。第三种控制投料的方式,叫做DBR,即Drum-Buffer-Rope,中文名称为鼓-缓冲-绳子。这个名称初听起来有点奇怪,它来自于以色列物理学家高德拉特,在其著作《目标》一书中以童子军远足的案例对DBR方法进行了清楚的描述。如上图1中的第三个图片。这种拉动方式是由鼓(瓶颈)来向系统入口发出投料的信号。道路中经常发生堵车的地方就是瓶颈,瓶颈的通过速度就决定了道路的通行能力。工厂中的工单经常被在堵在某个工序等着排队加工,那个积压工单最多的工序也是负荷最高的工序就是工厂的瓶颈。经常开车的朋友们有经验,瓶颈既决定了道路的通行能力(相当于工厂价值流的产出能力),也决定了到达目的地的时间(产品通过价值流的生产周期时间)。如果你知道自己开车必须要在几点钟前到达目的地,就能推算出大约需要几点钟通过平时堵车的地方(瓶颈),也就能进一步推算出大约需要几点钟从家里或办公室出发。从目的地到堵车地点(瓶颈)的时间长度可称之为交付时间缓冲,从出发地到堵车地点(瓶颈)的大致时间长度就是我们所说的瓶颈前的时间缓冲。如何决定DBR方法下的工单投料的时机?那就是根据工单计划到达瓶颈的时间减去一个预先设定的瓶颈时间缓冲(DBR中的Buffer)。系统中的变动性越大,所需的时间缓冲就越长。缓冲时间的长短决定了投料时间的早晚。比预定时间早投料会导致系统内的工单拥堵,在制品增加;比预定时间晚投料可能会导致瓶颈挨饿,系统产出不足。DBR中的Rope是一种限制投料的机制,意思是提前投料的时间不能超过绳子的长度(Buffer)。因此,DBR的控制投料方式属于时间缓冲。工厂中的另外两种缓冲方式是库存缓冲和产能缓冲,Kanban方法主要用到的是库存缓冲。03—智能化解决方案方案二:智能化方式提高系统的反应速度和控制精度在影响系统稳定的所有因素中,人是最复杂和最不可控的变动性因素。自动驾驶技术大大减少了人工驾驶的变动性,智能交通调度方案又提高了道路协调控制的能力,使得道路通行能力大幅提高。对于工厂而言也是如此。随着自动控制技术、大数据、云计算和物联网等科技手段的应用,工厂对于异常事件的反应能力更快速,控制精度更高,则生产中的缓冲冗余也就可以更少,相应地,工厂的产出绩效就可以更高。综上,任何系统都会受到变动的干扰,变动性越大,系统的绩效损失就越大。为系统设置和保持适度的缓冲不是浪费,而是吸收变动的法宝。设置合理的缓冲和管理好缓冲是实现高绩效的必要条件。转载来源:本文转载自精益常识与新知
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