精益制造与柔性制造

作者: 厦门中翼软件科技有限公司

什么是精益制造

 精益制造包含了及时响应 (Just-in-Time, JIT)、约束理论 (Theory of Constraints, TOC)、精益生产及敏捷制造的概念,同时也与以减少错误为目的的六标准差 (Six Sigma) 互相补足。精益制造主要专注在客户的增值项目上、减少生产的废弃物以及提倡不断改进生产过程的方法。

  精益制造的另一个好处是员工也可以一起参与其中。由于员工可以在生产过程中提出意见,以改善制造的过程,这亦有助提高员工的积极性及生产效率。

  由此可见,精益制造正扮演一个非常重要的角色,它除了成为制造商的一个新焦点外,还吸引了各方媒体的广泛报导。国际研究中心ARC的分析员 Simon Bragg先生曾在一份报告中指出,现在在美国及英国已经有36%及70%的制造商采用精益制造,作为改善流程的主要方法。

  目前亚洲各国正处于精益制造的不同阶段,如日本,他们在精益制造方面已非常成熟。在中国,虽然不是所有制造商都已采用精益制造,但一些技术较先进的企业已与其它国外厂商同步,甚至已超越他们;而有一些制造商则刚刚起步。2005年,德勤中美服务小组总监George Koo先生在由 Industry Week主持的网络广播1中表示,「中国正在不断转变,昨天他们可能还不知道什么是精益制造,但今天他们已渐渐关注,明天更可能已开始采用了。」

  精益制造在中国是一个非常庞大的市场,由于低成本及现代技术的广泛应用,它的增长潜力会较其它成熟的欧美市场更大。

  然而,我们不能否认精益制造是拯救者的说法。诚然它是一个非常复杂的课题,它确能增加产品的完整性、功能及数量。

  当然,精益制造亦隐藏着很多陷阱,除非生产商懂得采用实用及智能的方法去推行,否则纵然是投资了大量的时间及金钱,也未必能获得如期的效益。

找着精益制造的钥匙

  因此,若企业想切实推行精益制造,首先需要对自己的状况、运营环境以及独有的生产特性有非常清楚的了解。最后一点尤其重要,它能决定企业采用何种精益方法以取得如期的效果。

  此外,我强烈建议欲推行精益制造的企业要选择信誉可靠并能提供实际且专业方法的精益技术供应商。这个技术供货商需要支持下列五项精益的主要元素,其中包括约束理论。

该五项主要元素为:

①按产品区分价值

②确定每个产品(价值链)

③价值流动

④顾客拉动价值

⑤追求完美

  软件解决方案是支持精益制造的最基本角色,但这些解决方案需要配合最终目的,同时具有足够的灵活性,如此便能在不同情况下有效地发挥所长。

  这些解决方案除了背后要有一个专业的供货商以保证其丰富的知识及对市场的洞察力外,还需要其能支持上述五个精益元素,同时,更要采取开放的解决方法 –即提供综合的解决方案,包括约束理论中的生产计划解决方案,以应付更复杂环境。如此精益制造就肯定可以赢得热烈的掌声。

什么是柔性制造

 柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件。如果想要获得其他品种的产品,则必须对其结构进行大调整,重新配置系统内各要素,其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上下。刚性的大批量制造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品,难以应付多品种中小批量的生产。

 随着社会进步和生活水平的提高,市场更加需要具有特色、符合顾客个人要求样式和功能千差万别的产品。激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产方式发生改变,要求对传统的零部件生产工艺加以改进。传统的制造系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求,这就使系统的柔性对系统的生存越来越重要。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。

 柔性主要包括:

 ●机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。

 ●工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。

 ●产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。

 ●维护柔性 采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。

 ●生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。

 ●扩展柔性 当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。

 ●运行柔性 利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。

 柔性制造系统是有一个由计算机集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量多品种零部件的自动化制造系统。它具有:

 ●多个标准的制造单元,具有自动上下料功能的数控机床;

 ●一套物料存储运输系统,可以在机床的装夹工位之间运送工件和刀具;

什么是精益生产

 二战以后,丰田汽车公司的丰田和大野考察了福特汽车公司轿车厂。当时,这个厂日产7000辆轿车,比丰田公司一年的产量还多。但丰田却没有想到仅简单地照搬福特的生产模式,他认为“那里的生产体制还有些改进的可能”。回到日本后,丰田和大野进行了一系列的探索和实验,根据日本国情(社会和文化背景、严格的上下级关系、团队工作精神),建立了一整套新的生产管理体制,采用精益生产方式组织生产和管理,使丰田汽车的质量、产量和效益都跃上一个新台阶,变成世界汽车之王。与此同时,其他的汽车公司和别的行业也纷纷采用这种组织管理方式,使日本经济得到飞速发展。

  

 与技艺性生产和大批量生产不同,精益生产组合了前两者的优点,避免了技艺性生产的高费用和大批量生产的高刚性。为此目的,精益生产采用的是由多能工人组成的工作小组和柔性很高的自动化设备。

  

 与大批量生产不同,精益生产的一切都是“精简”的:与大批大量生产相比,只需要一半的劳动强度、一半的制造空间、一半的工具投资、一半的产品开发时间、库存的大量减少、废品大量的减少和品种大量的增加。两者的最大区别在于它们的最终目标上:大量生产强调“足够”好的质量,因此总是存在着缺陷;而精益生产则追求完美性(不断降低价格、零缺陷、零库存和无限多的品种)。

  

 一、丰田公司的精益生产
  
 1. 精益生产的出现
    由丰田和大野创造的精益生产技术可以通过一个实例来说明。在大批大量生产方式下,制造汽车覆盖件的冲压模的更换是个很大的问题。由于精度要求极高,模具的更换即昂贵且费时,需要极高技术的工人来完成。为了解决这个问题,西方汽车制造商采用一组冲压机来生产同一种零件,于是,他们可以实现几个月甚至几年不更换模具。对于50年代的丰田公司,这种办法却行不通,他们没有足够的资金来购买好几百台冲压机用于汽车覆盖件的生产,他们必须用少数的几条生产线生产所有汽车的冲压件。于是,大野发明了一种快速更换模具新技术(SMED法──Single Minute of Dies),这种技术使更换一副模具的时间从1天减少到3分钟,也不需要专门的模具更换工。随后,大野发现了一个令人惊讶的事实──小批量生产的成本比大批量生产更低。造成这种事实有两种原因:第一个原因是小批量生产不需要大批量生产那样大的库存(当然包括设备和人员);第二个原因是在装配前,只有少量的零件被生产,发现错误可以立即更正。而在大批量生产中,零件总是被提前很多时间大批量地制造好,零件的错误只有到最后装配时才会发现,造成大量的报废或返修。根据后一个原因,大野得出一个结论,产品的库存时间应控制在两个小时以内(JIT生产和零库存的起源)。而为了实现这个目标,必须有高度熟练的和高度责任感的工人组成的工作小组。但是,如果工人不能及时发现问题并随时解决,整个工厂的运行就会变得一团糟。

  2、精益生产的主要特征为:
 ①对外以顾客为“上帝”
 ②对内以“人”为中心
 ③在组织机构上以“精简”为手段
 ④在工作方法上采用“团队工作”和“并行设计”
 ⑤在供货方式上采用“准时生产”方式
 ⑥在最终目标方面为“零缺陷”

   3、精益生产的10条准则可以归纳为:
1,消除浪费
2,使库存最小化   
3,加速流动   
4,由顾客需求拉动生产   
5,满足顾客需要   
6,把事情一次性做好   
7,授权给工人   
8,使设计适应快速的变化   
9,与供应商结成伙伴  
10,创造持续改进的文化

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