用友黄义璋：节拍在生产排程中的应用

　　二、生产线平衡设计步骤

　　生产线平衡设计是生产线平衡重要工作,我以下列例子说明生产线平衡设计步骤

　　【例】:生产某J型玩具小车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。每天的生产时间为420分。表4-3列出了J型小车的装配步骤及其定额时间，请根据节拍和作业次序的限制，求使工作站数量最少的生产线平衡方式线平衡释例。

　　步骤

　　1、 列出产品所有任务

　　任务是最小的工作单元,任务要耗费时间的,任务要注明先后之间关系

　　表二:玩具车的作业任务

　　

　　2、绘制车的工艺流程图

　　

　　图二:玩具车的工艺流程图

　　3、计算节拍

　　节拍=每天的工作时间量/每天产量=(6*430)/500=50.4秒(辆)

　　4、计算理论工作地

　　工作地:产品的生产总时间/节拍=195/50.4=4

　　5、选择作业分配规则

　　研究表明，对于特定的问题有些规则会优于其他规则。一般来说，首先安排有许多后续作业或者持续时间很长的作业，因为它们会限制装配生产线平衡的实现。这种情况下，我们选用如下规则：

　　规则一：按后续作业数量最多规则优先安排作业;

　　规则二：按作业时间最长规则优先安排作业;

　　规则三：按该项作业元素时间与后续作业元素时间的总和最大规则优先安排作业(阶位法),从而尽量减少工作地数。

　　6、平衡装配生产线，将所有作业分配到各工作站

　　平衡方案A：

　　选用规则一，按后续作业数量最多规则来平衡装配生产线。各项作业的后续作业数量如表所示。根据后续作业最多规则给工作站1，2.安排作业，在规则一遇到问题时，采用规则二，直至所有作业安排完毕。

　　

　　表三: 各项作业的后续作业数量

　　

　　表四:按后续作业最多的规则来平衡生产线结果

　　7、计算流水线的负荷率

　　负荷率= 195/(5*50.4)= 77.38%

　　

　　表五: 各工作地的负荷率

　　77.38%的负荷率意味着该装配线不平衡或闲置时间达22.62%(有57秒闲置)，最空闲的是工作站5.显然有很大的改善空间。

　　平衡方案B

　　如果我们另外一种平衡方式, 选用规则三(阶位法)，即按该项作业元素时间与后续作业元素时间的总和(阶位值)最大规则优先安排作业。

　　

　　表六:作业元素阶位表

　　

　　表七:按阶位表分配作业元素过程

　　最后得到的工作地数为5个，与平衡方案A相同，负荷率为77.38%，该装配线平衡的效果仍然不够理想。还是有很大的改善空间。

　　平衡方案C

　　选用规则二，按作业元素时间最长规则安排作业，并用规则一作为辅助规则，以达到装配生产线的平衡。

　　

　　表八:各项作业的后续作业

　　

　　表九: 按最长的作业时间先排

　　

　　表十:各工作地的负荷系数

　　

　　则得到的结果,最大的工作地为4个,负荷率为 96.73%,是所有平衡方法中最接近节拍的生产线平衡设计。

　　

　　图三:为XXX公司装配流水线的工作地与节拍之间的关系

　　三、ERP设计

　　目前除了oracle的ERP软件有类似流水线生产的模块,市面上没有看到全面的流水线的生产软件,但Oracle软件也有其缺陷。

　　(一)解决场景

　　一个好的流水线生产的软件要能解决下列客户常用的场景

　　1、重复制造多批模式流水线生产制造;

　　2、流水线生产制造混合模式流水线生产制造;

　　3、精益制造生产单原的流水线生产制造;

　　(二)系统流程

　　

　　在此扼要说明每个子功能的目的

　　1、流水线设计

　　流水线的设计是一般的ERP制造软件没有的,我们传统的就把产品依造工序顺序来排列,在每个工序间输入所须的固定与变动时间,就完成了工艺的设定,这在流水线生产是做不到的。

　　流水线的设计是让流水线列出产品的所有任务及任务之间关系,透过产品的任务关联图计算理论工作地,及节拍得出实际工作地,并透过工作地排产规则及ECRS技巧,来提高生产线的平衡率,使各工作地间节拍趋于一致,减少不平衡损失。

　　这中间的活动含盖了生产线阶层设定,工步设定,如何透过排成规则将工步分配到各生产在线,并得出各工作地数,及节拍,尽量利用ECRS调整方法尽可能达到各流水线的工作地的节拍平衡。在流水线设计过程中要能提供产品的任务关联图,平衡率查询,并能随时依据ECRS来随时计算工作地及节拍,平衡率,这在以按单生产的流水线或精益制造的环境里显得相当重要。

　　2、流水线的排程

　　流水线的排程是将外在独立需求经过MPS/MRP或直接由MRP排到流水生产在线,依照需求排程所产生的实际节拍与生产线设计的理论节拍往往会有差异,这时要透过流水线的平衡调整来尽量达到理论与实际节拍的平衡,日本的丰田会在每周检查实际与理论差异在15%的需求,并决定如何改善生产线的平衡。

　　流水线的排程要能随时查看平衡率的查询,及生产线的平衡调整。

　　在流水线排程要特别注意的是排程调整与辅线的同步排程,排程调整是指在流水在线去修改生产品种的数量及交期或将某部份的数量转移给它流水线或它工厂或委外生产,这些调整都会影响辅线的平衡生产,辅线的同步排程是指流水线的生产调整能同步调整辅线的排程,这在生产线间的平衡生产是很重要的一环。

　　3、流水线的平衡调整

　　只要实际的节拍与理论的节拍超过10%以上都可透过流水线的平衡调整来调整节拍,特别是在装配流水在线,工作地是可以依需调整,更是如此,如果实际节拍大于理论节拍,表示产能大于需求,这时可以透过减少工作地来加大理论节拍,如依照需求只要12.5分产出一个产品,但现有流水线是按5个工作地的10分节拍来设计的,这时可以减少一工作地,使理论节拍加大为12.5来满足需求。

　　流水线的平衡调整是在实现ECRS的应用来增加或检少工作地或重安排工作地的任务或检化任务的等活动。

　　4、混排生产

　　按单的流水线生产都会涉及多品种的混排生产,混排生产目前使用的有高级排程(APS)或是混排规则,这种规则依产业依产品有不同的要求,但若从产品生产难易度来决定混排,前面所述的生产倒比法是简单且有效的规则, Oracle 的流水线生产( flow manufacturing)内有内制的七种规则可以供大家参考,但笔者认为都没有生产倒比法好用。

　　四、结论

　　总之,流水线的生产是目前制造业供认最有效率且最能实限精益生产的一种生产组织的方式,这与传统的生产订单的生产是完全基于不同理论与方法。生产订单的生产组织是在强调按生产的依序完工,它是每道工序累积到一定数量后再交给下道工序的生产,而流水线的生产是在强调一条生产线在任何时间都只有一个产品在生产,是一种“单件流”的生产。所谓单件流的生产,是指单件的进行生产， 即工人每次只加工一件产品或组件，理想状态下，任何操作工位间和工位内的多余的WIP为零。“大野耐一”认为单件流生产有下列好处:

　　1. 内建品质管理;

　　2. 创造真正的灵活弹性;

　　3. 创造更高的生产力;

　　4. 腾出更多厂房空间;

　　5. 改善安全性;

　　6. 改善员工士气;

　　7. 降低存货成本。

　　也唯有在单件流的生产才能大大降低”muri, nuda, nula”等三多的不合理现象。当然流水线的生产要存在以下前提才能发挥效率最大的生产：

　　1.工作地的专业化程度高;

　　2.具有明显的节奏性;

　　3.各工序的生产能力平衡或成比例;

　　4.工艺过程封闭、单向;

　　5.具有高度的连续性。

　　参考文献：

　　1、Sap 的 line design

　　2、Oracle的 flow manufacturing

　　3、流水线生产作业管理摘要( 陈建华编制)

　　4、基于多品种混合流水线的平衡设计方法研究(机械设计制造期刊:第七期)

　　5、杜运普,杨月新.装配生产线的平衡问题研究[J].机械设计与制造,2003 (2),104~10

　　作者简介：

　　用友软件股份有限公司副总裁 黄义璋

　　毕业于台湾交大管理科学研究所,历任财务长，制造业公司物流协理、资讯长、总经理，软件公司协理、总经理;现任用友软件公司副总裁,首席应用架构师、U9总架构师及NC供应链与制造总架构师，主导整体ERP应用设计。擅长财务管理、生产管理与资讯管理。<