生产过程的时间组织是指劳动对象在车间之间、工段之间、工作地之间运动时在时间上的相互配合与衔接。合理组织生产过程的时间,其目的,一是实现有节奏的连续生产,以缩短产品的生产周期;二是减少制造产品的工时消耗。精益生产要解决的一个关键问题是如何快速满足顾客的供货要求,也就是缩短产品生产周期的问题。
一、产品生产周期
产品生产周期又称生产循环期,是指产品从原材料投入生产开始,到产品制成为止的全部日历时间。生产周期的构成如表6.1所示。
表6.1 产品生产周期
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有效时间 |
停歇时间 | |||||||
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自然过程时间 |
工艺工序时间 |
准备结束时间 |
运输时间 |
检验时间 |
成批等待时间 |
工序之间和工艺阶段之间的的等待时间 |
节假日停歇时间 |
午休和工作班之间的停歇时间 |
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基本时间 |
辅助时间 |
工作班内停歇时间 |
工作班外停歇时间 | |||||
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工作班内时间 |
非工作班内时间 | ||||||
其中基本时间是使劳动对象发生几何形状、物理和化学变化所必需的,辅助时间是生产活动的正常时间消耗,这两者构成生产过程的有效时间,所谓有效是指这些时间在生产过程中生产活动作用于劳动对象时消耗掉的。停顿时间在生产过程中虽说是不可避免的,但它们与产品的形成毫无关系。在整个生产过程中,有效时间所占比例很小,而停顿时间却占了绝大部分。所以如何设计组织生产过程,使生产过程减少停顿时间,使生产过程具有较高的连续性是一件很有意义的工作。
缩短生产周期能更好的保证产品的快速交货,较少在制品、半成品的占用量,加速流动资金周转,节约生产占用面积,提高企业的经济效益。我国有不少企业,停歇时间占生产周期构成的50%,甚至超过50%,这表明这些企业缩短生产周期的潜力是大的。
研究生产周期构成,可找到缩短生产周期的途径:
1、技术上改进生产工艺和设备,以缩短生产时间;
2、作好生产技术准备工作与生产服务工作,以缩短中断时间;
3、使劳动对象在生产过程中采用合适的移动方式,以缩短的加工l 以达到生
4、合理安排劳动对象的加工顺序,以达到生产周期尽可能短的目的。
总之,生产周期的缩短,要依靠企业技术的进步与生产组织水平的提高。 当然,生产周期的缩短要以满足顾客交货期为限,若采取各种技术组织措施,增加人、财、物的投入,使生产周期缩短到远远短于顾客的交货期限,将有碍于企业经济效益的提高,是不足取得。
二、劳动对象在生产过程中的移动方式
劳动对象在生产过程中不同的移动方式,反映出它们在生产过程中时间上不同的衔接程度。在加工装配式企业中,一批劳动对象,一般采用顺序移动、平行移动、平行顺序移动三种不同的移动方式。
顺序移动方式是指一批产品(或零件)在上道工序全部加工完毕后才能整批的转入下道工序加工,如图6.12。
图6.12 顺序移动方式
平行移动方式是指每件产品(或零件)或每个运输批量在一道工序加工完毕后,立即转入下道工序进行加工,形成该批产品(或零件)在各道工序上的加工时间是平行地进行,如图6.13所示。
图6.13 平行移动方式
平行顺序移动方式是指保持一批产品(或零件)一道工序上连续加工,在相邻工序间加工时间尽量做到平行。此方式是介乎顺序移动方式与平行移动方式之间,如图6.14所示。
图6.14 平行顺序移动方式
精益生产由于主要采用流水生产,因此以平行移动方式为主。
三、缩短生产周期
精益生产要求生产系统能够快速应对市场的变化,可以更快更好的满足顾客的多变化和快速交货的要求。精益生产缩短生产周期是通过缩短产品的加工周期、缩短搬运时间、缩短等待时间和缩短其他业务的处理时间来实现的,参看图6.15。
图6.15 缩短生产周期的手段
(一)缩短产品的加工周期
产品的加工周期就是指产品从投入到产出的加工时间。精益生产缩短产品加工周期是通过实施全工厂一体化的流水生产、缩小批量生产和缩短作业切换时间来实现的。
1、全工厂一体化的流水生产
作为缩短生产过程时间的第一步,精益生产把福特式的由传送带进行的流水装配线进行了改善。福特式的传送带,一般情况是用以一定的时间间隔将一辆成品车从最终装配线的末端送出生产线的方式运转。这时,同一条生产线上各工序的作业时间加搬运时间必须全部相同。因此,为了使各个作业场的作业时间相同把装配线划分成几部分,各作业场的作业必须准确地做到在同一时刻开始,在同一时刻结束。更进一步,同一条生产线上作业场之间的搬运时间也必须相同。也就是,作业场之间的搬运也必须在同一时刻开始,在同一时刻结束。在福特生产方式中,为了使工序间的搬运时间相同而使用传送带。
精益生产也立足于同样的传送带方式。按照这种传送带方式,在每个循环时间内生产一件产品,同时将生产线上各工序的一个单位产品送到下一个工序。 这里说的循环时间,虽然也称节拍时间、间隔时间或换位时间(流水作业中物品与物品之间的时间间隔),但它是均一化了的作业时间和搬运时间之和。在精益生产,称这样的流水作业为“单件流的生产与搬运”。在精益生产中把流水生产的思路推广到了机械加工、焊接、冲压等等工序。此外,即使有没形成流水生产的工序,那里的作业尽量小批量生产。这样一来,精益生产基本实现了全工厂一体化的流水生产。全工厂一体化的流水生产减少了批量生产过程中的大量停滞,必然缩短了产品的加工周期。
2、通过小批量生产缩短产品加工周期
在铸造、锻造、冲压等进行批量生产(也叫间歇式生产)的部门,可通过缩小批量规模实现缩短产品加工周期。通过小批量生产缩短产品加工周期的重要前提是缩短作业切换时间。
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释读6.1:通过小批量生产缩短产品加工周期 例如,产品A一个单位的加工时间是一分钟,如果它的批量规模是3,000个单位的话,加工周期就是50小时(=1分x3,000)。但是,如果把生产批量缩小到300个单位,也就是当初批量规模的十分之一的话,它的加工周期就缩短到5小时(=1分x300)。在这个例子中,由于缩小了批量规模,产品A的加工周期从50小时缩短到了5小时。 如果必须生产3,000个单位的产品A的话,以300个单位为批量规模,就必须反复生产10次。实际上与产品A的生产相匹配,产品B和产品C等也接连不断地以小批量进行生产。因而,现在所说的必须生产10次,只是产品A更换批量的次数是10次。在10次更换批量的过程中,也插入了其他产品——产品B和产品C的生产。 如果在更换批量的时候,如果作业切换仍然占据原来那样长的时间的话,仅仅由于小批量生产更换批量的次数增加,总的作业切换时间就会增大。因而,为了生产当初生产批量的3,000个单位产品,就需要比原来更长的总生产时间,结果会导致生产率的下降。因此,在缩小批量规模的时候,必须同时缩短作业切换时间。 现在,假设作业切换时间是一个小时,一个单位产品的加工时间是一分钟。这时,如果生产批量是3,000个单位的话,总生产时间(作业切换时间+总加工时间=1小时+l分x3,000)就是51个小时。如果作业切换时间是6分钟,也就是缩短到原来时间的十分之一的话,就可以把生产批量缩小到300个单位,也就是当初批量的十分之一。因为如果反复以300个单位为批量生产10次的话,生产时间和生产数量和从前是完全一样的。也就是,总生产时间为51个小时([6分+1分x300]x10)。 一般地说,如果作业切换时间缩短到当初时间的N分之一的话,批量规模就可以在该工序负荷不变的情况下缩小到当初的N分之一。 小批量生产的优点在多品种生产时显现 现在假设有A、B、C三种产品。每种产品一个单位的加工时间都是一分钟,更换批量时的作业切换时间都是一个小时。每种产品的批量规模也是3,000个单位产品。于是生产这三种产品需要153个小时(51小时x3)的总生产时间。 如果把产品A、B、C的批量规模分别都缩小到十分之一,而且把作业切换时间也缩短到十分之一。于是这三种产品所需要的加工周期,过去需要153个小时,现在却只需要15小时18分钟了。 由于缩短作业切换时间和缩小批量规模,可以不使生产率下降而缩短生产过程时间,在多品种生产时,才能真正体现它的的价值。 注:本释读根据门田安弘《新丰田生产方式》,河北大学出版社2001年9月版,第148~151页内容改编 |
3、缩短作业切换时间
作业切换时间就是指前一品种加工结束到下一品种加工出合格品的这段时间。工厂中有各种各样的工序,为了实现全部生产过程的流畅化,需要根据这些工序的特点,使批量尽量缩小,朝理想的“单件流动”靠拢。但这样一来,作业切换就会变得很频繁。
(1)生产现场切换动作的类型
类型一:模具、刀具、工装夹具的切换。
类型二:基准变更的切换。
类型三:组装生产之零部件、材料的切换。在组装生产线上,当产品变更时,使用的零部件或材料等通常要进行切换。这种动作一般称之为“换线作业”。
类型四:制造前的一般准备作业,如机械加工前的图面确认、工作指派等作业。
以上四类,内容虽然不同,但是都造成了生产的停顿。
(2)作业切换时间的构成分析
作业切换时间分成外部时间与内部时间,内部时间是指必须停机才能进行的作业切换时间,及为保证品质所进行的调整、检查等所需的时间;外部时间是指即使不停机也可进行的作业切换时间,如模具、工夹具的准备、整理的时间。减少内部时间就能减少设备或流水线的停止。
(3)缩短切换时间应考虑的问题
①明确问题发生的原因。从以下几个方面寻找原因:作业方法 (作业顺序、方法、作业者技能),工装夹具 (工装夹具的形状、机构、精度),设备 (精度)题 (必须维持的精度、精度与调整的关系),技术 (技术上有必要进行改善的地方),作业管理。
②作业标准化。切换作业中最困难的是作业的标准化,如果因工作人员不同,作业方法、顺序、调整方法也不相同的话,切换时间变动大,或造成经常出现切换后导致生产异常的情况,因此必须解决作业标准化的问题。
③研讨调整方法与实现 “一弹良品”。日语的“一弹良品”就是指无须试做,切换作业后生产出来就是合格品。一般说来,在作业切换时间中调整时间占了50%左右,如表6.2某切换作业所占时间的比例。对无法避免的调整应研究如何缩短其时间的方法。而且,为了追求 “零”调整时间,应该下力气研究如何实现“一弹良品”。
表6.2某切换作业所占时间的比例
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序号 |
项 目 |
时间比例 |
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1 |
准备材料、工装夹具 |
20% |
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2 |
工装夹具、模具及刀的安装、拆卸 |
20% |
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3 |
决定尺寸 |
10% |
|
4 |
使做、调整 |
50% |
(4)缩短切换时间的步骤
减少作业切换时间一定要依据一定的步骤,循序渐进的进行。
步骤一 对切换作业进行分析。可通过“切换作业记录表”“切换作业分析表”进行切换作业时间的分析,如表6.3 某切换作业记录表、表6.4某切换作业分析表。
表6.3 某切换作业记录表
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设备号 |
T105 |
工序名 |
注塑1# |
测时人 |
组长 | |||||
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品名 |
日/月 |
切换时间 |
时间(分) | |||||||
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前 |
后 |
3/30 |
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 | ||
|
X |
Y |
3/30 |
15′10″ |
|
|
|
|
| ||
|
Y |
Z |
3/30 |
20′20″ |
|
|
|
|
| ||
|
Z |
A |
3/30 |
14′15″ |
|
|
|
|
| ||
|
A |
X |
3/30 |
24′50″ |
|
|
|
|
| ||
表6.4 某切换作业分析表
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设备号 |
T105 |
工序名 |
注塑1# |
测时人 |
组长 | ||
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品种(前→后) |
A→X |
切换时间 |
|
人数 |
2 | ||
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工序 |
切换作业 |
时间 |
切换区分 |
改善建议 | |||
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内部 |
外部 | ||||||
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1 |
去取工具 |
|
|
∨ |
专用工具车 | ||
|
2 |
去取清单 |
|
|
∨ |
专用台车 | ||
|
3 |
… |
… |
|
|
| ||
|
… |
… |
… |
|
|
| ||
|
合计 |
|
|
13 |
15 |
作业外部化 | ||
在进行记录与分析时,应按照不寻找 (物品、工具、零件)、不移动 (设定放置台、放置场所,不需二次移动)、不乱用 (不使用标准以外的工具) 的“三不”原则进行分析确认并注意以下问题:每次进行切换作业,所花时间是否都有不小差异;切换作业的方法或顺序是否因人而异、因心情而异;是否有较多的卸螺帽、拧螺栓的作业。这项调整工作是否只有1个人 (极个别人)能做;应该事先准备或确认的工作是什么;必要的工装夹具。计测器、模具的放置场所;必要的零部件种类、数量等等。
步骤二 明确外部与内部作业。以现在的设备、工装夹具为前提,在现阶段可能的范围内,明确外部作业与内部作业。
①明确作业名及顺序。设定外部作业名及顺序;设定内部作业名及顺序。
②研讨作业的有效性,排除无效作业。
③研讨作业方法的有效性。现作业方法是否适当;是否变动因素较少;作业上有无困难;改善的要点是什么;作业方法是否统一;作业要点是什么;
④研讨作业顺序。现作业顺序是否良好;顺序变换的必要性;实施并行作业的状况如何。
⑤研讨作业分担。作业范围的分担;人员的配备;有效地实施以上的事项,现阶段的切换时间有可能缩短30%~50%。
步骤三 内部时间变为外部时间
在内部、外部作业明确化之后,接下来的改善重点就是要将内部作业设法转移为外部作业,以减少内部作业的时间,这也就等于减少切换时间。内部作业外部化方法:成套安装;工装夹具、计测器共通化与瞬间切换;排除调整;使用特种工装。
步骤四 缩短内部时间
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