精益生产知识介绍

精益生产知识介绍

传统与精益生产设备布局差异

●传统生产设备布置

传统功能别、水平式生产布局缺点

●生产设备布置调整

当企业放弃传统推式（PUSH）大批量生产方式，转为拉式（PULL）一件流生产方式时，生产布局必须相应调整。不是按类型布置，而是根据加工工件的工序进行布置（称为垂直布置），形成相互衔接的生产线，并且要求作业场地、人员和设备必须得到合理的配置，按工序流程配置生产资源，实现连续流动生产，将在制品压缩至最小，交货周期缩短。

以下将对传统生产方式和精益生产方式的设备布置情况进行比较。

1．传统生产方式下的设备布置

在传统的生产方式下，生产设备的布置通常采用水平布置方式，即将相同的机器摆在一起，如下图左部所示。车间内的工人做的都是一模一样的工作，当第一道工序结束之后，

转入另一个车间进行第二道工序的加工。在市场需求比较强烈的情况下，对某些行业，采用这种布置方式还是有成效的。

2．精益生产方式下的设备布置

实际上，在如今市场需求信息瞬息万变的情况下，水平布置的方式是很难适应市场的变化的。由于工序与工序之间相对较远，中间产品的搬运将浪费不少的时间和人力。这时候就需要依据JIT的生产方式，采用垂直布置的方式。如下图右部所示，在同一条生产线上摆放了Ａ、Ｂ、Ｃ、D三道工序所需的设备，Ａ设备加工完成的产品可以立刻转移到Ｂ设备，然后转移到Ｃ设备。这样由横向变为纵向，做到了“一个流”生产。

两类设备布局方式比较

生产设备布置调整

合理的生产布局能够保证物料顺畅流动，减少无价值的搬运动作，提高现场的管理透明度和生产效率。精益型工厂生产布局倡导U型线布局，其更高境界为整体上呈一笔画布局。从提高整体效率的目的出发，将前后关联的生产线集中布置，各生产线实行U型布局，整体实现一笔画布局，使厂内物流最经济。

点击精益

精益生产方式（LEAN PRODUCTION）,诞生于二战后的日本丰田汽车公司。是在战后，日本企业在严重缺乏资金、技术、自然资源的条件下，为了生存，置之死地而后生闯出的一条道路。

大家知道，日本是一个自然资源极度贫乏的国家，在经历了二战的摧残后（二战对于日本来说，同样是一场灾难），原有的工业基础荡然无存，资金和技术体系已被摧毁。当时，日本为了生存下去，必须靠恢复工业，实现出口，以换取必需的粮食。当时的日本汽车行业，同样处于严酷的生存条件下。

世界的汽车行业起步于1896年，是年，美国的杜里埃兄弟制造并销售了13辆燃油汽车；在1910年，福特在他创建的福特公司中，成功地采用了流水线的生产方式，将汽车工业带入到了一个崭新的历史时期；在1928年，美国的另一个著名的汽车公司—通用汽车，年产汽车已达到120万辆。而在1937年，丰田公司的汽车年产量才刚刚4000辆。战后，美国汽车工业的效率和人均创利，均是日本的十倍。在1949年，精益生产方式的创始人之一，时任丰田生产部经理的大野耐一先生论述到：“并不是美国人付出了日本人10倍的体力，一定是日本人在生产中存在着严重的浪费和不合理”。因此，丰田人从寻找现行生产中的浪费和解决浪费出发，逐步创建出一套全新的生产方式，即“丰田生产方式”。

转眼间，历史的车轮走到了20世纪80年代，在1982年，通用公司人均生产6辆汽车，人均利润1千4百美元，而丰田公司人均生产55辆汽车，人均利润1.4万美元。日本汽车工业彻底的将美国汽车业甩在了后面，美国感受到了日本汽车工业咄咄逼人态势。

1985年，美国麻省理工学院在历时5年的第2次汽车产业调查时指出：丰田生产方式是一种不做无用功的精干型生产系统，并命名为“精益生产方式”。

精益生产方式的核心是消除所有的无效劳动，一般来说，我们可以将作业分为三部分，即：创造价值的工作，如：零件加工、总成装配等；不创造价值，但必不可少的工作，如必要的物料搬运，生产设备在换产时的等待等；不创造价值，马上可以消除的工作，如过量的生产和储存，人员等待等工作。所以，精益生产方式，就是发现不创造价值的工作，进而采取一系列的管理手段加以消除的管理系统。有很多读者将准时化生产（JIT）或看板管理理解为精益生产，其实有误，这两种系统只是精益生产方式中的两个工具，并不能代表精益真正的精髓。

在精益生产中，我们定义了七种关键的浪费：1制造过剩的浪费、2 等待的浪费、3搬运的浪费、4 加工的浪费、5库存的浪费、6动作的浪费、7生产不良品的浪费。这些浪费的源头为人员过多和制造过剩。为此，我们在推进精益生产方式时，一般先将各种浪费转化到人员过多和制造过剩，进而加以彻底的消除。

在实施精益生产中，需要建立两个基础，采用十种工具，两个基础为5S和目视化管理、全员参与的改善活动；十种工具为：1 平准化生产、2 物流优化、3 按生产流程实施的U型布局、4 适用于精益方式的设备选择、5 实施一人多序的标准作业、6 快速换产技巧、7 全面生产性维护、8 基于精益方式的现场品质管理、9 看板系统、10 多能工培养。

下面，我结合一个案例，为大家介绍精益的威力。

东北某民营公司，暂称之为A公司，主要生产铸铝件，该公司年销售额6个亿，生产方式采用典型的批量生产方式，鉴于A公司品种较多，我们从一个试验区入手，导入精益生产方式。

该项目的现状见图1、图2、图3

图片1,改善前的设备布局，中间在制及物流线路

图片2，改善前的生产线

图片3，改善前的在制品区

从以上三图可以看出，设备是按集群布局，物流采用大批量转移方式，因此，物流轨迹极度混乱，各工序前后都存在一定的等待物料，这将严重影响生产周期和生产效率，这种生产方式中隐藏了大量的浪费，通过调研，树立改善目标如图片4；

图片4，现状及改善目标

改善目标确定后，我们首先对设备布局进行了重新规划。见图片5

图片5，规划后的设备布局及物流线路

大家可以看到，规划后设备布局，已经变成了按工序流程排布的U型布局，中间的红色阴影区域为必要的缓冲库存，而棕色线代表的物流轨迹清晰明了，在这种情况下，所有的浪费将一目了然。这样布局的优点为：线内物流路线最短；工件滞留时间最短；最省人；线内在制品最少。

在布局规划完成后，我们进而对员工的作业方法进行了调整，按一人多序的方法进行了优化：见图六

图片6，标准作业表

这是典型的精益生产的作业方式，此生产线上共有35台设备，由6个人进行操作，每个人的多工序操作的时间完全相同，满足顾客要货节拍的要求。线上黑色圆点代表为保证生产线顺利生产的最小在制量，在实施这样的操作方式之前，必须先实施多能工的培训。

按照以上的规划，通过3个月的设备布局，物流规划和人员培训，初步的精益生产方式成功的导入了A 公司，并对A公司的生产管理带来了质的飞跃：见图七

图片7，改善目标达成情况下面，大家再看几张改善后的现场图片：

图片8，改善后减掉的工具器位图片9，改善后的生产线内作业情况

图片10，仍有问题显见，这是持续改善的课题

精益生产方式是与批量生产方式和个别生产方式并行的管理系统，要想实施精益生产方式，决不是使用以上几种方法就可以达到目的的，在上述图片的背后，还隐藏着众多的工作：首先，任何一种现场管理方式，必须有相适应的公司组织架构和相应的薪酬系统与之适应；其次，导入新的方式，意味着一个公司的管理理念和文化的更新，这是一个痛苦的过程，也是一个不得不跨越的过程，众多的中国企业导入精益生产的失败原因，主要集中于以上两个方面。

最后，很想为大家介绍关于精益生产方式更深刻的内涵：精益是一个目标拉动的工作系统，实施精益，就是设定应该达到的目标，然后坚定决心,为了达到目标克服一切困难心路。

以上为大家介绍了一个实施精益生产的一个案例，从中我们了解到什么呢？

生产系统的仿真规划与优化技术服务能力

生产系统需要接收和处理大量的产品设计、制造与物流等信息，技术人员在研究生产系统的基础上，建立生产线仿真模型，对生产线的结构布局、装配过程以及物流系统进行仿真，对分析结果的综合与评估，验证结构布局的科学性和先进性、生产计划和作业调度方案的合理性和可操作性，评估生产线能力和生产效率，分析设备的利用率，平衡设备负荷，解决瓶颈问题，为工厂、车间或生产线的规划、资源配置与布局以及生产调度计划制定，提供可靠的科学依据。

生产系统的仿真规划与优化技术服务针对不同的企业需求，采用商业化软件如物流仿真软件DELMIA QUEST、TECNOMATIX EM-PLANT等，以及上海交通大学CIM研究所自主开发的基于虚拟现实的工位布局仿真规

划系统VAWES等，对生产系统进行仿真建模，达到降低成本与提高生产效率的目的。

生产系统的仿真规划与优化技术服务的主要内容包括：生产系统的物流仿真建模；生产车间设备布局规划的多方案仿真与评价；装配线平衡的算法优化；装配工位布局与装配操作仿真等技术服务。

1）生产系统的物流仿真建模

建模是仿真分析的基础，结合离散事件动态系统建模和面向对象技术的方法建立仿真模型。对典型生产设备建立对象库，包括上下料工位，生产工位，物料运输设备，物料存储设备, 托盘, 工人等30多个基本仿真对象。并在典型设备对象库的基础上进行二次开发，建立面向应用需求的应用对象及其仿真模型，为生产系统的规划提供预测支持。目前已经完成的应用有：

2）生产车间设备布局规划的多方案仿真与评价

针对企业实际状况，从并行工程的角度考虑，建立适应其生产、管理状况的计算机辅助布局系统，并建立其仿真模型，采用仿真分析与优化算法相结合的规划方法，进行多方案比较来优化布局规划，评价他们的决策对生产率和成本的影响，从而使企业车间的规划方案更便于实际建设和生产的组织。

3）装配线平衡的算法优化

装配线的平衡将提高企业生产效率和投入精确性。借助计算机手段和优化算法，对单产品和混合多产品情况下装配线能力平衡的最佳配置，迅速根据单种或多种混合产品的装配路线，在宏观上和动态环境下分析装配线平衡优化的效果，从而消除瓶颈，优化装配工位数和装配工人的数量。并以图表和曲线等直观方式反应设备使用和工人的利用情况。

4）装配工位布局与装配操作仿真

装配工位布局与装配操作仿真的目的是通过合理地进行工位内部的设备布局来尽量减少操作时间，满足生产节拍要求；同时要对工人的装配操作进行人机工程学分析，使得操作者不致因疲劳而导致意外的发生。首先在三维虚拟环境下建立装配工位的各种设备模型，根据工作区域设计参考标准以及装配工位零件存放区布置原则等，确定合理的装配工作面高度以及工位设备的布局方式。然后针对建立的工位模型, 人体模型, 装配动作定义，对该工位上的装配操作过程进行作业时间与能量消耗仿真，评价装配线每一个操作工位分配的时间配额的合理性，保证满足生产节拍的要求和工人劳动强度。

该平台将提供生产线工位虚拟设计的相关工具，包括工位的虚拟布局，工位模型的表达，工艺模型建立，装配工具的建模，基于工具的交互

式操作，人机功效学评价等等。

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