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1、济南大学毕业论文毕业论文题 目 车间生产看板管理系统研究 学 院 机械工程学院 专 业 工业工程 班 级 工程0702 学 生 陈香 学 号 20070407005 指导教师 曲一兵 二一一年五月三十日- 1 -济南大学毕业论文1 前言在全球化的趋势下世界经济快速发展，各企业之间的压力也在日趋的增长。尤其是我国加入WTO后,国内企业面临着改变机制、提高效率、增强企业市场竞争能力的许多挑战。在产品品种越来越丰富及产品更新换代周期越来越短的市场背景下，生产制造、生产管理等过程也必须要适应市场的需要，这些无疑给企业带来许多新的困难。企业之间的竞争力不再仅仅局限于质量和价格了，还应包括企业对客户变化的
2、需求的快速响应能力1。质量、价格及快速的反应能力都是跟企业车间内产线管理有着密切的联系。这时向车间产线管理要效益,提高产线管理水平变得刻不容缓。看板管理（kanban management）是基于企业对市场需求变化不能适应的背景下提出的，从而使企业生产系统在满足市场需求的前提下所允许的常量在制品的数量最少。看板管理是通过企业以市场需求来拉动生产，从组装线拉动零部件的生产进而至原材料、外购件的购买，以前方生产拉动后方服务，真正的实现了以市场为导向、以顾客需求为指令的系统模式2。看板管理以“彻底消除无效劳动和浪费”为指导思想，本着“从后向前工序领取”的逆向思维原则，从而解决企业生产线上存在的一系列
3、问题，为企业提高竞争力。1.1 研究背景 20世纪40年代末50年代初，丰田生产方式创始人之一，大野耐一先生在日本的丰田汽车制造厂引入内部市场机制，由后工序向前工序发出生产订单，这种将内部订单写在卡片上，被称之为看板。用看板为工具来实现准时化生产的管理方法，称为看板管理3。经过近50年的发展和完善，看板管理已经在很多方面都发挥着重要的作用。目前， Mohammad D.研究了基于JIT的生产控制计划看板设计4，Tung-Hsu Hou 研究了看板数量和规格的设计，从而解决库存水平问题5。Valerie Tardif和Bhaba R.等研究了制造企业中拉动式生产看板管理，并将其分为了物料看板、生
4、产调度看板等，用于解决制造企业的库存水平控制、订货和卸载时间等问题6。B.Kent Potts Jr. 研究了看板单位负载大小、数量的设计，以满足日生产需求和成本最小化。翟光明研究了企业中的看板与适时供货、零库存之间的关系，从而使企业中“人、财、物、时间、空间”达到更加优化组合。李占凯和何玉林究了企业中使用看板的条件、规则、作用等，从而让我们对于看板管理的操作模式有了一个整体的把握。随着全球经济一体化进程的加速和世界产业结构的调整，中国已经成为世界制造业的中心。目前，很多国内的企业都正面临着巨大的挑战。一方面许多国外的企业大举进入中国，成立合资公司，欲分享中国市场；国内企业纷纷引进国外先进的技
5、术和设备，进一步引发市场竞争。另一方面，顾客需求呈现小批量、多品种和个性化趋势，企业对于市场需求的快速变动需要有更快速的响应能力，而要求降低库存持有成本又成为了企业另外一个巨大的压力。在竞争日益激烈的全球市场中如何降低企业库存持有成本，缩短生产周期；如何在生产过程中防止过量生产，从而彻底消除在制品过量的浪费以及由之衍生出来的种种间接浪费；如何使产生次品的原因和隐藏在生产过程中的问题及不合理成分充分暴露出来，从而实现通过流程整体优化与持续改进，均衡物流，高效利用资源，最大限度消除浪费，这些都越来越受各企业的属目了7。因此，各企业要生存下去必须进行技术创新、管理革命，同时需要降低生产成本，提高生产
6、率，迅速的提高企业竞争力去夺得市场，即在不再增加成本的基础上提高产量。在这样的情形下，看板管理作为实现准时化生产、有效提高企业生产经营管理水平的一种重要手段而出现在很多企业内。1.2 研究目的在20世纪70年代全球范围经济衰退的时候，日本丰田汽车公司却获得了巨大的利润。很大程度上归功于丰田公司实行的拉动看板管理生产方式。拉动看板管理的生产方式中，通过计算看板数量，在一般的企业里可以就降低库存，节约库存的持有成本，减少现有库存占用的生产面积。由于库存的减少和看板实施过程中建立起的生产秩序可以提高现场物料的顺畅性。这是物料需求计划变更时所产生的物流不畅无法比拟的。看板通过目视信号同时告知作业员和管
7、理者什么时候开始生产，什么时候停产，绝对不允许生产后工序不需要的产品，从而控制在制品的数量，防止过量生产造成的浪费8。也正是由于目视管理条件下，一线作业员也能够及时地了解生产计划，需求发生变化时，作业员可以根据看板适时调整生产线，以及在特殊情况下，及时地寻求到帮助。这样生产主管、计划员和调度员们就不需每天纠缠于生产现场从而释放了更多的人员，去从事其他更有意义的事情。看板方式设定了最高库存量和最低库存量，可以通过观察库存量来调节生产进度。库存量作为一种信号，当需求降低时库存量变大，直到到达设置的最大库存量时，看板系统就发出停产的指示。这样看板系统就会自动告诉你是否进行生产，从而更加灵活的适应计划
8、的变更。看板方法控制着库存的总量跟物品的生产周期，这样就保证了库存的新鲜度，从而减少库存报废的危险。1.3 主要研究内容 拉动式看板管理方式是从生产最后的装配线开始，在特定的时间依次由后道工序从前道工序领取所需数量的零部件，而前道工序则需要在特定的时刻生产后道工序所需数量的零部件，用来补充在后道工序中所消耗的。这样以看板为信息的传递工具，从最后一道工序，一步一步的向前追溯，直到原料采购部门，使每个生产部门都同步运行，使现场物流处于最佳状态，做到准时领取、准时运转、准时生产9。看板在拉动式看板管理中就是工作指令,其中包括产品信息、运输信息、生产信息等。在生产车间，任何一个人只要看到了看板就能了解
9、目前正在生产的是什么产品，产品是在什么地方进行生产的，进行的是哪道工序，即将被送往哪里进行什么样的工序，在这个时刻需要生产多少，目前在制品库存量是多少。在生产看板管理系统中，始终坚持没有看板不能生产，也不能运送的原则。作为看板管理系统中的信息传递工具，看板有很多的参数需要确定。第一，看板管理方式需要符合企业的类型及其现状。第二，看板的操作必须严格符合规范，看板只能来自后工序，没有看板不能生产也不能运往其它地方，前工序按看板的顺序生产且只生产取走的部分，看板随着物料一起移动，不能向其它工序传递不合格品。第三，在拉动式看板管理系统中，看板的数量还代表着在制品的库存量，所以看板本身的数量必须要合理，
10、需要符合流程现状。看板数量设置多了，会使系统库存增加，达不到减少在制品的要求，会产生在制品过量的浪费，同时也不能及时发现次品产生的原因和隐藏在生产过程中的问题或不合理成分等造成的一系列浪费，从而失去了看板管理的本质性作用。看板数量太少，则会使车间产线周转不过来，会引起产量的大幅度下降。第四，看板随着物料箱的移动而移动，由后工序至前工序反复循环着移动。第四，一枚看板代表的一个物料箱的容量，合适的物料箱容量可以使物流更顺畅。由于工厂一般生产多种产品，产品零部件的工艺路线难免会有重复的时刻，这是就涉及到产线瓶颈的问题。在一个工艺路线中一般加工时间显著多余其他其他工序的，即为这条工艺路线的瓶颈。在工厂
11、内部瓶颈速率一般是限制了整条产线的产出，此时其他所有的工序皆需要围绕瓶颈工程来运转，所以如何在在制品数量达到上限之前尽力提高瓶颈速率也是我们必须研究的一个问题。2 传统看板管理中存在的问题2.1卡片计数问题看板系统中需要设定的参数很多。在看板系统中，看板是严格按照工序由从后到前的顺序传递，它的分段区间是每一个工站，如图2.1所示。因为一个工站为一个分段区间，那么在看板系统中必须为每一个工站建立一个最大WIP水平，使用者必须为每一个工站建立单卡片计数机制（在双卡片系统里则需要计算两倍的卡片数）。为了得到合适的卡片计数需要将分析与持续调整相结合才可以，这是个很庞大的工程，这也就意味着看板管理不容易
12、控制。工艺路线上的物流卡片流工站暂存区图2.1 看板拉动方式2.1 在制品问题在多生产环境的看板系统中，卡片是料号有别，即确定用于授权生产的部件。因为产线上的每一个工站都必须知道它的流出点是去补充哪种部件的库存。从这个方面来看看板系统必须包含产线上每一种料号的在制品（WIP） 标准容器。如果没有的话就可能会出现下游工站产生需求而上游工站无法满足的现象。在一个实际的工厂内部产品零件会有很多种，如果产线生产一千种不同的物料，则产线上可能需要几千种在制品容器，这时看板系统可能就会被WIP淹没导致生产环境崩溃。其实在这一千种物料并不一定全都是市场频繁需求的。当其中大部分是活性部件（偶尔生产）时，车间内
13、部依然保留着每一种物料的WIP库存就显得不合理了。因此，看板系统没有必要为长期都没有需求的零部件保持WIP。看板系统是一个纯备货生产系统，它的提前期是零，当出现需求时零件在流出库存点。如果这些低需求的零件在车间没有WIP库存，一旦出现顾客需求则这种需求就会一路生成无法满足的需求直至产线的起始端。从产线的起始开始加工一件任务，一直沿加工路线进行生产的时间将会比有库存的零部件对于顾客需求的反应时间长很多，这时JIT（just in time）协议也就失去意义。也正因为如此，这些活性部件即使只是偶尔生产，它们的在制品库存还是会存在，即会根据安全库存的需求被触发到产线中。但是这在生产车间被视为一种不合
14、理的行为，这是投料的盲目性，会造成设备能力的浪费，产能的损失。2.1 产品组合造成的瓶颈问题传统看板管理方式不是在所有的生产环境中都是适用的，它只适用于重复性制造环境。重复性制造一般指的是流水线式的生产环境，即物料均以固定的速率沿着固定的路径流动。产品在组合或者数量上的变化，都会破坏流水线的生产模式，从而致使看板系统不再适用。在重复性制造环境中的瓶颈工程是固定的，即在产线中需要加工时间最长的工序是不变的。因为瓶颈工程不变，车间内部只需要根据瓶颈工程的速率去设定其他工序的速率即可，这样的话整个产线中的WIP也可以固定下来，使整个生产的作业控制过程变得简单。而产品组合及各产品数量的变化会给产线带来
15、很多问题，这些也不仅仅是提高看板系统中整体的WIP数量就可以解决的。例如，图2.2中所显示出的问题。产品A 、B在各机器上的加工时间也可见图2.2标示。由图可以看出如果我们只加工产品A则机器2是瓶颈；如果我们加工的只是产品 B则机器4是瓶颈。然而，如果是A与B以不同的比例组合而在这条产线上进行加工，那么这条产线的瓶颈工程就会根据A与B的组合比例而漂移。12354产品A加工时间产品B加工时间1421111231图2.2 瓶颈漂移的系统为了更清楚的明白这一点，请看一个 50%的A与50%的B产品组合在这条产线上加工各机器的平均加工时间为：机器 2 的平均加工时间 = 0.5（4）+0.5（1）= 2.5 小时 机器 3 的平均加工时间 = 0.5（2）+0.5（2）= 2 小时 机器 4 的平均加工时间 = 0.5（1）+0.5（3）= 2小时 在这种情况下，组合产品在这条产线上的瓶颈工站为机器2，随着A、B的数量比例变化，其瓶颈工站也会变化，即漂移。由此产品组合或者数量上的变
