多品种小批量精益生产方式适应性分析
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一、精益生产方式的引入
精益生产方式(LeanProductionSystem,简称LPS)是第二次世界大战结束后,日本丰田汽车公司在资金和市场需求双重匮乏的条件下,在追赶欧美发达国家汽车制造业的过程中创建的一种不同于西方的批量生产的全新生产方式。美国麻省理工学院根据其在“国际汽车项目”的研究,对日本丰田生产方式进行研究和总结,并称其为精益生产方式。
精益生产方式是综合批量生产与单件生产的优点,最大限度的消除浪费,降低库存以及缩短生产周期,力求实现低成本准时生产的生产模式。其最终目的是通过流程整体优化与持续改进,均衡物流,高效利用资源,最大限度的消除浪费,降低成本以及缩短生产周期,达到用最少的投入(人员、设备、时间和场地等)向顾客提供最完美价值的目的。即持续不断
地追求尽善尽美和精益求精。精益生产强调“适时、适量、适物”。
精益生产完全不同于批量生产,精益生产与大批量生产方式的关键区别在于物流的触发机制和在制品库存的控制机制不同。批量生产和精益生产之争是西方的规模经济理论与丰田的减少浪费理论之争,也是推动生产与拉动生产之争。推动生产是基于预测展开,拉动生产是基于需求展开。精益生产由此形成了与大批量生产方式完全不同的管理思想,形成了一套完全不同于批量生产的生产组织和管理技术。它的成功之处在于强调从顾客需求拉动生产,最大限度消除浪费和在制品库存,从而使生产成本大幅下降。
由于精益生产方式冲击了第一次管理革命的核心成果———劳动分工理论和批量生产理论,造成人们的管理观念、组织和人际关系乃至社会生活等方面发生了根本性变革,精益生产方式成为继福特流水线和斯隆事业部制之后,使得汽车第二次成为“改变世界的机器”。
二、精益生产方式的优势分析
(一)关注顾客,创造完美价值
价值只能由最终顾客来确定,价值只有由具有特定价格,在特定时间内满足顾客需求的产品来表达时才有意义。关注顾客,企业真正要做的是站在顾客立场,重新审视价值,消灭一切浪费,向顾客提供完美价值。精益生产方式从顾客角度审视设计到生产再到交付的全部流程,将全过程消耗减至最少,消除一切不增加顾客价值的流程和产品功能,不将额外花销转嫁给顾客,实现顾客需求的最大满足。
(二)消除浪费,优化流程,降低成本
沃迈克(Womack)和琼斯(Jones)把企业内部的Muda(浪费)分为两种:(1)生产中不创造价值,但在现有技术与生产条件下不可避免的步骤,称为I型Muda;(2)不创造价值且可以立即去掉的步骤,称为Ⅱ型Muda。精益生产方式审查生产特定产品的所有活动,首先努力消除Ⅱ型Muda,降低成本,然后使制品在整个流程中流动起来。通过连续流动,进一步消灭浪费,优化流程,并且流动越快,所暴露出的浪费会越多,越有利于精简流程和降低成本。
(三)缩短流程周期,提高响应能力
精益生产方式以最终顾客需求为起点,采用Kanban(看板)管理,以后道工序准时拉动前道工序,使价值连续流动,通过生产单元之间的均衡与协调,快速而可靠地减少流程周期和前置时间,提高效率,同时减少大量浪费,加速资金流转,最终大大提高企业对市场变化的响应能力。精益生产方式通过消除流程瓶颈以及流程并行和价值连续流动来加快流程速度,这种方法适应了多品种小批量和定制化生产模式。
(四)强调全员参与
精益生产方式非常强调全员参与。员工是组织的根本资源,全员参与有效地集中了员工集体智慧和才干,为组织带来了巨大收益。全员参与使员工的积极性和热情度很高,更加关注为顾客创造价值;能主动地发现流程中存在的问题,进行持续改进并强化自己的技能、知识和经验,承担起对组织目标和任务的责任;使得员工能够有效地对改进组织方针和战略目标作出贡献;也更容易获得对工作的满足和对组织的自豪。
三、多品种小批量精益生产系统的局限性
研究发现,精益生产多适用于重复性、稳定的生产环境,难以适应产量大幅变动以及生产品种的频繁动态调整的情况。在多品种小批量生产环境中,生产过程复杂多变,生产组织调度变得非常困难,精益生产的提前期变长,质量不稳定,精益生产方式却表现出了许多难以克服的局限性。
第一,不适用于需求动态变化的环境。精益生产方式的物流触发与在制品库存水平是由看板控制的。理论上,看板运行过程中,只有最终产品
生产计划,其余工序根据看板信息实行分布式控制,需求订单到达时,由最后的工序拉动前道工序生产。当后道工序接到生产看板时,拿取货看板到前道工序去取货,前道工序按照接收到的生产看板的指令信息,到其前道工序进行取货,然后“在必要的时间生产必要数量的必要零部件”,需求信息正是通过看板一步步向前传递的,然后物流才由生产过程的第一道工序开始向后流动。按照这种机制推理就会发现,由于生产过程具有滞后性,当后道工序来取货时,只是传递生产信息,并不能立即取走所需物品,而是各道工序都在等待前道工序交货,在没有或者具有很少库存的情况下,这必然会导致生产延迟,造成交货期很长。因此,在实际生产过程中,企业往往是根据看板数量的多少和零部件料箱的大小,按照下道工序过去的需求信息提前生产所需的产品种类和数量。这样当下道工序来取货的时候,就会摘下装满零部件的料箱上的生产看板,放回看板回收盒,挂上取货看板后把料箱取走,然后本工序继续根据回收的生产看板的指令信息进行生产,生产完毕将装满完工物品的料箱挂上生产看板,放入本工序的存储区等待下道工序来取货。
因此,就外部环境来说,看板生产在以下三个环境中很难成功运行:(1)受看板基于过去需求信息进行生产的影响,它不适用于生产品种频繁变更的jobshop环境;(2)受难以减少在制品库存的限制,看板难以适应需求品种很多的多品种小批量生产环境,否则会造成很大的库存;(3)受看板数量多少和料箱大小难以改变的限制以及精益生产强调消除浪费(产能浪费)的限制,看板不适用于需求量大幅动态变动的环境,即使顾客需求是可以预期的,精益生产系统也没有办法在短时间内大规模调整生产能力。因此,精益生产或以大量的储备产能作后盾,或者难以满足需求变动的环境。由此可见,看板拉动生产的成功很大程度上依赖于重复性、稳定性的生产环境,因此这种依靠看板的拉动方式存在很大的局限性。
第二,精益生产也不适用于多品种小批量生产的jobshop环境。当生产过程中的多个品种所经过的工艺路线相同时,这种加工模式称为flowshop模式;当工艺路线不同时,称为jobshop加工模式。在jobshop环境中,加工品种繁多,并且不同品种之间的工艺路线差别较大,生产组织和作业调度非常复杂,物流和工序负荷很难平顺,生产系统瓶颈工序很多并且随品种不同动态转移。在这种环境下无法成功引入看板,实行拉动生产。因为精益生产的各种需求都是通过在现场触发供应点而引起的,在jobshop环境中引入看板就会导致现场始终有大量的各品种的物料库存。在jobshop加工环境中,工艺路线和物料需求的繁杂导致企业的生产组织和调度很复杂,由于拉动生产难以保证实施,生产提前期就会变的很长、难以控制。
第三,传统精益生产方式也不适用于技术动态变化的高技术行业。高技术行业经常频繁开发新产品,淘汰老产品,精益生产难以适应新产品的频繁引入,因为需要对所有的组件和部件频繁引入看板。还有可能的是,有一些看板因为一个产品品种生产而被增加到系统中,但是这种产品在后来却有很长一段时间不再被生产,导致在制品也将不必要的被保留。
第四,传统精益生产的计划与预测能力不足。精益生产方式是一种现场控制主导型的生产模式,它的车间和现场控制能力很强,通过现场灵敏的反应系统来指挥材料供应和订单发放,保证产品质量,提高生产效率。它的着眼点比较微观,对现有生产指导意义较大,但它倾向于保守、封闭,它把主要精力集中在组织内部持续不断地消除浪费和改进业务流程上,对各种变化却无法给出一个全面的反馈,只能被动接受。虽然它强调通过顾客需求拉动企业内部生产,但它仍然离不开生产计划和需求预测的指导,而这方面恰恰是它的弱项,它没有模拟和预测功能,更多的是通过持续改善去适应变化的环境。
第五,质量控制方面的问题。精益生产的产品质量主要是通过自动化、andon(安灯)系统、
防错法以及
TPM等方法进行控制和保证,主要是一种依靠人的能力和自觉性进行控制的方法,它可能会随着人的疲劳程度的增加以及偷懒思想的蔓延而忽视了在制品的缺陷,导致产品质量不稳定。尤其在多品种小批量生产中,生产工艺和产品结构复杂,物料很繁多,生产中频繁转换品种,仅仅依靠人的主观能动性的发挥难以保证产品质量。此外,由于生产过程中的许多质量问题是错综复杂、综合的系统性问题,各种问题的原因以及影响因素往往具有很强的内在相关性。只根据经验和直觉进行简单分析,不注重采用系统、专业的方法来提高生产系统过程能力往往并不能够彻底解决问题。因此,多品种小批量生产环境中产品质量
不稳定是精益生产的一个弱点。
总的来说,尽管精益生产在企业消除浪费、减低成本方面具有很强的优势,但它对于需求快速而剧烈变化、多品种小批量生产以及高技术开发等高度不确定性的环境仍然表现出了一定的局限性。精益生产强调多品种小批量的生产和传送物品,是由于不同品种在不同工序的加工时间不同,为了平衡物流和生产工序的负荷,防止瓶颈与等待现象发生而企业内部主动采取的措施,丰田公司提出丰田生产方式时市场环境基本还是一种稳定、重复性的市场环境,这与目前的多品种小批量生产所处的动态、多样化的市场环境有很大的不同,因此,如何通过生产系统改进使其能够更好的服务于多品种小批量生产过程是一个需要深入研究的课题。