瓶頸工序前緩沖區(qū)設定方法研究

1、    瓶頸工序前緩沖區(qū)設定方法研究    嚴琴王川摘 要 文章旨在探索時間緩沖與物料緩沖在保護生產(chǎn)線瓶頸問題中的優(yōu)劣性。本文以a機械加工廠的一條生產(chǎn)線為基礎，結(jié)合其最近的生產(chǎn)任務為例，運用最優(yōu)生產(chǎn)技術與約束理論的方法進行分析，找到該生產(chǎn)線的瓶頸工序，并運用仿真軟件模擬設置時間緩沖與物料緩沖得到相應的基礎數(shù)據(jù)。接下來運用仿真模擬數(shù)據(jù)，以先進生產(chǎn)技術與約束理論的作業(yè)指標：產(chǎn)銷率、庫存、運行費為評價標準，對時間緩沖與物料緩沖進行優(yōu)劣性分析。最后，本文得出時間緩沖更具有優(yōu)勢的結(jié)論。關鍵詞 瓶頸 物料緩沖 時間緩沖 作業(yè)指標：tp278 ：a隨著全球經(jīng)濟發(fā)展一體

2、化，越來越多的產(chǎn)品依賴于質(zhì)量之外的用戶體驗，其中，最具標志性的體驗即為個性化與交貨期。傳統(tǒng)制造業(yè)所流行的庫存型生產(chǎn)模式顯然已不適應當下的趨勢，伴隨著產(chǎn)業(yè)升級與市場需求的變化，制造業(yè)必然向小批量、多品種的訂貨型生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，進而需要新的生產(chǎn)技術改善企業(yè)所面臨的問題。最優(yōu)生產(chǎn)技術與約束理論作為新的生產(chǎn)技術，它們不僅吸收了制造資源計劃、精益化生產(chǎn)等先進生產(chǎn)技術的長處，也通過對生產(chǎn)線的瓶頸進行保護保障生產(chǎn)線的良好運行1。然而，現(xiàn)有的瓶頸保護方法主要包括瓶頸前進行的時間緩沖或者物料緩沖兩種方式，但兩種方法的使用優(yōu)先級以及運用環(huán)境目前并無學術定論，因此，本文以a機械加工廠為例，仿真模擬了時間緩沖與物料緩沖

3、在此生產(chǎn)計劃與控制過程中的具體運用，并根據(jù)不同方法所產(chǎn)生的運行數(shù)據(jù)，分析評價了兩種方法的優(yōu)先級。1理論與方法瓶頸是指生產(chǎn)系統(tǒng)中客觀存在的薄弱環(huán)節(jié)。廣大學者普遍接受的是umble和sfikanth2關于瓶頸的定義：“實際生產(chǎn)能力小于或等于生產(chǎn)負荷的資源”。本文假設計劃量不超過預期的市場需求，另外生產(chǎn)系統(tǒng)中物料供應充分。根據(jù)各個工序機械的實際要求生產(chǎn)能力與現(xiàn)有生產(chǎn)能力做對比，其比值等于或者大于1的工序機械則為瓶頸，若存在多處比值大于1的工序，則相對最大比值最大處為整個系統(tǒng)的瓶頸。一般而言，瓶頸前工序會由至少一個獨立的工序組成，每一道工序均存在穩(wěn)定的輸入速度和服務速度，因此可以將每個獨立的工序看作一

4、個排隊系統(tǒng)，運用排隊論模型求解緩沖區(qū)容量3。鑒于機器故障對緩沖區(qū)容量的影響時，緩沖區(qū)需要同時滿足以下2個條件：一是當瓶頸前工序中的機器處于維修狀態(tài)時，緩沖區(qū)容量必須滿足瓶頸工序的正常運轉(zhuǎn)；二是在系統(tǒng)再次出現(xiàn)故障之前，緩沖區(qū)必須恢復到系統(tǒng)發(fā)生故障前的水平。系統(tǒng)容量的緩沖區(qū)大小的設置，本次研究的討論均以時間作為衡量單位，因此，時間緩沖區(qū)的大小便是指靜態(tài)緩沖區(qū)容量的大小。關于物料緩沖區(qū)的設置，在之前的實際運用中，多以經(jīng)驗估計為準；不過部分文獻資料鼓勵對物料緩沖區(qū)的大小進行量化，以期避免經(jīng)驗的桎梏，他們運用的數(shù)理計算方法對于物料緩沖區(qū)大小進行設置。2案例分析機械加工廠a有一條生產(chǎn)線承接油壓泵蓋、精濾器

5、殼體的生產(chǎn)，能同時承接兩種產(chǎn)品的加工制造以及檢驗。本月初，該加工廠接到兩份訂單，分別為1000件油壓泵蓋的加工與1300件的精濾器殼體的加工。交貨期分別為：油壓 泵蓋m ：2017.3.5-2017.3.21；精濾器殼體n：2017.3.5-2017.3.17；當車間主任接到該訂單之后，便組織了技術人員對該產(chǎn)品進行工序卡片制作。根據(jù)工序卡片的信息，可繪制出油壓泵蓋主體的加工路徑圖（見圖1）：本次研究問題關于瓶頸工序?qū)τ谡麠l生產(chǎn)線的產(chǎn)出率影響及其解決辦法均以本條生產(chǎn)線為實例。2.1瓶頸分析本文結(jié)合該廠生產(chǎn)線實際，因為兩份訂單的交貨日期不一樣，需要解決生產(chǎn)排程的問題，如果采取優(yōu)先加工交貨期較近的訂

6、單，則會導致m在c、d工序上的工時浪費，不能滿足交貨器要求。故而，需對生產(chǎn)排程進行安排，以期損失最小，利潤最大。通過計算，可以清楚地表明n產(chǎn)品的單位時間產(chǎn)銷率遠高于m產(chǎn)品，故優(yōu)先滿足n產(chǎn)品的排產(chǎn)。按此思路，將前13的產(chǎn)能優(yōu)先完成n的生產(chǎn)，剩下的產(chǎn)能將用于m的生產(chǎn)。由公式計算可知，在后4天，生產(chǎn)相對瓶頸為臥鏜c。根據(jù)已知的材料前13天的仿真模擬運行數(shù)據(jù)可知，該模型運行時主要的問題體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）在有限的生產(chǎn)加工時間內(nèi)，由于系統(tǒng)本身處理能力問題，最終庫房交貨區(qū)的產(chǎn)品數(shù)量低于實際要求生產(chǎn)數(shù)量，進而導致在制品的滯留。（2）暫存器1上堆放的貨物較多，且滯留時間較長，而暫存器2則與之相反，少而快

7、。這說明組合機床1、組合機床2的處理能力不足。（3）組合機床1、組合機床2的空閑時間僅有0.18%，0.22%，遠高于系統(tǒng)中其它工位機械的生產(chǎn)負荷。對于需要考慮機械疲勞的加工機械而言，持續(xù)運行時間非常長，接近完全負荷，這在實際生產(chǎn)中是非常少見，且加工效率都會受到影響。產(chǎn)生以上瓶頸的原因如下：組合機床1、組合機床2的加工能力明顯低于實際加工要求，而通過在瓶頸前分別進行時間緩沖區(qū)設置與物料緩沖區(qū)設置后，兩種不同緩沖區(qū)設置方法：整個庫房都能夠及時交貨的數(shù)量為1300+717=2017，雖然兩種方式下，暫存區(qū)1的產(chǎn)品滯留時間依舊很高，但卻充分保障了組合機床1、2的生產(chǎn)要求，未造成產(chǎn)品在整個系統(tǒng)中的滯留

8、，并提高了系統(tǒng)的快速交付能力，能滿足生產(chǎn)交付要求。根據(jù)后4天的仿真模擬運行數(shù)據(jù)可以看出，該模型運行時主要的問題體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）在有限的生產(chǎn)加工時間內(nèi)，由于系統(tǒng)本身處理能力問題，最終庫房交貨區(qū)的產(chǎn)品數(shù)量低于實際要求生產(chǎn)數(shù)量，進而導致在制品的滯留。（2）發(fā)現(xiàn)暫存器2上堆放的貨物較多，且滯留時間較長，而暫存器3則與之相反，少而快。這說明臥鏜的處理能力不足。（3）臥鏜的空閑時間僅有1.57%，高于系統(tǒng)中其它工位機械的生產(chǎn)負荷。對于需要考慮機械疲勞的加工機械而言，持續(xù)運行時間非常長，接近完全負荷，這在實際生產(chǎn)中是非常少見，且加工效率都會受到影響。 產(chǎn)生以上問題的原因如下：臥鏜的加工能力明顯低于

9、實際加工要求。對此，我們在臥鏜前分別設置時間緩沖區(qū)與物料緩沖區(qū)，預防瓶頸前生產(chǎn)系統(tǒng)的波動，以及可能發(fā)生的機械故障造成的對于瓶頸時間的浪費。2.2時間緩沖與物料緩沖的評價指標最有生產(chǎn)技術的觀點是生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)銷率、庫存、運行費是衡量系統(tǒng)先進性的三大標準，這三大標準的具體意義如下：（1）產(chǎn)銷率是指單位時間內(nèi)生產(chǎn)出來并及時銷售出去的產(chǎn)品。（2）庫存是指為生產(chǎn)所準備的一時不用的原材料、在制品、零部件、和未銷售的成品。（3）運行費是指生產(chǎn)系統(tǒng)將庫存轉(zhuǎn)化為產(chǎn)銷量這個過程中的一切花費，包括所有的直接費用與間接費用。2.3時間緩沖與物料緩沖的對比分析針對前13天，時間緩沖與物料緩沖的區(qū)別在于：設置物料緩沖后，在

10、暫存區(qū)1的產(chǎn)品滯留時間為243.7532遠大于設置時間緩沖時產(chǎn)品在此處的滯留時間76.99654，如果考慮到整個系統(tǒng)中，在制品也需要占用資金，那么非常明顯：在同一生產(chǎn)周期，總生產(chǎn)任務相同時，設置時間緩沖區(qū)相較于物料緩沖區(qū)的設置能有效的降低在制品數(shù)量，提高資金的周轉(zhuǎn)率。對于后4天，時間緩沖與物料緩沖的差別在于：設置物料緩沖后，在暫存區(qū)2的產(chǎn)品滯留時間為74.60007遠大于設置時間緩沖時產(chǎn)品在此處的滯留時間26.83027，如果考慮到整個系統(tǒng)中，在制品也需要占用資金，那么非常明顯：在同一生產(chǎn)周期，總生產(chǎn)任務相同時，設置時間緩沖區(qū)相較于物料緩沖區(qū)的設置能有效的降低在制品數(shù)量，提高資金的周轉(zhuǎn)率。綜上

11、所述，本文可以得到如下結(jié)論：生產(chǎn)緩沖區(qū)的時間設置相較于物料設置，在降低在制品數(shù)量，提高資金周轉(zhuǎn)率更有優(yōu)勢。3結(jié)論生產(chǎn)計劃與控制技術前后經(jīng)過多次理論與實踐創(chuàng)新，不斷地推進了生產(chǎn)計劃與控制的發(fā)展，促進了生產(chǎn)的效率。然而，任何一種理論都有一定的局限性，比如理論的適用范圍、從理論到實踐過程中的成本，以及其快速反應能力等等。不過針對a加工生產(chǎn)車間的現(xiàn)狀，最優(yōu)生產(chǎn)技術的出現(xiàn)彌補了現(xiàn)有方法未能完全覆蓋之處，并幫助a加工生產(chǎn)車間快速對市場進行反映方面做出了技術指導。其中，約束理論中的核心理念對于優(yōu)化生產(chǎn)線控制提出了新的解決思路，最大化的實現(xiàn)了以現(xiàn)有能力快速地對市場進行反映。而緩沖區(qū)時間容量的設置則顛覆了以物料緩沖為基礎的舊式緩沖設置方法，降低了在制品冗余以及相關資金占用。做到了在不盲目增加生產(chǎn)成本的基礎上，實現(xiàn)快速交付，并保障了快速有效交付的能力。盡管如此，在整個過程中，對于緩沖區(qū)的時間設置，依然有待改進，例如說，整個生產(chǎn)系統(tǒng)處于動態(tài)過程，其中的要素可能也隨時都在變化，因此針對緩沖區(qū)的設置也需要動態(tài)的估量，不過由于作者自身知識能力的限制，此種考慮還需進一步的探究，希望未來的研究能解決上述問題。參考文獻1 尹柳營. 弱者司鼓，強者聽令：dbr在中國的應用前景j.華南理工大學學報， 1997，2（1）：66-71.2 王軍強， 孫樹棟， 王東成.基于約束理論的制造單元管理