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什么是节拍和cell生产方式(详解)

作者:天行健管理咨询分类:精益生产管理类时间:2014-05-15 15:47:40

大纲:(一)什么是节拍?  (二)什么是Cell  (三)Cell的优点  (四)Cell使用原则  (五)Cell出现的原因  (六)Cell的形式  (七)Cell的特征


精益生产方式可以归结为三步:节拍-流动-拉动。

(一)什么是节拍?

精益企业奉行“节拍先导”的政策。对生产节拍的控制是精益生产方式一个铁的原则。所谓节拍就是要将生产时间细化到每一件产品之上。比如,如果月产量为4000辆车,作业时间为20天,每天两班制工作共16个小时,那么生产节拍即每辆车4.8分钟。


在精益企业,当这个节拍定下以后,每辆4.8分钟出一台车的任务比什么都重要。为保证生产节拍,即使加大设备投资,或者增加人力(当然一般情况下不会轻易增加人员.而是以内部多能工临时支援的形式),或者在易产生次品的工序准备安全库存也在所不惜,而绝对不会妥协于所谓成本的制约。所谓成本杀手的精益生产方式在这里不顾及成本,实在是对精益生产方式常识的挑战,这也说明,节拍在这里是多么重要。


这就是节拍优先原则。看下图,整齐有序的产品就是由节拍控制的。

节拍生产图例

保证了节拍后就要开始实现流线化了,流线化是从Cell开始的,我们下面开始介绍。


(二)什么是Cell

谈到工厂,谈到装配生产,大家头脑中呈现的可能是长长的流水线,密集的操作工人的印象。

流水线生产

传统大量生产的组装生产线确实如此。一条组装打印机的生产线依照普通方式布置,需要至少150人,但你能想象同样的流程,却只要1/10甚至更少的人力吗?流程没有改变,为什么要缩减人力,如何做到?这就是接下来要谈到的Cell式生产方式。


Cell生产即单元生产,Cell英文为“细胞”。细胞的特性就是它其实就是一个包含各种简单机能的单独的个体。如同常说的“麻雀虽小,五脏俱全”。所以Cell式生产就是采用小的生产线生产,这些生产线具备与大而长的生产线同样的流程,但工序较少(所以每个工序的内容相对较多),它由一些简单、小型、便宜的设备、工具组成,但具有同样的主要功能。下图就是常见Cell线的俯视简图:

常用cell示意图

Cell式生产是一种对应于多品种、小批量的买方市场的新型生产方式,强调的是比传统生产线更强的速度和弹性。

cell生产线图例

上图就是一张全部使用Cell线的生产车间照片,我们可以发现一些Cell线不一样的特点。

由上图可以看出:

①没有传统的皮带线驱动,都是通过人手进行传递。

②线体不是像皮带线一样呈直线型,而是由单独的桌子组合成U形或者C形进行布局。

③不是相同功能的设备摆放在一起,而是按照产品的生产流程需要,将不同的设备进行紧密摆放。

④人员工作内容较多,所以需要人员具备多项技能。

⑤空间狭小,所以使用的一般也都是小型慢速设备。

⑥每个工站、台设备都装设有灯号进行配合生产(设备在一个生产周期完成的时候会自动停止,在出问题的时候会自动报警,使员工不用专注于自动的设备,有时间去做有附加值的工作)。


(三)Cell的优点

1.生产的数量和种类灵活多变,能快速适应客户需求。

传统大线有这样两个无法克服的弊病:

1)生产线比较长,所以配置的人力相当多,对应产生的问题是,当客户需求低于设备生产能力时浪费较大。

如下图所示,大线自身产能为每班1000件,配置人力100人,但如果某班订单只有700件时,这一条线还是必须要开,这100人还是必须都来,因为缺少任何一个人或者工位都不行,如果是实行的月薪工资制,这一天的工资还是得照付!

大规模生产下生产排配示意图

而Cell式生产线有效地避免了以上人力浪费。原来产能1000台/班的大线被改制成50台/班的Cell小线(20条线,每条线人力5人,总人数及生产能力不变),当需求为1000台/班时,可以将20条线全部开动,当需求为700台/班时,可以只开14条线,其他6条线及人力可以支持其他工作,减少人力及设备的不饱和浪费。

cell生产模式下生产排配示意图


2).当一天的排配有几个类别的产品,进行产品切换时,必然要浪费一定的时间进行换线换模。而Cell线有效地避免了这种订单不稳定、产品种类较多的情况,通过随时调整Cell线的开动数量及分配不同,Cell进行不同类别产品的同步生产,较好地处理了多品种少批量的现象。如下图所示:

大批量生产方式的产品切换排配示意图


2.节省人力和空间。

前面提到的产量调整的变化就已经体现了人力上的节省。另外生产线内部还有细节的动作浪费的消除而可节省少量的人力。


传统生产线因为强调较高的产能,所以每个作业者的作业内容一般都不多,节拍通常较短,每人都至少需要取放一次产品。Cell生产将节拍拉长,生产线每人的工作内容相对变多。总的有价值的生产时间不会变,因人员减少,所以总共的取放时间将减少,有价值工作时间比例相对增加。如下图所示。

常见cell布置图

上图中Cell排配结果是同样的生产任务,而人力节省22%,另外,因为设备小型化,生产线U形布置等变化,也可以减少人员取放产品及零件的距离,缩短作业时间,提高了单位时间的产出,即在同样产出需求的情况下,Cell线可以节省部分人力。


空间方面,通过设备的小型化,布局的多变性调整,可以充分利用一些传统大线无法利用的边角地带。例如,场地设计通常会受到厂房承重柱的影响,作为大线有时不得不做以避让,但Cell线因为线体短、形状多样,可以因地制宜,进行灵活布置。


3.缩短了生产周期、减少了库存、提高了质量。

减少了开始和结束的取放产品的次数,并减少了操作中从大型设备中取放和工站间走动和动作幅度大的移动,并且严格规定在制品的数量,整体的生产周期也自然缩短了。


Cell生产模式中,在线WIP最小化控制,且设备一次加工的数量减少,并且要求物料的供应严格按照一定的消耗周期进行适量补充,这样库存得以显著减少。


Cell生产模式中,WIP很少,几乎投有堆积和碰撞情况产生,就减少了产品尤其是注重外观的产品相互间刮擦的现象。并且一旦有不良,整条线就停止,迫使问题暴露出来。这种制度最初可能影晌产出,但坚持不懈地进行,就可以形成有间题立即解决、立即找到根本原因并解决的习惯,无形中使得产品质量得到提升。

图解方式如下图所示:

批量生产与cell生产布置对比图


4.设备投资规模小。

因为Cell模式下作业以手工作业为主,使用小型设备,场地搬迁容易,并且尽量摒弃使用传送带,设备投资规模一般比较小。但因为要适应灵活多变的特性,所以一般电、气、水的管路及端口设置需要的比传统大线多,并且小型设备的利用率相对大线较低,这些细节费用的增加也需要考虑。


5.建设周期短。

Cell线一般是由Cell桌组成,典型的Cell桌,尤其是产品重量和体积不大的轻工业产品,Cell桌一般是利用PVC管进行拼接(如下图),几乎都可以自行拼接。

常见cell设施图

6.设定和调试时间短。

典型的Cell线采用手工传递产品,生产线不需要调试。并且设备一次加工数量尽量为1件,不会出现大型设备经常难以使得多模产品加工一致性而耗费较长的设定和调试时间。


7.有利于企业建立激励制约机制,提升劳动生产率。

传统的生产大线一般实行整线同一绩效考评制,不能有效地进行区别激励。Cell线每条线人员较少,可以进行多线对比,形成良性竞争,进而整体都能提高劳动生产率。


8.改变人机关系和提高工作兴趣。

传统生产线因为产能大,基本是一人一机制,操作内容单一枯燥,作业位置固定,操作时间一长,作业员非常容易产生疲劳厌倦。使用小型设备,并且拉长节拍时间,使得一人能够同时操作多台机器,作业内容及作业范围都得以丰富,也可以间接提高员工的兴趣及积极性。


9.节约能源、减少污染。

少了传送带,简化了设备大小,自然节约了能源,减少了污染。


(四)Cell使用原则

但并非所有的流程都适用于Cell这种方式,转化为Cell生产注意的原则如下:

①小量多品种生产。

a.客户订单要求每天交货,其产品日需求低于产线产能;产线每日转换多类产品生产,换线时间长。

b.产品订单量波动,日需求最增加或减少,产线不能机动调整应对。


②生产流程浪费比率高。

a.未按制造工艺流程排列产线,分段加工生产造成产品存储、搬运。

b.固有线体(如皮带拉、悬挂线),固定工站作业人员取放时间长;各工站作业负荷不均,产线平衡率低,而人员调配与工作组合困难。

推行Cell方式也可能受到一些限制,以下这些情况不建议使用Cell方式。

产品较重、工序较多、时间较长的情况下,必须借助机械搬运,需要很多的工序和人力。例如汽车最终装配线。

当必须使用价格昂贵的生产及检测等设备的时候,企业不可能为每一个"Cell”都各装备一台昂贵的生产设备或检测仪器。所以通常这类设备都是根据其最大加工能力设置程序及一次加工批量,一般节拍很短。

人员原因。比如人们喜欢集体作业,不喜欢单独作业,劳动热情低,工作能力和熟练程度较差等原因,不能胜任多任务顺序生产。

Cell生产与传统的大批量流水线生产方式比较:

cell生产与大批量流水线生产方式比较表

Cell生产对4MIE (Men, Machine, Material, Method, Environment)和传统生产方式有不一样的要求。人员:多能工,能够操作多个工序。机器设备:按照工艺顺序进行流水化布局,设备小型化。物料:工序间的在制品最少,需要制定严格的供料频率。方法:操作标准化。


(五)Cell出现的原因

精益生产为什么强调使用Cell生产方式?主要是基于现代社会越来越强调个性产品,尤其是消费型产品的结果,人人都希望自己使用的手机、汽车、笔记本电脑和别人的不一样,不希望撞衫发生。相应地,生产厂商就必须面临市场这种多品种、小批量的需求。

总体来说,传统流水线向Cell方式过渡大约出于以下两大原因:

1.经济效益方面的考虑。Cell生产可减少操作人员。

1)相应优点:减少人员,缩短生产提前期;增加柔性(产品/数量),减少在制品库存;减少维修及监管人数。

2)劣势:增加了培训时间;在单元内部监控工作速度存在困难。

总之,单元生产方式是一种全新的生产方式,它更快地响应环境变化、为生产提供更高的柔性。

2.市场因素方面的考虑。市场竞争优势由低成本向差异化转移。竞争规则由大吃小快吃慢转移,即所谓的速度经济原理

 

(六)Cell的形式

Cell线发展到现在,有多种形式,但常见的是以下三种:

1.屋台式:来源于日语,即货摊式。一条生产线仅一位作业者,或者一个工站就可以完成全部生产工序。如下图所示。

屋台式cell布置图

A.作业特点:一人完成全部作业内容。

B.生产布局:生产线U形布局,或者仅仅只有一个工作台。

C.要求:机器设备数量充足,员工技能多样,作业内容不能太多。特别适合于产品工序不多,设备需求较少,作业范围不大的生产线或必须离线操作的支线。

2.逐兔式(巡回式):作为对屋台式生产线设备利用不高的改善补充。多人共享一条Cell生产线,每个人从头做到尾,进行你追我赶的作业方法。

逐兔式cell布置图

A.作业特点:一人完成+互相追赶。

B.生产布局:U形布局。

C.要求:员工技能多样,作业内容不能太多。互相追赶要求安排及执行非常有序,防止撞车,一般进行错位式移动。

3.分割式:多人共享一条生产线,每人从事其中的一段工作。

分割式cell布置图

A.作业特点:分工作业+互相协助衔接。

B.生产布局:U形布局。

C.要求:员工技能多样,作业内容不能太多。因为实行分段作业,所以可适用于工序较多的生产线,但同样要求相互间的工作要结合紧密,协调一致。

三种生产方式各有特点,一般来说,对干可进行改善的初期,先进行分割式的方式,增加每个作业员一个操作周期的工作量及时间。如果工序不多,员工能力有进一步提升的话,可以尝试挑战屋台式或者巡回式的生产方式,进一步降低取放的数量,减少浪费。


(七)cell的特征

Cell并不是简单的工序合并、设备小型化。严格地评价一条完整的Cell线,它必须具备以下显著特征:

①按流程的顺序布置设备,主辅线尽量合并。一般的装配线有主线和辅线之分,辅线做些次组装的事情,通常组件简单,产能比主线大,所以多数采用离线间断性作业,或同时供应多条主线。Cell作业方式追求一个流的作业模式,为了降低这种辅线离线作业而进行物料搬运的状况,通常做法是先降低辅线生产能力

至主线相同产能,然后将其并入主线,或者一条辅线同时串联几条主线(见下图)。这时的Cell线加上小的辅线,有可能变成八爪鱼模样的形式了!

cell流程顺序布置要点图


②单件流动。“出入口一致”型生产线,一般强调使用U形线,但注意人员应坐在里面,物料从外部供应,人流与物流分开,即内“U”形Cell线。


③生产速度的同步化。主辅线生产同步,主线设备与人作业同步,不同工站的作业时间同步。


④作业内容多,作业员多能工化。工站减少,流程内容未变,当然每工站的作业内容增加了,同时因为生产随时根据客户需求进行节拍或者线数的调整,用人也时常变化,所以需要操作员必须具备能够同时操作原来几个工站并且能操作Cell线其他几个工站的能力,以便随时适应工作调整。


⑤站立与移动作业,尽量不使用皮带线。皮带线拉长了取放物料的距离,在产品较轻、体积不大的情况下,完全无须皮带线或其他形式传送带。作业内容增加,作业幅度增大,有时也必须要求操作员站立作业,以增加作业活动范围。但站立容易疲劳,所以需要考虑采取一些缓冲的方式,例如穿软质拖鞋、踩在带按摩功能的橡胶垫上工作,设置专门坐式休息区等。

cell人性化设计图例

⑥小型及灵活的自动化设备。设备小型廉价,且具备生产异常的替示功能。

适合Cell布局设备的特征:容易差遣原则:小型化、流动化、有弹性、变换快。

买裸体设备:只具备基本功能、门当户对,不用巨舰大炮。设备要流动:管线不像葛藤,像“快餐车”,出入口同位置。作业面力求狭窄。


⑦共享性设备与工装夹具。因不像传统生产线专线专人,Cell线需要能够生产类似加工流程的不同产品,所以设备和工装夹具也需要具备一定的通用性。


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