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实施精益制造的控制策略的分析与比较

作者: 发布时间:2020-02-03 11:37:59 阅读: 81 次

摘要:精益制造是当前更具影响的管理思想之一,通常采用KANBAN控制策略。但研究表明,KAN-BAN并不是更优的控制策略。试着提出适用于更广环境下的,具备更优性能的基于KANBANCON-WIP的混合控制策略,并通过仿真来验证其可行性。

 

关键词:精益制造;KANBAN;CONWIP;混合策略

     

引言

精益制造包含了及时响应、约束理论、精益生产及敏捷制造这几方面的概念,同时也与以减少错误为目的的六标准差互补。精益制造是现如今最主要的生产管理方法之一,采用精益制造的主要目的是为了给客户带去更多利益、减少产品过程的废品率以及提倡不断对生产方法进行革新。

1.KANBAN控制策略

在我们传统的精益制造的过程中,KANBAN作为一种有着很高成就的控制模式,在对产品库存的控制、用户赞同方面和产品质量进行保障等方面比原有的那些控制模式进步明显。KANBAN控制的原理图如图1所示。

 图片1.png

1 KANBAN控制系统图

在精益制造的过程中,通过KANBAN来实现生产的,机器启动预备生产时必须等到KANBAN之后才能生产产品,它首先是从上一层得到原材料,在进行生产加工后将整理好的物料与KANBAN进行相关结合,再把他们放到下一部的缓冲库存中进行处理。循环的KANBAN确保了缓冲库存的多少。因为整个的KANBAN都跟缓冲库存中指定的产品有关联,所以,没有可能出现那种有额外的产品被生产加工的情况。当加工的机器从上一层得到原材料来进行生产加工时,以前加在原材料上的KANBAN便与原材料分开,再重新回到上一层从而退到上一层的机器进行生产加工。

这种方式后来使成品库存的需求进入到了整个的生产线中。所以KANBAN控制可以按顾客要求来进行生产加工。尽管KANBAN有这些优势但KANBAN并不算精益制造中更好的控制策略。,KANBAN对使用条件有一些限制看,它只善于用在大量的、重复制造的生产加工环境中;第二,KANBAN控制应用产品把自己当成生产信息传递的传输介质。如果出现某台机器的输出缓冲区域被充满时该机器就不能够再运转。

2 CONWIP控制策略

基于KANBAN控制的局限性, 有人在PullPush两种策略的基础上提出了CONWIP控制策略。就是说按按一个固定在制品数量来进行生产加工。它是根据客户的现实需求来筹划生产加工的这与KANBAN系统差不多,所以它也是Pull系统。同样,它仍然是基于卡片的控制系统,这个地方说的卡片一般是指的电子卡片。CONWIP只在生产加工的开始步骤投入到看板,看板于各个加工中心之间进行流转,各个加工中心之间运用Push控制策略,一直到最后生产的产品发运,看板就重新归到最初阶段。具体工作过程如图2所示。

 图片2.png

                  2 CONWIP控制系统

CONWIP系统在最开始的工序采用的是拉式控制来预防过多的原材料进入道生产线的流程中,最终对于减少在制品量、制品库存和库存费用有很大的好处,后续工序采用的拉式控制方法确保了投入到生产线中原料能够尽早的进行加工,从而满足了我们的需要,也确保了有序安排利用机器。因此,CONWIP控制和KANBAN控制的比较来说, CONWIP控制在许多方面都要好于KANBAN控制。

    虽然CONWIP有很多的优势,但是CONWIP也并不是精益制造中更优的控制策略。,CONWIP系统只能通过采用更大的缓冲区域才能够达到与KANBAN系统等量的产量,这是他的个劣势。第二,CONWIP系统中并没有对每一缓冲区域中的在制品数量来进行单独的控制,这种情况在我们面对生产能力缺乏的背景下,当我们面对一些难处时,在制品的数量可能到达一个较高的水平从而导致制品数量无法按我们需要的进行掌控。但是采用KANBAN可以对每一缓冲区域的控制都可以实现对控制制品数量低于预先给定的更高值的要求;

3 基于KANBANCONWIP的混合控制策略

对于上面两种控制方式的比较,为了更好的去利用控制策略,我们又建立了基于KANBANCONWIP的混合控制策略,如图3所示。

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3 混合控制系统图

混合控制策略在很对地方与KANBAN控制系统有相同的地方,KANBAN在加工机器和缓冲区中进行循环,缓冲区的大小由循环的KANBAN数量来决定,只是在卡片与成品库存(FG)进行分隔的时候,最后回到的是台机器处而不是回到最后一台。实际上,混合控制策略采取的是以CONWIP控制为主,KANBAN控制为补充的控制策略的方式,将他们进行融合。在正常生产时将成品库存量进行控制,卡片与已经完成的产品分开,又到达台机器处,与等在在后面的还没有交的订单进行结合,来推动整个过程的生产。在生产过程中,卡片快速往下游机器中进行传递,使产品在瓶颈的工序处累积,在瓶颈能力调动的基础上,通过对缓冲库存的整理来决定后面程序的生产节奏,最后再按节奏拉动原材料投料并进行生产,这跟TOC理论的DBR控制策略有很大的相同的地方,使得整个生产流程更加流畅。

当出现故障时,KANBAN控制中不论多么赶时间,不论客户有多么的着急,都只能使整条生产线停滞,而没有任何办法;当故障处理好了以后,整条生产线又为了补偿修理的时间,进行高负荷的生产,以减少损失。当运用混合控制系统的时候,由于缓冲区域设置的相对来说很大,当面对故障的时候,顾客很急的时候可以先从已经生产好的产品中提取一些,而不需要使整个生产过程都限于停滞,这种方法减少了成品库的库存量,从而拉动了原料的投产,生产过程不会受到很大的干扰,直到到达故障机器的输入缓冲区。当故障处理好了以后,大量的在输入到缓冲区的在制品可以进行加工从而补充成品库存和实现用户的需求,这种方法没有额外的总价生产的负荷。利益方面,由于采用了KANBAN式的单个控制策略,即使出现机器故障的情况下,也可以对制品的数量进行非常有效的控制。

4 三种控制策略分析与对比

为对KANBAN;CONWIP;混合策略这三种控制策略的优劣进行对比,我们决定采用具有下面这几方面特点的生产线:只对于一种产品进行特定的生产;加工的时间服从正态分布;在返回的过程中不会出现延迟的情况;原材料的供给方面比较充足;对商品的需求也很饱和;产品的储存费用不用再进行考虑。具体的性能指标和评价方法为:顾客满意水平、库存的数量、设备的利用率。考虑在顾客满意水平的标准上,库存数量与控制策略之间的关系,另一方面,对于设备利用率变化的幅度的基础上,库存数量与控制策略之间的关系进行全面的分析,在分析的过程中,采用的是可视化集成仿真环境Arena,运行的时间为240 000分钟,结果去掉仿真初期的瞬态的影响,确定9 600分钟为预热期。在对比中,我们发现

混合策略与KANBAN策略相比较,采用混合策略的控制方法的库存量比采用KANBAN策略的控制方法产生的库存量减少了20%,如图4所示。混合策略跟CONWIP策略相比较,在库存数量这一方面采用这两种控制方法都没有很大的差别,这种情况的出现跟我们的生产线的特征是一致的;在对库存数量和设备利用率方面的仿真时,我们发现设备利用率在达到80%之前,采用这两种控制策略产生的库存数量在仿真图上几乎可以看成是没有差异的,当达到80%的时候,CONWIP策略的库存数量比采用混合策略在点图上有快速的增加,所以可以看出来采用混合策略更加行之有效。

 图片4.png

4 混合策略顾客满意率

5 结论

通过以上机方面的对比,我们可以看出,混合策略在各个方面的数据都要比KAN-BANCONWIP这两种控制策略更加优异,因此,我们进行精益制造的时候,混合策略会更多的被大家采用。

 

参考文献:

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