精士博：生产线的平衡

一、“节拍”、“瓶颈”、“空闲时间”、“工艺平衡”的定义

    流程的“节拍”（Cycle    time）是指连续完成相同的两个产品（或两次服务，或两批产品）之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。

    而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈“（Bottleneck）。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产运作流程中的瓶颈则制约着整个流程的产出速度。瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。  

    与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是流程中的“空闲时间”（idle  time）。空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。  

    这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。  

    “生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解“一个流”的必要性及“小单元生产”（Cell  production）的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。  

二、平衡生产线的意义

    通过平衡生产线可以达到以下几个目的：  

    1、提高作业员及设备工装的工作效率；  

    2、减少单件产品的工时消耗，降低成本（等同于提高人均产量）；  

    3、减少工序的在制品，真正实现“一个流”；  

    4、在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，对应市场变化，实现柔性生产系统；  

    5、通过平衡生产线可以综合应用到程序分析、动作分析、规划（Layout）分析、搬运分析、时间分析等全部IE手法，提高全员综合素质。  

三、工艺平衡率的计算  

    要衡量工艺总平衡状态的好坏，我们必须设定一个定量值来表示，即生产线平衡率或平衡损失率，以百分率表示。  

    首先，要明确一点，虽然各工序的工序时间长短不同，但如前所述，决定生产线的作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间Pitch  time，也就是说Pitch  time等于节拍（cycle  time）。另外一种计算方法同样可以得到cycle  time（CT）=Pitch  time=3600/Q，即由每小时平均产量，求得一个产品的CT（Q，每小时产量）。  

    1、生产线的平衡计算公式  

平衡率=（各工序时间总和/（工位数*CT））*100=（∑ti/（工位数*CT））*100  

    2、生产线的平衡损失率计算公式  

平衡损失率=1-平衡率  

四、生产线工艺平衡的改善原则方法  

    平衡率改善的基本原则是通过调整工序的作业内容来使各工序作业时间接近或减少这一偏差。实施时可遵循以下方法：  

    1、首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，作业改善的方法，可参照程序分析的改善方法及动作分析、工装自动化等IE方法与手段；  

    2、将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序；  

    3、增加各作业员，只要平衡率提高了，人均产量就等于提高了，单位产品成本也随之下降；  

    4、合并相关工序，重新排布生产工序，相对来讲在作业内容较多的情况下容易拉平衡；  

    6、分解作业时间较短的工序，把该工序安排到其它工序当中去。