【精】精益生产管理的分析
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进入生产线 (即在任意的时刻维持生产线的WIP水平 为m个工作).
• 建模:
– MRP 看起来像一个开排队网络
– CONWIP看起来像一个闭排队网络
– Kanban看起来像一个带阻塞的闭排队网络
指示灯
RG
PC
CONWIP 控制器
待完成的工作
–––––––––––––P—————————————N Q––––––––––––––––––––––––––u–––––––––––––a–––––––––––––n–––––––––––––t
精益生产方式
• 精益生产方式与JIT • JIT 的生产哲学 • 降低在制品库存的途径 • 生产过程的同步化 • JIT的生产控制系统 • JIT与MRP的比较 • 推式和拉式系统
精益生产方式与JIT
• 什么是精益生产方式
– 一个核心思想 • 大野耐一：“杜绝一切浪费”
– 准时化生产 • 丰田喜一郎：“只在需要的时候，只生产所需要的产品”
• 在瓶颈环节设置安全库存
– 安全库存设置的结构—生产率
JIT的生产控制系统
• 看板管理的运作方式：生产指令、运输指令 • 看板管理的基本规则
– 后道工序按看板数量向前道工序要货 – 前道工序按后道工序取走的数量和顺序生产 – 不允许把不合格品转给下道工序 – 实现标准化生产 – 无看板时不搬运、不生产 – 尽量减少看板张数
• 外部质量高:
– 内部质量高 – 高质量的压力 – 促进质量的改进 (如
质量问题的发现)
• 顾客服务好:
– 生产周期短 – 稳定,可预测的产出流
• 柔性:
– 避免过早地提交工作 – 容许产品混合的改变
(有限度地) – 鼓励不均衡的能力
拉式的魔力
• 到处用拉式? You don’t never make nothin’ and send it no place. Somebody has to come get it. • – Hall 1983
When stock is removed, place production card in hold box.
Production card authorizes start of work.
单卡系统与双卡系统
• 双卡系统：运输看板在工序间流动
Inbound stockpoint
Outbound stockpoint
– 促进对顾客服务的改善
• 改善质量:
– 高质量的压力 – 改善对缺陷的发现 – 然而，看板能改善加
工中心之间的沟通吗?
• 保持柔性:
– 容纳工艺变更 – 较少的直接阻塞 – 教少依赖于预测 – 类似于航空控制
CONWIP
• 假定:
...
1. 单一的工艺路线
2. WIP 可用单位个数度量
• 机制: 每当一个工作离开生产线时容许下一个工作
of the zero inventories objective). • 零阻塞: 无WIP缓冲库存时所必须.
JIT 的生产哲学
• 无情地消除浪费
– 企业现有生产能力=产出+浪费 – 浪费的含义：
• 持续地降低在制品库存
– 问题=目标-现状 – 库存、问题------河水、暗礁
JIT 的生产哲学（续）
Remove move card and place in hold box.
Production card authorizes start of work.
单卡系统与双卡系统的主要区别
• 单卡系统：前道工序在看板到达后开始 生产；只在后道工序有缓冲在制品
• 双卡系统：零件事先生产，等待看板到 达；前道工序与后道工序都有缓冲在制 品
• 实现生产过程的同步化
– 规模效益的实质：物流通过生产系统的速度 （A. D. 钱德勒）
– 大量流水生产方式 成批轮番生产 – 克服瓶颈环节，提高工艺路线柔性 – 稳定的生产系统日产出率
• 推行以“人为中心”的管理
– 成组加工单元 一人多能，决策下放 – “三为”管理体制：以人为中心，以工人为
主体， 以车间主任为首
• WIP Cap:
– Kanban – WIP 不能超过看板的张数 WIP – “WIP 爆炸” 不可能发生
WIP Cap 的作用
• 减小制造成本:
– 防止WIP爆炸 – 降低平均WIP – 减少工艺变更
• 减小变异性:
– 减小生产周期变异性
– 增加减小加工时间变异 性的压力 (如长的修复 时间)
LAN
PC
...
加工中心
CONWIP vs. 纯推式
• 推/拉定理: CONWIP系统与纯推式系统 相比，具有如下优点:
1) 观测性: WIP易观测，能力不易观测. 2) 有效性: CONWIP 系统可用比MRP少的平
均WIP达到相同的产出率.
3) 鲁棒性: 按下列形式给出的利润函数
利润 = pTh - hWIP 对TH比对WIP敏感.
Move stock to inbound stock point.
Move card authorizes pickup of parts.
Production cards
When stock is
removed, place production card in hold box.
Move cards
• Maximum visibility •Minimum walking • Flexible in number of workers • Facilitates monitoring of work entering and leaving cell
• Workers can conveniently cooperate to smooth flow and address problems
MRP 与 Kanban的对比（续）
• JIT的生产控制策略：拉式系统 • JIT的问题
– 是一个信念的系统,一种方法的汇集—浪漫的 JIT与实效的JIT
– 是一种口号的汇集，而非一套管理思想体系
MRP 与 Kanban的对比（续）
• MRP的启示：
– 有必要区分独立需求与相关需求的不同特点 – 建立分层级的计划体系是有用的 – 产品结构表的维护、在制品库存的跟踪及静
需发现最优WIP水平
• 推: Profit(TH) pTH h 5 TH 1 TH
需发现最优TH水平 (即计划下达率)
• 关键问题: 如果我们没有选择最优值，后 果如何?
CONWIP vs. 纯推式系统对比
利润
70
CONWIP
60
50
鲁棒性
40
最优
有效性
30
20
推
10
0 0.00% -10
w( w ) 5(w /(w 4)) 5w w 4 1 (w /(w 4)) 4
本例中，相同TH下， WIP总比CONWIP多25%
• 对比:纯推式系统达到CONWIP系统产出率的WIP为
CONWIP 的鲁棒性
• 利润函数: Profit pTH hw
• CONWIP: Profit(w) p w hw w4
JIT的采购
• 两种基本的采购方式
– 比价采购 – 准时化采购
• 准时、无缺陷和小批量的订货比有限的 价格效益更重要
MRP 与 Kanban的对比
MRP
低水
平库 存
…
装配
Kanban
低水
平库 存
…
装配
…
Kanban 信号
装满的容器
MRP 与 Kanban的对比（续）
• JIT的启示
– 可以对生产环境本身进行控制 – 运作的细节影响战略 – 控制 WIP是重要的 – 速度与柔性是重要资产 – 质量是第一位的 – 持续改进是生存之本
make-to-order.
拉
(内生的) 状态
工作
生产过程
拉式系统本质上为
make-to-stock.
推/拉生产线示意图
库存点
纯推式 (MRP)
...
库存点
库存点 库存点
纯拉式 (Kanban)
...
…
CONWIP
...
库存点 库存点
认可信号
满的库存容器
拉式系统的优点
• 单位成本低:
– 产出率高 – 库存水平低 – 返工少
推式和拉式系统的定义
• 推式系统: 管理者安排 • 拉式系统: 生产系统认
工作式计划下达.
可 式Байду номын сангаас划下达.
• 本质上按顾客定单的 交货期驱动
– 控制计划的下达率, 观察WIP水平
– 本质上由生产率驱动
– 控制 WIP 水平,观察 产出率
推式和拉式机制
推
(外生的) 排程
工作
生产过程
推式系统本质上为
No38-6
看板号:
No3-1
3 号(共发出 5 张)
单卡系统与双卡系统
• 单卡系统：看板在工序间流动
Outbound stockpoint
Completed parts with cards enter outbound stockpoint.
Outbound stockpoint
Production cards
降低在制品库存的途径（续）
• 降低安全在制品库存的途径
– 安全在制品库存配置的结构
生产过程的同步化
• 充分利用瓶颈环节的生产能力
– 能力计划工作：主生产计划、粗能力计划 – 需求管理：合理的交货期、错开交货期 – 实现基于日生产率的生产作业计划：成组技术
• 投产顺序计划
– 投产顺序计划的数学模型 – 实际生产中的投产顺序计划：减少作业迟延
– 系统应具有自动检错功能 – “自动化”--Autonomation – 注重人的管理
• 以员工的智慧和创造才能弥补技术与资金的劣势，创造 竞争优势。
– 提倡否定传统的逆向思维方式 • 生产控制方式, 生产经营活动的过程
– 不断进取，追求理想境界
理想境界—七个“零”
• 零缺陷: 避免因缺陷造成延误 (别人接受的都是高质量的) • 零（过剩）批量: 以避免等候库存的延误. (常叫批量为1.) • 零装设: 极小化装设延误以适应小批量生产. • 零故障: 避免紧偶合生产线的停车. • 零搬运: 一个流. • 零提前期: 以确保部件的快速补充 (very close to the core
JIT 的生产哲学（续）
Inbound Stock
Outbound
Stock
JIT 的生产哲学（续）
• Plant Layout:
– Promote flow with little WIP – Facilitate workers staffing multiple machines – U-shaped cells
• JIT的战略优势
– 成本、质量、生产周期、员工的责任心
降低在制品库存的途径
Little’s Law
平均通过时间
在制品平均库存 系统的产出率
降低在制品库存的途径（续）
• 降低运输在制品库存的途径
– 分离加工批量与运输批量 – 减小运输批量
• 降低周转在制品库存的途径
– 区分内部作业更换与外部作业更换 – 将内部作业更换转化为外部作业更换 – 省去调整环节 – 实现自动化
确定看板张数
N N m N p ， N m DTw (1 Aw ) / b ， N p DTp (1 Ap ) / b
N：看板数量，Np：生产看板数量， Nm：运输看板数量，D：某零件的日需求量， b：标准容器中放置某种零件的数量， Tw：零件的等待时间(日)，Tp：所需的加工时间(日)， Aw：等待时间的容差(应趋于零)， Ap：加工时间的容差(应趋于零)。
需求与库存的关系研究是生产管理的基本问 题 – 企业运作资源的管理具有共性特征 – 一个企业应只有一个计划
MRP 与 Kanban的对比（续）
• MRP的生产控制策略：推式系统
– MRP/MRPII的问题：MRP的问题：能力不可 行
– 过长的提前期 – 系统的神经质（能力计划与管理问题，CRP、
MRPII起到修正作用，但没解决根本问题 – 数据维护的困难；主生产进程的不切实际 – 应用中的问题（高层管理者问题、管理教育）
生产看板
送:
工作地号：38 号 油漆车间
压制
车间 零件号：A435 油箱座
21-11 号
储藏室 所需物料：5 号漆，黑色
放于出口存放处：No38-6生产数量：20 件
运输看板
从供方工作地： 零件号：A435 油箱座 到需方工作地：
38 号 油漆车间 容器：2 型(黄色)
3 号装配
出口存放处号： 每一容器容量:20 件 入口存放处号：
CONWIP 的有效性
• 设备数据:
– 5 台机器一字排开，每台机器的能力都是1件/小时 – 指数分布的加工时间（中等变异性）
• CONWIP 系统: 类似于PWC, 故
w(TH ) 5 u 5 TH 1 u 1 TH
TH (w)
w w W0
1 rb
w w
4
• 纯推式系统: 类似于M/M/1队，故
• 建模:
– MRP 看起来像一个开排队网络
– CONWIP看起来像一个闭排队网络
– Kanban看起来像一个带阻塞的闭排队网络
指示灯
RG
PC
CONWIP 控制器
待完成的工作
–––––––––––––P—————————————N Q––––––––––––––––––––––––––u–––––––––––––a–––––––––––––n–––––––––––––t
精益生产方式
• 精益生产方式与JIT • JIT 的生产哲学 • 降低在制品库存的途径 • 生产过程的同步化 • JIT的生产控制系统 • JIT与MRP的比较 • 推式和拉式系统
精益生产方式与JIT
• 什么是精益生产方式
– 一个核心思想 • 大野耐一：“杜绝一切浪费”
– 准时化生产 • 丰田喜一郎：“只在需要的时候，只生产所需要的产品”
• 在瓶颈环节设置安全库存
– 安全库存设置的结构—生产率
JIT的生产控制系统
• 看板管理的运作方式：生产指令、运输指令 • 看板管理的基本规则
– 后道工序按看板数量向前道工序要货 – 前道工序按后道工序取走的数量和顺序生产 – 不允许把不合格品转给下道工序 – 实现标准化生产 – 无看板时不搬运、不生产 – 尽量减少看板张数
• 外部质量高:
– 内部质量高 – 高质量的压力 – 促进质量的改进 (如
质量问题的发现)
• 顾客服务好:
– 生产周期短 – 稳定,可预测的产出流
• 柔性:
– 避免过早地提交工作 – 容许产品混合的改变
(有限度地) – 鼓励不均衡的能力
拉式的魔力
• 到处用拉式? You don’t never make nothin’ and send it no place. Somebody has to come get it. • – Hall 1983
When stock is removed, place production card in hold box.
Production card authorizes start of work.
单卡系统与双卡系统
• 双卡系统：运输看板在工序间流动
Inbound stockpoint
Outbound stockpoint
– 促进对顾客服务的改善
• 改善质量:
– 高质量的压力 – 改善对缺陷的发现 – 然而，看板能改善加
工中心之间的沟通吗?
• 保持柔性:
– 容纳工艺变更 – 较少的直接阻塞 – 教少依赖于预测 – 类似于航空控制
CONWIP
• 假定:
...
1. 单一的工艺路线
2. WIP 可用单位个数度量
• 机制: 每当一个工作离开生产线时容许下一个工作
of the zero inventories objective). • 零阻塞: 无WIP缓冲库存时所必须.
JIT 的生产哲学
• 无情地消除浪费
– 企业现有生产能力=产出+浪费 – 浪费的含义：
• 持续地降低在制品库存
– 问题=目标-现状 – 库存、问题------河水、暗礁
JIT 的生产哲学（续）
Remove move card and place in hold box.
Production card authorizes start of work.
单卡系统与双卡系统的主要区别
• 单卡系统：前道工序在看板到达后开始 生产；只在后道工序有缓冲在制品
• 双卡系统：零件事先生产，等待看板到 达；前道工序与后道工序都有缓冲在制 品
• 实现生产过程的同步化
– 规模效益的实质：物流通过生产系统的速度 （A. D. 钱德勒）
– 大量流水生产方式 成批轮番生产 – 克服瓶颈环节，提高工艺路线柔性 – 稳定的生产系统日产出率
• 推行以“人为中心”的管理
– 成组加工单元 一人多能，决策下放 – “三为”管理体制：以人为中心，以工人为
主体， 以车间主任为首
• WIP Cap:
– Kanban – WIP 不能超过看板的张数 WIP – “WIP 爆炸” 不可能发生
WIP Cap 的作用
• 减小制造成本:
– 防止WIP爆炸 – 降低平均WIP – 减少工艺变更
• 减小变异性:
– 减小生产周期变异性
– 增加减小加工时间变异 性的压力 (如长的修复 时间)
LAN
PC
...
加工中心
CONWIP vs. 纯推式
• 推/拉定理: CONWIP系统与纯推式系统 相比，具有如下优点:
1) 观测性: WIP易观测，能力不易观测. 2) 有效性: CONWIP 系统可用比MRP少的平
均WIP达到相同的产出率.
3) 鲁棒性: 按下列形式给出的利润函数
利润 = pTh - hWIP 对TH比对WIP敏感.
Move stock to inbound stock point.
Move card authorizes pickup of parts.
Production cards
When stock is
removed, place production card in hold box.
Move cards
• Maximum visibility •Minimum walking • Flexible in number of workers • Facilitates monitoring of work entering and leaving cell
• Workers can conveniently cooperate to smooth flow and address problems
MRP 与 Kanban的对比（续）
• JIT的生产控制策略：拉式系统 • JIT的问题
– 是一个信念的系统,一种方法的汇集—浪漫的 JIT与实效的JIT
– 是一种口号的汇集，而非一套管理思想体系
MRP 与 Kanban的对比（续）
• MRP的启示：
– 有必要区分独立需求与相关需求的不同特点 – 建立分层级的计划体系是有用的 – 产品结构表的维护、在制品库存的跟踪及静
需发现最优WIP水平
• 推: Profit(TH) pTH h 5 TH 1 TH
需发现最优TH水平 (即计划下达率)
• 关键问题: 如果我们没有选择最优值，后 果如何?
CONWIP vs. 纯推式系统对比
利润
70
CONWIP
60
50
鲁棒性
40
最优
有效性
30
20
推
10
0 0.00% -10
w( w ) 5(w /(w 4)) 5w w 4 1 (w /(w 4)) 4
本例中，相同TH下， WIP总比CONWIP多25%
• 对比:纯推式系统达到CONWIP系统产出率的WIP为
CONWIP 的鲁棒性
• 利润函数: Profit pTH hw
• CONWIP: Profit(w) p w hw w4
JIT的采购
• 两种基本的采购方式
– 比价采购 – 准时化采购
• 准时、无缺陷和小批量的订货比有限的 价格效益更重要
MRP 与 Kanban的对比
MRP
低水
平库 存
…
装配
Kanban
低水
平库 存
…
装配
…
Kanban 信号
装满的容器
MRP 与 Kanban的对比（续）
• JIT的启示
– 可以对生产环境本身进行控制 – 运作的细节影响战略 – 控制 WIP是重要的 – 速度与柔性是重要资产 – 质量是第一位的 – 持续改进是生存之本
make-to-order.
拉
(内生的) 状态
工作
生产过程
拉式系统本质上为
make-to-stock.
推/拉生产线示意图
库存点
纯推式 (MRP)
...
库存点
库存点 库存点
纯拉式 (Kanban)
...
…
CONWIP
...
库存点 库存点
认可信号
满的库存容器
拉式系统的优点
• 单位成本低:
– 产出率高 – 库存水平低 – 返工少
推式和拉式系统的定义
• 推式系统: 管理者安排 • 拉式系统: 生产系统认
工作式计划下达.
可 式Байду номын сангаас划下达.
• 本质上按顾客定单的 交货期驱动
– 控制计划的下达率, 观察WIP水平
– 本质上由生产率驱动
– 控制 WIP 水平,观察 产出率
推式和拉式机制
推
(外生的) 排程
工作
生产过程
推式系统本质上为
No38-6
看板号:
No3-1
3 号(共发出 5 张)
单卡系统与双卡系统
• 单卡系统：看板在工序间流动
Outbound stockpoint
Completed parts with cards enter outbound stockpoint.
Outbound stockpoint
Production cards
降低在制品库存的途径（续）
• 降低安全在制品库存的途径
– 安全在制品库存配置的结构
生产过程的同步化
• 充分利用瓶颈环节的生产能力
– 能力计划工作：主生产计划、粗能力计划 – 需求管理：合理的交货期、错开交货期 – 实现基于日生产率的生产作业计划：成组技术
• 投产顺序计划
– 投产顺序计划的数学模型 – 实际生产中的投产顺序计划：减少作业迟延
– 系统应具有自动检错功能 – “自动化”--Autonomation – 注重人的管理
• 以员工的智慧和创造才能弥补技术与资金的劣势，创造 竞争优势。
– 提倡否定传统的逆向思维方式 • 生产控制方式, 生产经营活动的过程
– 不断进取，追求理想境界
理想境界—七个“零”
• 零缺陷: 避免因缺陷造成延误 (别人接受的都是高质量的) • 零（过剩）批量: 以避免等候库存的延误. (常叫批量为1.) • 零装设: 极小化装设延误以适应小批量生产. • 零故障: 避免紧偶合生产线的停车. • 零搬运: 一个流. • 零提前期: 以确保部件的快速补充 (very close to the core
JIT 的生产哲学（续）
Inbound Stock
Outbound
Stock
JIT 的生产哲学（续）
• Plant Layout:
– Promote flow with little WIP – Facilitate workers staffing multiple machines – U-shaped cells
• JIT的战略优势
– 成本、质量、生产周期、员工的责任心
降低在制品库存的途径
Little’s Law
平均通过时间
在制品平均库存 系统的产出率
降低在制品库存的途径（续）
• 降低运输在制品库存的途径
– 分离加工批量与运输批量 – 减小运输批量
• 降低周转在制品库存的途径
– 区分内部作业更换与外部作业更换 – 将内部作业更换转化为外部作业更换 – 省去调整环节 – 实现自动化
确定看板张数
N N m N p ， N m DTw (1 Aw ) / b ， N p DTp (1 Ap ) / b
N：看板数量，Np：生产看板数量， Nm：运输看板数量，D：某零件的日需求量， b：标准容器中放置某种零件的数量， Tw：零件的等待时间(日)，Tp：所需的加工时间(日)， Aw：等待时间的容差(应趋于零)， Ap：加工时间的容差(应趋于零)。
需求与库存的关系研究是生产管理的基本问 题 – 企业运作资源的管理具有共性特征 – 一个企业应只有一个计划
MRP 与 Kanban的对比（续）
• MRP的生产控制策略：推式系统
– MRP/MRPII的问题：MRP的问题：能力不可 行
– 过长的提前期 – 系统的神经质（能力计划与管理问题，CRP、
MRPII起到修正作用，但没解决根本问题 – 数据维护的困难；主生产进程的不切实际 – 应用中的问题（高层管理者问题、管理教育）
生产看板
送:
工作地号：38 号 油漆车间
压制
车间 零件号：A435 油箱座
21-11 号
储藏室 所需物料：5 号漆，黑色
放于出口存放处：No38-6生产数量：20 件
运输看板
从供方工作地： 零件号：A435 油箱座 到需方工作地：
38 号 油漆车间 容器：2 型(黄色)
3 号装配
出口存放处号： 每一容器容量:20 件 入口存放处号：
CONWIP 的有效性
• 设备数据:
– 5 台机器一字排开，每台机器的能力都是1件/小时 – 指数分布的加工时间（中等变异性）
• CONWIP 系统: 类似于PWC, 故
w(TH ) 5 u 5 TH 1 u 1 TH
TH (w)
w w W0
1 rb
w w
4
• 纯推式系统: 类似于M/M/1队，故