4流水线案例

4 单件生产与成批生产规划

[案例1]某机床公司的成组生产单元实例

某机床公司生产多种系列工业用机床，公司用1050台机床加工大约70000种零件。为了使生产适应精确的短期顶测，公司正在建立一个单元生产系统。通过将前置时间从最长18个月降到平均6个月，减少库存和在制品，改进生产方法，使适应批量更小的经济生产的机床得到更充分地利用，企图使这个生产系统柔性更好，以符合市场需求。

公司决定做的第一件工作就是在划分零件族之前对一个厂的40000个零件进行编码。根据公司制定的分类编码系统，将事先制成缩微胶片的零件图进行了分类编码，然后将每个零件的描述数据，连同它在预测生产纲领中的年需要量一起输入计算机，由计算机打印出顺序排列的可供初步划分零件族的资料。

根据产品知识，某些零件（如床身、床头箱、上滑板等）很容易按照它们的功能名称分族；而另一些零件（如齿轮），则是根据它们所需的特殊加工方法（如切齿）归入一类；其余零件是根据其形状和尺寸分类的。这样，总共分成50个零件族。这个分析的结果之一，就是突出地发现了多年积累下来的零件设计的大量不必要的多样化。挡圈类零件直径l至2英寸，长度小于1英寸的有896种；衬套类零件直径和长度在1至2英寸之间的有289种；螺钉长度在1英寸或以下的有347种；盖板类零件10英寸见方1英寸厚或以下的有74种，这些盖板每种都要求不同的木模和钻模。于是，公司进行了零件标准化的工作。建立了推荐的尺寸和公差，设计了标准的钻模、夹具和刀具装置。据估计，使零件多样化减少25%，就可以使通过生产单元的零件批数减少，批量增大，从而增加生产10%。例如，有15种盖板可以立即用5种代替，这五种盖板只需用5个木模和4个钻模。

接下来，公司制定了一个计算机程序利用现有生产数据来分析各个初步划分的零件族中每个零件的工艺流程，打印出矩阵表，表示出每个零件的工艺流程、所用机床以及每台机床的年负荷量。打印出来的资料表明：公司多年来设计了大量多种多样的工艺过程。例如，546种齿轮就有260种不同的工艺过程，应用了80台不同机床，其中许多负荷率很低。根据这种情况，公司决定在建立生产单元之前，先进行工艺过程和加工方法的标准化。与此同时，研究了采用新型机床特别是数控机床的可能性。例如，一种三联齿轮环，原来在凸轮控制的自功车床上加工，要经过三道工序，用28把刀，机床调整时间为12小时；如果用Batchmatic50数控车床加工，只需两道工序，14把刀，10分钟的调整时间。对于计算机打印资料指出的低负荷机床，按照取消或合并某些工序的方法进行了研究，以便减少机床数目，建立利用率更高的单元。例如，由于采用高性能的新型机床，提高了床身和拖板铣削工序的精度和光洁度，就取消了原有的一导轨磨削工序。

这个一般地减少工艺过程多样性的工作，为建立生产单元扫清了道路。合并了一些零件族后，在这家公司的一个厂计划建立26个单元，加工该厂所生产机床的大部分零件。为了给将来的生产发展留有余地，每个生产单元按单班制平均负荷为60%的设计，对于高利用率的机床，也留有30%的备用余量能力，还给将来增加生产所需引进的新机床跳出生产面积。第一批建立的10个生产单元是加工那些年产量大，而零件加工量小的中等尺寸回转件，和那些像床头箱、主轴箱等种类少而加工量大的非回转件的。齿轮单元是第一批建立的10个单元中最大

的一个，它加工所有要求齿形加工的零件：直齿轮、锥齿轮、离合器齿轮、蜗杆蜗轮、键轮。生产单元所加工的590种齿轮零件的多种多样工艺路线经过合理化以后，归纳为4条主要工艺路线，共用61台机床，34名操作工，机床中许多具有长时间自动工作循环。由于各类齿轮零件的工作负荷波动很大，因此考虑不宜将单元变小。

随着为公司一个厂设计的26个生产单元大部分建立起来，正在取得很显著的利益。齿轮加工同以前的机群式布置系统相比，通过时间以每周一工序降为每天一工序，一个齿轮的加工从3个月减为平均13个工作日。某一加工2600种不同零件的单元，平均通过时间仅为37天。床身的加工从以前6个月缩短为6周。原来建立单元系统的目的是降低前置时间和在制品量，现在除此之外还提高了零件质量，这主要是通过改进工作关系和建立操作者质量责任制取得的。生产单元的规模在5至37人之间，平均为17人。这比通常可接受的“社会”规模大了些，虽然单元之间用过道隔开，各单元的机床漆上不同颜色，可能有助于工人区分单元，但公司发现，在工作关系和“单位外”活动方面，以最大的单元为最好。大单元的优点是，机床负荷平衡的问题减少，从而辅助机床的利用率可以提高；此外，工人缺勤和机床损坏对生产的影响可以缩小。如果要选择，必要时让工人在小单元之间串换，还是在大单元内部串换，后者可能比较好些，当然最理想的是，在设计生产单元和划分零件族时，使哪一种串换都不需要。但是大的生产单元，特别是当它有多种工艺路线时，要增加生产管理的复杂性。由于业已形成的零件设计多样性，对零件进行分类编码以实现零件设计合理化是重要的，但为了最后确定零件族和建立相应的单元结，随后进行流程分析是很必要的。虽然公司在批量决定方面，主要是根据短期预测采取以期定量法；但对一些随机消耗的小型零件，则采用库存管理法，即批量固定而生产间隔期变化。这样可以减少所需管理工作，并且允许批量大些，而不显著增加库存费用。

案例讨论：

1. 该机床公司的生产类型属于哪一类？有何特点？

2. 该机床公司的生产单元采取什么形式？其原理是什么？