約束理論和精益生產(chǎn)相結(jié)合的應(yīng)用

呂春芳

一、約束理論和精益生產(chǎn)簡介和比較

約束理論是由以色列物理學(xué)家戈德拉特博士提出的，該理論認(rèn)為企業(yè)內(nèi)部存在各種不確定的因素，至少都會有一個約束因素，企業(yè)要找出和改進(jìn)約束瓶頸，才能使效能最大化。

精益生產(chǎn)最早起源于日本豐田生產(chǎn)體系（TPS），以消滅浪費(fèi)和不斷改善為核心， 根據(jù)客戶需求投入最少的成本，生產(chǎn)出符合客戶需求的產(chǎn)品。

約束理論強(qiáng)調(diào)增加產(chǎn)銷量，精益生產(chǎn)則強(qiáng)調(diào)減少浪費(fèi)。約束理論做著加法的工作，而精益生產(chǎn)則在做著減法的努力。當(dāng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在約束因素的時候，實(shí)施精益生產(chǎn)，很難取得預(yù)期效果;而使用約束理論時，缺乏針對生產(chǎn)改善的工具和方法，效果同樣不盡如人意，這兩種方法可以綜合運(yùn)用，既解決了生產(chǎn)瓶頸問題，也減少浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率，減少了企業(yè)成本。

二、約束理論在C公司的應(yīng)用研究

C公司成立于2014年，2015年10月開始正式生產(chǎn)，是一家主要從事洗滌用芳香粒的研發(fā)及生產(chǎn)的外資企業(yè)，所處行業(yè)為居民生活快消品制造業(yè)。C公司有兩類自動化程度較高的生產(chǎn)流水線，一類為生產(chǎn)出半成品粒子的造粒線，另一類為把粒子罐裝進(jìn)瓶或袋的包裝線。

公司存在部分生產(chǎn)能力過剩，生產(chǎn)出的產(chǎn)品不一定有客戶買單，外部約束因素就是市場?？蛻羰枪緦?shí)現(xiàn)從產(chǎn)品到利潤過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)，所以公司堅(jiān)決以市場為導(dǎo)向，嚴(yán)格按照客戶的訂貨量來衡量生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需的資源。

造粒線的生產(chǎn)流程為通過電子集成系統(tǒng)將原料按BOM比例按順序投入到混料罐，邊投料邊攪拌，然后在造粒機(jī)上加工成顆粒狀粒子，再經(jīng)過冷卻，裝入噸袋，最后運(yùn)送到倉庫。混料罐內(nèi)投料加攪拌共需140分鐘，而將之全部加工成粒子、冷卻、裝袋共需190分鐘，投料攪拌與生產(chǎn)不能同時進(jìn)行，形成約一半的無效等待時間，造成人力和設(shè)備資源的浪費(fèi)，故造粒線的約束工序在投料和攪拌，為了減少無效等待時間，增加產(chǎn)線有效運(yùn)行時間，提高約束工序的產(chǎn)能，項(xiàng)目工程部在布局流水線時，在第一個混料罐后面多加了一個同樣大小的混料罐作為緩沖罐。這樣的話，全天的產(chǎn)量提高約57%。

瓶型包裝線的生產(chǎn)流程為擺瓶、罐裝、蓋內(nèi)外蓋、貼膜、膜上打日期碼、紙箱成型、產(chǎn)品裝箱、紙箱封箱打碼、產(chǎn)品碼垛、產(chǎn)品入倉庫貨架。單件流的節(jié)拍為每分鐘產(chǎn)出120瓶成品，瓶頸工位為貼膜和紙箱成型。由于瓶頸決定著單件流的速度，影響了整條流水線的速度和產(chǎn)出，幫助瓶頸工位提高速度和產(chǎn)能就能提高整條流水線的速度和產(chǎn)能。C公司的應(yīng)對措施為設(shè)置合適的緩沖庫存：卷膜投料機(jī)中另配備了一卷作為緩沖卷膜，這樣使用新卷膜時不影響整條流水線的正常運(yùn)行速度，不造成工序擁堵;加長了紙箱成型的支線流水線與主流水線之間的距離來存放部分庫存作為緩沖，并且為了防止突發(fā)的機(jī)器故障，產(chǎn)線工作人員還在支線流水線旁邊放置了一些已成型好了的紙箱以備不時之需。同時為了提高瓶頸工位的設(shè)備利用率，瓶頸工位前設(shè)置有剔除不合格的裝置，如罐裝工位后設(shè)有稱重剔除裝置，剔除掉多罐或少罐的瓶子;蓋內(nèi)外蓋工位后也設(shè)有高度檢測和光眼檢測裝置檢測少蓋的、蓋歪的瓶子;貼膜工位后設(shè)有光眼檢測儀器裝置，剔除掉套膜有缺陷的瓶子;這些自動剔除出來的不合格的產(chǎn)品需工位上的員工及時修正錯誤后放回到流水線上繼續(xù)往下生產(chǎn)直至完工。

C公司從2017年9月起，將流水線速度提高到每分鐘136瓶，每分鐘產(chǎn)出提高了16瓶，全天2個班次提高產(chǎn)量13%。在提速過程中，瓶頸工位也發(fā)生了改變，由之前的貼膜和紙箱成型工位變成了罐裝工位。生產(chǎn)工程師通過深入調(diào)查和研究，花費(fèi)少許投入，將管道吸入的投料方式改成通過重力作用直接投料。

三、精益生產(chǎn)在C公司的應(yīng)用研究

1.減少產(chǎn)品切換的時間。由于篇幅受限，此處僅研究提高生產(chǎn)率的精益思想。上述產(chǎn)量的增加率均假設(shè)C公司不換產(chǎn)只生產(chǎn)一種粒子或只包裝一種型號的產(chǎn)品的情況，而現(xiàn)實(shí)的情況非常復(fù)雜， 2018年公司造粒線共有15種香型的粒子，2019年隨著越來越多的競爭者加入，市場競爭越來越激烈，為了爭取更多的客戶，公司更新了配方并增加了新的香型產(chǎn)品，2019年增至18種香型，2020年增至25種，瓶型包裝線增至30種罐裝規(guī)格，客戶訂單越來越趨向于小批量多品種多型號，產(chǎn)品切換的頻率增多了，停線切換的時間變長了。這樣的話全天產(chǎn)量的提升就沒有上述分析的多。當(dāng)造粒線切換時，停線清理時間為每次150分鐘，平均1天要切換1.25次，意味著全天要停線188分鐘，而且在放假前夕、特殊香型粒子切換前、以及特殊客戶訂單前要水洗混料罐和緩沖罐，日平均停線時間也將延長至216分鐘。流水線的使用效率下降，那么如何減少切換時的等待時間呢？

研發(fā)部和生產(chǎn)部門歷經(jīng)數(shù)月經(jīng)過多次研究和測試，成功地在2019年完成了干洗切換項(xiàng)目，替代了之前的水洗切換，將生產(chǎn)切換的內(nèi)作業(yè)變成外作業(yè)，每次減少停工100分鐘，不過上述放假、特殊切換情況下仍然要水洗混料罐和緩沖罐。由于目前日平均切換次數(shù)增至3次，停機(jī)時間增加87.5分鐘，抵減掉了部分干洗切換項(xiàng)目帶來的流水線有效運(yùn)行時間的增加。

減少切換時間的其他途徑還有：不同產(chǎn)品的道具、模具組套化放置在定制小推車的不同層的工具箱內(nèi);切換時所必須使用到的道具、模具按照5S的要求整理歸類好，安放在線邊專門的位置，方便快速找到目標(biāo)物也減少了以后切換前的準(zhǔn)備工作;按照公司產(chǎn)品切換時的標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行作業(yè)，減少后續(xù)調(diào)整花費(fèi)的時間;造粒線和瓶型包裝線員工在停線切換時分工合作，各司其職，爭分奪秒;用插銷、定制夾具、壓桿等方式減少螺絲緊固，減少固定及卸下螺絲所花費(fèi)的時間。

2.合理安排生產(chǎn)計(jì)劃。在安排造粒線生產(chǎn)計(jì)劃時先安排大切換的產(chǎn)品，再安排小切換的產(chǎn)品，減少水洗切換帶來的停線時間;同款香型的粒子盡量安排在一起生產(chǎn);在安排瓶型包裝線生產(chǎn)計(jì)劃時盡量將同款香型的粒子安排在一起包裝，再安排僅需更換外包裝的產(chǎn)品，從而達(dá)到減少生產(chǎn)不同產(chǎn)品的切換次數(shù)，減少停機(jī)等待的目的。

3.全面預(yù)防性維護(hù)機(jī)器設(shè)備。由于C公司機(jī)械自動化程度較高，對機(jī)器的依賴程度較高，預(yù)防和日常維護(hù)機(jī)器顯得尤其重要。維護(hù)好了有助于緩解停機(jī)時間，提高整條流水線的生產(chǎn)效率，提高機(jī)器的安全性以及降低廢品率和降低速度損失。C公司的做法是流水線上指定專人作為機(jī)器管理員，開機(jī)前詳細(xì)記錄設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)，生產(chǎn)時監(jiān)視自己負(fù)責(zé)的機(jī)器的運(yùn)行情況及在制品的不合格剔除的運(yùn)行情況;生產(chǎn)維修部定期巡檢保養(yǎng)設(shè)備，記錄跟蹤易損件的運(yùn)行時間，預(yù)估損壞時間，及時更換不良配件;生產(chǎn)維修部每月進(jìn)行一次停線保養(yǎng)，做好預(yù)防性維護(hù)工作;員工如在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)不安全行為和狀態(tài)，及時與生產(chǎn)線領(lǐng)班聯(lián)系，鼓勵員工在精益云軟件中的安全子模塊中提案，由專人負(fù)責(zé)跟蹤，直至消除隱患，提案的員工有積分獎勵，積分可兌換實(shí)物。

4.培養(yǎng)多技能員工。加強(qiáng)崗位培訓(xùn)，培養(yǎng)一崗多能工：員工不光要會投原料，還要會切換時更換模具，調(diào)試設(shè)備參數(shù)，面對突發(fā)的機(jī)器小故障如卡料會正確處理。如此直接減少了產(chǎn)品切換時的時間。另外安排瓶型包裝線員工到幾條不同的袋裝包裝線輪崗學(xué)習(xí)，這樣員工不光學(xué)會了很多技能，增加了職場競爭力，企業(yè)也能更靈活的根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃安排人員，節(jié)約了人力成本。

通過這些精益改善，使得造粒線日平均停線時間從原來的216分鐘降至144分鐘，減少72分鐘停機(jī)時間，提高日產(chǎn)量2.28噸。瓶型包裝線日平均停線時間由原來的192分鐘減至現(xiàn)在的144分鐘，節(jié)約了48分鐘，日產(chǎn)量提高了1，088箱。

四、未來持續(xù)改善的思考

造粒線日平均停線144分鐘降低產(chǎn)量4.56噸，未來如何減少這144分鐘的停線時間呢？可以嘗試改造緩沖罐與造粒機(jī)之間的管道，這樣可以將30分鐘從內(nèi)作業(yè)變成外作業(yè)，不需要額外停機(jī)，切換時只需要做些簡單的清潔工作，僅需要停線18分鐘，目前日平均切換3次，意味著可以節(jié)約90分鐘的停線時間，可以提高日產(chǎn)量2.85噸。由于管道改造需要另外投資，公司管理層需要評估改造后增加的產(chǎn)量是否能被市場訂單所吸收，改造成本與收益是否成正比。

如果未來瓶型包裝線需要進(jìn)一步提高運(yùn)行速度至每分鐘150瓶或更多，原先的瓶頸工位貼膜更加不能勝任，只能另外投資添置其他貼膜方式的機(jī)器。原先的人力工位可能需要添加人手或提高自動化程度。新的投資需事先衡量投入與產(chǎn)出是否成正比。而目前市場競爭越來越激烈，客戶需求也越來越多元化，袋裝產(chǎn)品訂單量正在奮起直追瓶裝產(chǎn)品訂單量，瓶線現(xiàn)有資源及現(xiàn)有運(yùn)行速度可以滿足現(xiàn)在的訂單需求。投資需謹(jǐn)慎對待，不需另外投資卻能提高產(chǎn)能的方法目前更受青睞：比如及時與銷售確認(rèn)銷售計(jì)劃，及時調(diào)整及合并生產(chǎn)計(jì)劃以減少切換;及時調(diào)整采購計(jì)劃讓供應(yīng)商準(zhǔn)時送貨到工廠，避免因原材料短缺導(dǎo)致臨時變更生產(chǎn)計(jì)劃、臨時增加產(chǎn)品切換;進(jìn)一步優(yōu)化減少切換時的停機(jī)時間。

五、結(jié)語

通過對C公司的研究，發(fā)現(xiàn)C公司運(yùn)用約束理論提高了瓶頸工位的產(chǎn)能，并設(shè)置適當(dāng)?shù)膸齑婢彌_，瓶頸工位前設(shè)置質(zhì)量不合格自動剔除裝置，提高整條生產(chǎn)線運(yùn)行速度，從而有效地提高了產(chǎn)能。由于客戶訂單越來越趨向于小批量多品種多型號，產(chǎn)品切換頻率增加，停線時間變長，C公司通過運(yùn)用精益思想，減少切換停機(jī)時間、合理安排生產(chǎn)計(jì)劃、全面維護(hù)生產(chǎn)設(shè)備、培養(yǎng)一崗多能工等手段來提高生產(chǎn)線運(yùn)行效率，降低公司成本。未來企業(yè)還在存續(xù)，競爭還在持續(xù)，企業(yè)的持續(xù)改善之路仍在繼續(xù)。

（作者單位：科瑞茉（無錫）日用品有限公司）