精益生产（LP）的本质和应用案例

精益生产（LP）的本质和应用案例

内容提要：精益生产是在总结流水线生产和丰田生产方式而创立的生产理论，它将生产理论简化到了新的理论高度，总结出了精益五原则，对精益生产的推广起到了重要作用，越简单有效的方法越容易普及。精益生产的主要目标还是增加产出速度，同时也兼顾降低成本。精益生产以以价值流分析作为工具，跟踪价值的产生过程，删除不必要的环节，从而缩短生产周期并降低成本。精益生产以空间或者库存作为缓冲，来防止工序的过量生产，从而保证系统的产出速度。

精益生产（Lean Production，简称LP）是美国麻省理工学院数位国际汽车计划组织的专家对日本“丰田JIT（Just In Time）生产方式”的研究而命名的生产方法。精益生产有五个原则，分别为价值、价值流、流动、拉动和尽善尽美（如图6-64所示）。

图6-64 精益生产五原则

精益生产的5个原则：

1）价值：精确的定义特定产品的价值。

2）价值流：识别出每种产品的价值流。

3）流动：使价值不断流动。

4）拉动：让顾客从生产方面拉动价值。

5）尽善尽美：永远的追求尽善尽美（如图6-65所示）。

图6-65 精益生产五原则系统

如何通过广义动量定理和系统思考来分析精益生产的5个原则呢？广义动量定理用来分析如何产生和增加成果，系统思考用来分析各种因素的交互影响。这两种方法改如何使用呢？

1）价值：精确的定义特定产品的价值（如图6-66所示）。

图6-66 价值

定义价值就是定义顾客所需要的产品质量m，这是生产出的产品需要达到的目标。从广义动量定理的角度说，定义价值就是定义广义动量定理Fαt=nmV成果nmV中的m，指出了主体通过力量F、方法α、时间t和力量的作用点而要达到的目标。

2）价值流：识别出每种产品的价值流（如图6-67所示）。

图6-67 价值流

价值流是产生价值m的过程，价值从原始价值m1增值到m2，从m2增值到mi，经过多个增值过程，最后增值到目标价值m。而从原始价值m1，最后增值到目标价值m的过程就是价值流。也就是广义动量定理的过程市场Fαt，不能产生价值m的过程应该减少到最小，这一点和工业工程中介绍减少动作动作路程的道理是相同的。减少不必要的步骤可以加快产品的产出速度而提高产出量，也可以减少占用时间，人力和物料等的成本，这和TPS中所说的“消除一切浪费”的思想是相同的。

3）流动：使价值不断流动（如图6-68所示）。

图6-68 流动

增加流动速度可以增加产出成果。从广义动量定理Fαt=nmV的角度说，速度V越大，成果nmV越大。每一个增加价值的过程也是广义动量定理增加成果的过程，没有过程四要素力量F，方法α，时间t和作用点，成果不可能发生变化。从TOC制约理论的角度说，系统的产出由瓶颈决定，瓶颈的速度决定了系统的产出速度，而当局部速度大于瓶颈速度时，并不能增加系统的产出，反而会增加库存而掩盖问题。那么是谁决定系统产出速度的上限呢？是客户的需求速度，超过客户需求的产出速度只能产生库存。在丰田生产方式和精益生产中，如何处理局部速度高于瓶颈速度的地方呢？它们通过多能工和快速换模来实现人和设备的富余被使用，因为从TPS和精益生产的角度说，超出功能需求的能力而不被使用就是浪费，不符合精益的思想。人超出的工作能力和时间可以用来做其他的事情，这是多能工的精髓；而设备超出的能力也可以加工其他零件，通过快速换模来减少时间转换的损失。所以在TPS和精益生产中，通过使个生产单元的速度V相等来平衡产能，从而使产出最大化。每一个生产单元表示价值的增值过程，然后通过箭头的方向将物流流动到下一个生产单元。

4）拉动：让顾客从生产方面拉动价值（如图6-69所示）。

图6-69 拉动

让顾客拉动价值是为了指导生产客户马上需要的产品，而不是客户不需要的产品，这样可以减少库存，从而减少负债，增加系统的有效产出。物流是从上一个生产单元流到下一个生产单元，而从下一个单元取走上一个单元的零部件后，信息流从下一个单元反馈到上一个单元，反馈的信息包括取走器件的型号和数量等，这一个信息就是指导上一个单元生产同样数量的此型号产品，从而形成了价值的拉动而不是推动过程。按照精益生产的思想，它融合了丰田管理方式和流水线的精髓，在能创造连续流的地方就使用流动原则，这是流水线的思想，在不能流动的地方就在这道工序前增加超市库存，也是是库存缓冲，来保证下游的流动（如图6-70所示）。

图6-70 拉动的一道工序

每个生产单元均可以通过上图的负反馈过程表示，每一个单元对于每一种产品都有一个目标库存量，当剩余库存量小于目标库存量时开始生产；当剩余库存量等于目标库存量时停止生产，这样既可以保证整条生产流程的速度一致，也可以防止过量生产产生负债和扰乱生产秩序。目标生产量=目标库存量-剩余库存量=目标库存量-（原库存量-下道工序取走的量）=目标库存量-原库存量+下道工序取走的量，如果原库存量与目标库存量相等，那么生产的数量就是下道工序取走的量。单件流不一定是使系统产出最快的方法，有时经济批量比单件流使系统的产出更快，这一点会在后边进行分析。

5）尽善尽美：永远的追求尽善尽美（如图6-71所示）。

图6-71 尽善尽美

尽善尽美是不断的优化上述四个过程，使成果nmV越来越大。通过减少目标库存，库存量减少，阻碍流动的问题就会向石头一样露出水面，消除这些阻碍流动的因素，就像移走了河流中减缓水流速度的石头，流动的速度会加快，产出成果nmV会增加。不断的减少目标库存和优化上述四个过程，使成果nmV越来越大。

德国保时捷公司在董事长魏德卿的领导下，引入精益生产，使保时捷成为世界最赚钱的汽车公司。

精益理论在生产中的应用

精益生产发展了TPS思想，在《学习观察：通过价值流图创造价值、消除浪费》提出的图析不是每个生产环节都需要使用看板来完成负反馈环，精益思想将TPS进行了简化，实施的方法也简化，使其实施更容易，且结果更好。

此处引用《学习观察：通过价值流图创造价值、消除浪费》书中的一个例子，并简要进行讲解。

例子：

阿克米冲压公司为汽车装配厂生产钢制转向管柱支架，该产品分为方向盘左侧、右侧两种类型，成品发往国家大道汽车装配厂。

顾客需求：每月18400件，其中：左侧转向支架12000件，右侧转向支架6400件。顾客工厂每天按照两班运转；每个货盘中有20件产品，一个货箱最多可以放10个货盘，顾客以货盘为单位订货。每天用卡车向顾客发一次货。

阿克米工厂数据

工作时间：每月工作日20天，所有生产部门每天两班，每班8小时，必要时可以加班，每班有2个10分钟休息，在休期间，手动机停止工作，午餐不计入工作时间。

生产工序：该产品的工序包括冲压、点焊1工位、点焊2工位、装配1工位、装配2工位和发运。

根据客户和阿克米公司的情况绘制价值流现状图（如图6-72所示）：

图6-72 阿克米公司价值流现状图

通过对客户需求，供应商情况和企业的自身情况绘制出企业的价值流现状图（如图6-73所示）。

图6-73 阿克米公司价值流未来图

通过精益价值流的分析，绘制出价值流的未来图。从图中可以看出生产交付期从23.6天缩短到5天。此工程的未来价值流图包含3个负反馈，包括供应商环，冲压环和定拍环。每一个拉动系统的超市都对应着一个负反馈环（如图6-74所示）。

图6-74 阿克米公司的价值流环

以精益思想的5个原则来分析这个例子，

1）定义什么是价值。

也就是质量m，价值为生产的左右管柱支架。数量n为12000件左侧，6400件右侧，速度V为60秒/件（18400件/20天/2班=460件/班，27600秒（每班可用工作时间）/460件=60秒/件）。所以每天要产生的广义动量nmV为920件*管柱支架质量*60秒/件（其中920件中包含600件左侧支架和320件右侧之间）。

2）分析价值流。

收到供应商的钢材后，经过阿克米公司的冲压，点焊1，点焊2，装配1，装配2的这5道加工工序后，变成成品，然后发运到客户公司，这5道工序就是价值流，即价值的形成过程。每一道工序的数据情况在相对应的加工工序下进行了标明。

3）流动

通过分析，冲压时间为1秒，与节拍时间相差太大，不宜引入连续流。而两个焊接和两个装配的时间与节拍时间接近，可以引入连续流（如图6-75所示）。装配和点焊的总时间为187秒，而节拍时间为60秒，这样就需要3.12人来完成装配和点焊的工作，当前的4人有些浪费，通过工艺改良，将每个工人的单位工作时间减少到55秒，三人总时间为165秒，小于180秒（如图6-76所示）。

图6-75 当前周期时间

图6-76 工序改进后的周期时间

4）拉动

在不能引入连续流的地方使用超市，在冲压工序前有卷材超市，用于保证冲压工序有合适的工作库存缓冲，在冲压工序后有超市，用于保证焊接+装配工序的正常工作，在焊接+装配工序后有成品超市，用于保证有合适的发运缓冲，超市的作用和福特的空间缓冲，高德拉特的时间缓冲作用是相同的，保证下道工序不挨饿，可以正常工作，超市的大小取决于现场的墨菲效应和节拍等，超市的库存量不宜过大，过大则在制品过多，易造成生产混乱，并且库存是负债，需要减少；库存也不宜过少，过少的话，一旦发生墨菲效应，下道工序就马上停工，影响系统的总产出。超市是一个负反馈系统，输入的大小为超市的目标库存大小，而生产的目标是偏差库存，偏差库存=目标库存-实际库存（如图6-77所示）。

图6-77 超市拉动系统

5）尽善尽美

减少各道工序的换模时间，增加开机率到100%，可以减少生产总时间，这一点作者将在‘经济批量与单件流’的章节中进行论述。通过均衡生产，降低库存量，缩短交货期。各道工序的都可以通过不断改善，从而缩短交货期。

精益价值流图析中，使用反E来表示超市，与TPS的拉动系统功能是相同的；而先入先出的管道与福特流水线的空间缓冲道理相同，管道有大小容量的限制，达到限制时，停止生产，是负反馈系统。在某些情况下，超市并不适用，比如顾客定制的产品、保质期短的材料，或者很少用的昂贵零件等，就可以使用管道代替超市。精益价值流图使精益生产更容易理解和实施（如图6-78所示）。

图6-78 先入先出管道

精益生产适用条件：产品多样，需求较小但稳定的产品。