經典的精益生產(chan) 管理被當作一種降低生產(chan) 成本的福音，但對於(yu) 低批量生產(chan) 各種零件的製造商而言，其好處是難以預見的。該車間對精益生產(chan) 管理采取了一種不同的方法，以軟件作為(wei) 輔助的方法，幫助在零件的加工路線選擇過程中，確定一種更為(wei) 有效的機床布局。 

2007年，Jeff Gleich先生回到G&G製造公司董事會(hui) 兩(liang) 年後，他的祖父Kurt Gleich先生希望他製訂該車間實施精益生產(chan) 管理的計劃。為(wei) 了提高主軸的生產(chan) 運行時間，一個(ge) Kaizen精益生產(chan) 管理的計劃開始順利執行，新建的團隊已經準備就緒，5S和其他的精益生產(chan) 管理計劃幫助了該公司認識到並減少浪費的現象。然而，當該車間開始踏上精益管理之路並獲得收益時，卻遇到了困難。 

要擺脫這種低迷的狀態，需要對精益生產(chan) 管理的實質有兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵的認識，並且使其適用於(yu) 該加工車間，而不是與(yu) 生產(chan) 環境對立（豐(feng) 田公司的精益生產(chan) 管理就是一個(ge) 經典的例子）。首先應該懂得，絕大多數被人們(men) 普遍接受的精益生產(chan) 管理的實踐，主要應用於(yu) 加工流程的優(you) 化，也就是說，如何使產(chan) 品按照規定的路線通過各加工流程。其次，而且也是最關(guan) 鍵的，應該認識到，在高混合和低批量加工操作中，簡化生產(chan) 流程的最有效方法是：按照工藝類別而不是零件類別來組織加工任務。 

有了這些理念和一個(ge) 有助於(yu) 識別工作任務路線安排的軟件分析工具作為(wei) 武器，從(cong) 而使G&G製造公司的生產(chan) 效率和交貨時間分別提高了25%和50%。當然，要實現Gleich先生所說的“柔性流水線生產(chan) 加工單元”和與(yu) 此精益生產(chan) 管理思想有關(guan) 的其他戰略，說起來比較容易，但做起來比較困難。同樣，上述見解也肯定不是從(cong) 他的大腦中自發地迸發出來的。下麵介紹一下G＆G製造公司精益生產(chan) 管理思想的演變過程、其所麵臨(lin) 的挑戰以及相關(guan) 的軟件，促使它們(men) 轉變成如何能夠適應加工車間工作環境的一個(ge) 例子。 

俗話說：“千裏之行，始於(yu) 足下。”從(cong) 1998年起，G＆G製造公司就開始向精益生產(chan) 管理的計劃邁出了第一步。Gleich先生的父親(qin) Kurt Gleich先生向他介紹了一本叫做《精益管理思想》的書(shu) ，該書(shu) 主要向人們(men) 提出了“采用精益管理或其他方法”的要求。 

讀完了這本書(shu) 之後，Gleich先生收集了一些培訓資料，並著手準備這一車間的精益管理之旅。G＆G製造公司撤離了按部門化管理的機床和其他設備，並按照類型開始實施其第一套單元化布局方案。該車間認識到了某些好處，但最終，其所實施的精益管理處於(yu) 舉(ju) 棋不定的狀態。他雖以盡可能高的效率組織了新的加工單元以完成特定的加工任務，但因為(wei) 缺乏靈活性，不能適應不可避免的需求變化和車間內(nei) 產(chan) 品的混合結構。如果合同不重簽更新，該加工單元就將變得毫無用處，隻能解體(ti) 處理。 

加工車間之間的差異 

這些為(wei) 單元化加工生產(chan) 所作的初步努力，說明將一種“以一頂十”的萬(wan) 能方法應用於(yu) 精益管理實踐存在一定困難。像G&G製造公司那樣的高混合、低批量生產(chan) 操作，與(yu) 二次大戰後豐(feng) 田公司工程師們(men) 所采用的著名生產(chan) 體(ti) 係思路不完全一樣，當時他們(men) 的目的是為(wei) 了簡化汽車的生產(chan) 流程。豐(feng) 田公司的生產(chan) 體(ti) 係（簡稱TPS）為(wei) 今天的大部分精益管理思想奠定了基礎，它主要麵向專(zhuan) 門從(cong) 事大批量生產(chan) 加工的大型組裝廠，其加工的零件數量或零件類別是相對有限的。而與(yu) 此相反，一個(ge) 典型的作業(ye) 車間則試圖將“所有的事情適合於(yu) 所有的人們(men) 。”Gleich先生說。 

對於(yu) G&G製造公司來說，它以各種類型和各種大小的零件為(wei) 各行各業(ye) 提供服務。在這裏加工的材料包括鋼材和不鏽鋼、鈦金屬和因科鎳一類的硬質合金、紫銅、青銅和塑料。除了一係列的銑床、車床、加工中心和螺紋加工機床以外，該車間還擁有一些用於(yu) 二次加工的專(zhuan) 用設備，如像磨床、研磨機和珩磨機。該公司大約生產(chan) 1000多種不同的零件，其生產(chan) 批量從(cong) 幾百個(ge) 到幾千個(ge) 不等，與(yu) 其正常來往的客戶有120多家。 

要完成這樣的一種動態式混合型加工任務，可能會(hui) 在實施精益生產(chan) 管理中碰到許多障礙，對於(yu) 一個(ge) 大型的組裝類操作加工廠而言，將是完全陌生的。許多部件隻能共享相對較少的加工資源。設計變更是很常見的，需求在不斷波動，合同可逐年變化。交貨期、生產(chan) 批量、設備要求和周期時間也會(hui) 高度發生變化。由於(yu) 這些原因和其他因素，專(zhuan) 用的加工單元、以Kanban看板視覺輔助檢查為(wei) 基礎的“拉動式”生產(chan) 以及為(wei) 連續流水線而設計的其他生產(chan) 實踐，簡直不可能很容易地轉換成這一工作環境。 

因此，有那麽(me) 多的工作車間企圖為(wei) 實施精益管理而努力奮鬥是不足為(wei) 奇的。這並不是說，精益管理的 “通過撤除不能為(wei) 客戶增加價(jia) 值的所有工藝或實踐來提高效率”的中心理念不適用於(yu) 工作車間。相反，在高混合型低批量操作生產(chan) 中，這個(ge) 問題缺乏實施那種哲學理念的明確界定方法。 
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繪製加工車間的DNA圖譜 

俄亥俄州立大學集成係統工程係的副教授Shahrukh Irani博士，一直在試圖改變這種狀況。在他對加工車間的精益管理研究中，其最新的一個(ge) 項目是關(guan) 於(yu) “生產(chan) 流程分析和簡化工具包（簡稱PFAST）”的發展。PFAST是一個(ge) 軟件程序數據庫，旨在評估和簡化物流，以幫助製造商開發零件的係列和機床的組合方案。 

在加工車間中，可能會(hui) 出現這樣的情況：就零件通過工藝鏈進行如何加工的問題而言，似乎沒有兩(liang) 個(ge) 零件是相同的。然而，歸根結底，所有的零件都將通過相對有限數量的工位傳(chuan) 送移動。PFAST將幫助確定這些加工路線的共同模式。然後配合相關(guan) 作業(ye) 的頻率數據、它的體(ti) 積及其所產(chan) 生的收益，這些就能模式幫助製造商設計有效的車間布局，優(you) 化生產(chan) 流程，將最重要的工作安排在優(you) 先位置。 

Gleich先生將這一軟件工具應用於(yu) G&G製造公司，幫助他們(men) 克服在精益生產(chan) 管理旅程中所遇到的一個(ge) 關(guan) 鍵障礙。然而，如果他從(cong) 本質上沒有認識到車間為(wei) 什麽(me) 需要這樣的一個(ge) 工具，那麽(me) 他絕不會(hui) 有機會(hui) 遇到Irani博士或發現PFAST方案。也就是說，當歸結到實質性問題時，所謂精益管理實際上就是流程管理。如果工作車間是一個(ge) 生動活潑的有機體(ti) ，那麽(me) 零件的加工路線就是它的DNA，即如何發揮其各項功能的基因藍圖。為(wei) 了改變車間的基本結構和實施最有效的精益生產(chan) 管理，如果沒有最佳化的工藝路線，車間隻能去尋找可提高效率的替代戰略方案，這或許也能起到同樣的有效作用。 

達到融會(hui) 貫通的境界 

當然，Gleich先生已逐漸地認識到這是一條艱難的道路。1年後，公司聘請了Definity Partners公司的一名顧問，協助實施Kaizen綜合性生產(chan) 管理體(ti) 係。該公司第一次開始對變革和變化產(chan) 生影響的關(guan) 鍵性做法進行跟蹤和審查。設置減縮方案和5S組織對提高效益作出了進一步的貢獻。起初，為(wei) 這一切花費了很多時間。“我的目標是長達10年的時間，分2個(ge) 階段執行。”在實施精益生產(chan) 管理方麵，我們(men) 需要安排10年的努力奮鬥時間，”Gleich先生解釋說。在這一時期中，交貨期縮短了40%，廢品率和返工率也減少了一半。然而到2007年秋季，該車間已經基本上達到了高峰水平。然而，在獲得這些重大的初步成果後，生產(chan) 效率隻是以2%左右的速度遞增。如上所述，這一切又返回到原始流動狀態。跟蹤指標和流水線工藝對緩和矛盾及解決(jue) 瓶頸問題所起的作用極小，其結果源於(yu) 這樣一個(ge) 事實：車間內(nei) 負責各種加工任務的機床，其工作負荷似乎隨著需求而隨時發生變化。 

Gleich先生認為(wei) 必定存在著某種簡單的、承擔車間全部工作的共性，它將為(wei) 製訂更為(wei) 有效的零件加工路線提供一個(ge) 基礎。他開始覺得：也許工作業(ye) 務並不是那麽(me) 複雜，畢竟也不是不可預測的。事實上，整個(ge) 操作可歸結為(wei) 8大核心工藝流程，其中涉及到各種銑削加工、車削加工及其它不同的加工順序。但不是將成千個(ge) 零件組織歸結到數千個(ge) 的零件係列之中，那麽(me) 根據零件生產(chan) 所要求的相對較少的加工工藝來組織加工任務，是否會(hui) 具有更高的效率呢？ 

Gleich先生就是這麽(me) 認為(wei) 的。但是，即使約有100個(ge) 零件的加工路線被輸入到一個(ge) Excel電子表格之後，這是一項非常耗時的工作，至少可以說，他會(hui) 對確定車間內(nei) 機床的最好組織方法而感到困難。同時，他也可以對每台機床上不斷發生變化的工作負荷以及零件在機床之間的流通情況有更深入的理解，在這麽(me) 多不同的零件加工路線中要確定其相似性，似乎是一項無法完成的任務。 

解密產(chan) 品混合結構 

這一關(guan) 係的建立終於(yu) 獲得了回報。2008年2月，Irani博士曾多次訪問G&G 製造公司，評價(jia) 了該公司的生產(chan) 操作情況和舉(ju) 辦了精益管理研討會(hui) 。緊接著，該車間實施了PFAST方案，並開始將其機床組織成混合流水線加工單元，采用該生產(chan) 工藝，確保各種零件的有效生產(chan) 流程。PFAST方案有助於(yu) 將這些零件按工藝類別進行劃分，對重要的工件采取優(you) 先加工的方式，然後輸出一係列的報告，幫助製訂出一個(ge) 有效的車間布局計劃。其第一步工作是輸入必要的數據，包括每一個(ge) 零件的編號、加工路線順序、年產(chan) 量和年收益。 

像G&G製造公司那樣，在涉及到大量不同工作任務的情況下，PFAST將分析一個(ge) 具有代表性的零件實例，確定最重要工件的優(you) 先加工順序，而不是全部的混合零件。為(wei) 了幫助選取這樣的一個(ge) 實例，軟件將通過一個(ge) 稱之為(wei) PQ$的分析工藝對零件進行分類，其中字母“P”代表零件，“Q”代表年產(chan) 量，“$”代表年收益。每個(ge) 零件將在一個(ge) 分散的圖表上顯示其適當的位置，圖表中沿著X軸方向顯示的為(wei) “數量”，沿著Y軸方向顯示的為(wei) “收益”。該圖表劃分成四個(ge) 象限，由此可了解哪些是高數量/高收益的零件，哪些是低數量/低收益的零件，以及其他等情況。每一組零件采用一種不同的布局和不同的生產(chan) 戰略。 #p#分頁標題#e#

然後，PFAST使用一係列的算法來比較樣品內(nei) 每個(ge) 零件的加工路線順序。軟件將采用類似加工路線的零件按組別劃分到潛在的加工工藝類別之中，使它們(men) 在一個(ge) 加工單元的配置中，共同處於(yu) 某些機床或工位上，以達到更加有效的加工生產(chan) 目的。由這一分析軟件生成的PFAST報告將會(hui) 提出建議，車間是否需要通過傳(chuan) 統的加工單元或混合式布局來提供最好的服務。如果在潛在的加工單元中存在著大量的重疊，如果這種重疊涉及到必須在他們(men) 之間共享的昂貴機床，那麽(me) 采用混合式加工單元似乎是最好的選擇。像G&G製造公司那樣，對於(yu) 高混合、低批量生產(chan) 的加工車間而言，這是一個(ge) 典型的案例。 

將焦點集中在價(jia) 值上 

盡管如此，G&G製造公司中的某些加工任務仍有足夠的頻率，值得在傳(chuan) 統的“U”字形加工單元上生產(chan) 。然而，滾動元件的加工在G&G製造公司是極為(wei) 罕見的。另一類是稱為(wei) “不常見零件”的加工任務，其需求具有不穩定和不可預測的特點，不適於(yu) 廣泛地采用提高效率的加工方法。精益生產(chan) 管理中的主要核心是“重複件”的加工，這類工作的需求相對比較正常，但不足以說明有理由定期采用專(zhuan) 用加工單元。 

因此，G&G製造公司借助於(yu) PQ$分析軟件選擇的絕大部分零件樣品是重複件。該車間的混合式加工單元，是圍繞樣品中最頻繁的零件加工路線組織的，然後對這些工件的加工工藝進行標準化處理。G&G製造公司特別強調提高重複件的工藝水平，這一事實說明了關(guan) 鍵重要的一點：為(wei) PFAST分析選用的樣品應該由代表該車間最高價(jia) 值的零件組成。任何布局的變化應與(yu) 生產(chan) 利潤最高的零件流水生產(chan) 線掛鉤。“有時候，精益生產(chan) 管理實踐可以促使你圍繞所有錯誤的東(dong) 西而做所有正確的事情，”Gleich先生說，“這不隻是精益生產(chan) 管理的問題，它關(guan) 係到業(ye) 務的運行以及為(wei) 市場提供一個(ge) 引人注目的報價(jia) 。” 

從(cong) 表麵上看，隻以總體(ti) 混合產(chan) 品中的部分為(wei) 基礎的工廠布局可能似乎是違背常理的。難道不可以對所有零件的加工路線進行比較，產(chan) 生一個(ge) 在整體(ti) 上具有更高效率的生產(chan) 布局？但這個(ge) 邏輯所沒有考慮到的是這樣一個(ge) 事實：其所選擇的高價(jia) 值工件樣品，通常代表其總產(chan) 量與(yu) 總收益所占的份額不成比例。這就是G&G製造公司的實際情況。況且，不包括在樣品中的產(chan) 品可能具有與(yu) 其較高優(you) 先級同類產(chan) 品相類似或相同的加工路線。 

一種不同的加工單元 

G&G製造公司對簡化流水線所作努力的最終結果是：實施采用混合式加工單元的布局。這種安排，通過將類似型號的機床組合在一起，使工藝布局的靈活性與(yu) 專(zhuan) 用加工單元布局中的低產(chan) 出時間和生產(chan) 工藝中的工作水平結合起來。這種思想是為(wei) 了發揮加工單元中PFAST所確定的係列化零件的生產(chan) 優(you) 勢，同時又可共享彼此精密聯係的機型，保持生產(chan) 加工的靈活性。G&G製造公司的操作包含其中的6套柔性加工單元，每一套加工單元的安排都可進行由PFAST確定的獨立的係列化工藝操作。 

應用於(yu) G&G製造公司高價(jia) 值、中批量和大批量車削和銑削加工的這樣一套加工單元，也許是一個(ge) 最好的實例。這一加工單元與(yu) 其更通用和專(zhuan) 用的同類加工單元相比，其最明顯的區別是：該加工單元不是采用“U”字形布局。相反，該加工單元而是由兩(liang) 條互相平行的機床生產(chan) 線組成，每一條生產(chan) 線包含同樣的設備（從(cong) 總體(ti) 上來看，該加工單元包含兩(liang) 台相對匹配的VMC立式加工中心、兩(liang) 台相對匹配的車床，該工藝族係共享一套HMC裝置）。它不是像大部分的專(zhuan) 用加工單元那樣，將各種機床捆綁連接在一起，而是按照足夠遠的間距排列，然後零件在各個(ge) 加工點上自由地流通和進出。 

這一設計背後的邏輯是為(wei) 了避免大部分加工單元所共有的“進”、“出”點的設置。這可以使得各個(ge) 零件的流水線生產(chan) 能夠共享類似的加工線路—但並不一定是相同生產(chan) 線路。例如，一個(ge) 零件可以從(cong) 車床流動傳(chuan) 送到銑床，而另一個(ge) 零件則可以從(cong) 銑床流動傳(chuan) 送到車床。如果其中一台機床被占用，零件可以在該加工單元相對一側(ce) 的同樣機床上進行加工。需要加工的工件可在任何一個(ge) 點上進入加工單元，流向一側(ce) 或另一側(ce) ，必要時穿越過道，幫助確保各種零件及時、有效地進行生產(chan) 加工，但隻有一個(ge) 共同的特點：即生產(chan) 這些零件所采用的加工工藝。 

另一個(ge) 例子如圖片所示，它描繪了一套用於(yu) 較小工件車削和銑削加工的加工單元。這套加工單元由兩(liang) 台安裝在兩(liang) 端的棒料進給車床、一台銑床和一台安裝在中間的卡盤車床組成。與(yu) 上述“鏡麵”加工單元相類似，工件可以從(cong) 任何一側(ce) 進出，而且可以根據需要，創建各種微型加工單元。由於(yu) 配置了多種型號的同類型機床，因此當一台機床被占用時，可幫助確保提供其它的選項。“我們(men) 無論是采用車削加工，還是銑削加工，凡是要求停工量達到最小的區域，各台機床之間的零件都設置成流水作業(ye) 的方式，”Gleich先生說。 
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智能報價(jia)  

根據零件加工線路的類似性，圍繞工藝類別組織混合式加工單元，可使交貨期縮短40%~50%，生產(chan) 效率提高20%~25%，具體(ti) 情況取決(jue) 於(yu) 不同的加工任務。然而，G&G 製造公司通過精益求精的重新組織，也使其獲得了更多無形的利益。其中一個(ge) 典型的例子是：該車間可以給予更大的保證，使其能夠像長期工作所具有的高工作效率那樣，來生產(chan) 外來的加工件。 

這是因為(wei) G&G 製造公司的混合式加工單元具有足夠的靈活性來生產(chan) 一係列的零件，這一點已在目前和過去工作中所顯示的優(you) 越性得到證實。考慮到有限數量的加工操作，而這些加工單元建築在這些加工操作的基礎之上，因此現有的工藝類別可能都適合任何新的工作。考慮到這一點，該公司根據其所實施的精益管理係統，一直在努力教育其銷售隊伍，如何評價(jia) 潛在的工作。除了幫助製訂一項合適的報價(jia) 以外，它可以為(wei) 加工單元輸送對客戶來說似乎具有合適的價(jia) 格和對於(yu) G&G 製造公司具有合適利潤空間的工件，即使是在某些工藝類別中對工作需求下降的時候。 

當然，這也保證了車間堅持它感覺到能夠以競爭(zheng) 性優(you) 勢進行生產(chan) 的工作，同時仍然還應該具有能夠提供多樣化混合加工的生產(chan) 靈活性。“在這些加工單元上，我們(men) 能夠找到成功生產(chan) 的工作機會(hui) 越多，那麽(me) 情況就會(hui) 越來越好，“”Gleich先生說，“進一步認識你自己吧！對不適合自己的工作要善於(yu) 放棄和不給予‘報價(jia) ’，這一點是非常重要的，它可使我們(men) 將全部精力集中在我們(men) 做得最好的工作上。” 

超越流水作業(ye)  

按工藝類別組織零件的加工，並將混合式加工單元納入到流水線加工路線之中，從(cong) 而從(cong) 根本上改變了G&G製造公司的業(ye) 務，其他的合同製造商沒有理由不能追求類似的精益管理實施戰略方案。然而，優(you) 化流程是加工車間精益管理的基礎，Ellison Technologies技術公司（在俄亥俄州的西Chester市）的Andy Glaser先生說，凡是願意采取下一個(ge) 步驟的車間都可進一步獲得更高的效益。 

Glaser先生說，下一步是實現自動化。乍一看，似乎隻有大批量生產(chan) 的類似零件，采用自動化生產(chan) 才能顯示出它的優(you) 越性。Glaser先生指出—與(yu) 精益生產(chan) 相類似—情況不一定就是這樣。與(yu) 一個(ge) 大型組裝類操作相比，其實施方式也許有所不同，但自動化工藝的核心目標仍然是適用的。“自動化並不一定要采用6軸機器人，”他解釋說，“它可以是限製操作員幹預的任何東(dong) 西，如像連接於(yu) 加工工藝中的零件檢測探頭，可以從(cong) 手工夾緊變換到液壓夾緊，或者在一台現有的車削加工中心上安裝一套棒料進給裝置，這裏僅(jin) 列舉(ju) 幾個(ge) 實例。” 

然而，他強調說，流水作業(ye) 應作為(wei) 首要的因素考慮。在零件的生產(chan) 中，如果零件在那個(ge) 階段來回的旅程中出現了瓶頸問題，那麽(me) 工藝的自動化所提供的優(you) 越性將是十分有限的。這就是說，一旦當車間簡化其零件的工藝流程時，它可以確定這樣的一類加工任務：例如去毛刺、焊接、測量以及對自動化可能有好處的一類優(you) 秀選項。另一種選擇可能是將多功能機床與(yu) 獨立機床上的操作結合起來。 

就像G&G製造公司的Gleich先生那樣，Glaser先生在OSU俄勒岡(gang) 州立大學舉(ju) 行的一個(ge) 工作車間的精益生產(chan) 車間年會(hui) 上，也遇到了Irani博士。他將結束與(yu) Irani博士的合作，將他有關(guan) 實施自動化的思想作為(wei) 後續行動，融入到未來會(hui) 議的優(you) 化流程之中。 

也許更重要的是，Glaser先生力圖將工作車間的精益管理信息帶給其在Ellison公司的客戶，該公司分銷來自Mori Seiki森精機公司和Fanuc Roboics機器人公司的設備和提供服務。它堅持核心原則，指導分銷商的業(ye) 務。“Ellison公司致力於(yu) 為(wei) 製造商提供有關(guan) 戰略方麵的教育，在銷售新的設備前，提高其生產(chan) 效率，”他說，“一旦他們(men) 獲得了基本的信息，那麽(me) 我們(men) 將會(hui) 探討有關(guan) 新的設備和自動化問題。