深圳讲座_公开讲稿

利用计算机仿真技术理解生产和物流系统的运行规律王岩峰博士美国波士顿大学制造工程系博士刃之砺信息科技（上海）有限公司总经理美国工业工程师协会（IIE）资深会员2008.5.31哈工大深圳研究院•大型印刷电路板生产线•全天运行(24个小时)•一些运营指标:–产出率：每天1100个–在制库存37,000个–制造周期34天什么是线索呢这个公司管理得好吗?案例1：印刷电路板生产线摘录自《工厂物理学》万事万物发生、发展都有规律，什么是生产和物流系统的运行规律呢？这些规律和我们努力学习的先进管理思想之间是什么关系呢？精益生产、JIT、持续改善、全员质量管理、看板管理、ERP、TPS、敏捷供应链、、、理解生产和物流系统中的主要规律。今天，我们主要交流（1）Little法则和瓶颈规律（2）波动性规律（3）生产控制规律这些原理适用于制造系统，也适用于物流供应链系统。这两个系统本质上是具有可参照性，这个本质就是从有限资源利用的前提。制造系统物流系统有限能力处理单元设备、人员车辆、铁轨、道路、搬运设备被处理对象物品、订单物品、订单处理路线工序运输路线、搬运路线缓存成品库存、在制库存仓库、堆场处理方式单件、批量单件、批量调度方式计划排产调度KPI库存、周期、产出、利用率、客户满足率周转、吞吐量、时间、利用率、客户满意率仿真是一个将对现实复杂系统的运作规律利用计算机方式有选择地，有针对性地在计算机内表达出来，并通过有目的的实验改善外部世界的有效手段。它是一个融合多种学科知识，又服务于多种学科的复合型应用，它是一个可以研究因果关系、预测未来发展的有效工具之一。仿真是分析和解决问题的工具（1）Little法则和瓶颈规律帮助明辨几个关键绩效指标之间的关系：制造周期、产出率、在制库存、瓶颈、节拍、处理时间制造定律规律（Little法则，库存法则）:在制库存、制造周期和产出率的本质关系在制库存=产出率＊制造周期本质联系，放之四海皆准的定律CTTHWIP参看littlelaw模型精益和冗余的区分WIP=CT×THTH=WIPCT冗余精益小结（一）：对于任何一个系统生产线运输网络堆场港口供应链…(1)稳定系统产出率=输入率(2)系统内平均存量=滞留时间*输出率(3)同样的输出率，或者客户满意率，可以有两种方式获得，一种是精益的方式，一种是冗余的方式(4)任何系统都有一个“瓶颈”，限制系统的最大发挥水平(5)如果系统内在制库存不足，输出受制于输入；如果系统内在制库存充足，输出受制于瓶颈不言而喻，我们都希望得到一个精益的系统，用最少的系统存量，产生出最短的周期时间，获得最大的产出率。最大的产出率受制于系统瓶颈，问题归结为我们如何取得可以让瓶颈充分发挥作用的最少系统存量。什么样的系统更倾向于精益？什么样的系统更倾向于冗余？用较少的在制库存就很快达到瓶颈速率堆积较多在制库存，但离瓶颈速率仍相差很远系统两个重要参数1)瓶颈速率(rb):利用率最高的机器处理速率2)理论处理时间(T0):各个环节处理时间之和周期效率系数平均周期时间理论处理时间3到12倍等待时间占了60-90%00.10.20.30.40.50.60123456789101112rb1/T0精益冗余分界好(精益)差(臃肿)产出率在制库存摘录自《工厂物理学》什么样的系统更倾向于精益？什么样的系统更倾向于冗余？物流批量较小物流批量较大参看best_worst模型小结（二）：对于任何一个系统生产线运输网络堆场港口供应链…(1)可以用最少的系统存量达到系统处理极限的方法是精益的方式，反之是冗余的方式；(2)产品的批量化生产方式可以改变系统的精益程度，批量越小，系统越精益（2）波动性（变化）规律变化:任何和标准或平均值有差别的波动可以是随机不可预知，或者是可控可预知关于变化•定义:变化是指任何造成系统偏离常规的波动•变化的原因:关于变化机器故障工作节奏变化生产转换不同能力技巧物料短缺物料搬运废品需求起伏返工订单更改操作工短缺产品多样测量变化变化系数C=均值方差生产的变化—举例TrialMachine1Machine2Machine31225522566323554263535524776284545721668306692455102844112777122550500132466142366152255均值te25.113.243.2方差se2.515.9127.0变化系数ce0.11.22.9ClassLVMVHV变化影响的化解规律（缓冲定律）:生产系统中的变化所带来的负面影响只能通过以下几种方式来缓解1.库存2.产能3.时间如果你无法付出代价降低生产的波动，那你只能为堆积的在制库存、低下的产能利用率和糟糕的客户服务质量付出代价。案例4-7投料波动；返工波动；返工位置；设备维护波动；参看varability,var_position,machineupdown,rework模型小结（三）：对于任何一个系统生产线运输网络堆场港口供应链…(1)系统内的波动会造成系统绩效指标的退化(2)系统的退化体现在库存、产能和时间上（3）生产控制规律不言而喻，我们都希望得到一个精益的系统，用最少的系统存量，产生出最短的周期时间，获得最大的产出率。最大的产出率受制于系统瓶颈，问题归结为我们如何取得可以让瓶颈充分发挥作用的最少系统存量。控制在制库存控制在制库存较好的方法是：拉式系统我们传统系统控制的是什么呢：（1）推式系统（2）控制的是投料：根据客户的需求日期减去一个估算的提前量，作为投料时间（3）但提前量会随着在制库存的变化而变化，可能会太保守，可能会太激进（4）我们期望在制库存不要太多拉式系统多种多样，是否一定按照一个模式，或者一定按照看板方式？不一定，只要能够有效控制在制库存上限，都是可以的。例如CONWIPCONWIP和纯推式方式比较推式系统控制产出（投料率），观察在制库存拉式系统控制在制库存，观察产出本质区别系统控制理论指出：我们应该控制较不敏感的参数（使得错误不至于太具有破坏力），而观察敏感参数（使得反馈可以更及时），而不应该是倒过来。在制库存：不敏感，易观察产出率：敏感，难控制CONWIP和纯推式比较-20-100102030405060700.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%120.00%140.00%ControlasPercentofOptimalProfit纯推式CONWIPOptimumEfficiency强壮性利润最优比率最优点效率性摘录自《工厂物理学》CONWIP控制方式的好处（1）库存比投料更容易观察，更容易控制（2）获得同样的产出率，需要更少的在制库存（3）控制的宽容度更好，对误差不是很敏感，不会显著影响系统的最优值。参看conwip_push_sensitity模型小结（四）：对于任何一个系统生产线运输网络堆场港口供应链…(1)控制了系统存量的上限，也就控制了系统膨胀的趋势(2)控制存量的限度以正好充分利用瓶颈效率为宜，但即使有误差，也不会造成大的影响（4）规律的应用在明白了这些规律之后，我们是否可以对自己的系统做一个粗略的精益程度的估算？√有很多种方法，这里只是其中一种00.10.20.30.40.50.60123456789101112rb1/T0精益冗余分界好(精益)差(冗余)产出率在制库存摘录自《工厂物理学》分界曲线的来由：（1）比较均衡的系统；（2）有一定波动性需要的参数：在制库存（系统存量）WIP、产出率TH、瓶颈速率rb、处理时间T0评估模型使用方式：按照已有在制库存，推算应该达到的产出率参看evaluation模型。在启动ExtendSim之前，请将happy,sad,wait三个bmp图形放置到ExtendSim安装目录下的Extension/Pictures目录中。回到我们的案例工序速率(个/小时)时间(小时)A191.51.2B186.25.9C150.56.9D157.85.6E185.910.0F136.41.5G146.22.2H126.52.4I169.51.8rb,T0126.537.5ABCDEFGHI摘录自《工厂物理学》•实际运营指标:–产出率：每天1100个（45.8个/小时）–在制库存37,000个–制造周期34天这些数字本身无法说明好与坏，和生产工艺复杂程度有关实际产出45.8个/小时只有分界线上产出率的三分之一左右，说明有很大改善必要rb1/T0150003000045000好差分界曲线最好最差案例8：制造周期缩短投料Release机器1Workstation1出厂Shipout搬运Move假如你是生产管理人员或咨询师，你面对的问题是如何减少以下流程中产品的平均制造周期。机器2Workstation2平均制造周期=生产准备时间+平均处理时间+搬运时间+等待时间AverageCycleTime=Setuptime+ProcessTime+MovingTime+WaitingTime平均制造周期的影响因素(KeyFactorsonCT)处理时间（ProcessTime)生产批量(ProcessingBatch)搬运批量(MovingBatch)生产准备时间(SetupTime)搬运时间(MovingTime)投料变化(ReleaseVariability)流程变化(ProcessVariability)资源利用率和空闲率(ResourceUtilization)制造周期缩短案例参看cycletime_1和cycletime_2模型（5）这些规律和我们知道的理念怎么联系在一起今天，我们主要交流了（1）Little法则和瓶颈规律（2）波动性规律（3）生产控制规律这些规律适用于任何生产和物流系统，在这些规律基础之上衍生出各种各样的操作方式看板管理一个流/流水线产线均衡TPS精益制造规律可以让我们轻装上阵；规律可以让我们融会贯通；规律可以让我们节约时间；让我们一起寻找生产和物流系统的运作规律，有的放矢、明明白白的改善谢谢大家！资料、模型和ExtendSim演示版下载地址王岩峰[e-mail]介绍ExtendSim一直致力于成为行业内功能领先、性价比领先、服务领先的决策支持工具ExtendSim是•搭积木的益智类游戏•刻画流程的运作规律•提升关键绩效指标•找到资源分配、占用、释放的最佳方式ExtendSim仿真软件美国ImagineThat,Inc.开发的优秀通用仿真平台经济、方便、功能强大、建模离散、连续和流体系统(和DCS接口）开放源代码，集成开发环境(IDE)，可扩展性在仿真软件中领先学习周期短，适合教学、研究和企业咨询全球用户超过13,000，有十多家企业以它为平台开发商业仿真系统1000多内嵌函数，100多个预制模块，20多种随机数发生和拟和器全球拥有用户最多的仿真软件之一“Itispowerfulandcheap”－Accenture(埃森哲),2001半导体电子行业：Motorola,Ericsson,Nokia,NationalSemiconductor,TexasInstruments,AppliedMaterials,Canon计算机和通信行业：IBM，HP,AppleComputer,Gateway,Hitachi,Toshiba,Microsoft，EDS，AT&T,Cisco,Lucent,Nortel工业系统：GE,ABB,UnitedTechnologies,Honeywell,Pratt&Whitney,Siemens,DuPont汽车和航空运输：Ford,Boeing,Honda,Mitsubishi,NorthwestAirline,USPostalService零售品：Coca-Cola,Kodak,Johnson&Johnson,P&G,Unilever石油化工和医药：Shell,Texco,EliLilly,Merck,Pfiz