企業的競争有三個要素,分别是質量(Q)、成本(C)、交付(D)。其中,交付能力已經越來越受到客戶的重視。
面對市場環境的快速變化,如果能以更短的交付提前期(QLT)和更高的準時交付率(DDP),向顧客交付合格的産品,則成為企業的決定性競争優勢,而精益生産正是一種基于時間的競争方法。
本文介紹幾個與時間有關的常用的精益術語。
01
Cycle Time,周期時間
周期時間(CT)指的是某個工序或過程平均制造一個單位的産品或完成一個工作循環所需經過的時間,通常由時間觀測得出。
周期時間的計算與所選擇的對象和并行批量有關系,例如,零件在某工作站的加工周期時間(單件或批量);零件通過某工序的平均周期時間;操作者完成一個作業循環的周期時間,等等。
對于加工一個産品而言,周期時間等于機器或人工的直接作業時間加上必要的準備、裝載及卸載時間。
例如,某數控車床加工某個零件,其中,機器周期時間(Machine Cycle Time)為20秒/件,即機器用于切削加工的時間為20秒,另有人工輔助上下料的時間為10秒,則,該工序加工該零件的周期時間為30秒/件。有時候,還會把停機換刀的時間按照其加工批量平均分攤到單件周期時間中。
再如,某個注塑工序,模具上有6個模穴,每完成一次注射成型的周期時間是2分鐘,即,每2分鐘可同時完成6個零件,則單個零件的平均周期時間為20秒(2分鐘 x 60秒/6件=20秒/件)。
在設計标準作業時,以人的作業動作為中心,描述一個操作者按照規定的順序,完成一個工作循環所需的時間稱為操作員周期時間Operator Cycle Time。這個時間通常直接由實際觀察測量得到。
對于一個工廠或一條生産線,從投入到産出所經過的時間,叫做生産周期時間(PCT,Production Cycle Time),或制造周期時間(MCT,Manufacturing Cycle Time)。
還有些地方使用TPCT(Total Production Cycle Time)這一術語,都是同一個意思。在計算總的生産周期時,如果遇到并行或分叉的工序,取最長的工序生産周期時間,另外還要考慮加工批量和移轉批量的因素。
注意,不要把周期時間(CT)稱為節拍時間(TT),盡管經常有人這樣稱呼。因為,節拍時間已經約定俗成,另有所指,即Takt Time。
那麼,如何表達工廠或生産線的生産節奏(理論或實際)呢?也就是,每間隔多長時間生産一件産品。不同的公司使用不同但同義的術語表達這一間隔時間,如Pace、Cadence、Index、DCT(Design Cycle Time)、PCT(Planning Cycle Time)等。這一生産節奏的設計應當與顧客的平均需求速率基本保持平衡才能既防止過量生産又避免供應不及時。
02
Value-Added Time,增值時間
增值時間(VAT)指的是對于顧客來講,可以增加其價值的活動或步驟的時間。例如,必要的加工時間、裝配時間等。
增值時間是對增值活動或增值步驟而言的。不同的價值流,增值活動的定義不同。對于生産一個産品而言,增值活動往往指的是通過物理或化學方式改變加工對象的形狀、功能等屬性的過程(process)。
在整個價值流的總的生産周期時間(TPCT,Total Production Cycle Time)中,增值時間隻占很小的一部分,通常都小于5%,其餘大部分時間都屬于非增值時間。精益生産的術語中,将增值時間占總的周期時間的比率稱為增值率。
有時候,我們也使用加工時間(Processing Time)這一術語。它指的是在生産産品的過程中,真正用于加工一個産品的時間。
不同于增值時間是站在客戶的立場上的定義,加工時間是站在産品的角度來定義的,它包括了所有作用在産品上的工序作業時間。在TOC(約束理論)的術語中,則使用接觸時間(TT,Touch Time)這一概念,即純加工時間。
盡管用到了加工時間或接觸時間這一概念,不過,我們通常認為,它們近似等于增值時間,其隻占到總生産周期的很小一部分(大多數情況下,都小于10%,甚至小于5%)。
這意味着,高達90%以上的生産周期時間被各種各樣的等待時間所占據。這也意味着,我們縮短生産周期的努力應當重點放在大量的非加工的時間上。
圖1. 增值時間與周期時間的示例
上圖1,以示例的的方式簡要描述了增值時間與周期時間的關系。
03
Lead Time,前置時間
前置時間(LT)指的是,為了保證按期準時完成工作或交付産品而必須提前的一段時間長度,也叫提前期,通常以天或小時計算。
例如,生産提前期(PLT,Production Lead Time)指的是一張工單從投料生産到成品發貨或放入工廠倉庫的時間。它包括了産品的實際加工時間、排隊等待加工的時間、換線和調整的時間、因物料不齊套而等待的時間、為預防生産中的意外而預留的緩沖時間等等。
如果生産提前期是7天,我們應當向顧客承諾7天交付嗎?為了保險起見,也許我們應當給再自己留些緩沖以應對交付過程中的意外(如外部物流),比如說3天的緩沖吧,那麼,我們可以向顧客承諾10天交付(7 3),這一承諾的交付提前期,就叫做訂單提前期。
訂單提前期(OLT,Order Lead Time),也叫訂單交付期,是指從采購方開始下單訂購到供貨商交貨所需的提前時間。它等于産品的生産提前期加上将産品運輸到客戶的時間。包括處理訂單的延誤、将訂單輸入生産系統的時間,或由于顧客訂單超過生産能力而導緻的等待時間等等。簡而言之,就是顧客要為産品等待的總時間。
注,有的書中,使用交付提前期(QLT,Quoted Lead Time)來表示訂單提前期這一概念。
訂單提前期越短,意味着可以以更快的速度交付顧客需求的産品。面對市場環境的快速變化,如果能以更短的交付提前期(QLT)和更高的準時交付率(DDP,Due Date Performance),向顧客交付合格的産品,則成為企業的決定性競争優勢。
除此之外,還有幾個與Lead Time近似或有關的精益生産術語,它們是DTD、OTD、OTC。
DTD,Dock To Dock,即碼頭到碼頭的時間。指的是從原材料進入工廠(原材料到貨碼頭)到離開工廠(成品發貨碼頭)的時間,它包括原材料在倉庫中存儲的時間、生産過程的時間和完成品在倉庫中存儲的時間。
從定義上看,DTD等于生産提前期加上原材料存貨周期和産成品存貨周期。福特汽車将DTD、OEE、FTT和BTS這四個指标作為精益的四大衡量指标。
備注:OEE指的是綜合設備效率,FTT指的是首次合格率,BTS指的是依排程遵守率。
OTD,Order To Delivery,即訂單到交付的時間。此時間即為訂單交付提前期(OLT或QLT)。有的地方也使用OTD(On Time Delivery)表示準時交貨率。
OTC,Order To Cash,即訂單到現金的時間。指的是從收到顧客訂單到收到貨款所經過的時間。這個時間可能比訂單交付時間長,也可能會短,主要取決于産品是按訂單生産,還是從庫存裝運,以及支付方式等。
另外,生産周期(TPCT)也經常被稱為生産提前期(PLT),讀者朋友使用時需要注意二者的細微區别。
04
Takt Time,節拍時間
節拍時間(TT,Takt Time,或Tact Time)是指,為了滿足客戶需求,工廠應當以多長的時間間隔生産一件産品。
節拍時間=可用工作時間/顧客需求數量。
例如,一個工廠每天上班時間7.5小時(450分鐘),上下午各有15分鐘共計30分鐘的休息時間,顧客每天的需求為420件産品,那麼節拍時間就是1分鐘,即TT=(450-30)/420=1(分鐘/件)。類似的,如果顧客每個月需要10件産品,那麼節拍時間就2天(TT=20天/10件=2天/件)。
節拍時間是計算出來的,而不是測量出來的。使用節拍時間的目的在于把生産與需求相匹配,它提供了精益生産系統的“心跳節奏”。但是不要把節拍時間誤以為是顧客實際的需求節奏。
顧客幾乎不可能是按照節拍時間消耗和發出需求信号的。節拍時間是工廠人為設定的為更好地匹配顧客需求和需求的變化而制定的一個目标生産節奏。
台灣的許文治先生在《NPS現場管理操作手冊》一書中将Takt Time稱為産距時間。
從定義上看,節拍時間完全受到市場需要量及有效工作時間變化的影響,它是一種目标時間,是人為制定的,與工廠的實際生産周期時間、設備的運行速度和作業人數完全沒有關系。一般人很容易将節拍時間(TT)與周期時間(CT)混為一談。
節拍時間的計算受到兩個變量的影響,一個是顧客的需求數量,另一個是工廠的可用工作時間。如果顧客的需求數量是穩定和可預測的,則非常有利于工廠的生産組織。工廠可以根據節拍時間(TT)來設計或設定一個穩定的生産節奏以實現連續生産。
如果顧客的需求不穩定或無法預測(通常都是這樣),我們将怎樣有效地組織生産呢?這要分幾種情況看。
對于常規需求(産量足夠大,生命周期較長)或定期需求(産量中等,需求較有規律)類的産品或産品族,可以設置一定量的成品庫存來緩沖顧客需求或生産供應的波動。
工廠内部則可以按照設計的生産節奏(與TT有關)進行生産。常規需求類的産品通常設置專用生産線進行連續生産,而定期需求類的産品則使用通用生産線進行輪番生産。
對于偶爾需求(需求量很少,或斷斷續續)類的産品,沒有必要也不适宜按節拍時間(TT)進行生産。如果偶爾需求是屬于定制化的需求量很少的産品,則工廠幾乎不可能按照某個節拍時間連續生産。
這種生産環境模式稱為訂單生産模式(MTO,Make To Order),應當以瓶頸工序或交付時間作為訂單的生産節奏(鼓點)來組織和協調生産,約束理論中稱其為DBR或SDBR方法。
一般情況下,需要按節拍時間進行生産的産品都是常規需求或定期需求。這種情況下,當短期内(如1周或1個月)顧客需求數量發生變化時,我們既可以選擇改變節拍時間(TT),也可以選擇改變可用工作時間。
例如,假設當前的節拍時間是1分鐘,如果顧客需求量減少一半,則節拍時間就可以調整為2分鐘,因而,可以重新編制标準作業,而使用更少的人員或設備來生産。否則,繼續按1分鐘的節拍時間生産就會産生過量生産的浪費。
不過,從有利于穩定标準作業和質量控制的角度看,維持生産的節拍時間(TT)不變,而改變每天的可用工作時間可能更為恰當。
例如,當需求量小幅增加時,維持節拍時間不變,适當增加工作時間(加班);當需求量小幅下降時,維持節拍時間不變,完成每天的生産任務後,利用剩餘時間開展教育訓練、設備保養等活動。
因為,節拍時間是整個工廠的生産指揮棒,标準作業、物料配送等都是以它為依據,牽一發動全身,這時候,維持一個穩定的生産節奏就至關重要了。
當然,如果根據顧客需求的變化和長期預測來看,需求量的變化将會維持一個較長時期(如3個月或更久),那麼就需要重新設計生産節拍(TT)、調整設備布局和編制标準作業了。
另外,節拍時間的概念主要适用于離散型制造業,對于流程性行業,如石油、化工、冶金等制造業,則不太适用,也就無需計算節拍時間。
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