一、品種均衡的概念
品種均衡就是在一個(gè)單位期間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品組合平均化，使各種產(chǎn)品在不同單位期間不產(chǎn)生波動(dòng)，在生產(chǎn)各種產(chǎn)品時(shí)所需前工序的零部件數(shù)量不產(chǎn)生波動(dòng)。
在傳統(tǒng)大批量的生產(chǎn)排程中，較常見(jiàn)的是以月為單位來(lái)安排生產(chǎn)。例如，某工廠某月有三種產(chǎn)品X、Y、Z需要生產(chǎn)。X產(chǎn)品的需求數(shù)為1000件，Y產(chǎn)品為600件，Z產(chǎn)品為400件。假若每月工作日20天，則傳統(tǒng)生產(chǎn)計(jì)劃安排為前10個(gè)工作日先將X產(chǎn)品生產(chǎn)完畢，然后6天生產(chǎn)Y產(chǎn)品，最后4天生產(chǎn)Z產(chǎn)品，如表4-1所示。這是一種常見(jiàn)的型態(tài)，也稱(chēng)為分段生產(chǎn)。雖然這種傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)的方法可以節(jié)省作業(yè)轉(zhuǎn)換時(shí)間，但是，與市場(chǎng)需求會(huì)出現(xiàn)很大的差異。因?yàn)橐粋€(gè)企業(yè)的產(chǎn)品一般都有多個(gè)用戶，每個(gè)用戶對(duì)品種、型號(hào)、式樣的要求不同，要求交貨的具體時(shí)間也不相同。
企業(yè)應(yīng)該在盡可能短的時(shí)間內(nèi)（如1天）提供盡可能多的品種。而傳統(tǒng)大批量的生產(chǎn)排程方法在某時(shí)勢(shì)必使一部分產(chǎn)品供大于求，銷(xiāo)售不出去，造成積壓。同時(shí)，另一部分產(chǎn)品生產(chǎn)不出來(lái)，供不應(yīng)求，發(fā)生缺貨。無(wú)論是哪種情況都會(huì)造成損失和浪費(fèi)。從表4-1可以看出，X產(chǎn)品通常會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)時(shí)間的庫(kù)存，而Z產(chǎn)品卻大半個(gè)月無(wú)貨可供。
為了滿足需求的多樣性，可以進(jìn)行如下改進(jìn)：
可以減少生產(chǎn)批量，每天生產(chǎn)X產(chǎn)品50件，Y產(chǎn)品30件，Z產(chǎn)品20件，如表4-2所示。一個(gè)月20天每天重復(fù)1次，共20次，這樣每天都可以生產(chǎn)出X產(chǎn)品、Y產(chǎn)品和Z產(chǎn)品，產(chǎn)品積壓與短缺的情況將大大減少，企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)資源利用率也大大提高。但是，此時(shí)（每天重復(fù)1次）作業(yè)切換次數(shù)為原生產(chǎn)安排（每月重復(fù)1次）的20倍，作業(yè)轉(zhuǎn)換的輔助時(shí)間大大增加。為避免這種損失，就要設(shè)法減少每次作業(yè)轉(zhuǎn)換時(shí)間。如果將作業(yè)轉(zhuǎn)換時(shí)間降為傳統(tǒng)方式的1/20，就可以彌補(bǔ)這種損失。
這種安排以天為單位，與傳統(tǒng)的以月為單位的生產(chǎn)安排相比，其庫(kù)存與滿足市場(chǎng)需求方面都有較大改善。但是在每天的生產(chǎn)安排中，依然按照批量生產(chǎn)的方式，即先生產(chǎn)50件X產(chǎn)品，其次是30件Y產(chǎn)品，最后是20件Z產(chǎn)品，如表4-3所示。
如果進(jìn)一步細(xì)化生產(chǎn)單位，1天內(nèi)產(chǎn)品X、Y、Z按照5：3：2的比例進(jìn)行輪番生產(chǎn)，1/10個(gè)工作日重復(fù)1次，1天重復(fù)10次，1個(gè)月重復(fù)200次。這樣，對(duì)顧客的服務(wù)與對(duì)企業(yè)資源的利用情況就會(huì)更好，不僅使得在更短的周期內(nèi)產(chǎn)品種類(lèi)出現(xiàn)的比率是均衡的，而且使在這些產(chǎn)品的生產(chǎn)中消耗的前工序的零部件數(shù)量盡量小地波動(dòng)。
例如，X、Y、Z三種產(chǎn)品各由A、B、C三種零件組成，如表4-4所示。表4-5為X、Y、Z批量分別為50件、30件、20件時(shí)需要的各種零件數(shù)量。從表中可知，每日按照X、Y、Z各自批量生產(chǎn)，則各個(gè)零件波動(dòng)較大。例如，當(dāng)生產(chǎn)X產(chǎn)品時(shí)需要A零件為10個(gè)，當(dāng)生產(chǎn)Y產(chǎn)品時(shí)需要A零件為2個(gè)，這樣容易產(chǎn)生庫(kù)存和人員的浪費(fèi)。
如果1天內(nèi)產(chǎn)品X、Y、Z按照5：3：2的比例進(jìn)行輪番生產(chǎn)，1/10個(gè)工作日重復(fù)1次，則1/10個(gè)工作日內(nèi)各個(gè)零部件的消耗速率就相同，如表4-6所示。
以這樣的思路改進(jìn)下去，不斷細(xì)化生產(chǎn)單位，直到可以按照“X-Y-X-Z-X-Y-X-Z-X-Y”的順序重復(fù)生產(chǎn)，達(dá)到最小的觀察時(shí)間單位，滿足精益生產(chǎn)倡導(dǎo)的以小時(shí)、分鐘為單位進(jìn)行安排的要求，實(shí)現(xiàn)均衡化生產(chǎn)。
因此，按品種均衡就是要在一定的周期內(nèi)各品種出現(xiàn)的比率是均等的，并且時(shí)間周期盡量縮短，盡量細(xì)化觀察標(biāo)準(zhǔn)，如圖4-9所示。這樣使產(chǎn)品瞬時(shí)生產(chǎn)數(shù)量波動(dòng)盡可能控制到最小程度。圖4-10為按不同時(shí)間單位均衡的實(shí)例。
二、品種均衡的作用
從企業(yè)內(nèi)部組織來(lái)看，由于面臨多品種生產(chǎn)，企業(yè)必須配備多種設(shè)備和多種技能工，準(zhǔn)備多種原材料。如果生產(chǎn)不均衡在一段時(shí)間內(nèi)只生產(chǎn)一種產(chǎn)品，就會(huì)造成忙閑不均，在生產(chǎn)某一種產(chǎn)品時(shí)，可能一部分車(chē)間和設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行，部分工人加班加點(diǎn)，某些原材料和外購(gòu)件一時(shí)供應(yīng)不上；相反，另一部分車(chē)間和設(shè)備負(fù)荷不足，甚至空閑，工人無(wú)事可做，某些原材料和外購(gòu)件出現(xiàn)積壓。其結(jié)果導(dǎo)致了庫(kù)存的浪費(fèi)和等待的浪費(fèi)。
案例一：某汽車(chē)裝配線裝配A、B兩種車(chē)型，裝配順序是4個(gè)A型車(chē)和4個(gè)B型車(chē)循環(huán)。裝配線和部件線的生產(chǎn)節(jié)拍都是4min，生產(chǎn)部件A和B的工序都需要兩名操作工。由于車(chē)型的不同而需要不同的部件，即裝配A型車(chē)需要用到A部件，裝配B型車(chē)需要用到B部件，如圖4-11所示。
（1）如果按照準(zhǔn)時(shí)化的要求進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)后工序裝配線裝配B型車(chē)時(shí)，需要使用B部件，則生產(chǎn)A部件的生產(chǎn)線等待，反之亦然，這樣就造成了等待的浪費(fèi)。
（2）部件線的生產(chǎn)節(jié)拍仍為4min，如果為了使各工序不等待，就會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)剩而庫(kù)存增加，造成生產(chǎn)過(guò)早的浪費(fèi)和庫(kù)存的浪費(fèi)，如圖4-12所示。
（3）為了解決上述問(wèn)題，如果將部件線的生產(chǎn)節(jié)拍調(diào)整到8min，各工位無(wú)等待現(xiàn)象，并且生產(chǎn)能力配置可減少50%（如部件線操作人員只需1人）。但是后工序的裝配線在使用其中一種部件時(shí)，另一種部件會(huì)有中間庫(kù)存。例如，后工序的裝配線在使用部件B時(shí)，A部件線還在生產(chǎn)，但A部件未被領(lǐng)取，因此出現(xiàn)中間庫(kù)存，最多時(shí)會(huì)出現(xiàn)2個(gè)A部件，如圖4-13所示。
（4）若對(duì)后工序進(jìn)行品種均衡，按照“A-B-A-B-A-…”的循環(huán)順序進(jìn)行生產(chǎn)，如圖4-14所示。這樣可消除庫(kù)存和等待，同時(shí)生產(chǎn)能力配置可以減少50%。
案例二：圖4-15為生產(chǎn)a、b、c三種車(chē)型裝配線。a車(chē)型作業(yè)時(shí)間是4.2min，b車(chē)型3.8min，c車(chē)型4.0min，根據(jù)生產(chǎn)需求，裝配線的平均節(jié)拍是4min,如果采取連續(xù)生產(chǎn)方式，如圖4-15a所示。整個(gè)裝配線需要按最大節(jié)拍4.2min（生產(chǎn)a車(chē)型）配置人員，但當(dāng)最小節(jié)拍3.8min（生產(chǎn)b車(chē)型）時(shí)則會(huì)產(chǎn)生等待，從而造成人員的浪費(fèi)。
對(duì)裝配線生產(chǎn)進(jìn)行品種均衡即采用混流生產(chǎn)，如圖4-15b所示。操作者盡管在生產(chǎn)節(jié)拍 56較長(zhǎng)的a車(chē)型時(shí)壓位，但是緊接著就生產(chǎn)節(jié)拍較短的b車(chē)型，這樣剛剛達(dá)到平均節(jié)拍，因此可以按平均節(jié)拍配置人員。這種適合于人員配置的生產(chǎn)方式，既能合理配置人員，又能滿足生產(chǎn)，消除浪費(fèi)。
總之，在混流裝配線上，即使各個(gè)品種的產(chǎn)品在每個(gè)工作站的平均負(fù)荷都達(dá)到均衡，但是對(duì)每個(gè)品種來(lái)講，隨著投產(chǎn)順序的不同，不同品種的產(chǎn)品在不同工作站中負(fù)荷各不相同，工作站中閑置與超載現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。而工作站的閑置與超載均會(huì)造成裝配流水線效率低下，尤其是超載現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大的工人為了趕上生產(chǎn)線的運(yùn)行節(jié)拍，常常忽視了產(chǎn)品質(zhì)量。這樣不僅影響到產(chǎn)品的質(zhì)量而且增加了生產(chǎn)成本，降低了效率。據(jù)美國(guó)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，即使在美國(guó)這樣工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，在工業(yè)裝配生產(chǎn)中平均要有5%~10%的生產(chǎn)時(shí)間是浪費(fèi)在平衡延遲上。而采用品種均衡后，通過(guò)把所需工時(shí)多的產(chǎn)品、所需工時(shí)一般的產(chǎn)品、所需工時(shí)少的產(chǎn)品合理地搭配，均衡地進(jìn)行流水混流生產(chǎn)，可有效地解決裝配線平衡問(wèn)題。
綜上所述，實(shí)施均衡化是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，它有五個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：
（1）零部件使用量穩(wěn)定。因?yàn)樵诿總€(gè)循環(huán)內(nèi)生產(chǎn)的種類(lèi)及數(shù)量都一樣，所以向前工序領(lǐng)取或向零部件倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)取的零部件類(lèi)別和數(shù)量也較穩(wěn)定，向供應(yīng)商訂貨的類(lèi)別及數(shù)量也較穩(wěn)定。
（2）設(shè)備和人力負(fù)荷穩(wěn)定化，提高利用率。各個(gè)生產(chǎn)階段所需求的種類(lèi)及數(shù)量穩(wěn)定，會(huì)使各工序以及供應(yīng)商的生產(chǎn)負(fù)荷也較穩(wěn)定，設(shè)備和人力利用率也較高。
（3）在制品與庫(kù)存大大減少。在制品庫(kù)存量與生產(chǎn)批量成正比，均衡化生產(chǎn)需減少批量，因此庫(kù)存也將大量減少。
（4）提高了對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度。均衡化生產(chǎn)減少批量，使每一個(gè)產(chǎn)品制造周期大幅縮短，大大提高了市場(chǎng)響應(yīng)能力。
（5）使工人操作更加熟練。工人在批量較大的生產(chǎn)情況下，一般各品種每月重復(fù)生產(chǎn)一次，由于相隔時(shí)間長(zhǎng)，在切換做另一產(chǎn)品的初期時(shí)，往往作業(yè)效率低，易產(chǎn)生品質(zhì)問(wèn)題。在均衡生產(chǎn)的條件下，工人每天都要生產(chǎn)不同種類(lèi)的產(chǎn)品，通過(guò)這種高頻率、切換的生產(chǎn)方法，使得工人對(duì)這幾種產(chǎn)品的操作越來(lái)越熟練，有助于提高勞動(dòng)效率。
實(shí)現(xiàn)均衡化生產(chǎn)需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
（1）不同的產(chǎn)品其作業(yè)方式多少會(huì)有不同的地方，所以事前的訓(xùn)練是很重要的。在實(shí)際作業(yè)中，很容易有錯(cuò)誤的動(dòng)作和拿錯(cuò)部件的現(xiàn)象。如何用防錯(cuò)法的原理來(lái)避免，成為一個(gè)必須研究的課題。
（2）與前工序相對(duì)，小批量生產(chǎn)中的頻繁的物品取用是必要的，為了讓庫(kù)存和出品時(shí)間縮短，所在前工序中有必要進(jìn)行小批量的生產(chǎn)，縮短程序的運(yùn)行時(shí)間，因此增加了生產(chǎn)品種的切換次數(shù)，從而切換總時(shí)間大幅度地增加。企業(yè)必須努力采用快速轉(zhuǎn)換技術(shù)補(bǔ)償這部分的時(shí)間損失。
（3）不同的零部件生產(chǎn)除了作業(yè)不同外，有時(shí)使用的設(shè)備、夾具、模具或工具也會(huì)有不同的地方。因此，除了要導(dǎo)入快速轉(zhuǎn)換技術(shù)外，也可以考慮設(shè)計(jì)通用的工裝、夾具來(lái)整合不同的產(chǎn)品，以配合適當(dāng)?shù)臋C(jī)器設(shè)備，一般以引入應(yīng)用柔性生產(chǎn)系統(tǒng)（Flexible ManufacturingSystem,FMS）和成組技術(shù)（Group Technology,GT）的生產(chǎn)機(jī)器配置技術(shù)為宜。為了實(shí)現(xiàn)這些手段，需要一定技術(shù)和資金，這有時(shí)會(huì)超越一般中小企業(yè)的能力。
（4）在市場(chǎng)需求量大幅度變動(dòng)的時(shí)候，生產(chǎn)量的適應(yīng)也會(huì)變得很困難。例如以月安排的生產(chǎn)計(jì)劃，供應(yīng)商也是據(jù)此安排生產(chǎn)供貨。但是實(shí)際的需求量與原先的計(jì)劃量差異太大時(shí)，供應(yīng)商的生產(chǎn)就會(huì)受到很大影響，而無(wú)法正常供貨。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以采取兩種辦法：①設(shè)法將變動(dòng)的幅度控制在10%以內(nèi)。每天必須從市場(chǎng)上的銷(xiāo)售點(diǎn)收集市場(chǎng)需求的信息，隨時(shí)更新市場(chǎng)需求量的預(yù)測(cè)。一般的以一個(gè)月預(yù)測(cè)一次的方式無(wú)法及時(shí)反應(yīng)市場(chǎng)的變化，最好做到每10天一次的“旬預(yù)測(cè)”。根據(jù)旬預(yù)測(cè)的生產(chǎn)計(jì)劃與實(shí)際的需求量差異量通常可以維持在10%以內(nèi)。②如果要結(jié)束某種特定類(lèi)型產(chǎn)品的生產(chǎn)，必須事先通知供應(yīng)商，并對(duì)相關(guān)損失進(jìn)行補(bǔ)償。
