DBR理論在熱處理生產的應用研究

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摘要：dbr約束理論是由以色列物理學家Goldratt于1986年提出的,是制造業解決約束資源的有效方法.因此將DBR理論引入到熱處理關鍵環節管理，重點解決產生在單一生產要素的中間工序環節上約束資源的瓶頸問題。關鍵詞：DBR理論；熱處理；生產管理；約束資源摘要：DBR約束理論是由以色列物理學家Goldratt于1986年提出的,是制造業解決約束資源的有效方法.因此將DBR理論引入到熱處理關鍵環節管理，重點解決產生在單一生產要素的中間工序環節上約束資源的瓶頸問題。

關鍵詞：DBR理論；熱處理；生產管理；約束資源

熱處理生產是制造型企業生產流程中重要組成部分，熱處理后的材料狀態，決定產品內在質量和使用性能，傳統制造業對熱處理生產計劃重視不夠，加上熱處理設備投資較大，能耗和維護成本高等因素，使熱處理生產資源成為部分企業制造過程的瓶頸，通過DBR理論實際應用研究，嘗試在不增加設備和人工的前提下，使熱處理生產資源增量，提升企業的生產能力。

1熱處理生產中現存的管理問題分析

以某廠熱處理車間為例：改進前關鍵真空熱處理設備4臺；每周6天生產，設備周平均維護時間0.5天，工作班2班次，每班平均工作時間8h，熱處理關鍵設備周工作時間：4×（6-0.5）×2×8=352h，關于改進前某廠真空熱處理設備利用率統計數據詳如表1。原因分析：制造型企業中，冷工藝（機加、鈑金、裝配等）生產計劃期量相對準確，但對熱處理工藝生產計劃周期，部分企業會用中間工序的一個期量代替。這個熱處理期量來源：一是熱處理工藝參數之和，二是以往熱處理生產周期算術平均值，三是管理者經驗推算等；事實上熱處理工藝種類繁多，不同金屬材料的退火、淬火、回火、正火、冷處理、校正及機械性能測試的環節，生產周期從幾小時到幾天相差幾十倍，同種材料工藝的零件由于時間參數不同，也需要分爐處理，再加上設備占用后零件待排產等待時間，設備維護、檢測和故障時間影響。所以，準確的熱處理生產計劃周期，不能在零件機加投產初期編制的計劃中確定，由于熱處理生產周期的不確定，為按期完成零件交付，零件加工車間會在零件熱處理時，不斷催促生產交付，使熱處理生產車間不斷重復的不均衡生產，造成設備長時間占用，又使待熱處理零件項目不斷積壓，結果是熱處理生產工序成為約束資源，零件熱處理生產計劃因排產等待被延長；如果增加熱處理設備不僅成本增加，短期內也難以形成產能。

2DBR理論在熱處理生產管理控制應用

DBR理論（Drum—Bufter—Rope），即鼓—緩沖器—繩理論，已廣泛應用在制造業生產管理各項控制領域，特別是訂單生產計劃控制方面，對于車間級生產瓶頸資源管理，有明顯效果，本文研究的重點是：在生產要素單一的孤立工序環節上，對DBR理論的實際應用。如何解決熱處理生產資源需求和使用不平衡緩沖器的設置尤為重要，常規熱處理計劃生產中，零件到廠后就是熱處理生產開始時間，如果在熱處理車間生產前設立一個緩沖器，會解決上述熱處理計劃排產問題，建立一個待熱處理庫房，可以成為緩沖器，但會增加企業成本并將延長排產計劃期。這里換一種思路，創建一個模擬的緩沖器，也可以起到類似的作用，通過熱處理預排產計劃的編制，在時間順序上形成一個模擬緩沖器，計劃編制提前期可以成為模擬緩沖器的繩，其長短可以由計劃編圖1DBR理論在熱處理生產應用模型制提前期確定。由此，BDR在熱處理車間生產應用模型成立，如圖1所示，其使用方法：一是熱處理車間根據生產線運行情況，對關鍵設備未來一周（或二周）發出預排熱處理計劃編制信息；二是零件加工車間提供計劃期內，零件到達熱處理車間的具體時間和熱處理工序；三是熱處理車間根據零件信息，編制未來一周（或二周）的關鍵熱處理設備生產計劃，計劃在有效利用資源的前提下，將待生產零件有序排入各關鍵設備的生產計劃中；四是熱處理車間提前公布熱處理關鍵設備生產計劃，便于零件加工車間依據熱處理計劃調整制造生產計劃，充分利用熱處理設備空閑資源，緩沖器效應出現，約束資源產能被釋放[1]。此應用模型建立，不僅解決熱處理生產中資源浪費問題，還可延伸為零件制造計劃閉環管理，使熱處理生產計劃有機納入到零件制造全過程，使中間工序的生產管理顯現化，使熱處理資源得到充分的利用。

3熱處理生產管理的應用DBR理論步驟

步驟1：識別生產系統中的約束資源，約束資源制約著系統的生產節奏（Drum）；本文中約束資源為熱處理生產中關鍵設備。步驟2：確定合適的時間緩沖（Timebufter）長度，使物料提前一段時間投入生產，保證瓶頸資源的生產節奏或避免瓶頸資源饑餓；通過熱處理車間向零件加工車間發出計劃信息申請后，零件加工車間反饋信息到熱處理實際生產間隔時間，即是緩沖時間長度，信息到生產間隔時間越長，緩沖時間越長，為保證緩沖器的準確性和時效性，緩沖時間應控制在一至二周。步驟3：確定瓶頸資源的生產節奏；熱處理車間關鍵設備每日最大產能的有效工作時間定義為瓶頸資源的生產節奏。步驟4：確定各訂單的投放時間，使非瓶頸資源與瓶頸資源的工序保持同步；將一至二周的熱處理關鍵資源生產計劃，反饋給零件加工車間，零件加工車間根據熱處理關鍵資源生產計劃，調整本車間零件計劃進度與之同步，保證瓶頸資源的生產節奏均勻高效。步驟5：調整緩沖區的大小，減少非瓶頸資源的在制品庫存。本案中的緩沖區是模擬狀態下的建立的，對在制品庫房不造成壓力[2]。在實際應用中，以上幾個步驟是反復循環執行，也可適當改進調整，可能存在問題有以下幾點。1）熱處理車間生產線出現臨時故障，影響計劃執行；熱處理車間需要對生產線上設備完好率、生產線有效期、計量設備檢測周期等進行風險管理，控制時故障的發生。2）零件加工車間沒有及時準確提供相關零件生產信息；零件加工車間應按越是資源優先原則，指定生產計劃部門及時準確提供零件相關生產信息。3）零件加工車間未按約定時間送達待熱處理零件，熱處理計劃無法按期執行；零件加工車間應加強計劃管理，有效控制零件送達熱處理車間的時間，避免后續生產計劃的被動調整。4）零件加工車間與越是資源生產計劃不同步；零件加工車間要響應熱處理關鍵設備生產計劃中空隙和過載需求，按約束資源優先原則調整本車間計劃生產，為保證約束資源高效利用[3]。

4熱處理計劃應用效果及后續改進分析

以某廠熱處理車間為例：改進后關鍵真空熱處理設備4臺；每周5天生產，設備平均維護時間0.5天工作班2班次，每班平均工作時間8h，熱處理關鍵設備周工作時間：4×（5-0.5）×2×8=288h，改進后某廠真空熱處理設備利用率統計數據詳見表2。

5結語

本文針對DBR理論在某一中間工序生產環節控制應用進行探討，對約束資源合理利用，提出一個新的嘗試，通過模擬緩沖器的設立，有效釋放出部分約束資源，可以對臨時需求加入熱處理計劃創造條件，并為打通冷熱加工計劃，提供一個可操作的方法，豐富了DBR在制造領域的研究和應用。

參考文獻

[1]張國輝.改進鼓一緩沖器一繩理論的生產管理方法研究[J].管理現代化，2014，34（5）：78-80.

[2]王雷.基于鼓—緩沖—繩法的晶圓制造雙重資源約束指派問題[J].制造業自動化，2018，40（10）：113-116.

[3]劉喜龍，張勇，張晶晶.有心感應爐組生產能力提升影響因素分析[J].工業加熱，2019，48（4）：67-69.

作者:徐光宇 單位:航空工業沈陽飛機工業（集團）有限公司