約束理論在汽車整車生產流程中的應用

梁素梅

摘要：本文將約束理論應用于汽車整車生產流程中，并通過產能找到了影響其生產率的瓶頸工藝——涂裝工藝，按照改進的約束理論的七個步驟，對某汽車生產公司整車生產流程進行工藝分析，繪制工藝流程圖，并找出此生產流程中的瓶頸，考慮出現瓶頸的原因，提出消除瓶頸（涂裝工藝）的建議或者方案，并應用這些建議和方案消除瓶頸。最后謹防人的惰性。運用約束理論可以降低盲目進行改造帶來的投資風險，達到提高汽車生產企業生產率和顧客滿意度的目標。

關鍵詞：約束理論;汽車生產;瓶頸;優化

0? 引言

汽車整車生產流程由沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝和總裝工藝四個工藝組成。其中沖壓工藝是為了生產出各種車身沖壓零部件。首先要把整卷鋼板裁剪成大小不等的幾塊后，分類整理，以便有各自不同的用處。焊接工藝是為了將各種車身沖壓部件焊接成完整的車身。在焊接車間，各種各樣的車身零部件在這里結合到了一起，完成這項工作的是另一項關鍵工藝——焊接。涂裝工藝是為了防止車身銹蝕，使車身具有靚麗外表。總裝工藝是為了將車身、底盤和內飾等各個部分組裝到一起，形成一臺完整的汽車[1]。

1? 約束理論（TOC）

約束理論（Theory of Constraints，TOC）是由以色列物理學家高德拉特博士（Dr. Eliyahu M.Goldratt）提出的。約束理論的核心思想是通過降低瓶頸資源對產銷率（T）的約束、減少庫存（I）和降低經營成本（OE）等手段達到企業賺錢的最終目的。產銷率是收入的錢代表組織通過銷售的贏利速度[2]。一般用銷售收入減去變動成本之后得到的利潤。產銷率的完成無法單靠生產部門，它需要整個汽車生產公司各部門共同協作下才能完成。庫存就是目前一切不用的資源。它包括存貨和資產。這些資源投入了金錢，產生了一系列維持庫存所用的金錢，機會成本。經營成本是指將庫存變成產銷率的過程中的開支。包括直接人工和間接人工費用、銷售費用以及管理費用。瓶頸資源指需求大于或等于實際生產能力的資源或活動;或者是降低產能率的資源或活動為瓶頸（約束）。其他的資源成為非瓶頸資源。汽車生產企業盈利的前提是產銷率升高，庫存減少和經營成本降低。

解決瓶頸的五個聚焦步驟是第一步，找出系統之瓶頸。第二步，尋找解決這些瓶頸的方法和措施。第三步，非瓶頸項目必須支持和服從第二步的各種方法和措施。第四步，實施這些方法和措施，消除掉系統中的瓶頸。第五步，回頭看，謹防人的惰性成為系統的瓶頸。具體實施為假如第四步的改善打破了原先的瓶頸，則再回到第一個步驟。

五個聚焦步驟的具體實施方案為第一步對汽車整車生產流程進行工藝分析;第二步是繪制工藝流程圖;第三步是找出汽車整車生產流程中的瓶頸;第四步是考慮汽車整車生產流程出現瓶頸的原因;第五步是提出消除瓶頸的建議或者方案;第六步是實施建議和方案消除瓶頸;第七步是回到第一步，循環進行。

2? 汽車整車生產流程現狀

汽車整車生產流程由沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝、總裝工藝四個工藝組成。消除汽車整車生產流程中的瓶頸，提高汽車企業整體產銷率和市場競爭能力。

為了保證汽車整車生產流程中各工藝的同期化，防止在制品不足或過多的現象發生，需要保證各工藝的投入和產出相互匹配，然而現在某汽車生產企業在汽車生產流程中時有阻滯現象發生，機器設備的生產率比較低，有時會出現汽車訂單無法按時交貨。在如今疫情情況下，汽車行業比較蕭條，加上市場競爭環境的激烈，確保汽車產品是否按期交貨會影響到汽車企業的信譽，甚至關系到汽車企業的生死存亡。通過發現，涂裝工藝是約束汽車整車生產流程的關鍵因素。本文將約束理論應用于汽車整車生產流程中，并通過產能找到了影響其生產率的瓶頸工藝——涂裝工藝，按照改進的約束理論的七個步驟，對某汽車生產公司整車生產流程進行工藝分析，繪制工藝流程圖，并找出此生產流程中的瓶頸，考慮出現瓶頸的原因，提出消除瓶頸（涂裝工藝）的建議或者方案，并應用這些建議和方案消除瓶頸。最后謹防人的惰性。運用約束理論可以降低盲目進行改造帶來的投資風險，達到提高汽車生產企業生產率和顧客滿意度的目標。

3? 具體應用

3.1 對汽車整車生產流程進行工藝分析

汽車整車生產流程由沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝、總裝工藝四個工藝組成。

3.2 繪制工藝流程圖

某一汽車公司以生產轎車為主，該公司具有沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝和總裝工藝四個工藝如圖1所示。其中沖壓工藝的產能是35臺每小時，焊接工藝的產能是40臺每小時，涂裝工藝的產能是20臺每小時，總裝工藝的產能是30臺每小時[3]。

3.3 找出生產流程中的瓶頸

瓶頸工藝一般有如下6種典型情況：

①部分生產工藝的生產能力低于實際市場需求。

②全部生產工藝的生產能力都低于實際市場需求。

③全部生產工藝的生產能力都高于實際市場需求。

④增加新的生產工藝設備或者改進工藝會對瓶頸工序產生良好的效果。

⑤通過外包給其他廠家提高汽車生產的能力對瓶頸工藝產生有益影響。

⑥通過營銷手段提高市場的需求對瓶頸工序的改善產生促進作用。

從圖1中可以看出在整個汽車公司中涂裝工藝產能最低，為20臺每小時，小于其他工藝的產能，則判斷是整個汽車生產公司中的瓶頸工藝。在實際生產中，涂裝工藝確實是此汽車公司中的瓶頸工序。

3.4 考慮汽車整車生產流程出現瓶頸（涂裝工藝）的原因

經過分析，使得涂裝工藝成為汽車整車生產流程中的瓶頸的原因有以下方面：涂裝工藝的產能是20臺每小時，偏低。涂裝機器人計劃性停機和非計劃性停機耗時都比較高。沒有充分利用涂裝機器[4]。

3.5 提出消除瓶頸（涂裝工藝）的建議或者方案

消除瓶頸（涂裝工藝）一般可以通過增加涂裝工人，或者涂裝機器人（因購買涂裝機器人的成本較高，本文不考慮）、提高瓶頸工藝的增值作業、減少或消除非增值作業和提高生產能力。具體的方案如下：

①消除瓶頸工藝（涂裝工藝）的閑置時間。

②瓶頸（涂裝工藝）供料外包。

③減少瓶頸工藝（涂裝工藝）的生產準備和加工時間。

④提高瓶頸工藝（涂裝工藝）的生產效率和服務質量。

3.6 實施建議和方案消除瓶頸

3.6.1 消除瓶頸工藝（涂裝工藝）的閑置時間

此汽車公司想通過長期增加兩個涂裝工人在瓶頸（涂裝工藝）上，能迅速的協助涂裝機器人完成車白身涂裝前的準備工作以及檢驗是否涂裝合格工作。減少涂裝機器人的空閑時間。充分利用涂裝機器人，達到較高的涂裝利用率。

3.6.2 瓶頸（涂裝工藝）供料外包

汽車公司通過把車白身涂裝工藝生產出來的產品外包給其他比自己涂裝工藝生產成本更低的外包商來獲取更多的凈利潤。但是要注意，其他非瓶頸資源比如說沖壓工藝、焊接工藝和總裝工藝，不能限制最后的汽車成品的數量，汽車成品的數量是由涂裝工藝決定，因此不能通過外包其他非瓶頸資源而節省其他成本。這反而屬于一種浪費。

3.6.3 減少瓶頸工藝（涂裝工藝）的生產準備和加工時間

在涂裝工藝減少瓶頸工藝（涂裝工藝）的涂裝準備時間和涂裝機器人涂裝時間。

3.6.4 提高瓶頸工藝（涂裝工藝）的生產效率和服務質量

取消涂裝機器人午餐停機，涂裝工人吃飯由涂裝班組長頂崗代替，做到人停，機不停。提高涂裝工人的技術水平，提高涂裝工人的生產效率，減少出錯和不合格。安排熟練的涂裝工人操作涂裝機器人，取消該工藝輪崗實習，盡量做到涂裝機器人滿負荷運轉。在汽車需求低谷時安排涂裝機器人的清潔和維修保養，并對涂裝工人進行業務培訓。在汽車需求高峰期使用兼職涂裝工人。制定激勵政策和團隊意識提高生產能力。

3.7 謹防人的惰性成為汽車整車制造流程中的瓶頸

在汽車整車制造流程中找到涂裝工藝是整個生產流程的瓶頸，然后通過實施建議和方案消除涂裝工藝這個瓶頸，一定要回頭看，重新回到第一步，因為可能會出現新的瓶頸工序，然而以前對于涂裝工藝有效的建議和方案，對于新出現的瓶頸工藝不一定有效。

4? 結論

①消除瓶頸工藝（涂裝工藝）的閑置時間和減少瓶頸工藝（涂裝工藝）的生產準備和加工時間可以縮短汽車生產周期。

②增加汽車整車生產公司的產能需要通過增加瓶頸工藝即涂裝工藝的產能來達到目標，而增加汽車整車生產公司中的非瓶頸工藝的產能（如沖壓工藝、焊接工藝和總裝工藝）對增加整個汽車生產的有效產能沒有影響，只增加了汽車庫存。

以上兩類方案的實施打破了瓶頸，減少了各機器的繁忙率，使其運行良好;提高各機器的利用率，縮短汽車生產的平均生產周期，提高系統產能，增加此汽車生產企業在市場的核心競爭力。

參考文獻：

[1]https：//wenku.baidu.com/view/c928dee50975f46527d3e1c2.html.

[2]Yuji，Kishira（岸良裕司）著，朱彥澤，譯.圖解TOC問題解決法（修訂本）[M].北京：電子工業出版社，2020.

[3]毛健，喬金友，王立軍，等.基于Witness的汽車零部件生產物流系統仿真研究[J].工業工程，2011（3）：124-127.

[4]夏燦明，樓園，齊霄.約束理論在H公司生產系統的應用[J].數學的實踐與認識，2016，13.