在马戏团的世界里，走钢丝需要令人难以置信的平衡和技巧。一个错误的举动可能会产生可怕的后果。优化装配线上的工作流程并不那么危险，但它需要一套类似的技能。

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有效的平衡可最大限度地减少浪费，并确保生产线高效运行。然而，生产线平衡对不同的制造商意味着不同的东西。该术语还取决于变量，例如正在组装的产品类型和节拍时间。

“生产线平衡是一个术语，用于解释精益组织中调整生产线上的劳动力以根据需求率匹配节拍时间的过程。”Art of Lean Inc总裁、丰田汽车公司前工程师 Art Smalley 说，“这意味着平衡生产线上的劳动力量与客户的需求率。

“生产线平衡通过标准化工作以精确的方式将劳动力数量与需求生产率联系起来。”Smalley 解释道。“例如，丰田的主管必须与团队领导和团队成员合作，根据涉及节拍时间和标准化工作图表的计算来调整人力。这避免了在需求增加时生产线上没有足够的操作员，或者在需求减少时生产线上多余的劳动力。

Strategos Inc.总裁兼工厂布局专家Quarterman Lee补充道：“在手动装配线上，平衡确保每个生产操作都有大致相同的相关时间，以便操作员可以按顺序工作。一切都必须同步才能高效运行。”

不平衡造成浪费

生产线平衡是精益制造计划的重要组成部分，因为不平衡会产生浪费。

Change Management Associates 常务理事 Drew Locher警告说：“不平衡将产生大量的在制品（WIP）和闲置的操作员。生产线平衡是平顺化的一部分，它是平衡生产的艺术。这使生产能够有效地满足客户需求，同时避免批量生产。它导致整个价值流中的库存、资本成本、人力和生产提前期最少。

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“每当需求发生变化时，你都必须重新平衡。”Locher说。“在任何类型的按订单生产环境中尤其如此。有些生产线需要在每个班次重新平衡。例如，这在门窗制造业中很常见。

“当团队成员通过改善消除流程中的浪费时，我们得到的结果是几个流程中都有空闲时间。”Honsha Group总裁 Sammy Obara 指出。“团队成员倾向于用非增值工作来填补这段时间，或者放慢他们的周期时间。

“通过生产线平衡，有可能将收益转化为底线。”Obara 解释说，他花了三年时间在日本丰田市研究精益制造原则，并在巴西、委内瑞拉和美国的丰田装配厂应用了 10 年。“你通过将人员重新部署到其他增值活动、解决问题、进行改善或替换退休或离开公司的人员来实现收益。”

“如果您不平衡生产线并让所有团队成员在越来越多的空闲时间工作，那么您将拥有一条以相同成本运行的生产线，但工作内容却更少。”Obara 说。“精益的一个常见做法是不断消除所有流程中的浪费，这会在流程中产生空闲时间。领导层必须实现这些个人收益。”

持续流动

精益生产就是建立从原材料采购到最终产品交付给客户的连续流程。这个概念在丰田生产系统之父大野耐一的名言中得到了最好的体现：“能流就流，不能流就拉”。

“在工厂内创建流程始于下游的'先导'过程，例如最终组装。”Productivity Engineering Services LLC 总裁 Jeffrey Miller说。“这是最关键的部分，因为它最接近您的外部客户，并为整个流设定节奏。”

“生产线平衡很重要，因为它有助于实现连续流的精益目标。”Miller 解释说。“想象一下，走进一家装配线的工厂，该装配线应该在一小时内完成一定数量的工作。如果线路平衡不佳，一些站点可能会因工作而变得不堪重负，而另一些站点则有空闲时间，从而导致瓶颈和延误。这可能会导致一个站点的 WIP 堆积，而另一个站点可能会用完零件或材料来处理。

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“结果，线路的流动被打乱了，一些站点工作速度缓慢而另一些站点工作速度很快，导致设施间歇性和不稳定的流量。”Miller 指出。“由于匆忙的工作和生产过程中缺乏一致性，这可能会导致整体生产力下降，以及错误和缺陷的增加。

“此外，生产线平衡不佳会导致库存水平上升，因为‘简单’站点生产过剩，而瓶颈站点越来越落后。”Miller 补充道。“还有宝贵的占地面积被等待处理的过剩库存所占用。”

为避免这些问题并确保成功，重要的是拥有平衡良好的生产线，以保持组件、材料和工作在装配厂的顺畅、一致的流动。

“在传统的批量模型装配线中，产品是大量生产的。”Miller说。“例如，A型可能生产一周，然后是B型的两周，C型的三周。这个过程需要整个生产线在切换模型时进行转换，从而导致效率低下和浪费。

“不同型号的不同工作内容需要为每个型号配备专用的生产线天平。”Miller 解释道。“这种生产方式不仅增加了成品库存，还会导致成堆的WIP库存，从而导致高库存持有成本。此外，它还会延长交货时间并对客户服务产生负面影响。”

相比之下，精益制造计划采用混合模型装配线，该装配线可以平衡地同时构建不同模型而无需转换。生产组合根据客户需求进行均衡。因此，举例来说，该生产线可能会生产一个单位的模型 A，然后是两个单位的模型 B 和三个单位的模型 C，然后重复该序列。

“这种连续流动方法需要在生产线侧储存所有零件编号，或者实施材料排序和配套系统。”Miller 说。“这种方法的回报包括能够以最短的交货时间快速响应客户订单，同时保留很少的成品和 WIP 库存。”

要避免的错误

工程师犯的最大生产线平衡错误之一是没有考虑足够的灵活性。

“生产线的设计需要允许这种做法发生。”Smalley说。“在设备、布局、材料展示和操作员工作空间方面需要有一定的灵活性，以便进行不同级别的人员配备。”

“建立灵活性很重要。”Locher补充道。“你应该能够适应线路停工和干扰。而且，您还必须设计到最慢的流程步骤，考虑人员、零件和流程的变化。

“当您有很多产品变化时，您需要在生产线设计中缓冲它。”Locher解释道。“这就是为什么低混合、大批量装配线往往比高混合、小批量生产线更容易平衡。

“通常，U型单元格为您提供最大的灵活性。”Locher说。“它们使同一操作员能够四处走动，并完成生产线的第一步和最后一步。但是，这并不总是实用的。这通常取决于所组装的产品类型，以及生产设备的尺寸和配置。

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Strategos的Lee认为制造工程师也应该考虑创建更多的装配单元。他指出：“更小、更集中的生产线或多个装配工作单元通常比传统的装配线提供更好的结果。“电池和较小的生产线也减少了需求变化，并减少了成品和在制品库存。

“汽车和电器装配中常用的长线性线的生产线平衡更加困难。”Lee 指出。“工作单元使自我平衡变得更加容易，因为操作员可以轻松地四处走动并互相帮助。”

工程师犯的另一个错误是根据当前的周期时间来平衡装配线。

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“考虑到平衡一条生产线需要额外的努力来创建标准化的工作文件、培训、验证以及变化带来的所有压力，如果不首先尽可能多地消除浪费就来平衡一条生产线是浪费机会。”Honsha Group合伙人Darril Wilburn说。“首先，精简周期时间。然后，使用它们来创建标准化工作。最后，平衡这条线。”

工程师有时也会犯平衡而不是改进装配过程的错误。

“当装配站与生产线的其余部分相比超载时，第一步应该是改进其零件展示、夹具、工具和内部排序。”Takt Times Group合伙人、《精益装配》（CRC Press）一书的作者Michel Baudin说。“一旦你与装配团队一起在它负责的线段内的所有车站完成这项工作，你就会重新平衡车站之间的工作。

“管理层倾向于重新平衡，而不是基于个别任务'已经优化'的假设进行改进。”Baudin解释道。“他们不愿意根据需要深入研究细节以实际改进它们。

Yamazuki 图表

根据 Baudin 的说法，Yamazumi图表是一种可以帮助线路平衡计划的简单工具。这些术语的意思是“堆积如山”，就像根据工作站上执行的所有任务的时间构建堆积条一样。

“X轴是沿线的一系列站点。”Baudin解释道。“Y 轴是时间，在节拍时间有一条线穿过，代表堆叠条的最大高度。”

“设置每月节拍时间后，生产团队便可以按水平轴上的数字和垂直轴上的节拍时间排列每个操作。”Smalley 补充道。“工作内容的数量——增值时间元素和浪费元素，例如步行时间或等待时间——都显示在每个堆叠条形图中。

“在团队负责人的支持下，工作会根据需要进行调整，以平衡生产线上操作员的数量。”Smalley 指出。“工作要素尽可能转移，以允许不同的劳动力配置。”

“ Yamazumi图表是一种显示工作内容如何沿流程分布的可视化方式。”Obara 说。“当生产线的工作内容按团队成员分列显示，并细分该团队成员执行的较小步骤时，更容易直观地看到谁的工作量更多，谁的工作量更少，谁的工作量更大节拍时间以及谁有能力承担其他任务。生产线平衡变得更容易执行。”