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基于生产线平衡的ECRS概念：冰冻鸡肉生产的案例分析
Pornthipa Ongkunaruk 和 Wimonrat Wongsatit
农业大学农产品工业技术系 曼谷 泰国
摘要
目的：本论文的目的是提高泰国一家大型冰冻鸡肉厂的生产效率。本文基于工作研究原理和标识瓶颈操作对生产过程进行分析，并为鸡肉的制备过程开发了三种模型。
设计/方法/途径：首先，通过收集生产过程中的所有工序的周期时间并基于工作研究原理来分析当前的生产系统。然后，设计生产操作和识别瓶颈操作。之后，运用三种方法—基于线平衡（LB），约束理论，JIT的概念或ECRS（取消、合并、重排和简化）--在实际生产线中提出并实施。
结果：运用ECRS的概念，作者实现了组合：把两个工作站整合为一个工作站，如搬运和称重，或称量面糊和鸡肉混合。然后，简化是在工作E上实现的，或者用推车运送小鸡来替代步行运送，这种方法可以提高循环时间，减少人员数量。它可以提高生产线的效率，生产率能达到94.20%，并减少员工14人，降低劳动成本356160泰铢/年。
独创性/价值：大多数农产品工业生产过程都是劳动密集型的。因此，平衡生产线有助于提高生产力和降低成本。作者发现案例研究公司设计的生产线不与生产线一致。一个简单的改进，可以通过调整工作顺序来完成。此外，目前的生产线没有运用精益生产的概念。ECRS的实施可以减少等待时间，简化工作，
关键词：工艺改进，工作研究，ECRS的概念，生产先平衡
论文类型：案例研究
- 介绍
在过去的20年里，农产品加工业已成为主要的经济驱动力。在这个行业，食品和饮料市场是充满活力和高度竞争性的。因此，制造商在维持低成本的同时还要面对市场需求的挑战。提高生产效率是减少生产成本的一条途径（Gargouri等，2002）。
截至2010，泰国是世界上鸡肉制品出口第一大国（联合国统计司，2012），占全球的13.6%。贸易价值6，448，824，241美元。泰国的鸡肉制品生产商可以分为两组。第一组，有垂直一体化的大企业，集成化达到整个肉鸡供应链，即孵化场，屠宰场，加工厂和出口商。第二组，有中小型企业。他们从大型企业购买鸡饲料和小鸡，把鸡喂养大了之后，把它们卖回大型企业。目前，泰国鸡肉制品90%以上是由12家大型企业生产的。他们之间竞争激烈；如果在客户需要时，公司无法交付产品，公司很可能会输给竞争对手。本文研究的目的是提高泰国大型冷冻鸡肉生产企业的生产能力。然后，根据工作研究原理，对生产过程进行分析，并标识瓶颈操作。提出了鸡肉制备的三种模型，讨论三种方法的制备过程并进行比较。最后，我们将最佳的方法应用到实际的生产系统中。
- 案例研究背景
我们的案例研究公司是泰国家禽产业的龙头企业之一。2010年，该公司在泰国肉鸡工业中排名第三位，并且是泰国冷冻鸡肉产品的第四大出口商。公司包括饲料厂、孵化场、养鸡场和鲜冻鸡肉加工厂。此外，该公司还从一个承包农场购买活鸡。该公司冷冻鸡肉产品的供应链如图1所示。冷冻鸡肉产品是外国客户订制的，其中大多数是欧洲和美国的客户。公司的主要战略是快速反应；因此，该公司必须提高供应链效益。他们的主要产品是冷冻炸鸡，冷冻烤鸡和冷冻蒸鸡肉。
在这项研究中，我们专注于他们的冷冻炸鸡，这是最高的需求、最短订货提前期的一款产品。我们还研究了当前的供应链，特别是制造厂。生产过程如图2所示。冷冻炸鸡的生产过程从生鸡肉的称重和用调味剂浸泡鸡肉开始。接下来，对腌鸡肉和面糊（用面粉和水做的）进行称重。然后，腌鸡肉和面糊混合，即“糊化过程”。然后，糊化的鸡肉被送到下一站。糊化的鸡肉再混合面粉的过程被称为“粉化”。这个随后的工艺是油炸、烘烤和冷冻。稍后，对产品进行分级并按客户要求包装。最后，产品将在冷冻状态下储存起来，直到它被交付给顾客。通过对制造过程的观察，我们发现了瓶颈操作是劳动密集型的制备工艺，如糊化和粉化。因此，我们专注于图2中用方框框住的过程。接下来，我们定义了工作站的这名称（A-F），并在括号中插入当前工作站的运营商数量。这些过程可以分为六个不同的工作：处理调味鸡肉，称重鸡肉，称重面糊，糊化，运送糊化的鸡肉和粉化。
- 文献综述
我们调查了在过程改进的案例研究中实施的相关概念，如时间和动作研究、线平衡（LB），约束理论（TOC）和改善。首先，时间和动作研究技术被用来计算每个任务在制备过程中的周期时间，根据弗莱瓦尔兹（2009），巴尼斯（1980），赫尔泽和仁德（2004）和迈尔斯和斯图尔特（2002）。实施这一概念是为了提高工业生产力，例如AI-Saleh（2011），实施了动作和时间研究，提高了汽车检验站的生产力。首先，他确定了机动车检查过程中的瓶颈操作；然后计算样本数以确定任务时间；接下来，他计算了每个任务的正常时间和标准时间；然后，他提出的方法采用ECRS（取消、合并、重排的概念和简化）提高生产率。最后，使用Arena软件模拟输出所提出的方法的结果。然而，在目前的研究中，所提出的方法是在生产过程中实现的，产生的结果被记录下来。
本案例研究的过程改进基于以下三个概念：LB, TOC和改善。在食品加工厂，生产周期是以工人的速度、机器速度和输送速度为基础的。在装配线上，有几个站是由特定的任务。原来的LB问题是为标准化产品的成本有效的大规模生产而开发的（博依森等，2007）。提出这一概念的目的是设计团队工作任务，员工总数（或工作站数）最小化或输出速率最大化，相当于最小化循环时间。LB方法尝试分配给每个工人同样的时间，使生产流程顺畅无等待时间（巴塔察尔奇和萨胡，1988）。有几个研究者提出了搜索最优解的算法（Padr?等，2009；贝克尔和肖乐，2006）。传统的装配LB方法假设生产任务的时间是恒定的，这是不现实的（Daset，2010）。在劳动密集型的生产过程，任务时间是不确定的，因为它取决于每个雇员的技能，工作环境，疲劳等。此外，在劳动密集型制造过程中，任务时间是不同的（Shin和Min，1991；DAS等人，2010）。然后，我们通过分配每个工作站的正确员工数量，平衡了生产线每个工作站所要的工作时间，从而实现了LB概念平衡（台布凯伦和王，1993）。
在高德拉特提出的TOC中（1981），考虑不确定性和在生产线各站的依赖性，他提出了鼓串行生产线的概念。在一个工作占用最大的循环时间即单一瓶颈操作的情况下，其循环时间决定整个生产线的周期时间。在我们的研究中，我们确定了瓶颈操作，并增加了该站的能力，以增加整个过程的能力。
持续改善，或者持续改进生产线平衡问题，并且得到高度重视，这是日本的竞争成功的关键（青木，2008）。Ohno（2007）表示，采用丰田制造的持续改进的观念已经没有时间框架。丰田制造的另一个著名概念是JIT，即消除制造过程中的浪费，即使其达到完全平衡的生产线和100%的资源利用率。然后，为了减少除瓶颈工作站以外的站点的等待时间，丰田提出JIT的概念。这包括ECRS概念，如前面所述，即消除，结合，重排和简化，这是一个不断完善的过程中实现的，即改善。2011年saperas在电池制造过程中实现了这些概念，而Chakravorty和Atwater于1995年研究JIT是否优于LB。之后，Chakravorty和Atwater在1996年对比了三条分别基于LB，TOC和JIT概念的生产线的效率，利用仿真结果表明，JIT概念是在某些情况下（如固定周期时间）最好的方法。然而，在一个更不确定的环境中，TOC优于JIT，而且LB概念在现实中很难实现。有几项研究在食品工业以及供应链其他行业的生产过程中实施了JIT概念：包括池等。Simons（2011）和泰勒（2007），oduoza（2008）和Cox和Chicksand（2005）。此外，也有一些案例研究同时实现ECRS和LB如下。Lathkar(2012)应用ECRS为印度的汽车行业增加生产力。在中国，赵（2012）应用ECRS在装配线上提高生产线效率。李（2012）在服务器生产能力上实现了LB，5W1H和ECRS。
-
方法
- 当前生产线的研究
经过对生产线的分析，我们发现生产过程中存在一个问题：生产效率低和成本高。然后我们提出了利用ECRS等三种LB方法，在生产过程中实现他们。目标是在瓶颈工序中提高生产线的生产率。首先，我们收集了2009年11月至12月的生产量，并选择了连续订单和低生产率的产品。然后我们分析了所选产品的生产过程。我们确定了在任务描述、优先级关系和瓶颈操作。接下来，我们计算了所收集的具有代表性周期时间的样本的最小数目。然后，我们记录所选过程的任务时间。在确定了系统瓶颈操作之后，我们计算节拍时间（Simons和zokaei，2005）。最后，我们根据弗莱瓦尔兹效应（2009）确定的标准时间与生产效率，具体如下：
- 确定生产节拍：节拍（t）=C/D (1)
调整节拍时间（tA）=ttimes;（1-M） （2）
（2）计算正常时间（NT）=ctimes;R （3）
（3）计算标准时间（ST）=NTtimes;（1 A） （4）
（4）计算生产线效率=（100times;TC）/（ntimes;b） （5）
（5）计算理想员工数（N）=TC/tA （6）
（6）计算实际员工数j（Nj）=[cj/tA] （7）
其中C是每一次的容量；D是客户每次的需求；M是机器故障余量；c是平均周期时间；R是评级因素，基于研究者的一个员工的速度测定；A是确定的富余时间，这是个人富余时间（5%）和疲劳富余时间（4%）的总和；所以A为9%；TC是每员工总周期时间；TC总周期时间；N是工作站的数量；b是瓶颈周期时间或所有工作站的最大周期；cj是工序j的周期。
4.2过程改善
我们提出了基于LB，TOC和ECRS概念的三种方法。首先，我们确定了瓶颈操作（TOC概念），这是具有最大任务时间的作业。然后，我们增加了瓶颈工作的能力，并减少了等待时间（LB概念）。接下来，我们利用ECRS概念即消除不必要的任务，结合任务，重新安排任务，简化任务来不断提高生产线的生产效率。后来，我们在实际生产线实现了这些概念。接着，基于前面的过程，我们的收集周期时间和计算正常时间，改进后的标准时间和产线输出能力。最后，我们将所提出的方法与当前的流程进行比较，并选择基于例如总周期时间、总工资、产线效率等关键性能因素的最佳方法，如图3所示。
- 结果
5.1当前生产线的研究
5.1.1工作描述。目前的制备工艺能力490kg/h，而实际能力600-900kg/h.首先，我们确定的制备工艺瓶颈操作。制备过程是由六个岗位，如表一所述。然后，在工作站中对所有员工进行30次重复测定并记为当前周期。接着计算各站的平均周期时间，如表一所示。我们假定周期通常是分布式的，所以我们可以使用循环时间的平均值进行分析。
5.1.2识别瓶颈操作和计算节拍时间。在制备过程中的瓶颈工序为工作F。该工序的总周期时间为126.65S.节拍时间是用来根据客户的要求生产产品的时间。每月总顾客的要求是42000kg.交货前准备的时间为7天，交货时间为10至15天。因此，准备和运输的总时间大约是20天。所以，只剩下10天的生产时间了。8时/天一班，包括30分钟休息时间，节拍时间可以从下面的计算。
根据方程式（1），节拍时间=（8时/天times;3600秒/时-1800秒/天）times;（10天/月/42000kg/月）=6.43秒/Kg.
根据故障限额为5%,我们可以计算调整后的节拍时间。根据方程式（2），调整后的节拍时间如下:
调整后的节拍时间（tA）=ttimes;0.95=6.11秒/kg
当比较节拍时间和周期时间，我们发现，节拍时间小于周期时间。这意味着当前的循环时间过长，不能满足客户的需求。然后我们在工站分配工作，每一站的时间周期小于调整节拍时间。
5.1.3计算生产线的标准时间。我们收集了各站的正常时间在一个确定的95%的置信区间的周期时间重复次数。在根据弗莱瓦尔兹（2009），重复数的最大值为29.然后我们收集员工的周期，在每个站的重复数为30次，并计算平均周期时间。再计算每位员工生产1公斤鸡肉的正常时间，标准时间和周期时间，如表二所示。接下来，我们为当前的生产过程设计了一个网络模型，如图4所示。最后，我们确定瓶颈操作是工作站5的E工作。
接下来，我们计算了目前的生产效率和理想的操作员工数，并把这个数据与目前的操作员工数进行比较。结果表明，目前在鸡肉的制备流程中，操作员工数为35，而理想的数目是23。目前生产线的效率是85.12%。这意味着目前的生产效率是低效的。然后我们提出了改进的方法，如下节所示。
5.2过程改进
5.2.1方法1.在最简单改进中，通过分析生产线的优先关系，我们发现作业B完成后不需要执行作业C。我们把作业B和作业C重新安排在同一个工位同时进行操作。在实际的生产系统实施后，总周期时间可以减少9.56秒。修改后的网络模型如图5所示。
下一步，我们在生产线中实施了第一种方法，通过30次重复的检测确定了周期时间。然后计算正常的时间，标准时间和员工数。在修订之后，3号站的操作员数目减少了4，5号站的操作员数目减少了6.因此，操作员的总数减少了10.后来，我们计算了每名雇员的周期时间，如表三所示，最后，总工资减少为254400泰铢/年。
在生产线平衡之后，我们计算了25名操作员的个人周期时间，并在2号站分
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