1.4　生产系统基本概念

1.4.1　生产系统

生产系统由投入、产出及转换过程三部分构成。生产系统不仅存在于制造业，还广泛存在于服务业中。在制造业中投入的是原材料，制造加工活动就是转换过程，产出的是可以存储的实体产品。服务业的转换过程就是服务本身，产出的是无形产品，如：满意程度。由于服务业产出的是一种特殊、无法被存储的产品，所以服务型企业的生产转换过程也被称为运作。狭义生产系统可以是一个机加工工位，也可以是由若干工位组成的生产线，或者由更多的生产线构成的制造网络。虽然生产系统的表现形式多种多样，但本质上都是将一组投入转换为一组预期的产出。

为了描述清晰，本节先对后续章节将要涉及的生产系统相关术语给出明确界定：

（1）工位或工作站（work station，WS）：配置相应操作人员或机器完成规定流程的作业区，工位是组成生产线的基本单元。在不产生混淆的情况下，本书将机器、加工中心均视为工位。

（2）在制品（work-in-process，WIP）：生产系统中等待加工或正在加工的工件，包括已经加工完毕但还没有进入成品库的成品、半成品。

（3）缓冲区（buffer）或暂存区：有别于成品库房，多指临时存放在制品的栈板、货架或存货区。

（4）波动（variation）：波动的发生可事先确定的称为确定型波动。比如产品组合波动，当产品投产先后顺序确定后，其波动的发生是确定的。波动的发生并不能事先确定的称为随机波动，如需求波动、服从某概率分布的作业时间波动、随机故障波动等。

（5）产出率（through put，TH）：单位时间内加工出的合格在制品的数量。该指标反映整个生产系统或某工位上的实际平均产出情况，也称为实际生产率。

（6）瓶颈（bottle neck，BN）：系统中利用率最高的工位或流程。一般在瓶颈位置处会堆积大量在制品，所以瓶颈位置的生产能力又被称为瓶颈速率或瓶颈产出率（THBN）。

（7）生产能力（capacity，Cp）：在制品通过生产系统的速率。该指标衡量生产系统单位时间内完成在制品的数量，简称产能。根据该定义可知，产能等价于产出率。最大产能实际上由瓶颈位置（如：机器设备）产能决定，即max（Cp）=THBN=max（TH）。换句话说，提高生产系统实际生产率的关键是提高瓶颈位置的产出率，这也是约束理论的核心思想。

（8）工位逗留时间：衡量在制品进入工位后等待和加工所耗费的总时长。若产出率TH衡量的是工位产出率，则工位逗留时间=1/TH。单位在制品在第i个工位的逗留时间的数学表达式可写为：Ti+WTi+STi，其中，Ti表示为第i个工位上的加工时间；WTi表示为在第i个工位等待加工的时间；STi表示为第i个工位加工单位在制品的准备时间（set-up），如：调整夹具。

（9）生产周期（cycle time）：衡量单位在制品在系统中耗费（经历）的时间，也称为生产提前期（lead time），即单位工件从投入生产线到进入成品库所需时间。需指明的是，若生产周期衡量的是单位在制品在单个工位上的耗费时间，则就是工位逗留时间。

（10）生产节拍（takt time，TT）：衡量单位时间的客户需求量，因此生产节拍又被称为客户节拍，见下述公式：

式中，计划运行时间为每班生产时间减去计划休息时间和计划停顿时间的差值。

（11）生产率（productivity，P）：通常指整个生产系统或某工位上产出与投入之比，这里特指生产节拍的倒数。该指标反映TH实际完成情况，属于目标生产率指标。产出率与生产率存在以下关系：

TH≥P，生产能力充足；

TH＜P，生产能力不足。