DBR理论在热处理生产的应用研究

摘要：DBR约束理论是由以色列物理学家Goldratt于1986年提出的,是制造业解决约束资源的有效方法.因此将DBR理论引入到热处理关键环节管理，重点解决产生在单一生产要素的中间工序环节上约束资源的瓶颈问题。关键词：DBR理论；热处理；生产管理；约束资源摘要：DBR约束理论是由以色列物理学家Goldratt于1986年提出的,是制造业解决约束资源的有效方法.因此将DBR理论引入到热处理关键环节管理，重点解决产生在单一生产要素的中间工序环节上约束资源的瓶颈问题。

关键词：DBR理论；热处理；生产管理；约束资源

热处理生产是制造型企业生产流程中重要组成部分，热处理后的材料状态，决定产品内在质量和使用性能，传统制造业对热处理生产计划重视不够，加上热处理设备投资较大，能耗和维护成本高等因素，使热处理生产资源成为部分企业制造过程的瓶颈，通过DBR理论实际应用研究，尝试在不增加设备和人工的前提下，使热处理生产资源增量，提升企业的生产能力。

1热处理生产中现存的管理问题分析

以某厂热处理车间为例：改进前关键真空热处理设备4台；每周6天生产，设备周平均维护时间0.5天，工作班2班次，每班平均工作时间8h，热处理关键设备周工作时间：4×（6-0.5）×2×8=352h，关于改进前某厂真空热处理设备利用率统计数据详如表1。原因分析：制造型企业中，冷工艺（机加、钣金、装配等）生产计划期量相对准确，但对热处理工艺生产计划周期，部分企业会用中间工序的一个期量代替。这个热处理期量来源：一是热处理工艺参数之和，二是以往热处理生产周期算术平均值，三是管理者经验推算等；事实上热处理工艺种类繁多，不同金属材料的退火、淬火、回火、正火、冷处理、校正及机械性能测试的环节，生产周期从几小时到几天相差几十倍，同种材料工艺的零件由于时间参数不同，也需要分炉处理，再加上设备占用后零件待排产等待时间，设备维护、检测和故障时间影响。所以，准确的热处理生产计划周期，不能在零件机加投产初期编制的计划中确定，由于热处理生产周期的不确定，为按期完成零件交付，零件加工车间会在零件热处理时，不断催促生产交付，使热处理生产车间不断重复的不均衡生产，造成设备长时间占用，又使待热处理零件项目不断积压，结果是热处理生产工序成为约束资源，零件热处理生产计划因排产等待被延长；如果增加热处理设备不仅成本增加，短期内也难以形成产能。

2DBR理论在热处理生产管理控制应用

DBR理论（Drum—Bufter—Rope），即鼓—缓冲器—绳理论，已广泛应用在制造业生产管理各项控制领域，特别是订单生产计划控制方面，对于车间级生产瓶颈资源管理，有明显效果，本文研究的重点是：在生产要素单一的孤立工序环节上，对DBR理论的实际应用。如何解决热处理生产资源需求和使用不平衡缓冲器的设置尤为重要，常规热处理计划生产中，零件到厂后就是热处理生产开始时间，如果在热处理车间生产前设立一个缓冲器，会解决上述热处理计划排产问题，建立一个待热处理库房，可以成为缓冲器，但会增加企业成本并将延长排产计划期。这里换一种思路，创建一个模拟的缓冲器，也可以起到类似的作用，通过热处理预排产计划的编制，在时间顺序上形成一个模拟缓冲器，计划编制提前期可以成为模拟缓冲器的绳，其长短可以由计划编图1DBR理论在热处理生产应用模型制提前期确定。由此，BDR在热处理车间生产应用模型成立，如图1所示，其使用方法：一是热处理车间根据生产线运行情况，对关键设备未来一周（或二周）发出预排热处理计划编制信息；二是零件加工车间提供计划期内，零件到达热处理车间的具体时间和热处理工序；三是热处理车间根据零件信息，编制未来一周（或二周）的关键热处理设备生产计划，计划在有效利用资源的前提下，将待生产零件有序排入各关键设备的生产计划中；四是热处理车间提前公布热处理关键设备生产计划，便于零件加工车间依据热处理计划调整制造生产计划，充分利用热处理设备空闲资源，缓冲器效应出现，约束资源产能被释放[1]。此应用模型建立，不仅解决热处理生产中资源浪费问题，还可延伸为零件制造计划闭环管理，使热处理生产计划有机纳入到零件制造全过程，使中间工序的生产管理显现化，使热处理资源得到充分的利用。

3热处理生产管理的应用DBR理论步骤

步骤1：识别生产系统中的约束资源，约束资源制约着系统的生产节奏（Drum）；本文中约束资源为热处理生产中关键设备。步骤2：确定合适的时间缓冲（Timebufter）长度，使物料提前一段时间投入生产，保证瓶颈资源的生产节奏或避免瓶颈资源饥饿；通过热处理车间向零件加工车间发出计划信息申请后，零件加工车间反馈信息到热处理实际生产间隔时间，即是缓冲时间长度，信息到生产间隔时间越长，缓冲时间越长，为保证缓冲器的准确性和时效性，缓冲时间应控制在一至二周。步骤3：确定瓶颈资源的生产节奏；热处理车间关键设备每日最大产能的有效工作时间定义为瓶颈资源的生产节奏。步骤4：确定各订单的投放时间，使非瓶颈资源与瓶颈资源的工序保持同步；将一至二周的热处理关键资源生产计划，反馈给零件加工车间，零件加工车间根据热处理关键资源生产计划，调整本车间零件计划进度与之同步，保证瓶颈资源的生产节奏均匀高效。步骤5：调整缓冲区的大小，减少非瓶颈资源的在制品库存。本案中的缓冲区是模拟状态下的建立的，对在制品库房不造成压力[2]。在实际应用中，以上几个步骤是反复循环执行，也可适当改进调整，可能存在问题有以下几点。1）热处理车间生产线出现临时故障，影响计划执行；热处理车间需要对生产线上设备完好率、生产线有效期、计量设备检测周期等进行风险管理，控制时故障的发生。2）零件加工车间没有及时准确提供相关零件生产信息；零件加工车间应按越是资源优先原则，指定生产计划部门及时准确提供零件相关生产信息。3）零件加工车间未按约定时间送达待热处理零件，热处理计划无法按期执行；零件加工车间应加强计划管理，有效控制零件送达热处理车间的时间，避免后续生产计划的被动调整。4）零件加工车间与越是资源生产计划不同步；零件加工车间要响应热处理关键设备生产计划中空隙和过载需求，按约束资源优先原则调整本车间计划生产，为保证约束资源高效利用[3]。

4热处理计划应用效果及后续改进分析

以某厂热处理车间为例：改进后关键真空热处理设备4台；每周5天生产，设备平均维护时间0.5天工作班2班次，每班平均工作时间8h，热处理关键设备周工作时间：4×（5-0.5）×2×8=288h，改进后某厂真空热处理设备利用率统计数据详见表2。

5结语

本文针对DBR理论在某一中间工序生产环节控制应用进行探讨，对约束资源合理利用，提出一个新的尝试，通过模拟缓冲器的设立，有效释放出部分约束资源，可以对临时需求加入热处理计划创造条件，并为打通冷热加工计划，提供一个可操作的方法，丰富了DBR在制造领域的研究和应用。

参考文献

[1]张国辉.改进鼓一缓冲器一绳理论的生产管理方法研究[J].管理现代化，2014，34（5）：78-80.

[2]王雷.基于鼓—缓冲—绳法的晶圆制造双重资源约束指派问题[J].制造业自动化，2018，40（10）：113-116.

[3]刘喜龙，张勇，张晶晶.有心感应炉组生产能力提升影响因素分析[J].工业加热，2019，48（4）：67-69.

作者:徐光宇 单位:航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司