.svg)
作者：Jeff Joines (JeffJoines@ncsu.edu) 纺织工程副教授
这是 "六西格玛、精益西格玛和模拟 "三部分系列的最后一部分。第一部分解释了六西格玛方法论以及与仿真的联系，第二部分讨论了仿真在两个六西格玛流程（DMAIC 和 DMADV）中的直接应用。最后一部分将展示如何利用模拟来设计精益六西格玛流程。
最近，六西格玛持续改进方法与精益生产原则相结合，产生了一种名为精益六西格玛的方法。回顾一下，六西格玛是一种用于控制/减少流程可变性的持续改进方法，而精益生产则是一种管理/制造理念，它涉及消除浪费，源于日本丰田生产方式（TPS）。一提到精益生产，人们就会联想到准时制（JIT）生产（即零件或信息在需要时才送达，而不是在需要之前送达）。消除浪费是精益系统的关键，丰田定义了三种类型的浪费：Muda（无附加值的工作）、Muri（负担过重）和Mura（不均匀）。在提到精益时，大多数人都会想到非增值形式的浪费（例如，一个零件在排队等候十分钟后才被处理一分钟，这代表了十分钟的非增值时间）。许多精益工具都涉及消除这种形式的浪费（muda）。丰田公司指出了精益试图消除的七种最初的常见浪费（摘自《精益思想》）。
- 运输（运输实际上不需要加工的产品）
- 库存（当前未加工的所有原材料、在制品和成品）
- 移动（人员或设备的移动或行走超过了加工所需的时间）
- 等待（等待下一个生产步骤（即排队）
- 生产过剩（生产超过需求，导致需要储存、管理、保护和处理潜在的物品）
- 过度加工（由于工具或产品设计不当，造成不必要的加工，例如，客户不需要或不付费的过度工程化产品，或客户愿意接受 90% 的无缺陷率，却要求 99% 的无缺陷率。）
- 缺陷（检查、修复缺陷和/或更换缺陷部件的工作量）
精益六西格玛利用持续改进方法论（DMAIC）作为数据驱动的根本原因分析、持续改进以及精益项目实施的方法。精益包括一系列用于实施变革的精益工具。许多工具仍使用日语词汇（如 Poka Yoke 或防错）。
与六西格玛方法一样，模拟建模和分析可用于精益实施的许多方面，在决策中起着至关重要的作用。大多数改进措施都必须进行记录和分析，而在实际实施之前，仿真建模和分析可以很容易地确定改进措施对当前流程的益处。以下是我应用模拟的几个案例。
价值流图是实现精益的关键步骤，在随机应用工具之前，应首先使用价值流图来确定需要改进的领域。价值流图与流程图的不同之处在于，价值流图包含所有增值和非增值步骤/活动，包括信息流和制造产品的物料流，是一个从客户返回客户的闭合回路，并考虑到客户的Takt时间（即以客户的速度交付产品所需的时间）。在开发 VSM 时，通常只对某一天的几种关键产品进行快照映射。一旦绘制出当前状态的 VSM，就会确定需要改进的领域以及实现这些改进的精益工具；然后生成未来状态图，以说明改进的潜力。价值流图可用于开发模拟模型，并对各种需求流和 SKU 进行试验，以确定 VA 和 NVA 时间等。
20 世纪初的福特公司利用固定流程装配线（即一条生产线上的所有机器按顺序生产一辆汽车）来最大限度地提高产量。然而，当产品数量和零件类别增加而批量减少时，制造业开始采用功能布局（即作业车间），根据功能对机器进行分组（如钻孔机）。现在，零件将流向生产所需的所有组别，这带来了极大的灵活性，但也增加了运输时间、等待时间、在制品、机器设置造成的缺陷等。精益生产的细胞制造概念将制造系统分解成不同的机器组，这些机器可以加工一组零件系列，从而理想地减少了运输、设置和平衡负载。它们是小型作业车间和流水装配线的混合体。确定这些零件系列和机器组是相当复杂的。可以利用模拟来建立一个基准线，以便对建议的新系统进行比较。新系统可以在不同的需求变化和维护问题下进行模拟，以便在新生产系统中移动或设置机器之前测试单元组的设计。
一提到精益生产，人们就会联想到 JIT，而模拟在这一领域应用得最多。拉动式排程系统不同于推动式排程系统（即向第一道工序发送一组零件的预报，然后通过系统推动直至完成），因为零件在需要时才生产。只有在当前工序用完零件后，才会将 Kanbans（信号）发送回前一个工序，以补充零件。理想情况下，拉动式系统的在制品（WIP）较低，生产速度较快，但通常只适用于稳定的需求流。例如，我们曾与一家大型公司合作，为其建设一个新工厂，该工厂的交付周期相当长。该公司的部分部门已经成功实施了拉动式排程系统来填补库存。该公司还实施了需求平准法，以应对广泛的客户需求变化。起初，他们要求我们评估应在何处设置超市（即库存（Kanbans）的存储地），每个 SKU 的 Kanbans 规模应为多少等。在利用他们的历史需求流建立了几个模拟模型后，我们确定工厂的总产量就像一场海啸，无论如何都会把超市吞没，使其变成一个推送系统（即所有产品都被送往第一道工序（原材料），然后再加工到最后一道工序）。我们通过仿真证明，超市规模必须很大才会有效，而这些看板规模是不切实际的。模拟模型告诉他们，在花费大量资金和时间开发处理流程和信息系统之前，他们可以专注于其他精益领域。
大多数人都熟悉最后一种形式的浪费（缪拉），以及通过平准法（生产平衡）消除浪费。生产平衡/负荷平衡与拉动系统结合使用，可以再次模拟这些系统，以了解其影响，并确定需要在哪些地方设置超市（如库存缓冲区），以达到平衡。全面预防性维护 (TPM) 是精益生产实践者可以从仿真建模中获益的另一个领域，仿真建模可以确定不同政策和计划对系统的影响。
有关精益生产和精益理念的更多信息，我推荐詹姆斯-沃马克等人的两本书："改变世界的机器》和他的最新著作《精益思维》。
结论
希望这三个部分的系列文章能说明模拟从业人员如何拥有一套对六西格玛、六西格玛设计和/或精益六西格玛项目极为有益的技能。这些类型的项目并不十分独特，只是需要我们学习其特定语言的通用模拟模型。我发现参与六西格玛项目更容易，因为精益和六西格玛实践者了解输入和输出分析所需的统计分析，尽管他们通常只使用正态分布。