1.0 Introduction
Manufacturing in America is currently under pressure from increased global competition. American manufacturers now compete with organizations in other countries in every domain of manufacturing. The era of mass production in the United States with little or no competition has come to an end. American firms now find themselves seeking new ways to become competitive and regain market share lost to foreign manufacturers. Many foreign firms like Japans Toyota have become successful competing in global markets with less abundant resources than what the American organizations had post WWII. Many American manufacturers are now trying to use the same concepts applied by Toyota in Japan to be remain competitive in global markets. The Toyota Production System (TPS) commonly referred to as lean production in America, has been a popular trend among American firms to remain competitive. Toyota learned how to do more with less by eliminating waste and has now become a world-wide manufacturing icon, especially in the auto industry. American manufacturing is now playing a game of catch up and has left the mass production, batch-and-queue era in an attempt to become more lean. Lean manufacturing has become one of the more popular approaches to becoming more efficient in a global market (Badiru, 2006).
The U.S. auto industry in particular has seen an immense increase in global competition. U.S. automobile makers once had the bull market share of national auto sales. The past few decades have seen dramatic loses in market share to foreign competition. Japan has recently surpassed the U.S. in global auto production (sales), which had historically been an achievement of U.S. automobile makers. U.S. automobile makers have slowly realized that a philosophical change in how production is performed is necessary if they want to remain/become profitable. The foremost philosophical change is that of accepting lean production systems as opposed to batch and queue systems. Japan in particular used the concepts of lean production to gain U.S. auto market share. Now the U.S. must use this same concept to regain lost market share. Figure 1-1 illustrates U.S. automotive industry market share by company (Newman, 2008). The lsquo;Big Threersquo; (GM, Ford, Chrysler) are all showing declining market share figures while foreign competitors (Japan) are gaining market share in the automotive sector. Japanrsquo;s Toyota is also expected to surpass GM as the leader in U.S. auto market share by the end of the 2008 year.
Figure 1-1: U.S. Auto Market Share Figures (Newman, 2008)
1.1 Auto Assembly Internal Logistics
Auto and bus assembly require getting large numbers of parts or components to production areas at the right time and of the right quantity. Most automobile assembly plants make use of cellular manufacturing, or an assembly line (cells connected via a conveyor). This is done because there are many operations that need to be completed to completely assemble a finished automobile and breaking all the operations up into cells allows the system to operate more efficiently. Breaking all the operations up into cells also allows the vehicles to flow through the system. The automobile or bus will flow through the work cells and parts/components will be brought to the appropriate work cells, usually from a warehouse as storing all the parts on the assembly line would be nearly impossible due to space requirements. An efficient system will bring these parts/components to the work cells Just-In-Time (JIT), especially if the system operates according to lean principles.
Getting parts from the warehouse to production is a concern of any assembly plant. This concern is of greater emphasis within automobile (or automobile related) assembly simply due to the vast amount of parts/components that need to get to the assembly line on time as to not hinder production schedules. Factor in a large production volume with the vast amount of parts required in a complete automobile assembly and the problem becomes even larger. With the increased global competition mentioned previously this is one area among many that can be improved to remain competitive in a global automotive market.
A common method of physically getting the warehoused parts to the assembly line is by means of a kit cart. The kit cart is loaded with the required parts in the warehouse and is then taken to the assembly line. The kit cart is then unloaded at the assembly line and taken back to the warehouse where the kitting cycle continues. When using a kit cart method for internal logistics one must take into consideration the storage, cost, and method of kitting the kit carts.
A proper methodology of kitting the kit carts reduces the number of kit carts required which then reduces the principle cost (purchasing kit carts) of the kit carts and required storage area. With the last statement in mind, one may conclude that it would be beneficial to just load up every kit cart with as many kits as possible which then minimizes the total number of kit carts necessary and thus reduces storage requirements and the principle cost of purchasing kit carts. This maximum loading scheme will indeed reduce the number of kit carts required, but results in decreased production schedule flexibility and increased work-in-progress (WIP). Production schedule flexibility is lost due to the fact that certain assemblies now must be completed in the order that they are kitted on the kit carts. If for example, a kit cart can hold five assembly kits at a certain workstation then that workstation must be scheduled for those five subsequent assemblies that are already kitted on the kit cart. The second side effect of maximum kit cart kitting is obvious, increased WIP at every workstation. So it becomes obvious
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1.0介绍
目前，美国的制造业处在全球不断增加的竞争压力下。美国制造商现在在每个领域都与其他国家的组织在竞争。美国的很少或根本没有竞争的大规模生产时代已经结束。美国公司现在发现自己需要寻找新的方法来变得有竞争力，夺回输给外国制造商市场份额。二战后，许多不如美国资源丰富的外国公司像日本丰田已经成功的成为在全球市场竞争中的赢家。许多美国制造商正试图使用同样的概念，像适用于日本丰田的模式，来确保在全球市场的竞争中保持竞争力。在美国，丰田生产系统(TPS)通常被称为精益生产，已经成为美国公司获得竞争力的一个趋势模式。丰田学习了如何通过减少浪费，用较少的资源做更多的东西，现在已经成为全球制造业的标志，特别是在汽车行业。美国制造业现在进行迎头赶上的比赛，并离开了大规模生产，进入为了变得更“瘦”的时代。精益生产已经成为更受欢迎的方法之一，在全球市场中变得更有效率(Badiru,2006)。
在全球竞争中，特别是美国汽车工业已经产生了巨大的增长。美国汽车制造商瓜分了汽车销售的市场份额。那是在过去的几十年里急剧丧失的国外市场份额。最近，日本超过美国在全球的汽车生产(销售)，美国汽车制造商则曾在历史上获得成就的。美国汽车制造商已经慢慢意识到如果他们想保持或变得有利可图，那么科学的执行生产的改变是必要的。最科学的改变是接受精益生产系统与批处理和队列系统。特别是使用日本精益生产的概念用来获得美国汽车的市场份额。现在美国必须使用相同的概念重获失去的市场份额。图1 - 1由公司数据说明了美国汽车工业的市场份额(纽曼,2008)。“三巨头”(通用、福特、克莱斯勒)都显示市场份额下降的数据,以及外国竞争对手(日本)在汽车行业获得市场份额。在2008年年底，日本的丰田汽车也将超过通用汽车在美国汽车市场的份额。
1.1汽车组装内部物流
汽车和公共汽车装配需要从生产地区得到大量的零件或组件，选择在合理的时间和合理的数量来运送。大多数汽车组装厂使用单元制造、或装配线(单元通过传送带连接)。这样做是因为有很多需要完成的操作像完全组装完成汽车的所有操作和分组成单元的所有操作可以使系统运作更有效率。所有东西拆分成单元后操作系统才允许车辆通过。推车将流经的单元和重新组成适当的工作单元，从一个仓库存储运送到流水线上，所有的部分几乎不可能有时间间隔。一个高效的系统将这些部件组成工作单元在准时制(JIT)原则下，特别是当系统根据精益原则运作时。
从仓库运至所有生产组装厂之中得到零件所涉及的东西。这个问题的重点在于由于大量的部件组成需要按时用推车（推车相关设备）送到装配线而装配简单，并且不影响生产计划。需要考虑的因素是在一个大产量的大量零部件需要一个完整的汽车装配，否则成为更大的问题。前面所提到的增加全球竞争,这是一个领域众多，可以提高在全球汽车市场保持竞争力的方法。可以使用的一个常见方法是通过装备车得到储存部分送到生产线。装备车在仓库里装载所需的部分，然后送到生产线。然后卸载零件到装配线，拿回的仓库配件仍在周期继续运送。当使用一个内部物流装备车方案时，必须考虑存储成本和使用装备车的方法。
使用方法论的装备所需的装备车减少了，装备车的数量从而降低，所需的装备车和存储区域符合成本原则(采购装备车)。根据最后的原则,可以得出这样的结论:这将是有利于加载所有装备车与尽可能多的工具包，然后最大可能减少必要装备车的总数量，从而减少了存储需求和成本的原则采购装备车。确实，最大装载计划将减少装备车的数量要求，但结果也是在生产计划的灵活性降低,增加半成品(在制品)。生产计划的灵活性丢失是由于这样一个事实:某些组件现在必须完成的顺序，他们组成了一个组包。例如，如果装备车可以容纳五组装包在一个特定的工作站，工作站必须安排在这五个之后，但装配车已经改变了装配顺序。第二个很明显缺点是最多装备车装备下,在制品的数量在每一个工作站增加了。所以它变得很突出，只是装载最大数量的装备车包并不总是最好的解决方案，而是取决于系统。因此，选择一个合适的装备系统方法是独一无二的,并不是一个简单的任务，虽然可能第一个想的是简单任务。
1.2内部物流的研究方法
调度技术或运筹学技术通常用于寻找最佳调度方案或寻找最小的资源需求。在寻找最佳运输设备需求的条件下，在企业内部物流中应用这些复杂的技术是非常困难的。经常有许多内部物流系统中的规则或指导方针，要求简化优化调度研究技术或使用的操作。还可以尝试尝试使用排队论来查找所需的运输车数量，为特定方案中通过计算队列的车数量来确定一些特定方案所需的车的数量。这些技术很难应用于复杂系统时，许多简化的假设也需要建立这样的数学模型,这就可能导致一些错误的决策与不准确的系统研究。如果计算准确，这些技术可以使用相对容易的简单系统，然后给出最优解。然而,装配系统往往是复杂的系统，应用这些技术是非常困难的，即使想要应用这些方法。研究这些复杂系统仿真，成为一个可行的解决方案的技术是很有必要的。
1.3研究目标
本研究的目的是研究内部物流公共汽车组装厂。同时，对新装备的方法进行了研究,实施精益生产系统。目的是报告所需的装备车数量满足生产计划的需求。除了装备车的数量需要将目前的情况进行流通交互，还要有当前的和新合成的以及新装备的方法。这些装备的方法将通过仿真研究。模拟被选为组装工厂的内部物流系统的复杂性的研究方法。系统的复杂程度排除排队论和调度法作为可行的解决方案的应用程序的技术。配套采购方法的本质是系统的复杂程度。在一个工作站，装备车可以改装为许多总线组件，后来许多工作站或整体供应部分整体供应一个组装工作站。系统的研究通常是一个综合三种提到的装备的方法。而且，装备车是不会耗尽所有从自动仓库中拿出来的可用重组组件到组装线，这会在接下来的段落更详细地讨论。可以说模拟在研究操作没有必要在自组装厂使用精益原则，因此可以用确定性模型研究。精益生产系统的设计将很少或不使用，因此使它更容易预测影响，提出改系统确定性的方案。在某种程度上，这是真的，但是仍然必须处理变化，这可能是由于结构性变化引起的(Standridge amp; Marvel，2006)。这个系统的结构变化是由于在仓库参观生产线后，装备车不会自动运输重组组件这一事实。例如,一部分可能是缺少一个运输车，汇编器在一个工作站不能如期完成所有装配等。这些因素阻碍了系统的性能和延迟设备车运输重组组件，因此已经决定通过仿真来研究这个。
1.4对研究文献的贡献
文献综合文章有关精益生产系统以及仿真应用程序。也有很多研究的文章,在精益系统仿真中的应用。然而,精益的研究文章在仿真系统中往往是有限的范围。大多数精益仿真例子的范围通常只有一个特定的制造单元或有时一个生产线在一个完整的生产系统。这项研究不受到项目的范围限制。目标是利用模拟来预测整个精益体系的资源需求。因此，这项研究有助于研究文献的能力和利用仿真工具对整个精益生产系统进行研究。
1.5论文大纲
本论文分为六章，第一章解释了背景、动机、问题陈述和本论文的研究目标。第二章给出了与本文相关的文献综述的主题。第三章描述了组装厂学习，因为它是一个相当独特的设置。仿真模型的发展是在第四章中描述。仿真研究的结果提出了在第五章。第六章总结本论文研究。
2.0文献综述
章将回顾与本研究的研究文献。第一部分将讨论和审查的历史和趋势在美国制造和组装。第二部分将讨论精益生产的历史、原则和工具。第三部分论述了制造系统的仿真。第四部分讨论研究的案例研究在精益系统仿真的应用。然后最后一部分总结了文献综述章节。
2.1美国的制造和组装
制造和装配在美国经历了三个不同的历史阶段的生产，也就是说，工艺、质量、大规模定制。生产工艺是在美国的早期和通过学徒训练借鉴欧洲的传统工匠,后来被美国取代的系统(沃玛克amp;琼斯,2003)。大规模生产开始于20世纪初，习惯于从亨利·福特和他的装配线的概念开始。大规模生产蓬勃发展在20世纪早期到中期，在美国由于资源丰富和二战，留给美国的终极优势在制造业领域的广泛影响着世界和其它地区(老板霍普amp;斯皮尔曼,2001)。大规模定制是工艺和大规模生产的组合(Duray,2002)。大规模定制是由于全球竞争,催生了一个专注于客户的需求。大规模定制是一个完全不同的观点，相比大规模生产制造，有亨利·福特缩影的声明，“客户可以定制任何颜色的车只要车是黑色的”。
美国的制造业的名字是美国所独有的东西，起源于19世纪中期。这个制造系统是美国的第一步从欧洲在制造业领域区分自己的地位。在美国的制造系统有两个关键因素,垂直整合的和可互换的零件(老板霍普amp;斯皮尔曼,2001)。垂直整合处理获取所有相关子系统，产生成品。例如垂直整合汽车公司将自己的所有需求提供给零部件供应商，然后到组装的所有组件的组装工厂，然后到自己的汽车销售的经销商。可互换零件允许汇编装配部分不需要专门的配件部分。可互换零件的关键概念是一种宽容，组成部分可以被认为是可接受的生产。可互换零件的概念是制造业的大规模生产模式的关键。
除了独特的制造系统，集中管理的组织是在美国发展起来的。弗雷德里克·w·泰勒关注工厂的管理通过科学方法(老板霍普amp;斯皮尔曼,2001)。泰勒的父亲通常被称为科学管理或工业工程之父(老板霍普amp;斯皮尔曼,2001)。泰勒的关键贡献在时间、动作研究和标准化工作。通过时间研究和标准化组织可以更好地管理其活动，形成更高效的制造商。泰勒认为经理应该有效的计划工作，然后工人有效执行工作(老板霍普amp;斯皮尔曼,2001)。
大规模生产成为二战后美国的生产方式。亨利bull;福特(Henry Ford)常被认为大规模生产技术的出现的领导者，在1920年代开发的他为生产T型车，但是真正的批量生产是二战后开始。二战离开了欧洲后留下了被摧毁的基础设施，美国成为制造业超级大国(老板霍普amp;枪兵,2001;沃玛克amp;琼斯,2003)。美国在二战的破坏中几乎没有受到任何伤害。这给美国公司留下一种垄断生产的条件。美国公司专注于大量生产的产品质量或生产的商品的价值。它可以这样做，因为由于二战，它是行为几乎不会有来自世界其他地区的竞争。在1950年代- 1960年代，在美国和美国制造业公司的盈利能力飙升，老板霍普amp;斯皮尔曼(2001)称之为制造业的黄金时代。随着时间的推移，自1970年代以来一直在下降，二战结束以来制造业市场再次成为全球化和美国在制造业的大本营。不断增长的全球竞争已经导致美国制造商开始下一阶段美国制造业的趋势,大规模定制。
制造业的全球化增加制造企业之间的竞争。大规模定制或需求驱动的制造业似乎是21世纪的方向(Silveira et al ,2001)。大规模定制在某种意义上结合大规模生产工艺和技术。在这个全球竞争的新时代，公司可以生产定制产品利率与大规模生产将有一个竞争优势。
2.2精益生产
精益生产的方法是应用丰田生产系统(TPS)的概念(Shah amp;沃德,2007)。 “精益”一词是因为能够用更少的钱做更多的想法(沃玛克amp;琼斯,2003)。二战后，丰田发现这项技术用更少的钱做更多的必要性。二战后日本经济是破碎的，发现汽车工业是提高他们的经济重要的领域。这是因为随着汽车工业发展，通过组件供应商能够直接或间接的雇佣很多人。在美国全球汽车行业的市场份额中，丰田意识到想要与美国在同一水平享受竞争，精益生产的方法相当于丰富的资源。丰田就知道他们必须能够用更少的钱做更多的事，如果想在汽车行业的市场份额竞购成功。
丰田完成通过消除浪费或“muda”。大野耐一(19121990),丰田公司前高管, muda的七个主要来源(浪费) (Womack amp; Jones, 2003):
生产缺陷
大的库存
不必要的流程步骤
不必要的运动的员工
不必要的运动商品
受制于上游下游工序步骤流程
生产的货物
消除上述浪费是精益生产的关键。有一些原则和许多工具可以用来消除或减少这种浪费,将描述在接下来的部分。
2.2.1精益原则
部署有五个基本原则,消除“muda”或浪费,即识别价值,识别价值流,货物的流动,完善生产(沃玛克琼斯,2003)。采用这些基本原理揭示了在一个组织中的常见形式的浪费。接受这些不是给人印象极深的概念之后，一些想法甚至可能被认为是常识。
第一个原则，因此第一步是确定价值。沃玛克和琼斯(2003)，由客户定义的状态值。简单的说价值可以被描述为给客户他们想要什么，仅此而已。这一原则的目的是确保组织实际上是做预计他们的客户。当一个组织试图识别价值可能意识到这是生产商品或某些衍生品/选择商品,并不是客户想要的。这些商品的生产或衍生品/选择品可以被消除,因此消除浪费的第七形式上面列出(不必要的商品的生产)。
第二个原则是确定后应做的价值流价值已被确认。一旦价值被定义为识别的客户和生产者,生产者需要确定每一步，或价值流，增加价值的产品。所有增值的步骤的最终结果是客户要求的成品。这样做的目的是简单的，当一个组织比较其实际处理步骤与价值流中的增值步骤不必要的处理步骤会变得明显。这通常是通过价值流程图(沃玛克琼斯,2003)，这是一个用纸和笔技术来识别,然后消除或至少减少不必要的非增值价值流的步骤。海恩斯和富(1997)，确定七种不同的映射工具和浪费(muda)，他们最适合消除(减少)浪费，有兴趣的读者可以查看。
价值和价值流已确定之后,第三个原则是让货物通过价值流流动。让货物流的概念通过价值流是矛盾的拆分，处理大规模生产的代名词。让货物通过价值流流动减少产品处理和半成品(在制品)在每个处理步骤。流增强通常是通过设置生产速度间隔时间和使用准时制(JIT)生产技术。节拍时间的定义是可用的生产时间除以客户需求(沃玛克琼斯,2003)。然后设置为“节拍”生产时间和更新客户需求上涨或下跌。节拍时间和生产速度是矛盾的。处理只有什么是客户真正需要的是生产没有优先级高的机器利用率。这有助于产品流经系
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