第一篇：DIPS系统：丰田白领如何流水线作业
DIPS系统：丰田白领如何流水线作业 正如泰罗自己所言，科学管理是一种理念，那么，这种理念在知识型企业也必有适合自己的新方法、新面貌。丰田针对白领管理的DIPS系统，就是一套让科学管理在办公室生根的方法体系。
DIPS系统：丰田白领如何“流水线”作业？
谁说泰罗制过时了？
泰罗制的功绩之一，是最大程度弥合了员工里“能人”和“凡人”的差别，通过标准化、流水线生产，奇迹般地出现了整体大于个体之和的效果！
目前，丰田TPS(精益)生产体系可以算是世界上首屈一指的泰罗制应用。基于生产体系带来的管理优势，丰田在即便陷入亏损之时，仍有底气与美国同行拉开差距(相关报道，参见本期“管理全球行”)。
然而，古典泰罗制是针对工业企业流水线生产而提出的。在现在知识型企业占主导的时期，泰罗制科学管理体系遭遇到了最大挑战，在知识型员工占主导的企业里，泰罗的思想已经被人抛弃甚至淡忘。
然而，泰罗制所强调的分工、标准化、流水线生产，在知识型企业里果真没有用武之地吗？
同样是丰田，在针对生产线管理的精益生产之外，正并行一套针对白领的管理体系——DIPS系统。这是日本LCA株式会社专为丰田开发，用以提升办公室效率的管理体系。其精神与泰罗制的科学管理如出一辙，但管理目标直指白领“工人”。
为了深入了解这套系统，《中外管理》专访了在日本首屈一指的管理咨询师久保裕滋先生。他担任日本LCA株式会社总裁多年，目前任Global Brains Japan株式会社法定代表总经理，与子公司北京如水慧管理咨询公司，在中国共同推广DIPS系统。
正如泰罗自己所言，科学管理是一种理念，那么，这种理念在知识型企业也必有适合自己的新方法、新体系。丰田针对白领管理的DIPS系统，到底如何操作？
变“散兵”为“整体”
久保先生对《中外管理》特别强调：“白领的生产方式与工业生产不同的地方，在于白领生产过程很难通过肉眼看到，很难视觉化。”
如果白领对自己的工作进行分解，排出优先顺序——即设计出最合理的流程，同时通过合适的形式视觉化，那么在“看得到”的前提下，就可以像提高工厂效率的泰罗制一样，实现白领阶层由“散兵”作战变为“整体”作战。
这就是DIPS系统的核心思想。
“DIPS系统用一句话简单来讲，就是如何实现细致化管理。它不仅增强员工和领导个人的自我管理能力，而且着眼于提高组织能力。”久保先生如是说。
与中国企业管理层交流中，久保先生注意到一个管理常见病：“虽然领导把目标设定了，但是部下不知道怎么做，有计划没有结果的现象在中国企业十分普遍。”
而DIPS，就是一套白领员工针对大目标给自己分解小目标，而且通过可视化操作，让企业所有人的月、周、日工作计划更好地衔接，从而创造更好管理环境的系统方法。
另外，久保先生强调：“听起来，DIPS系统所推崇的标准化管理，与白领的创造性工作似乎有矛盾。但DIPS方法并不妨碍创造性的工作，只是让知识型工作者提高效率。而且，要知道从事创造性工作的白领，其实大多数时间是被电话、邮件、会议、准备工作等等杂务所包围，如何增加创造性工作的时间，也正是DIPS所长。”
让办公室效能提升六倍！
那么DIPS系统是怎样提高白领工作效率的？
LCA曾成立了一个10人组成、帮助客户进行市场调查的部门。本来部门内每人每月处
理20件业务就颇不轻松，但是一年后，这个部门业务已经激增到10倍，每人每月需要处理200件业务！部门领导于是面对这样的两难困境：是采取人海战术，把员工增加到100人？还是通过改变工作方式，提高效率？
结果，部门领导挖来了个负责提高效率的经理。经理从接到任务开始，就和部下一起奋斗。之后一年里，部门只增加了五人，而每月的“产能”却终于突破了2000件！每人每月劳动效率提升了六倍多！周末加班反而减少。
这在劳动成本激增、白领薪酬占总成本比重很高的今天，对广大企业是极具诱惑力的！那么，这样大幅度的效率提高，有什么魔法在里面吗？
DIPS系统首先改善的是这个部门的“工作接受方法”。
首先，接受工作时，要多问几句，弄清对方的目的。一个想调查“卡拉OK市场未来走势”的客户，可能目的就是想做卡拉OK方面的投资，这样就不必费尽周折地调查卡拉OK包房价格体系、装修、销售方式等情况了。而且同样的项目，可能是因为客户有一个1000平方米的空置商业房，这样需要做的就应是“800至1000平方米场所利用”的调查报告。如此，将省去大量因为目的不清而造成的工作时间浪费。
其次，“工作接受方法”也包括与客户反复沟通，争取到方便自己提高效率的最佳期限。最后，也是最为重要的，接受工作的同时，要马上进行“业务分解”，并把分解后的事项，排到工作日程表里。可以说，同样拜托给人事情，他是马上就点头同意，还是查一查自己工作日程表才同意，两个方式往往意味着工作接受水平的本质差别！
前述调查部门的员工就是首先从“工作接受方法”上，提高了工作效率。
“接受工作”的同时，还要进行关键的“业务分解”，根据DIPS系统，对一件业务进行分解有六个视角，即“HENIRO”。从以下六个角度进行分解之后，就可以把分解后要依次做的事情，填入工作表。
● H: 听取(hear)，是否需要听取别人的意见
● E：调查(examine)，是否需要做调查、研究工作
● N：交涉(negotiate)，是否有需要事先与他人交涉的事项
● I：告知(inform)，是否有需要事先对他人告知的事项
● R：拜托(request)，是否有需要事先请求他人做的事项
● O：操作(operate)，有哪些需要自己操作的事项
“业务分解”与泰罗制对蓝领工人进行流程分解的思路如出一辙，不仅便于白领个人的工作开展，而且是对企业整体项目进行“流水化生产”的关键一步！
DIPS“总动员”
中国社会虽然普遍强调集体主义，但久保先生认为：中国企业对结果看得非常重，只要结果好了怎么做都可以，反而出现了个人主义比较强的倾向。
而DIPS系统通过笔记本、计划表等各种各样的工具，实现企业对过程的控制，通过对工作细节标准化和视觉化的处理，提高白领之间的配合程度。
除此之外，DIPS系统还包括填写工作日程表(也可以理解成工作的“流程”)的“5P定理”，以及安排工作时间的“最多2小时法则”、“30分钟保卫战”等技术。
对于DIPS在中国的推广，久保先生提出了一个值得所有致力于白领工作标准化企业注意的问题，就是：“很多领导认为DIPS系统不错，于是安排员工去实施——可问题是，他自己并没有首先做到。”而恰恰是需要领导首先理解、实践DIPS系统，才能与下属一起“总动员”，自上而下地实现知识型企业的标准化管理。
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第二篇：丰田生产系统
丰田生产体系（TPS）
1）简介
丰田式生产管理(Toyota Management)，又称丰田生产体系（Toyota Production System，TPS），其萌芽出自丰田佐吉和丰田喜一郎,最终集大成于丰田副社长大野耐一,是丰田公司的一种独具特色的现代化生产方式。随着时代的发展，形成了包括经营理念、生产组织、物流控制、质量管理、成本控制、库存管理、现场管理和现场改善等在内的较为完整的生产管理技术与方法体系。
丰田式生产管理哲理的理论框架包含“一个目标”、“两大支柱”和“一大基础”。
“一个目标”是低成本、高效率、高质量地进行生产，最大限度地使顾客满意。
“两大支柱”是准时化与人员自觉化。
准时化(JIT-Just in time)生产。即以市场为龙头在合适的时间、生产合适的数量和高质量的产品，JIT需要以拉动生产为基础，以平准化(Leveling System)为条件。所谓拉动生产是以看板管理为手段，采用“取料制”即后道工序根据“市场”需要进行生产，对本工序在制品短缺的量从前道工序取相同的在制品量，从而形成全过程的拉动控制系统，绝不多生产一件产品。平准化是指工件的被拉动到生产系统之前要进行人为的按照加工时间、数量、品种进行合理的搭配和排序，使拉动到生产系统中的工件流具有加工工时上的平稳性，保证均衡生产，同时在品种和数量上实现混流加式运动，起到对市场多品种、小批量需要的快速反应和满足功能。
人员自主化是人员与机械设备的有机配合行为。生产线上产生质量、数量、品种上的问题机械设备自动停机，并有指示显示，而任何人发现故障问题都有权立即停止生产线，主动排除故障，解决问题。同时将质量管理溶入生产过程，变为每一个员工的自主行为，将一切工作变为有效劳动。
“一大基础”是指改善(Improvement)。改善是丰田式生产管理的基础。这里的改善是指这样的含义： ①从局部到整体永远存在着改进与提高的余地。在工作、操作方法、质量、生产结构和管理方式上要不断地改进与提高。
②消除一切浪费。丰田式生产管理哲理认为不能提高附加价值的一切工作(包括生产过剩、库存、等待、搬运、加工中的某些活动，多余的动作，不良品的返工等)都浪费。这些浪费必须经过全员努力不断消除。
③连续改善(Continuous Improvement)是当今国际上流行的管理思想。它是指以消除浪费和改进提高的思想为依托，对生产与管理中的问题，采用由易到难的原则，不断地改善、巩固，改善、提高的方法，经过不懈的努力，以求长期的积累，获得显著效果。
2）特点
（1）采取准时制的管理，以保证戴明质量控制原理的落实和消除一切过程浪费（损耗）。
（2）进行多品种混流生产。（3）把工人培养成多面手。
（4）采取小组工作组织与并行工程方式。（5）要求供应商实施准时供应，极大地压缩库存。
（6）利用kanban指令系统实现“信息流相对于物料流逆向运动”的拉式生产管理方式。这种准时/JIT管理的基本特征是：
（7）实现准时生产。执行在必要的时间（不迟也不早）、生产必要的品种与数量（不多也不少）之生产计划管理产品的生产，其生产管理的指令系统就是Kanban系统。
（8）实施拉式生产方式。按照订单或顾客的需求，利用kanban指令系统使生产指令信息从生产线的最终工序（或作业）逆着物流流动的方向向前一道工序传递。
（9）连续优化生产流程，通过培养多面手员工由生产作业者完成质量检测，保证及时发现质量缺陷，不断改进流程与作业，消除生产过程中一切不能附加价值的活动。
（10）实现公示管理。
（11）按照顾客价值对供应商进行管理，以“零库存”为奋斗目标实现准时供货，努力降低公司的库存。
（12）实施人与技术结合的自治管理，发挥小组的集体作用。
3）应用范围
丰田生产系统拓展后实用管理范围很广：船舶制造业，汽车及其零件的制造等，工业管理，环境保护，酒店管理等，跨各大行业。但由于针对性较强，制造业用得最多，尤其是汽车行业。
4）发展现状
“丰田生产系统”在中国“水土不服”。
“丰田生产系统”是一种“穷人管理学”，是在贫瘠、恶劣环境中长出的管理之花。这正是它长盛不衰、生机勃勃的原因所在。这种管理方法的前提在于企业将自身定位为“穷人”，企业管理者要成为“做无米（或少米）之炊”的“巧媳妇”。它通过“与人相关”的“活”的“隐性知识”的管理方法、思路（通称为“软性因素”），来提高效率，提升整体而非局部成本竞争优势。
我国的企业（尤其是民营企业）大都成长于改革开放的特殊时期市场机会爆发性涌现，企业盈利及扩张呈短期突变状态；土地、劳动供给充分、获取较易；生产要素价格低廉，可以从中获得非均衡价格带来的利益；“资本”相对于“劳动”处于强势地位（我国少数企业兼并外国企业，常常掉入所谓的“工会陷阱”）；当有成本压力时，可以采取“外部式”的解决方法——减少人手，压低工资，挤压上下游甚至牺牲品质。也就是说，企业的“米”较多，且来的快；或还能从别人身上挤出“米”来，企业管理者也就缺了“穷人”的感觉和做“巧媳妇”的动力。这或许是我国企业学习“丰田生产方式”的最大障碍。换言之，对一些中国企业来说，可能还未到向管理要效益的阶段。从长远看，随着外部环境的变化——生产要素价格上升、人民币升值加快，“穷人管理学”有可能逐渐进入中国企业，并在异乡的土壤中“创造性地转化”。
从文化传统看，日本是个资源匮乏的小国，国民的节约意识极强。而我国一直有泱泱大国、地大物博的历史文化理念。加上权力文化的影响，铺张、讲排场、追求宏大气派，是中国人国民性中的组成部分。某些企业管理者可能个人在其人生的某个阶段有过刻骨铭心的贫困经历，但运作起企业来，一旦拥有了一定的资源、具备了一定的条件，不仅没有“穷人管理学”的意味，反而颇具“富人管理学”的色彩：对资源往往不够珍惜；有时资源投放在不产生效益的地方；有的企业囤积了大量的土地资源，尽管土地便宜，但若超过需要或利用率较低，成本则会比拥有同样土地价格条件的竞争对手更高（当然，以“制造”为名，“圈地”以图他用，是另外一个范畴的问题）。
5）发展趋势
随着资源的减少，这种“穷人”的管理方式将会得到很好的利用，再有，通过丰田生产系统演化而来的管理方式越来越多，各大行业都将能够从中吸取合适自己的方法技巧。
第三篇：分装流水线结构设计和作业研究
分装流水线结构设计和作业研究
案例介绍
一家以生产通信整机设备为主要业务的企业。近年来，为了适应快速发展的市场需求，十分重视新产品的开发，生产迅猛发展，生产的程控交换机及配套设备销往全国各地，市场需求量不断加大。但是，目前该公司的生产车间只具备年产10万门左右的生产能力，而且由于生产技术落后，生产设备和工艺装备陈旧，再加上以经验管理为主的落后管理手段，严重影响了生产效率的提高。其中，装配过程的劳动量占整机劳动量的80%，装配环节是关系到该企业产量和生产效率能否提高的关键环节。因此，要想提高市场占有率，就必须对装配工艺进行技术改造，提高商品的有机构成，并采用新工艺和新技术来实现扩大再生产，提高生产专业化和自动化程度，提高产品质量和劳动生产率，以适应现代生产经营管理的要求。装配过程实施流水线作业后，生产效率可提高2～3倍，使装配过程由经验管理向科学管理迈进了一大步。
案例目的1、掌握流水线生产的特征、优点、形式和组织生产条件。
2、掌握流水线生产主要参数的计算方法和实际意义。
3、体会实际组织流水线的流程和思路。
案例问题
1、分析流水线的优缺点及改善处理建议。
2、结合案例背景，谈谈流水线的结构设计方案。
3、结合案例，进行流水线作业的具体分析。
4、结合案例，对该流水线的生产效益进行评价和分析。
案例分析
1、流水线的优缺点比较分析和改善处理
（1）流水线生产的优点表现在：根据装配规程制定的流水线作业产量易于与计划一致；可以控制线体流动节奏，提高装配速度，缩短生产周期；各工序没有闲滞现象。在制品减少。货架和资产运转率提高；制造路线简单，生产工艺规程明确，易于管理；作业中搬运量的比例减少，生产效率提高；有利于保证产品质量；能充分发挥生产能力；能最大限度减少计数次数；能提高有关部门的管理水平。
（2）流水线生产的缺点有：若某工序发生故障，将导致后面的所有工序停工；因工序间的工作量不平衡而产生较大的平衡损耗；若作业中不稳定因素多，则流水工艺编制困难；计划与实施方面缺乏弹性，作业编制水平愈高，增强设备和人能力的弹性就愈低。
可以通过以下措施减少流水线生产带来的问题：定期检修线体；设置备员；设计线体时应考虑尽量减小作业者动作幅度范围，以减轻疲劳；工艺编制人员经常深入车间，及时调整和平衡工序间的工作量；在拟定生产纲领时，尽可能考虑长远发展规划，设备的潜能要适应生产发展的需要。
2、流水作业是按产品加工工艺的先后顺序排列工作，使加工对象依照一定的速度和顺序连续不断地被加工，或由从事加工的作业人员按规定的加工顺序和加工速度，在固定的加工对象上连续加工的一种先进的生产组织形式。根据该公司产品和流水作业的特点，装配流水线总的方案设计。要实现生产过程流水作业，除产品品种少、数量多等前提条件外，生产场地、先进的工艺装备和得以组成流水线的线体是不可缺少的条件。因此，能否成功地设计线体结构，直接关系到流水作业的效率和作业者潜能的发挥，能否最大限度地降低疲劳度，是生产效率能否提高的关键部分。
在分析了该公司实际生产状况的基础上，明确了所设计的流水线应具备以下工艺： ①根据分盘装配的特性，在流程安排时采用区域工序流水设置，正面为元件，反面为焊点。因此需要一种专用夹具，该夹具能沿Z 轴和X 轴自由翻转，并可在水平30°和50°处停止。②线体必须具备插接和焊接功能（即适应于波峰焊接前的人工插接）。③运行方式具有连续和脉动功能。④运行和停止时间可调。⑤具备排污功能。⑥具有风冷设施。⑦具有工艺图纸贴板。⑧座椅能自由升降和360°旋转。⑨具有防尘罩板、照明设施、料斗和工具柜。⑩配设半自动送锡焊轮。lv采用链传动拖动工装小车，环形传动。总体设计时，根据流水作业的特点和流水线的工艺要求，在比较了几种设计方案之后，决定采用环形带夹具小车无装置工作台自动驱动流水线方案。该方案可解决常用的皮带输送流水线惯性移位、环形手推车配工作台流水线手臂易疲劳的缺点，不仅适于动作均衡的脉动作业，也适于动作不均衡的连续作业。且夹具小车即是工作台，避免了大幅度的手臂运动，大大减轻了手臂的疲劳程度。该方案具有明显的优势，克服了其他流水线方案的缺点。
根据实际生产情况，该流水线线体设计参数要求如下：
①线体总尺寸，长×宽×高为19m×1.3m×2 m。②工位设置34 个（根据生产纲领确定）。③工作台尺寸，长×宽×高为1m×0.65m×0.75m。④高度调节范围为±0.05 m。⑤运行速度为1～15m/s。⑥节拍时间为0.01～30s。⑦传动方式为脉动、连续。根据工艺要求和设计参数的具体结构设计。该结构设计的主要特点为龙骨包边形式，即支架
18、支架拉杆
22、机头柜21和机尾柜2组成整个线体骨架；在支架上安装面板
16、装饰板15和底板24形成流水线主体结构；由顶棚撑杆4拉杆10和顶棚6组成线体顶棚结构，这种结构形式稳定性好，振动小，且外形美观，制造简单，安装方便。设置有升降螺杆19和地脚20，可以自由
调整线体高度。流水线中采用了夹具小车，为了装卸方便且能沿Z轴和X轴旋转，装持夹具与旋转轴完成X方向旋转，撑板以上部分通过轴承、碰珠与小车实现Z轴旋转。为了使夹具能在纯插件线上专用，在支撑上设有限位钉，以便需要时在水平30°或45°倾斜固定。流水线设计中的传动系统，主要由电磁调速电机、电机链条和导轨等组成。如果用链传动系，则链条太长，在工作时易在自重作用下下垂而无法正常工作，因此在传送链设计中采用导轨导向，这样链传动才平衡可靠。
3、该公司流水线作业具体分析
线体工艺流程编制中的分盘加工工序分析（指用户盘而言）要完成一块完整的分盘，其工作包括元件准备，印制板准备，装、焊元件和分测、终检四部分。因此，根据工作的性质，把整个分盘的工艺总流程分为三部分，由三个班组完成。考虑到目前该企业的生产批量和各环节的牵制，在编制流水作业工序时，应遵循下列原则：
（1）产品的各道工序周期作业时间大致相等。
（2）各道工序在周期作业时间内所在的工作场地一致。
（3）各工位按工序配置相应工装，并固定完成一定动作。加工对象按单向路线顺次移动，作业人员固定，不作整体移动。
（4）各道工序按一定节拍进行生产，即按一定的时间间隔投入和产出产品。根据上述原则，按照定量定性规律，由焊点的数量作定量分析，由焊接装配的难易程度作定性分析，按各工序周期均等原则，分设18 道工序。经实际运行后的实测曲线。计算流水作业工序编制效率：μ=Σti/（tp×N）=（Σti/N）/tp= ti/tp。式中，tp为节拍时间，N为总编制人员数，ti为工序的平均作业时间。可知，若要完成所有动作，节拍时间应定为7min，这样平衡所耗费的时间是相当惊人的，其编制效率为：μ=60.837×18×100%=48.3%。而通常各企业允许的最低编制效率为75%，低于该值的流水线被认为是不经济的，可见，按18人排工序是不适合的。若提高编制效率，以表1进行平衡（每日按7h工作计算）。
表1工序平衡表 调整工位/ 节拍时间总编制人
工位 /min 数/人
4.67 3.83 3.53 3.50 19 20 21 22 日产分盘量/盘 90 110 119 120 人均分盘量/盘 4.7 5.5 5.7 5.45 编制 效率/% 72.4 79.4 82 79
由表1可以看出，对于工位时间长的，采用加人平衡的方法对提高流水线编制效率有一定效果；但不是绝对的，当增至一定人数时其编制效率反而下降。例如，当人员增至21人时效率可达82%，虽已突破75%，但人均分盘量并不可观，其主要原因是，各工位时间档次高低相差过大，造成平衡损耗增大。为此，除对18个工位加人之外，同时对内部各工序重
新调整：工序2，3，4，5，14，15适当减少工作量；工序7，9，10，11，12，13适当增加上述转移的工作量。经过人员工作量平衡后的各工序时间。其编制效率为μ=50.423×19×100%=88.5%，可见，经过人员、工作量平衡后，编制效率增大，设置19个工位比18个工位明显占优势。随着人员的增加，总产量尽管可以提高，但人均日产量和编制效率均下降。因此，采用19个工位是合理且经济的工艺编制。
4、从经济角度来看，该流水线生产实际作业时间为t实=3min，则节拍时间t节=t实+ t裕=3.5min（这里t裕取0.5min），年产分盘量若按全年300d、每天7h计算，在仅开19个工位的情况下为7×60×300/3.5=36000块用户盘，相当于每年可生产500门程控交换机48387台（每台500台程控交换机分盘372块），而该企业原年生产能力在开一班且不加班的情况下仅为1万门程控交换机，具体比较如表2所示。
表2流水作业和批量作业的对比
作业形式
原批量作业
现流水作业 作业 人数 24 36 年产分盘日工作 量/块 时间/h 7440 36000 8 7 年人均 盘量/块 310 1000准备班17人 备注
通过综合比较可以发现，开通流水线作业后，人均每年可多焊分盘1000-310=690块，整个线体在开19工位的情况下，每年可多生产分盘690×36=24 840块。若按目前厂外协价每块加工费3元计算，每年仅此一项就可为厂里节资近7.5万元；若流水线34工位全部开满，仅开一班制，每年可为厂节资近15万元。
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第四篇：系统结构-流水线工作分析报告
《计算机系统结构课内实验》
实验报告
一、实验目的及要求
1、加深对计算机流水线基本概念的理解；
2、理解MIPS结构如何用5段流水线来实现，理解各段的功能和基本 操作；
3、加深对数据冲突、结构冲突的理解，理解这两类冲突对CPU性能的影响。
4、进一步理解解决数据冲突的方法，掌握如何 应用定向技术来减少数据冲突引起的停顿。加深对计算机流水线基本概念的理解；
二、实验环境
采用指令级和流水线操作级模拟器WinDLX；
三、实验内容
1、用WinDLX模拟器进行结构相关的分析
①生成汇编程序structure_d.s。用WinDLX模拟器运行该程序。②通过模拟，找出存在结构相关的指令对，以及导致结构相关的部件。③记录由结构相关引起的暂停时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。
2、用WinDLX模拟器进行数据相关分析
①添加data.s程序。
②通过Configuration菜单中的选项，设定在不采用定向技术的情况下，用WinDLX模拟器运行程序data_d.s。记录数据相关引起的暂停时钟周期数以及程序执行的总时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。
③在采用定向技术的情况下，用WinDLX模拟器再次运行程序data_d.s。记录数据相关引起的暂停时钟周期数以及程序执行的总时钟周期数，计算暂停时钟周期数占总执行周期数的百分比。
3、用WinDLX模拟器分析指令调度
①生成schedule-before.s及schedule-after.s程序。
②通过Configuration菜单中的选项，将除法单元数设置为3，将
加法﹑乘法﹑除法的延迟设置为3个时钟周期。③用WinDLX模拟器运行调度前的程序schedule-before.s。记录
程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周 期数。
④用WinDLX模拟器运行调度后的程序schedule-after.s，记录程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数。
4、综合改进
在WinDLX上运行如下代码序列包含各种类型的冲突： ① 在没有任何其他定向（或旁路）硬件的支持下，假设采用排空流水线的策略处理分支指令，那么执行上述代码需要多少个时钟周期？
②假设该流水线有正常的定向路径，且采用预测分支失败的策略处理分支指令，那么执行上述代码需要多少个时钟周期？ ③假设该流水线有正常的定向路径和一个单周期延迟分支，请对该循环中的指令进行调度，但是不能增加指令的条数。计算执行上述代码所需要的时钟周期数。
四、实验步骤
1、用WinDLX模拟器进行结构相关的分析
①用WinDLX打开structure_d.s程序，单步执行，查看
Clock Cycle Diagram窗口；
②指令“ADDI
R2, R2, #8 ”和指令“LD
F0, 0(R2)”
R2, R2, #8”、“ADDI
R3，发生结构冲突；指令ADDI
R3, #8” 和“SUBI R5, R5, #1”这三条指令和“ADDD
F4, F0, F2”存在结构相关。
由图3可知，程序总共执行了117个时钟周期，所以暂停时钟数占总执行周期的百分比为：20/117 = 17.09 %。
2、用WinDLX模拟器分析数据相关
①用WinDLX打开data_d.s程序，配置Configuration菜单中的选项，设定不采用定向技术。Statistics窗口内容如下：
在不采用定向技术的情况下，data_d.s程序总过执行了202个时钟周期，其中由数据相关引起的暂停周期为104个，占总执行周期的51.48%。
②设定采用定向技术。记录数据相关引起的暂停时钟周期数以及程序执行的总时钟周期数，Statistics窗口内容如下：
采用定向技术之后，data_d.s程序总过执行了128个时钟周期，其中由数据相关引起的暂停周期为30个，占总执行周期的23.44%。
3、用WinDLX模拟器分析指令调度
①用WinDLX模拟器运行调度前的程序schedule-before.s，通过Configuration菜单中的选项，将除法单元数设置为3，将加法﹑乘法﹑除法的延迟设置为3个时钟周期。记录程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数。Statistics窗口内容如下：
程序执行的总时钟周期数为31，总暂停周期数为16，其中写后读相关（RAW）暂停周期为9个，Trap 暂停周期为7个。②用WinDLX模拟器运行调度前的程序schedule_later.s。记录程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数。Statistics窗口内容如下：
schedule_after.s 程序执行的总时钟周期数为25，总暂停周期数为9，其中写后读相关（RAW）暂停周期为3个，Trap 暂停周期为6个。
4、综合改进
①生成final_before.s：配置Configuration菜单中的选项，设定不采用定向技术。程序在一个循环周期内的流水线时空图如下所示：
由图中分支指令后的trap指令的执行可以看出，WinDLX对分支指令采用的是预测分支失败的方法，即在分支指令取指后的下一个周期取下一条指令。当分支指令跳转成功时，流水线就把在分支指令之后取出的所有指令转化为空操作，并按分支目标地址重新取指令执行。可以看出，执行一个循环需要-15-（-30）=15个周期。在一个循环周期内，指令序列的流水线时空图如下所示：
S代表R-Stall。与WinDLX中运行出的流水线时空图不同之处在于，这里采用的是排空流水线处理分支指令，即在第15时钟周期，当流水线在ID段检测到分支指令“BNEZ R4, LOOP”后，就暂停执行其后的所有指令，直到分支指令到达MEM段，确定是否分支成功并计算出新的PC值为止。这里，因为分支成功，所以重新取指令“LW R1, 0(R2)”执行。由图9可以看出，执行完一个循环需要的时钟周期数为：18-1 =17.由于R3 =R2 + 396，因此共有396/4 = 99个循环。故执行完整个程序所需要的时钟周期数为 17×98 + 18 = 1684。
②运行final_before.s，配置设定采用定向技术。程序在一个循环周期内的流水线时空图如下所示：
由上述可知WinDLX对分支指令采用的是预测分支失败的方法。且由图10可以看出，在采用定向的条件下，执行一个循环需要-2-（-11）= 9个周期。
在一个循环周期内，指令序列的流水线时空图如下所示：
与WinDLX中运行出的流水线时空图不同之处在于，这里分支指令后没有“TRAP #0”指令。因而在采用预测分支失败的策略处理分支指令的情况下，流水线中继续流水的是“LW R1, 0(R2)”指令。分支成功后重新取指令“LW R1, 0(R2)”执行。
由图可知，执行完一个循环需要的时钟周期数为：11-1 =10。
执行完整个程序所需要的时钟周期数为 10×98 + 11 = 991。③对该循环中的指令进行调度，采用的调度方法为：将独立执行的指令“ADDIR2, R2, #4”前移至“LW R1, 0(R2)”后；将分支指令前的一条指令“SW 0(R2), R1”修改为“SW-4(R2), R1”，后移至分支指令“BNEZ R4, LOOP”后作为延迟槽中的指令.将调度后的程序保存为final_after.s，设定为采用定向技术，运行该程序。在一个循环周期内，该指令序列的流水线时空图如下所示：
由上图可以看出，在采用预测分支失败的策略处理分支指令时，分支指令“BNEZ R4, LOOP”跳转成功后，停止了其后继指令“SW-4(R2), R1”的执行，直接转向分支目标指令“LW R1, 0(R2)”处执行。在这种情况下，执行一个循环需要-3-（-10）=7个时钟周期。
在一个循环周期内，指令序列的流水线时空图如下所示：
与WinDLX中运行出的流水线时空图不同之处在于，这里是采用单周期延迟分支 的方法处理分支指令的，延迟槽中的指令为“SW-4(R2), R1”。虽然分支能够成功，但
是仍然要把延迟槽指令顺利执行完。
可知，执行完一个循环需要的时钟周期数为：7-1 =6。
执行完整个程序所需要的时钟周期数为 6×98 + 11 = 598。
五、实验结果
1、由上述记录可知，通过定向技术，减少了数据相关所引起的暂停周期的数量，缩短了程序的执行周期，整个性能是原来的1.58倍。
2、经调度之后，程序执行的总时钟周期数从31减到了25，同时各种类型的暂停周期数也相应了减少了。通过编译器重新组织代码顺序来实现“指令调度”，消除了一部分的暂停周期，使流水线性能得到了提高。
六、总结
解决结构相关通常需要采用流水线功能单元的方法或资源重复的方法。流水线功能单元的方法引入的暂停影响了流水线的性能，对流水线机器而言，如果要在每个时钟周期内，能够支持取指令操作和对数据的存储访问操作同时进行，而又不发生结构相关，那么存储总线的带宽必须要加倍。所以在解决该问题时要在性能和开销两方面进行权衡。
通过本次实验，我对WinDLX的流水线运行分析，包括流水线单步执行、每个流水段功能、流水线建立与排空、定向技术等内容有了很好的掌握。
七、附录（源程序清单）
1.structrue_d.s
LHI
R2,(A>>16)&0xFFFF
ADDUI
R2, R2, A&0xFFFF
LHI
R3,(B>>16)&0xFFFF
ADDUI
R3, R3, B&0xFFFF
ADDU
R4, R0, R3
loop:
LD
F0, 0(R2)
LD
F4, 0(R3)
ADDD
F0, F0, F4
ADDD
F2, F0, F2;<-A stall is found(an example of how to answer your questions)
ADDI
R2, R2, #8
ADDI
R3, R3, #8
SUB
R5, R4, R2
BNEZ
R5, loop
TRAP
#0
;;Exit <-this is a comment！
A:
.double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
B:
.double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
2.data_d.s
LHI
R2,(A>>16)& 0xFFFF
ADDUI R2, R2, A & 0xFFFF
LHI
R3,(B>>16)&0xFFFF
ADDUI R3, R3, B&0xFFFF
loop:
LW
R1, 0(R2)
ADD
R1, R1, R3
SW
0(R2), R1
LW
R5, 0(R1)
ADDI
R5, R5, #10
ADDI
R2, R2, #4
SUB
R4, R3, R2
BNEZ
R4, loop
TRAP
#0
A:.word 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36
B:.word 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0
3.schedule_before.s.data.global
ONE ONE:
.word 1.text.global main main: lf
f1,ONE
cvti2f f7,f1
;nop;
divf f1,f8,f7;move Y=(f8)into f1 divf f2,f9,f7;move Z=(f9)into f2 addf f3,f1,f2 divf f10,f3,f7;move f3 into X=(f10)divf f4,f11,f7;move B=(f11)into f4 divf f5,f12,f7;move C=(f12)into f5 multf f6,f4,f5 divf f13,f6,f7;move f6 into A=(f13)Finish:
trap 0 4.schedule_later.s.data
ONE:
main:
.global ONE.word 1.text.global main lf cvti2f nop divf divf divf divf addf f1,ONE;turn divf into a move f7,f1;by storing in f7 1 in
;floating-point format f1,f8,f7;move Y=(f8)into f1 f2,f9,f7;move Z=(f9)into f2 f4,f11,f7;move B=(f11)into f4 f5,f12,f7;move C=(f12)into f5 f3,f1,f2
Finish:
multf divf divf
trap f6,f4,f5 f10,f3,f7;move f3 into X=(f10)f13,f6,f7;move f6 into A=(f13)0 5.final_before.s
6.final_after.s
第五篇：柔性的丰田生产系统机制研究
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柔性的丰田生产系统机制研究
柔性的丰田生产系统机制研究
从系统论角度出发分析了丰田生产系统的输入、输出、要素及要素之间的联系，并以动物为对照探讨了丰田生产系统的柔性机制，指出了现代中国制造业企业生产系统存在的问题并对此进行了展望，以期能够引起当今中国制造业改革的思考。
柔性 丰田生产系统 系统论
一、背景介绍丰田生产方式是在石油危机爆发之后才开始逐渐引起社会关注的。二战后，日本的汽车工业普遍受到“多品种少批量”这个市场状况制约，丰田生产系统在这种环境下应运而生，是在吸收了福特生产方式精华的同时，结合了自己本国及世界大环境的背景发展起来的，其能够在经济低速增长的形势下具有很强的抗萧条能力确实值得我们的思考。而从系统论的角度来分析丰田生产系统会使我们更加清晰的看到丰田体系内部运行的机理，也会给我们提供一个丰田生产系统有别于其他生产系统的新视角。
二、系统论一般系统论创始人贝塔朗菲定义：“系统是相互联系相互作用的诸元素的综合体”。而系统的一般定义是：系统由相互联系、相互作用的若干要素构成的具有特定结构和功能的有机整体。在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念，表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。系统论的核心思想是系统的整体观念。任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质。
三、丰田生产系统的整体分析系统论着重于研究系统的输入、输出、要素及要素之间的关系。在此基础上细致的研究丰田生产系统就会得出，丰田生产系统的输入为：实施者的意愿和能力、对TPS的正确认识、对TPS的适当应用及合适的客观环境。输出为：生产效率的提高、生产成本的降低以及从而导致的利润的增加。要素（或子系统）为：看板、准时化、自?化、均衡化、标准化、少人化、流水线、现
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场主义、质量管理、团队协作、需求导向、信息系统、目视化管理、五个为什么、重视人的作用等。而要素与要素之间的关系是“改善”，因为改善活动贯穿于丰田生产方式的始终，正是由于改善的存在使得丰田生产系统内部各个要素在发挥各自效应的同时，能够相互促进、相互融合，进而更好为丰田生产系统服务，使其的整体功能大于部分之和，即产生“1+1>2”的现象。系统论中的关系主要表现为要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系，而在丰田生产系统中我们着重研究的是其内部要素与要素之间的关系。例如，彻底的消除浪费降低成本是丰田生产系统的出发点，也是其最终的目标。而要实现这个结果就需要一个柔性的生产系统使能够快速准确的适应环境的变化，满足顾客的需求从而最大程度的降低浪费，于是准时化就用运而生。而看板作为支撑准时化实现的一个工具能够更加促进准时化的完成。看板本身也需要一定的实施条件，比如均衡化和作业的标准化。众所周知，准时化和自动化构成了丰田生产系统的两大支柱，而带有“イ”的“自?化”要求丰田生产系统要重视现场并注重人的作用。而全面质量管理、少人化、流水线等都是在以改善为大背景条件下相互作用，共同为促进丰田生产系统整体功能的实现发挥着自身不可或缺的作用的。
四、丰田生产系统的柔性机制
（一）自律神经――看板所具有的独立的微调机能在动物体内有着与意识无关而发挥作用的自律神经，这种神经即使没有大脑的指令也能无意识地进行调整，比如望梅止渴行为的产生。企业也应具有这样的自律神经。大野耐一在创建丰田生产方式时，就在寻求一种使丰田企业具有一定自律神经的方法。为降低在制品库存，创立了“准时化”思想，即只在必要时间生产必要数量的必要产品，利用看板拉动式生产，只向最后一道工序下达生产指令，这样使生产现场的库存自动调节到最低水平，极好地解决了在制品库存问题。
（二）反射神经――员工对生产现场发生状况的快速调整企业还必须具备反射神经，即信息不用一一传到大脑，在反射神经中枢就可以折回来，在一瞬间就能应付所出现的情况，例如动物所具有的缩手反射。企业越大越要把反射神经设置好，对于计划的微小变动，要做到无须大脑发令也能采取相应的行动。丰田企业通过运用
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“目视化管理”，并高效利用“准时化”和“自动化”这两根支柱，能更好地锻炼这种反射神经。“看板”、“多技能员工”、“团队互助精神”、按需求量制定的“生产节拍”，都在一定范围内自动地进行生产的微量调节。
（三）脊背的柔韧性――根据市场需求对生产计划的及时调整计划就如同人体的脊骨，越是结实的脊骨就能越好的弯曲，而这种弹性是非常重要的。生产计划不仅指为满足客户要求的三要素“交期、品质、成本”而计划，还指使企业获得适当利益，而对生产的三要素“材料、人员、机器设备”的确切准备、分配及使用的计划。丰田是从两个方面（每月的适应、每日的适应）来适应市场需求多样化的。通过每月和每日的适应使得准时生产仅能按销售的数量生产，从而迅速的适应市场需求的变化。
五、中国制造业企业生产系统存在的问题及展望要想在激烈的市场竞争中获胜，企业这一“动物系统”必须继续大力强化、完善自身的生产机制，TPS曾使丰田企业在80年代以其快速灵活的反应、低成本、多品种占领全球市场，但其成功的应用还需很高的企业管理条件，企业这一“动物系统”的完善仍存在许多问题。在我国企业生产系统缺乏竞争力是一个很重要的问题，这其中除了由于系统机器设备相对落后，人员素质相对偏低等客观因素外，主观因素的作用也不可低估。有关生产系统和生产管理的问题一直被视为技术或管理战术问题，而没有被置于战略的地位。在企业转轨变型过程中，生产系统被放在从属地位，企业只是想消除生产环节中的矛盾，而不寄希望于通过生产系统为竞争创造有利条件，致使生产系统难以发挥其应有的效用。如此的生产系统是难以适应当前复杂多变的竞争环境的，因此，对生产系统进行研究，并建立适合我国企业的生产系统评价体系已成为当务之急。
参考文献：
[1]大野耐一.Toyota Production System丰田生产方式.中国铁道出版社，2006.[2]顾培亮.系统分析与协调.天津大学出版社，1998.25-26.[3]
[美]杰弗里?莱克著.李芳龄译.丰田汽车案例――精益制造的14
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项管理原则.中国财政经济出版社，2004.[4]Monden Y.Toyota Production System，Industrial Engineering and Management press，1983.------------最新【精品】范文
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