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新乡重夫谈丰田生产方式--以工业工程的视角

 益知益行 2020-03-25

李兆华老师,本书的中文版权作者,授权代发

郑重声明:此文源自于简书--小李日课。在编校过程中,感觉本文可能是李兆华老师的讲课录音转化的,口语成分比较多。特意进行了一定的调整。也在此向李老师致敬。

        新乡重夫(Shingō Shigeo 1909年-1990年):日本著名的工业工程专家,出身于佐贺县,曾在品质管理方面作出重大贡献,在美国出版了不少有关品质方面的著作。

新乡重夫为丰田生产方式,贡献了非常重要的两个工具:
防呆(ポカヨケ,Poka-yoke)系统去完全消除错误。
快速换模(SMED, Single Minute Exchange of Dies )

新乡先生将“生产结构”理解成由纵向的“工序”与横向的“作业”所构成的矩阵组织,也明确提出工序改善必须优先于作业改善。也就是主张,比起通过作业改善以提高生产率或是降低成本,应该要优先通过工序改善来缩短“生产交付周期时间”( Lead time)。
这正是丰田生产方式的精髓。大野耐一先生本身、其正宗的后继者,甚至对大野先生有非常高评价的 TOC( Theory of Constraints)理论的高德拉特( E. Goldratt)博士,都反复地强调丰田生产方式的核心原理,是改善对顾客附加价值的流动( Flow),也就是让“原材料半成品成品”流动起来,成为没有停滞的整体流动。
一部分产业界人士认为,丰田生产方式就是单纯地消除浪费、降低成本,这是根本上误解。


01、工序与作业的差异
工序( Process,也译为“流程”):从材料流动到成品的过程,同时在时间与空间上发生变化的过程; 
作业( Operation,也译为“操作”):作业人员与作为其辅助者的机器,同时在时间与空间上变化的过程。
也可以这样表达:工序—生产对象( Object)的变化过程;作业—生产主体( Subject)的变化过程。
所以,两者的区别不在于分析对象的大小差异,而是属性差异。
也就是说:分析被制造的对象(物)的流动,是工序分析;分析制造主体(人、机)的动作,是作业分析。不论是在“生产”、“办公室工作”或更多的“一般场合”,这些原则都是一样的。

02、工序改善优先

作业改善:就是努力提升设计信息“复制、传递”的效率,也就是提高工序生产效率。

工序改善:则是提升“接受”设计信息方面的效率,也就是缩短生产交付周期。

大野先生、新乡先生都认为,丰田生产方式的基本原则是优先改善后者,也就是“接受”设计信息方面的工序改善。

丰田生产方式,是以彻底地消除一切浪费为目的,探究每种“工序”或“作业”背后的产生浪费的根本原因,寻求“消除一切浪费”的根本性和系统性改善方法。
在不能“消除”时再寻找“合并”、“重排”或“简化”的机会。例如:
“搬运”的背后往往是布局的分散,将不可去除的“加工”和“检验”等布置在同一个地点,则“搬运”可以被取消。
“停滞”的背后往往是批量型、推动式的生产方式,在布局流水化的基础上进一步采用“小批量”、“单件流”、“同步”的生产方式,则“停滞”也可以被消除。

03、对工序的分析与研究
在工序中包含四种现象:
  • 加工——变形、改变材质、组装、分拆;
  • 检验——与标准比较;
  • 搬运——改变位置;
  • 停滞——并未实现上述的加工、检验与搬运,只是在消耗时间。

而停滞可更进一步地分为以下两个种类:
  • 工序间停滞:整个批量在工序间的停滞,等待上一个批量完成加工、检验或搬运,再处理本批产品。

  • 批量停滞:在批量作业中,例如批量中的某一件在加工,其他的则在等待的状态。此等待的状态又可分成尚未被加工与已经加工完成两种。这些等待也发生在检验与搬运的时候。

04、工序平衡是产量的平衡

“工序平衡”的定义是:每一工序均'等量’地生产。常见的误解是,需要建立“产量平衡”的生产过程?还是建立“产能平衡”的生产线
丰田生产方式强调:“必要量才是生产量”。更详细的说法是,工厂必须只生产必要数量。如果产能最低的工序能满足必要数量的生产,则降低其他较高工序的产能,使其与“最低产能”一致。
必要量才是生产量,按必要量去平衡生产量
丰田生产方式主要就是源于这个观点,如果最低工序的产能无法满足必要量时,就需要改善该瓶颈工序,直至满足必要量为止。这时,为了将产能高的机械设备“平衡”,就要特意地降低其运转速度。若不方便这样做,则让其间歇地运转以降低其产能。

05、产量平衡后尚需同步
即使各设备的产量已经“平衡”,但仍然有“时间的匹配”,也就是“同步”(流动)的问题。如果前工序已经完成,却无法立刻流至后工序的话,就会发生工序间停滞。
实际上,如果已经做到“工序平衡”的话,同步就很容易解决。以往,大家为了防止工序间停滞,都强调“同步”的重要性,但实际上并没有明白“同步”背后“工序平衡”的重要性。结果大家都只关注“同步”,而没有解决作为“同步”基础的“工序平衡”。这样的做法,导致大多数人都认为,很难做到'同步’。
“工序的平衡”,体现为都按节拍生产。

06、对作业的分析与研究

丰田生产方式的最大特征,就是对“停滞”进行改善。
但是“停滞”对加工、检验、搬运出现的问题具有补偿缓冲的作用。实际的做法,应该是先改善加工、检验、搬运出现的问题,然后“停滞”就自然地得到了改善。
一般来说,有以下各种作业内容。

       1、准备、收拾作业:包括所谓的更换模具与工具,主要是发生在一个批量作业的前后。

       2、生产作业:完成各工序主体功能的作业。

  1. 加工:实际对产品切削,将产品装置在机器上或从机器上卸下;
  2. 检验:实际检查产品的质量,为检验而取放产品或检具;
  3. 搬运:实际变更产品的位置,为了搬运而装卸产品于搬运器具;
  4. 停滞:产品储放在货架上,将产品放入货架或从货架取出的作业。

       3、辅助作业:对主体作业起到辅助作用的作业 

           4、与人无关的宽放:与作业有关的“非规律性发生的作业”,包括:
    1. 作业宽放—与作业直接有关的“非规律性发生的作业”,如加注润滑剂、涂抹离型剂、清扫切削屑、管理缺陷品与机器故障的处置;

    2. 车间宽放——各作业都会发生的“非规律性作业”,例如领取材料、更换产品的容器。

    5、与人相关的宽放:与作业无关,对作业员所给予的“非规律性宽放”:
    1. 疲劳宽放:休息,对人作业疲劳的补偿;

    2. 生理宽放:饮水、擦汗、上厕所等,对人的生理需求所给予的宽放。


    07、丰田为流动性而做的努力

    丰田生产方式最大的特点被认为是“ Just-in-Time”,但那仅是为了实现“零库存”的手段而已。而用什么样的方法来实现“零库存”,才是其最大的特点。
    丰田意识到:工序是由加工、检验、搬运、停滞所构成,但其中能增值的只有'加工’。而通常情况下,人们往往认为:“停滞可缓和工序间所发生的问题,有其用处。它是恶魔,但它是必要的恶魔”。所以丰田在改善“检验”与“搬运”的同时,也对“停滞”进行了改善。
    丰田对“停滞”的改善,重点放在它的存在必要性上。所以。丰田生产方式非常强调“过量生产的浪费”不仅是防止“生产过多”,更是对“生产过早”大加批判,从而强调应该要彻底地消除“生产过早”的浪费。
    丰田在排产管理上与一般的工厂不同,最不同的两点是:基本上是以“接单生产”为方向;彻底坚持“零库存”。
    丰田生产方式中认为,“物料的连续流动”是生产绩效的基本条件,并强调如果无此条件,丰田生产方式将无法运行。让物料能“连续流动”,就是“流水线化”,因此需要以下的必要条件:
    1.各工序必须工序(产量)平衡与同步(流动);
    2.各工序间都必须实施“单件流”的流动作业方式;
    3.实施小批量生产。
    但若实施了“单件流”,将会显著地增加搬运的次数,因此必须有以下的两个对策:

    a.改善工厂内的布局,实现不需要搬运或极简单地搬运;

    b.以传送带等的简单搬运手段连接各工序。


    08、丰田如何改善工序间库存

    在进行团队的“流动作业”时,一定要追求同步性(流动),也就是绝对需要追求生产线的平衡。因此,一定需要彻底地进行作业分割或是设定标准作业,并努力地让设定效率的损失最小化。
    但不论如何仔细地设定,在实际作业时一定会发生标准时间的波动于是,常规的对策是,在操作员间安排库存,以吸收工序间作业时间波动,从而可避免操作员间的互相等待”。
    这样的对策一直被普遍地使用。但如果只为了吸收波动、实现缓冲功能的话,一般在工序间有“一个库存”就足够了,可实际上可以看到很多企业的工序间,存在“几个”或是“十几个”的库存。难道是因为有了这样的“缓冲功能”,便忍不住的大量使用吧。
    在丰田生产方式中:在工序的中间是没有库存的,如果作业延迟了,相邻的操作员会努力地帮助落后的操作员。有了这样的“相互协助的多能工”,不需要库存,也可以吸收工序间的波动。
    彻底地探索丰田生产方式的根源就会发现,其最理想的形态,就是全过程的单件流。从原材料的制造(锻造、铸造、冲压)开始,机器设备加工、零件装配、到局部装配与最终装配,都以单件流来连接”。

    09、均衡生产是拉动的前提
    丰田生产方式中特别强调“生产的均衡化”,它是拉动式生产的必要条件。
    丰田生产方式,就是为了实现“前道工序”只生产“后道工序”取走的数量。所有的生产工序,为了可以在必要的时候生产必要的数量,必须准备好所需要的人力、设备与其他的生产要素。
    在这种状况下,如果后道工序在向前道工序领取物料的“数量”和“时间”都是离散状态的话,那么前道工序就不得不保持人力与设备的冗余,那将造成非常大的负担。后道工序向前道工序领取物料的离散性越大,则前道工序所必需准备的人力与设备的冗余就要越大。
    此外,丰田生产方式通过“看板”,不仅对丰田汽车工业工厂内的各个生产工序,还包括了对外部供应商的生产工序,以所谓的同步(流动)来连接。因此,如果在最终工序的生产或者需求是离散的话,其不良影响将会逐级向前道工序传递,直至零部件供应商。为了防止这样的恶性循环,首先是汽车制造商,更明确地说,是丰田汽车整车装配线的生产波峰,必须被分割(削减)到更低的水平,同时,生产波谷需要变得更浅。通过削峰填谷,使得流动的表面更平静无波。丰田生产方式将这样的做法称为“平准化生产”。

    10、全新的“需求与产能调整系统
    运用全新的“需求与产能调整系统”,是丰田生产方式非常具有原创性的方法。
    在以往的生产管理系统中,大都将“需求计划”区分为以下的三个阶段:
    1. 主排产计划——年度的需求计划;

    2. 中期排产计划——月度的需求计划;

    3. 详细排产计划——1 ~ 3天的需求计划。

    这些需求计划可能是“预估计划”或是“可执行计划(确定计划)”,主要是根据接单到交货的周期( D)与生产周期( P)的关系来决定。
    一般来说:因为主排产计划横跨的周期长,所以大都是根据预估的需求作出的“预估计划”。如果“确定的订单”可以在生产周期之前确定,那么中期排产计划可以是“确定计划”,否则就仍然是“预估计划”;如果计划是一个月确定一次,在该月计划的较早期就会是“确定计划”,但是该计划的后期,就会成为“预估计划”。因此,结果就是生产计划会不断地变更,从而造成一片混乱。
    详细排产计划虽然横跨周期短,但是如果生产交付周期“ Lead Time”比确定订单的时间长,那么详细排产计划也必然是“预估计划”。所以,到底是要执行“预估计划”或是“确定计划”,这与“计划周期的长短”并无关系,主要是取决于确定订单时间的长短与生产交付周期的关系。
    以上描述可以称之为:预估计划——预估生产;确定计划——确定生产。然而,即使该产品的本质是“按订单生产”,如果确定订单的时间是短于生产周期的话,我们仍然不得不进行“预估生产”。因此,接到订单到交货的时间与生产周期的关系,对能否实施'确定生产’具有决定性的影响
    如果我们进行“预估生产”,就无法保证预估可以 100%实现。因此,将无法避免成品库存的出现,一旦持有不必要的库存,就很有可能会蒙受巨大的损失。
    以往,对这个问题的主要对策是,“尽一切努力请客户提前更早确定订单”。但是,客户往往有自己的立场。除此之外,如果是一般大众购买的商品,还牵涉到诸如商品的种类、数量与时间等,都是不确定的要素。
    即使是这样,我们是否只能得出除了“预估生产”之外,别无他法的结论呢?
    丰田生产方式因为坚持根本不考虑“预估生产”,而是以“按订单生产”为导向,所以不会要求“提前更早确定订单”;相反,而是以“彻底缩短生产周期”为导向。
    所以,需要思考以下的对策:
    1. 采用“快速换模 SMED系统”以实行“小批量生产”,大幅地缩短生产周期;

    2. 采用“工序平衡、同步(流动)与单件流作业”,大幅地缩短生产周期;

    如果采用了以上的方法,可以显著地减少“成品库存”,即可在接到确定订单之后再开始生产;因为只做极短时间内的预测,所以可以明显地提升预测的准确率。

    11、丰田生产方式是又一次的思想革命
    如果我们以生产的结构为基本,来思考丰田生产方式的特点,就会得到以下的结论。
    整体观:
    ①彻底地消除浪费,以便能“降低成本”。
    ②消除浪费的两大支柱是:“避免过量生产的浪费”,也就是“零库存”;降低工时,力图实现的“少人化”。
    ③为了能够实现“零库存”,采用“小批量与工序平衡、同步(流动)与单件流作业,”从而能够实实在在地通过“快速换模 SMED系统”大幅缩短生产周期。
    ④需求的本质,是“接单生产”,同时,为了能在“零库存”的条件下实现“接单生产”,必须立志从根源上进行改善。
    ⑤彻底坚持“必要量才是生产量”的想法。
    工序观:
    ①加工:有效地活用分工之外,同时运用 VE( Value Engineering)与 VA( Value Analysis)。
    ②检验:为了实现不制造不良的检验,有效地实施“防错”功能。
    ③搬运:为了消除搬运,尽量采用按工序顺序的设备布局。
    ④停滞:彻底的“零库存”,消除下列等待:
    1. 工序间等待:以工序平衡与同步(流动),而让工序等待为“零”,或者有效地运用“总库存量管制”;

    2. 批量等待:实施“单件流”作业,从而消除批量等待。为了能够实现“单件流”作业,也需要“改善布局”。

    ⑤推动并行作业的方法。
    作业观:
    ①准备与收拾作业(如换模作业),采用“快速换模 SMED系统”系统或是“一触即换”系统。
    ②主作业(主体作业 +辅助作业);采用多机作业,特别是“多工序作业”;采用“有人字旁的自働化”。
    ③宽放:实施诸如“消除孤岛”的集中宽放,实现“少人化”。
    ④因为最终的目的是“降低工时”,所以要积极地执行“少人化”,而非“省力化”。

    在进行了以上的分析研究之后,发现丰田生产方式就是:将以往许多公司基于“成本主义”的经营理念,改为“非成本主义”,并坚持“降低成本才能生存”,追求彻底地消除浪费;反省从前美国式的根据预估进行的大量生产与大批量生产,并基于日本市场的特性,认清了“接单生产才是需求的本质”,同时,在“零库存”的条件下,挑战小批量生产,解决一个又一个历史难题,从而创造出新的生产方式。综上所述,我们可以这么认为,丰田生产方式之关键,在于其实行了“生产的思想革命”。
    注1:灵活的混线生产方式(品种与数量的平准),也是丰田应对波动的武
    注2:成品库存的平准规则,限制了不得不按预测生产时的过量。


    作者:UP日课
    链接:https://www.jianshu.com/p/e5b8525d99b5
    来源:简书
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