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內(nèi)容提要：本節(jié)使用物理學(xué)中的水庫(kù)模型來(lái)分析豐田生產(chǎn)方式。每一個(gè)生產(chǎn)單元都包含2個(gè)水庫(kù)，分別是原料庫(kù)和成品庫(kù)。生產(chǎn)人員控制原料閥門(mén)和生產(chǎn)閥門(mén)。打開(kāi)原料閥門(mén)，原料庫(kù)庫(kù)存增加；打開(kāi)生產(chǎn)閥門(mén)，成品庫(kù)庫(kù)存增加。生產(chǎn)人員通過(guò)控制原料閥門(mén)和生產(chǎn)閥門(mén)，使得實(shí)際庫(kù)存與目標(biāo)庫(kù)存相同。
1）初始狀態(tài)實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存，原料閥門(mén)和生產(chǎn)閥門(mén)關(guān)閉。生產(chǎn)閥門(mén)關(guān)閉表示此工序停止生產(chǎn)，而原料閥門(mén)關(guān)閉表示此工序不需要原料配送。原料經(jīng)過(guò)生產(chǎn)閥門(mén)之后便成了此工序的成品，生產(chǎn)閥門(mén)相當(dāng)于加工過(guò)程。此工序的生產(chǎn)人員有2個(gè)目標(biāo)需要完成，一個(gè)是原料庫(kù)目標(biāo)庫(kù)存，一個(gè)是成品庫(kù)目標(biāo)庫(kù)存。當(dāng)實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存時(shí)，目標(biāo)完成，停止生產(chǎn)以防過(guò)量生產(chǎn)而產(chǎn)生不必要的庫(kù)存，進(jìn)而造成浪費(fèi)。當(dāng)成品庫(kù)實(shí)際庫(kù)存小于目標(biāo)庫(kù)存時(shí)，生產(chǎn)人員打開(kāi)生產(chǎn)閥門(mén)開(kāi)始加工，原料庫(kù)庫(kù)存降低，生產(chǎn)庫(kù)庫(kù)存升高。打開(kāi)生產(chǎn)閥門(mén)的同時(shí)，生產(chǎn)人員也打開(kāi)原料閥門(mén)，使得原料庫(kù)實(shí)際庫(kù)存升高，直到和目標(biāo)庫(kù)存相等為止（如圖6-91所示）。
圖6-91 TPS的水庫(kù)模型狀態(tài)一
2）成品庫(kù)實(shí)際庫(kù)存小于目標(biāo)庫(kù)存，原料閥門(mén)和生產(chǎn)閥門(mén)關(guān)閉。此狀態(tài)相當(dāng)于下游工序取走此工序的部分成品，從而使得此工序成品庫(kù)實(shí)際庫(kù)存小于目標(biāo)庫(kù)存。在豐田生產(chǎn)方式中，本工序成品庫(kù)存的減少是因?yàn)橄掠喂ば蛲ㄟ^(guò)領(lǐng)取看板將本工序成品庫(kù)的部分庫(kù)存領(lǐng)走，領(lǐng)走的數(shù)量就是目標(biāo)庫(kù)存與實(shí)際庫(kù)存之差（如圖6-92所示）。
圖6-92 TPS的水庫(kù)模型狀態(tài)二
3）生產(chǎn)閥門(mén)打開(kāi)，成品庫(kù)實(shí)際庫(kù)存增加，原料庫(kù)實(shí)際庫(kù)存減少。當(dāng)生產(chǎn)人員發(fā)現(xiàn)自己的成品庫(kù)實(shí)際庫(kù)存小于目標(biāo)庫(kù)存時(shí)，他就要打開(kāi)生產(chǎn)閥門(mén)，對(duì)原材料進(jìn)行加工，增加成品庫(kù)庫(kù)存，直到成品庫(kù)實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存為止。在豐田生產(chǎn)方式中，下游工序在取走本工序一定數(shù)量的成品時(shí)，會(huì)給本工序下一個(gè)同樣數(shù)量的生產(chǎn)看板命令。本工序生產(chǎn)人員在接到生產(chǎn)看板時(shí)開(kāi)始生產(chǎn)，在完成生產(chǎn)看板要求的數(shù)量時(shí)停止生產(chǎn)。生產(chǎn)的數(shù)量是下游工序領(lǐng)走的數(shù)量，也是目標(biāo)庫(kù)存與實(shí)際庫(kù)存之差（如圖6-93所示）。
圖6-93 TPS的水庫(kù)模型狀態(tài)三
4）原料閥門(mén)打開(kāi)，原料庫(kù)庫(kù)存增加。由于上一步中生產(chǎn)閥門(mén)打開(kāi)對(duì)原材料進(jìn)行加工，所以原材料庫(kù)存開(kāi)始下降。這時(shí)原料實(shí)際庫(kù)存小于目標(biāo)庫(kù)存，生產(chǎn)人員就需要打開(kāi)原料閥門(mén)，使得原材料從上游工序的成品庫(kù)流入本工序的原料庫(kù)，從而使得本工序原料庫(kù)庫(kù)存增加，直到實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存。生產(chǎn)閥門(mén)可以和原料閥門(mén)同時(shí)打開(kāi)，只要原料庫(kù)實(shí)際庫(kù)存不大于目標(biāo)庫(kù)存就可以。在豐田生產(chǎn)方式中，本工序開(kāi)始使用自己的原料庫(kù)原料進(jìn)行生產(chǎn)，會(huì)導(dǎo)致原料庫(kù)庫(kù)存減少，所以此時(shí)豐田生產(chǎn)方式會(huì)產(chǎn)生一個(gè)和成品庫(kù)生產(chǎn)數(shù)量相同的原料庫(kù)領(lǐng)料看板，促使原料配送員去上游工序領(lǐng)取原料以補(bǔ)充自己的原料庫(kù)庫(kù)存，領(lǐng)取的數(shù)量和自己下游取走的數(shù)量相同，進(jìn)而將下游需求傳到上游，產(chǎn)生拉動(dòng)的效果（如圖6-94所示）。
圖6-94 TPS的水庫(kù)模型狀態(tài)四
5）原料閥門(mén)和生產(chǎn)閥門(mén)關(guān)閉，實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存。當(dāng)成品庫(kù)的實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存時(shí)，生產(chǎn)目標(biāo)完成，關(guān)閉生產(chǎn)閥門(mén)以防過(guò)量生產(chǎn)；當(dāng)原料庫(kù)實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存時(shí)，關(guān)閉原料閥門(mén)。進(jìn)而恢復(fù)到了初始狀態(tài)。在豐田生產(chǎn)方式中，當(dāng)生產(chǎn)人員完成了下游下達(dá)的看板生產(chǎn)命令時(shí)，本工序停止生產(chǎn)。當(dāng)原料配送員領(lǐng)取回本工序下達(dá)的領(lǐng)取看板命令時(shí)，本工序停止領(lǐng)取。此時(shí)實(shí)際庫(kù)存均等于目標(biāo)庫(kù)存（如圖6-95所示）。
圖6-95 TPS的水庫(kù)模型狀態(tài)五
在豐田生產(chǎn)方式中，生產(chǎn)看板是生產(chǎn)開(kāi)始的命令，完成生產(chǎn)看板規(guī)定的數(shù)量時(shí)是停止生產(chǎn)的命令。領(lǐng)取看板是領(lǐng)取原料開(kāi)始的命令，完成領(lǐng)取看板規(guī)定領(lǐng)取的數(shù)量是停止領(lǐng)取的命令。在水庫(kù)管理的模型中，實(shí)際庫(kù)存小于成品庫(kù)目標(biāo)庫(kù)存是生產(chǎn)開(kāi)始的命令，實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存是生產(chǎn)停止的命令。原料庫(kù)中實(shí)際庫(kù)存小于目標(biāo)庫(kù)存是開(kāi)始領(lǐng)取的命令，而實(shí)際庫(kù)存等于目標(biāo)庫(kù)存是停止領(lǐng)取的命令。這其中可以看到生產(chǎn)看板或者領(lǐng)取看板的數(shù)量等于目標(biāo)庫(kù)存減實(shí)際庫(kù)存，這其中看板起到了計(jì)算目標(biāo)庫(kù)存和實(shí)際庫(kù)存偏差的作用，即看板規(guī)定數(shù)量=目標(biāo)庫(kù)存-實(shí)際庫(kù)存。從完成這個(gè)功能的角度來(lái)說(shuō)，看板不是必需的，比如流水線生產(chǎn)和TOC制約理論中就沒(méi)有看板的存在。另外，紙質(zhì)看板的方式是可以進(jìn)行優(yōu)化的。
在豐田生產(chǎn)方式中，看板通常以紙質(zhì)看板的方式存在，看板的更改相對(duì)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。原料的配送是通過(guò)配送人員完成的，配送人員按照領(lǐng)取看板進(jìn)行領(lǐng)料，并且在領(lǐng)料的同時(shí)為上游工序下達(dá)生產(chǎn)看板命令。因?yàn)槲覀冎懒丝窗逅鸬淖饔?，結(jié)合現(xiàn)代智能物流的分貨系統(tǒng)，可以對(duì)豐田生產(chǎn)方式進(jìn)行優(yōu)化。每道工序還是有2個(gè)目標(biāo)，分別是原料庫(kù)存目標(biāo)和成品庫(kù)存目標(biāo)。庫(kù)存的實(shí)際數(shù)量通過(guò)計(jì)算機(jī)，或者簡(jiǎn)單的限位開(kāi)關(guān)等進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。比如成品庫(kù)目標(biāo)庫(kù)存是8個(gè)，每4個(gè)放在一個(gè)容器中，每放一個(gè)成品，容器中的限位開(kāi)關(guān)被觸發(fā)或者光線被遮擋，自動(dòng)記錄完成1個(gè)，這樣就實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)際庫(kù)存的目的，需要生產(chǎn)的數(shù)量=目標(biāo)庫(kù)存-實(shí)際庫(kù)存，這樣就達(dá)到了使用生產(chǎn)看板的目的，也就是生產(chǎn)看板不需要使用了。當(dāng)本工序進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，會(huì)使用自己的原料庫(kù)存，這樣原料庫(kù)存就會(huì)減少，原料庫(kù)存也采取類(lèi)似的檢測(cè)方式，從而需要領(lǐng)取的數(shù)量=原料庫(kù)目標(biāo)庫(kù)存-實(shí)際庫(kù)存。這個(gè)領(lǐng)取命令通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳送給上游工序，上游工序的智能傳送帶按照這個(gè)數(shù)量進(jìn)行原料傳送。這個(gè)領(lǐng)取命令也可以通過(guò)無(wú)線的方式傳送給智能配送機(jī)器人，類(lèi)似與物流系統(tǒng)的分貨機(jī)器人，這些機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行配送。
每道工序包含自己的原料庫(kù)和成品庫(kù)，每道工序都有原料閥門(mén)和生產(chǎn)閥門(mén)，將各個(gè)工序連接起來(lái)就形成了多工序的豐田生產(chǎn)方式（如圖6-96所示）。
圖6-96 TPS的水庫(kù)模型的雙庫(kù)存
在工序之間距離較近或者配送及時(shí)的環(huán)境中，工序的原料庫(kù)可以取消，直接使用上道工序的成品庫(kù)作為自己的原料庫(kù)，比如工序D就取消了自己的原料庫(kù)（如圖6-97所示）。
圖6-97 TPS的水庫(kù)模型單庫(kù)存
水庫(kù)庫(kù)存和單件流
在豐田生產(chǎn)方式中，目標(biāo)庫(kù)存越多，交貨期越長(zhǎng)。因?yàn)閹?kù)存是成本，成本也就越高，為了縮短交貨期和減少成本，豐田生產(chǎn)方式不斷的減少庫(kù)存數(shù)量。在水庫(kù)的模型中，水庫(kù)的目標(biāo)庫(kù)存越多，水從流入水庫(kù)到流出水庫(kù)所花費(fèi)的時(shí)間越多，水流入水庫(kù)到流出水庫(kù)就相當(dāng)于原料流入生產(chǎn)企業(yè)到流出生產(chǎn)企業(yè)。而水停留的時(shí)間越久，越容易腐敗，類(lèi)似于大量庫(kù)存產(chǎn)生不能賣(mài)出的產(chǎn)品。將水庫(kù)的目標(biāo)庫(kù)存從原目標(biāo)庫(kù)存降低到現(xiàn)目標(biāo)庫(kù)存，目標(biāo)庫(kù)存的數(shù)量減少，水流入流出水庫(kù)的時(shí)間減少（如圖6-98所示）。
圖6-98 TPS的水庫(kù)模型降低目標(biāo)庫(kù)存
不斷的減少庫(kù)存高度，直到庫(kù)存數(shù)量為1個(gè)時(shí)，就變成了單件流，單件流是極限庫(kù)存狀態(tài)。為什么很多企業(yè)在實(shí)行單件流時(shí)一拉就斷呢，即實(shí)行單件流時(shí)，工序經(jīng)常挨餓。單件流一拉就斷的原因是在制品數(shù)量小于了極限在制品要求的數(shù)量。那么極限在制品數(shù)量如何如何計(jì)算呢？
從TOC制約理論的角度說(shuō)，系統(tǒng)的速度由瓶頸速度決定。當(dāng)實(shí)行單件流時(shí)，如果系統(tǒng)的產(chǎn)出速度小于了瓶頸速度，那么瓶頸工序肯定挨餓了，即出現(xiàn)了一拉就斷的情況。根據(jù)利特爾法則：存貨數(shù)量=交貨期/瓶頸時(shí)間，這個(gè)交貨期可以是一個(gè)產(chǎn)品從進(jìn)入生產(chǎn)線到流出生產(chǎn)線所耗費(fèi)的最小時(shí)間。如果一條生產(chǎn)線有4道工序，每道工序所需時(shí)間分別是3分鐘，3分鐘，5分鐘和4分鐘，那么這條產(chǎn)線的時(shí)間長(zhǎng)度是15分鐘，瓶頸時(shí)間是5分鐘。在制品的極小值是15/5=3個(gè)。如果在制品的數(shù)量小于3個(gè)，那么系統(tǒng)不可能以5分鐘每個(gè)的穩(wěn)定速度輸出。因?yàn)槿绻?個(gè)在制品，10分之后就沒(méi)有材料可以生產(chǎn)了，就不可能以5分鐘每個(gè)的速度輸出了。實(shí)際生產(chǎn)中，工序之間除了生產(chǎn)時(shí)間之外，還有等待和搬運(yùn)的時(shí)間，加上這些時(shí)間之后，交貨期會(huì)加長(zhǎng)，而存貨數(shù)量=交貨期/瓶頸時(shí)間，瓶頸生產(chǎn)時(shí)間不變，交貨期增加，那么只有在制品的數(shù)量增加才能保證系統(tǒng)按照瓶頸的速度輸出，不出現(xiàn)一拉就斷的情況。
《可以量化的管理學(xué)》全書(shū)結(jié)構(gòu)
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《可以量化的管理學(xué)》正面
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《可以量化的管理學(xué)》背面
