流水線、精益生產(chǎn)、豐田生產(chǎn)方式和TOC的基本原則

內(nèi)容提要：流水線生產(chǎn)，豐田生產(chǎn)方式（精益生產(chǎn)）和TOC制約理論的主要目標(biāo)都是加快流動，三種生產(chǎn)理論通過系統(tǒng)思考的負(fù)反饋來指導(dǎo)生產(chǎn)，防止過量生產(chǎn)，通過不同的緩沖方式來防止墨菲效應(yīng)，使系統(tǒng)產(chǎn)出最大化。三種生產(chǎn)理論與工業(yè)工程相結(jié)合，這三種理論負(fù)責(zé)指導(dǎo)如何產(chǎn)生成果，而工業(yè)工程負(fù)責(zé)產(chǎn)生成果。生產(chǎn)理論也均強調(diào)不斷的完善來增加系統(tǒng)的產(chǎn)出，TPS稱之為改善，精益生產(chǎn)稱之為盡善盡美，TOC稱之為回頭防止惰性。

高德拉特在《站在巨人的肩膀上》寫到：“

整個制造型企業(yè)運行模式的徹底改變由兩個偉大的思想家所主持，他們分別是亨利?福特和大野耐一，福特通過導(dǎo)入流水線實現(xiàn)了大批量生產(chǎn)方式，而大野耐一則在他的TPS里將福特的概念帶向更高的應(yīng)用層次，他做出突出的貢獻是將整個制造性企業(yè)將庫存視為資產(chǎn)的看法改成庫存是負(fù)債的看法。

概括而論，福特和大野都遵循以下四個概念（供應(yīng)鏈概念）

1、加快流動（或縮短生產(chǎn)所需時間）是工廠的主要目標(biāo)；

2、這個主要目標(biāo)應(yīng)該被轉(zhuǎn)化成一套具體的機制，以指導(dǎo)何時不應(yīng)生產(chǎn)（以防止過度生產(chǎn)）；

3、局部效率必須廢止；

4、一套平衡流動的聚焦程序必須就位?！?/p>

文中提出了一個核心論點，認(rèn)為亨利·福特的裝配流水線和大野耐一的豐田生產(chǎn)系統(tǒng)（TPS）都是源于對物料流動的重視。

豐田的生產(chǎn)方式的創(chuàng)始人大野耐一說：“我們所做的，其實就是注意從接到顧客訂單到向顧客收帳這期間的作業(yè)時間，由此剔除不能創(chuàng)造價值的浪費，以縮短作業(yè)時間?！?/p>

所以：加快流動（或縮短生產(chǎn)所需時間）是工廠的主要目標(biāo)?！?/p>

高德拉特在文中總結(jié)道：“

總之，福特和大野耐一都嚴(yán)格遵照供應(yīng)鏈的四個核心觀念改善自己公司的運營體系。

1、改善生產(chǎn)的流動性(等同于前置時間)是任何生產(chǎn)運營的首要目標(biāo)。

2、這個首要目標(biāo)可通過設(shè)計務(wù)實的預(yù)防過多生產(chǎn)的機制來完成（預(yù)防過多生產(chǎn)）福特通過限制在制品空間的做法，大野耐一通過減少庫存的辦法。（TOC通過減少時間緩沖）

3、所有的局部效率必須廢除。

4、必須有一個能平衡產(chǎn)線流動性的聚焦改善程序。福特使用現(xiàn)場直接觀察法，而大野耐一通過逐步減少包裝箱數(shù)量和容量的做法。”（TOC通過逐步減少時間緩沖，如圖6-147所示））

圖6-147 供應(yīng)鏈四原則

1. 目標(biāo)：提高系統(tǒng)的產(chǎn)出速度。

作者將以廣義動量定理來解釋為什么加快流動是工廠的主要目標(biāo)。在廣義動量定理公式Fαt=MV中，MV表示成果，如果要增加成果，要么增加廣義質(zhì)量M，要么增加廣義速度V。增加廣義質(zhì)量（nm）是工業(yè)工程和質(zhì)量管理的核心目標(biāo)。而增加廣義速度是生產(chǎn)方法的核心目標(biāo)，代表包括福特的流水線生產(chǎn)，大野耐一的豐田生產(chǎn)方式以及精益生產(chǎn)和高德拉特的TOC制約理論。對于生產(chǎn)型企業(yè)，可以認(rèn)為質(zhì)量m是既定的，只要生產(chǎn)出的產(chǎn)品能達到要求即可，不需要進一步提高質(zhì)量。而客戶需要的數(shù)量n也是既定的了，即廣義質(zhì)量M(nm)是既定的了。如顧客訂購了某型號的一輛轎車，則轎車的發(fā)動機，輪胎等都是既定的了，不會再要求去增加此產(chǎn)品的性能質(zhì)量m，數(shù)量n也是既定一輛。為了增加成果MV，只能增加廣義速度V，所以對于生產(chǎn)型企業(yè)廣義速度則是工廠的主要目標(biāo)，提高廣義速度，就能提高成果。所以福特，大野耐一和高德拉特都將加快流動（或縮短生產(chǎn)所需時間）視為工廠的主要目標(biāo)。

2. 防止過量生產(chǎn)。

如何防止過量生產(chǎn)呢？最簡單的邏輯就是設(shè)定一個上限，達到這個上限就停止生產(chǎn)，這樣就能達到防止過量生產(chǎn)的目的。同樣的道理，如何防止局部產(chǎn)量不足呢？設(shè)定一個下限，小于這個下限就需要馬上進行生產(chǎn)。

在福特的流水線生產(chǎn)中，福特在每道工序后邊設(shè)定了暫存在制品的空間，一旦這個空間被在制品填滿，那么再生產(chǎn)出的在制品沒有地方存放，所以這道工序不得不停止生產(chǎn)。當(dāng)下道工序取走一些在制品時，又有新的空間，這道工序可以再開始生產(chǎn)。

在豐田生產(chǎn)方式和精益生產(chǎn)中，工序之間有庫存緩沖，當(dāng)下道工序取走一些庫存，會有看板返回給上道工序，相當(dāng)于給上道工序下訂單，上道工序生產(chǎn)的數(shù)量達到庫存緩沖時便停止生產(chǎn)。

在TOC制約理論中，通過瓶頸前的時間緩沖來決定投料情況，當(dāng)瓶頸前的剩余時間緩沖達到預(yù)設(shè)時間緩沖，就停止投料來防止過量生產(chǎn)。

第2條和第4條是有區(qū)別的，第2條可以改善生產(chǎn)流動性，相當(dāng)于設(shè)立了一個可以生產(chǎn)最多數(shù)量的初始上限，不是最優(yōu)的。是一種方法，第4條是如何不斷的改善流動性，類似于精益生產(chǎn)的盡善盡美，不斷的優(yōu)化這個緩沖的上限。從整個系統(tǒng)的角度來說，每個環(huán)節(jié)的緩沖并沒有相互配合，來實現(xiàn)產(chǎn)出速度最大化，都是根據(jù)自己工序進行局部設(shè)置的。

3. 廢除局部效率

從TOC的角度來說，系統(tǒng)的產(chǎn)出速度由系統(tǒng)的瓶頸決定，非瓶頸的產(chǎn)出速度增加不會增加系統(tǒng)的產(chǎn)出速度。相反，非瓶頸的產(chǎn)出速度增加會增加在制品的數(shù)量，從而產(chǎn)生負(fù)債，并且擾亂生產(chǎn)秩序。

在流水線生產(chǎn)中，空間緩沖被填滿就停止生產(chǎn)，從而達到了廢除具備效率的目的。

在豐田生產(chǎn)方式和精益生產(chǎn)中，上道工序只生產(chǎn)看板下達的訂單數(shù)量和品種，生產(chǎn)完成后便停止，不去生產(chǎn)多生產(chǎn)。

在TOC制約理論中，通過生產(chǎn)線最開始的投料來指導(dǎo)生產(chǎn)，當(dāng)投料達到工序是，這道工序就快速完成，完成之后就可以閑著。因為沒有料可以加工，想多加工也沒辦法，從而完成了廢除局部效率的目的。

4. 不斷平衡流動

設(shè)定了緩沖可以提高系統(tǒng)的產(chǎn)出速度，但是如何不斷的提高呢？每道工序的生產(chǎn)速度不同，如何來平衡這些工序的速度，從而加快系統(tǒng)的產(chǎn)出速度呢？

其邏輯是找到影響流動的因素，解決這個因素。

在流水線生產(chǎn)中，通過降低空間緩沖的大小，可以發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)線流動的因素，然后解決這個因素就能提高系統(tǒng)的產(chǎn)出速度。

在豐田生產(chǎn)方式和精益生產(chǎn)中，通過降低庫存緩沖來尋找影響流動的因素，然后解決這個因素就能提高系統(tǒng)的產(chǎn)出速度。

在TOC制約理論中，通過降低時間緩沖來尋找影響流動的因素，然后解決這個因素就能提高系統(tǒng)的產(chǎn)出速度。

緩沖是為了防止墨菲效應(yīng)影響系統(tǒng)的產(chǎn)出，適量的緩沖可以提高系統(tǒng)的產(chǎn)出的速度。福特的流水線生產(chǎn)采用空間做緩沖，大野耐一的TPS采用庫存做緩沖，高德拉特的TOC采用時間做緩沖，理論上還應(yīng)該存在以速度做緩沖的方法（s=vt）。

高德拉特在《站在巨人的肩膀上》一文寫到：“平衡車間流動性不僅僅需要處理切換的障礙。因為實際上大多數(shù)工作中心都不屬于單一零件的專用生產(chǎn)線，這種做法使得破壞流動性的真正問題很難通過直接觀察而發(fā)現(xiàn)。大野耐一認(rèn)識到有大多的東西需要改善，如果沒有一個方法聚焦在改善哪些方面，那么將會花很長時間平衡產(chǎn)線的流動性。而KANBAN系統(tǒng)恰巧提供了這樣的一種做法。 精益水面和石頭的比喻恰巧有主助于我們了解是如何完成這一改善任務(wù)的。水面等同于庫存的水位，而石頭則代表那些破壞車間流動性的問題。在河床底下有很多石頭，而要全部搬掉這些石頭需要花很多時間和努力，而真正的問題是，哪些石頭值得搬，哪些不值得。明顯的答案就是我們把水位降低，那些露出水面的石頭是應(yīng)該被搬走的。在KANBAN 系統(tǒng)導(dǎo)入的初期，為取得合理的產(chǎn)出，大野耐一開始使用多個包裝箱包裝特定的部件。慢慢地，大野耐一慢慢減少包裝箱的數(shù)量和包裝容量。如果生產(chǎn)的流動性沒有明顯被打亂，則進一步減少包裝箱數(shù)量和包裝容量；如果被打亂，則用五個為什么的方法直指問題的真正原因，在進一步減少包裝箱數(shù)量和容量之前，發(fā)現(xiàn)的問題必須有效解決，這需要花些時間，但最后所取得的成果是生產(chǎn)效率的大幅度提升。值得注意的是，即使在過去二十年里,每個汽車制造公司都導(dǎo)入了一個版本或另外一個版本的TPS，而且也取得了一些成果，但是始終無法與豐田的生產(chǎn)力相比較。這個事實就直接指出了正確選擇目標(biāo)工序作為局部改善的重要性.不幸的是，許多公司的改善活動被誤導(dǎo)了，因為他們只專注在成本節(jié)約，而非如豐田汽車那樣專注在改善流動性作為前提。大野耐一沒有把自己大部分的精力放在減少切換時間以實現(xiàn)更多的成本節(jié)約方面，如果成本節(jié)約是他的首要目標(biāo)的話，那不可能浪費自己改善所節(jié)約的時間而進一步減少批量，帶來更多的切換次數(shù)造成時間的浪費。同時，大野耐一也沒有盡力去減少全部不良品的數(shù)量而實現(xiàn)減少那些微不足道的成本節(jié)約，他解決的品質(zhì)問題主要是那些阻礙流動性的品質(zhì)問題。而且大野耐一也沒有盡力去壓迫供應(yīng)商以求得更好的材料價格?；蛘弑M力去減少人頭開支(成本因素里面的兩大項)，相反，他將自己大部分的精力放在改善供應(yīng)鏈的流動性方面?！?/p>

降低水面，最阻礙流動的石頭就會露出水面，這塊石頭就是系統(tǒng)的瓶頸，移除這個阻礙因素，流動就會加快。然后繼續(xù)降低水面，尋找下一個最阻礙流動的石頭，繼續(xù)移除，系統(tǒng)的流動速度不斷加快（如圖6-148所示）。

圖6-148 水面類比庫存水平

豐田生產(chǎn)方式通過降低庫存來尋找阻礙因素，然后消除阻礙因素，達到提升系統(tǒng)產(chǎn)出速度的目的。TOC制約理論采用降低時間緩沖的方法來尋找阻礙因素，消除阻礙因素，從而達到提升系統(tǒng)產(chǎn)出速度的目的。

三大生產(chǎn)理論之間的緩沖轉(zhuǎn)換

流水線生產(chǎn)方式以空間S作為緩沖，當(dāng)空間被填滿后停止生產(chǎn)；豐田生產(chǎn)方式和精益生產(chǎn)以庫存n作為緩沖，當(dāng)生產(chǎn)數(shù)量達到庫存數(shù)量停止生產(chǎn)；TOC制約理論以時間t作為緩沖，當(dāng)瓶頸前的緩沖時間達到預(yù)設(shè)緩沖時間便停止生產(chǎn)。空間緩沖S、庫存緩沖n和時間緩沖t可以相互轉(zhuǎn)化。如果某工序的生產(chǎn)速度為V，單個產(chǎn)品的占地體積為s，那么S=n×s，t=S/s/t，n=t×V。通過這幾個公式，就可以在三種緩沖之間互相轉(zhuǎn)換（如圖6-149所示）。

圖6-149 三大生產(chǎn)理論之間的緩沖轉(zhuǎn)換

某工序生產(chǎn)F產(chǎn)品的速度V為5個/小時，每個產(chǎn)品的占地體積s為0.05立方米。精益生產(chǎn)LP和豐田生產(chǎn)方式以數(shù)量n作為緩沖，如果緩沖數(shù)量n是10個，那么對應(yīng)的流水線的空間緩沖S=n×s=10×0.05=0.5立方米；對應(yīng)的TOC制約理論的時間緩沖t=n/V=10/5=2小時。

高德拉特在《目標(biāo)》一書中例舉了他領(lǐng)帶童子軍在野外行軍的例子，為了讓隊伍同時達到目標(biāo)地點，選擇讓最慢的隊員站在隊首，快的隊員通過調(diào)整速度而一直能跟上前邊慢的隊員，最終一起到達終點，這也說明可以用速度作為緩沖（如圖6-150所示）。

圖6-150 童子軍行軍與TOC的類比

如果以速度作為緩沖，那么系統(tǒng)的產(chǎn)出速度要大于客戶要求的速度，當(dāng)客戶的需求速度增加時，通過提高系統(tǒng)的產(chǎn)出來滿足客戶的需求；當(dāng)客戶的需求速度減少時，通過降低系統(tǒng)的產(chǎn)出速度來適應(yīng)客戶的需求。系統(tǒng)的產(chǎn)出速度隨著客戶的需求速度進行動態(tài)的調(diào)整，而不是像豐田生產(chǎn)方式那樣需要一個固定的節(jié)拍，而當(dāng)客戶的需求信息反饋及時，系統(tǒng)的調(diào)整速度可以完全跟隨客戶的需求速度時，那么智能生產(chǎn)就誕生了，這個智能生產(chǎn)可以完全根據(jù)算法來解決各種產(chǎn)品的生產(chǎn)，分配等各種問題?？臻g緩沖，庫存緩沖和時間緩沖是為了應(yīng)對擾動，防止墨菲效應(yīng)干擾整個產(chǎn)線的生產(chǎn)。那么對于以速度為緩沖的產(chǎn)線，可以采取雙套冗余的配置來應(yīng)對擾動。正常生產(chǎn)時，兩套系統(tǒng)同時承擔(dān)負(fù)荷（也可以一套備用），當(dāng)其中一套系統(tǒng)的發(fā)生問題時，另一套系統(tǒng)承擔(dān)整個工作。當(dāng)另一套恢復(fù)時，兩套可以均提高產(chǎn)出速度以保證交期?；蛘呖梢灾皇褂靡惶紫到y(tǒng)，通過部分庫存緩沖來應(yīng)對擾動。

經(jīng)濟學(xué)家凱恩斯的流動性偏好動機是為了可以及時的使用金錢，使消費速度穩(wěn)定及抓住投機機會，流動性偏好就是一種庫存緩沖。人們?yōu)榱松罘奖悖瑫コ匈徺I一些生活用品放在家中，以備不時之需，這些物品也是庫存緩沖。人們坐火車或飛機等，會提前到達火車站或者機場，提前的時間就是時間緩沖，如果在去往火車站或機場的過程中容易發(fā)生堵車等擾動時，則發(fā)生擾動的可能性越大，需要的時間緩沖越長。

摘自《可以量化的管理學(xué)》