準(zhǔn)時(shí)制的革命
說(shuō)明：
《工廠物理學(xué)》是我推崇的一本書，我稱之為“元知識(shí)”。雖然成書較晚，但是將我們?nèi)粘Ｔ趯W(xué)習(xí)的庫(kù)存理論、MRP、精益生產(chǎn)、約束理論、質(zhì)量管理等進(jìn)行了綜合，是一個(gè)十分體系化的書本，希望大家喜歡。
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4.1準(zhǔn)時(shí)制的起源
在二十世紀(jì)七八十年代，當(dāng)一些美國(guó)制造商正致力MRP 運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，一些完全不同的東西正在日本產(chǎn)生。像美國(guó)在十九世紀(jì)所做的那樣，日本人正在發(fā)展一種前所未有的制造形 式，它將帶來(lái)一個(gè)經(jīng)濟(jì)急速增長(zhǎng)的時(shí)代。這個(gè)帶給日本巨大成功的制造技術(shù)就是我們所說(shuō)的 準(zhǔn)時(shí)制（JIT）。他們?cè)谥圃旃芾淼臍v史上寫下了重要的篇章。
準(zhǔn)時(shí)制的起源毫無(wú)疑問正是源自日本的文化、地理和經(jīng)濟(jì)史。長(zhǎng)期以來(lái)由于空間和物資的有限，日本人都很傾向于節(jié)約。這使得嚴(yán)格的原料控制策略在日本比在“浪費(fèi)之鄉(xiāng)（Through awaysociety）”的美國(guó)更容易被接受。東方文化要比具有還原主義（reductionist）科學(xué)淵源 的西方文化更加的系統(tǒng)化。那些貫穿于獨(dú)立工位的措施，像多技能的流動(dòng)工人和全面質(zhì)量管 理在這樣的環(huán)境中顯得更為自然。地理因素對(duì)日本的實(shí)踐也有一定影響。比如一天多次從供應(yīng)商處運(yùn)送原材料的策略對(duì)于工業(yè)空間集中的日本來(lái)說(shuō)要比具有廣闊地域的美國(guó)更容易實(shí)施。其他許多促使日本成功的結(jié)構(gòu)性因素也發(fā)揮了作用。但是由于一個(gè)制造企業(yè)無(wú)法控制這 些因素，所以在這里我們就不考慮它們了。
更重要的是JIT 實(shí)踐本身。大部分JIT 思想直接來(lái)源于豐田汽車公司經(jīng)理大野耐一的工 作。據(jù)大野耐一說(shuō)，豐田在1945年開始了自己的創(chuàng)新之路，當(dāng)時(shí)董事長(zhǎng)豐田喜一郎提出要公司“三年內(nèi)趕超美國(guó)。否則，日本的汽車工業(yè)將不復(fù)存在。（大野1988，3）在當(dāng)時(shí)，日 本的經(jīng)濟(jì)被戰(zhàn)爭(zhēng)嚴(yán)重破壞，勞動(dòng)力只有美國(guó)的九分之一，汽車制造處于很低的水平。顯然，豐田不可能在三年內(nèi)趕超美國(guó)，但是豐田的努力最終達(dá)到了豐田喜一郎的目的，還引發(fā)了制 造管理自二十世紀(jì)二十年代科學(xué)管理運(yùn)動(dòng)以來(lái)的又一次徹底變化。
大野耐一，1943年從豐田紡織公司轉(zhuǎn)入豐田汽車，他認(rèn)識(shí)到能夠與美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的唯一辦法就是減少兩國(guó)之間巨大的產(chǎn)量差異。他認(rèn)為這只能通過(guò)消除浪費(fèi)以降低成本來(lái)達(dá)到。與美國(guó)的汽車公司不同，豐田不能依靠大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)模經(jīng)濟(jì)來(lái)減少成本。日本汽車的市場(chǎng) 實(shí)在是太小了。所以，豐田的管理者們認(rèn)定他們的制造策略必須是小規(guī)模多品種生產(chǎn)。
從生產(chǎn)控制的角度來(lái)看，最要的挑戰(zhàn)是保持產(chǎn)品多樣的同時(shí)能夠做到維持平穩(wěn)的產(chǎn)品流。不僅如此，為了避免浪費(fèi)，生產(chǎn)就必須在較低的庫(kù)存水平下進(jìn)行。大野耐一描述了在豐 田產(chǎn)生的這個(gè)系統(tǒng)，說(shuō)明了這一挑戰(zhàn)所依賴的兩大支柱：
1、準(zhǔn)時(shí)制（Just-in-time）
2、自働化（Autonomation），亦即由人觸發(fā)的自動(dòng)化
他將JIT的產(chǎn)生歸功于豐田喜一郎，豐田喜一郎曾用JIT來(lái)描述理想的汽車裝配過(guò)程。大野耐一用了一個(gè)原型來(lái)表示JIT，這個(gè)原型就是在五十年代中期出現(xiàn)在日本的美國(guó)式超市。在超市里，顧客可以按時(shí)按量的買到他們想要的東西。在大野的比喻中，一個(gè)工位就是一個(gè)顧客，他從扮演商店角色的上游工位那里取得物料。當(dāng)然，在超市中，庫(kù)存通過(guò)從倉(cāng)庫(kù)或者 從供應(yīng)商那里得到補(bǔ)充，而在工廠中，供給所需的庫(kù)存則必須由上游工位生產(chǎn)出來(lái)。他的目 標(biāo)就是使工位可以恰好在需要的時(shí)候從上游的工位準(zhǔn)時(shí)地得到所需的物料，這也就是準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)。
JIT需要一個(gè)平穩(wěn)的運(yùn)作系統(tǒng)。如果物料無(wú)法在工位需要的時(shí)候準(zhǔn)時(shí)供應(yīng)，那么整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)被中斷。正如我們將在下一節(jié)中討論的，這需要生產(chǎn)環(huán)境的嚴(yán)格配合。一種避免中斷 的方法就是大野的自働化，意思就是指機(jī)器一方面必須是自動(dòng)化的（automated），從而一個(gè) 工人可以操作多個(gè)機(jī)器；另一方面必須是傻瓜式的（foolproof），它們能自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)問題。大野耐一的自働化思想的靈感來(lái)自豐田佐吉，他是豐田紡織公司的自動(dòng)織布機(jī)的發(fā)明人。自 動(dòng)化對(duì)于提高產(chǎn)量以趕超美國(guó)來(lái)說(shuō)是很關(guān)鍵的。傻瓜式設(shè)計(jì)可以使操作者在準(zhǔn)確的時(shí)間介入 自動(dòng)化過(guò)程，這就是大野所謂的“依靠人手觸發(fā)的自動(dòng)化。他認(rèn)為這種結(jié)合是在JIT環(huán)境 中避免中斷所必要的。
在十九世紀(jì)四十年代末到七十年代，豐田建立了一系列的過(guò)程和系統(tǒng)來(lái)實(shí)施JIT 和自働 化。這其中也包括現(xiàn)在有名的看板系統(tǒng)（這是后面將詳細(xì)討論的），以及各種涉及到削減開機(jī)時(shí)間，工人培訓(xùn)，供應(yīng)商關(guān)系，質(zhì)量控制等內(nèi)容的系統(tǒng)。盡管并非所有的嘗試都是成功的， 但是很多的確都成功了，而且最終產(chǎn)生的結(jié)果就是豐田汽車從一個(gè)二十世紀(jì)五十年代汽車市 場(chǎng)的無(wú)名小卒變成了九十年代世界上最大的汽車制造商。
4.2、JIT目標(biāo)
為了達(dá)到大野耐一提出的工位準(zhǔn)時(shí)獲得所需原料的目標(biāo)，一個(gè)干凈（pristine）的生產(chǎn)環(huán) 境是必須具備的。也許是由于日本人喜歡用比喻1的方式說(shuō)話，也可能是因?yàn)閷⑷瘴牡谋硎龇g成英文本身就很困難（文字可以翻譯，但文化背景是無(wú)法被翻譯的），這樣的一個(gè)需求 往往被表述成絕對(duì)的理想情況。例如美國(guó)第一個(gè)描述JIT的作家羅伯特·霍爾（Robert Hall）就用了像零庫(kù)存生產(chǎn)（stocklessproduction）和零庫(kù)存（zeroinventories）這樣的詞。然而，他并不是像字面上表示的那樣認(rèn)為企業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中應(yīng)該沒有庫(kù)存。相反，他寫道：
零庫(kù)存是在生產(chǎn)過(guò)程中所無(wú)法達(dá)到的一種完美水平。但是，這種高水平的卓越概念是很重要 的，因?yàn)樗ぐl(fā)出一種追求，那就是通過(guò)對(duì)整體的任務(wù)和微小的細(xì)節(jié)都保持富有想象力的關(guān) 注以實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)。（Hall1983，1）
Edwards（1983）將絕對(duì)理想情況推向了極致，他用七個(gè)零（sevenzeros）來(lái)描述JIT目標(biāo)，這些是實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存所必須的。這里連同它們背后的邏輯概括如下：
1、零缺陷（Zerodefects）
為了避免JIT環(huán)境下的生產(chǎn)過(guò)程的破壞，使工位只在需要的時(shí)候獲得零件，這就要求零件必須具有高質(zhì)量。由于并沒有額外的庫(kù)存來(lái)代替那些不合格的 零件，一旦有缺陷出現(xiàn)就會(huì)造成延誤。這樣，就必須做到每一個(gè)零件都一次就做對(duì)。唯一可 以接受的缺陷數(shù)量就是零，并且不可能有時(shí)間等待檢查工站進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。質(zhì)量必須在源頭 上就實(shí)現(xiàn)。
2、零（溢）批量（Zero（excess）lotsize）
在JIT系統(tǒng)中，這個(gè)目標(biāo)就是當(dāng)一個(gè)庫(kù)存被下游工位取走時(shí)就立刻對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。下游工位可能分別需要不同種類的零件，那么如 果每個(gè)工位都能夠做到一次生產(chǎn)一個(gè)零件的話，那就可以維持系統(tǒng)最高的反應(yīng)速度。相反，如果某個(gè)工位只能大批量的生產(chǎn)零件，那么由于可能無(wú)法快速的補(bǔ)充所有零件的庫(kù)存，這樣 就無(wú)法避免延遲。這個(gè)目標(biāo)更多的被叫做單件批量（alotsizeofone）。
3、零準(zhǔn)備時(shí)間（Zerosetups）
生產(chǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)大批量最常見的原因是由于存在較長(zhǎng)的 準(zhǔn)備時(shí)間。如果為了生產(chǎn)另一種零件需要好幾個(gè)小時(shí)來(lái)給機(jī)器換模，那么只有在每次切換之 間大批量的生產(chǎn)每種零件才有意義。小批量會(huì)導(dǎo)致頻繁的切換，從而嚴(yán)重地降低能力。因此， 消除準(zhǔn)備時(shí)間是實(shí)現(xiàn)單件批量的先決條件。
4、零故障（Zerobreakdowns）
如果系統(tǒng)中沒有額外的WIP作為防止機(jī)器斷料的緩沖， 那么一旦出現(xiàn)故障將迅速造成整個(gè)產(chǎn)線的停頓。因此，一個(gè)理想的JIT 環(huán)境不能容忍計(jì)劃外 的停機(jī)（或者諸如缺少操作人員的情況）。
5、零搬運(yùn)（Zerohanding）
如果每個(gè)零件都按時(shí)按量的被制造出來(lái)，那么就不能允許 有額外的物料搬運(yùn)。任何額外送料或者取料都是不允許的。最理想方式就是直接從工位向下 一個(gè)工位供料，中間不加任何停頓。任何額外的搬運(yùn)都會(huì)使系統(tǒng)偏離準(zhǔn)時(shí)制的運(yùn)行狀態(tài)，這 是由于為了彌補(bǔ)花費(fèi)在搬運(yùn)上的額外時(shí)間就必須使零件提前被制造出來(lái)。
6、零提前期（Zeroleadtime）
當(dāng)一個(gè)完美的準(zhǔn)時(shí)制零件流形成時(shí)，一個(gè)下游工位只要 提出請(qǐng)求就可以立刻獲得零件。這就要求零件的上游工位做到零提前期。當(dāng)然，單件生產(chǎn)很 難減少生產(chǎn)零件所需的有效提前期，但是每個(gè)零件的實(shí)際加工時(shí)間和等待（排隊(duì)）時(shí)間也是 很重要的。零提前期的目標(biāo)與零庫(kù)存目標(biāo)的核心是非常接近的。
7、零波動(dòng)（Zerosurging）
在JIT的環(huán)境下，即在僅當(dāng)必要時(shí)生產(chǎn)零部件的環(huán)境下， 只要生產(chǎn)計(jì)劃是平穩(wěn)的，那么物料流過(guò)工廠的過(guò)程也將是平穩(wěn)的。如果生產(chǎn)計(jì)劃中產(chǎn)品的數(shù) 量或是組合出現(xiàn)了突然的變化（波動(dòng)），那么，因?yàn)橄到y(tǒng)中沒有額外的WIP可以用于平衡這 些變化，系統(tǒng)將被迫作出響應(yīng)。除非系統(tǒng)中有充足的剩余產(chǎn)能，否則就不可能實(shí)現(xiàn)計(jì)劃，其 結(jié)果必然就是出現(xiàn)擾動(dòng)和延誤。這樣，一個(gè)平衡的生產(chǎn)計(jì)劃和統(tǒng)一的產(chǎn)品組合就成為了JIT系統(tǒng)的重要輸入。
很明顯，這七個(gè)零的要點(diǎn)在實(shí)踐中決不比零庫(kù)存容易做到。沒有庫(kù)存的零提前期從字面意義上理解就是即時(shí)生產(chǎn)（instantaneousproduction），但是這在現(xiàn)實(shí)中是不可能的。據(jù)使用 這些指標(biāo)的JIT提倡者所說(shuō)，設(shè)定這種目標(biāo)的目的，是為了要激發(fā)出一種持續(xù)改善的環(huán)境。不管一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行得多么良好，總是存在著改善的余地的。通過(guò)觀察現(xiàn)實(shí)的進(jìn)展與絕對(duì)理想之間的差距既可以提供一種激勵(lì)也能夠作為衡量成功的依據(jù)。
4.3、環(huán)境：作為一種控制
JIT的理想體現(xiàn)出了日本的生產(chǎn)技術(shù)中具有真正革命性的一面，即：日本人很大程度上把生產(chǎn)環(huán)境看成是一種控制因素。他們不是簡(jiǎn)單地對(duì)某些事情做出被動(dòng)反應(yīng)，例如機(jī)器準(zhǔn)備 時(shí)間、供應(yīng)商配送、質(zhì)量問題、生產(chǎn)排程等，而是主動(dòng)的去營(yíng)造一種環(huán)境。這樣，他們就有意識(shí)地讓制造系統(tǒng)變得更易于管理。
相比之下，美國(guó)人由于其科學(xué)管理的根源和還原主義（reductionist）的傾向，已然傾向于將生產(chǎn)問題的各個(gè)方面孤立起來(lái)，然后分別對(duì)其進(jìn)行所謂的最優(yōu)化。美國(guó)人把準(zhǔn)備時(shí)間（或 成本）看作是固定的，并試圖找出最優(yōu)的批量大小（如EPL 模型）。日本則嘗試消除（或至 少減少）準(zhǔn)備時(shí)間，從而解決了生產(chǎn)批量的問題。美國(guó)人把交貨期限看作的外生的，而試圖 去優(yōu)化生產(chǎn)排程（如Wagner-Whitin模型）。而日本人認(rèn)識(shí)到交貨期限是與客戶商量出來(lái)，他們努力將營(yíng)銷和制造因素綜合起來(lái)考慮從而獲得了不需要精確優(yōu)化和突然變動(dòng)的生產(chǎn)排程。美國(guó)人將供應(yīng)商昂貴而又并不頻繁的配送看成是既定事實(shí)，還試圖求出最優(yōu)的訂貨批量（如EOQ模型）。而日本人與少數(shù)幾家廠商建立起長(zhǎng)期的合作關(guān)系，從而使頻繁的交付成 為可能。美國(guó)人把質(zhì)量缺陷視為既定，并設(shè)立了精細(xì)的檢驗(yàn)程序以發(fā)現(xiàn)缺陷。而日本人則是 努力保證外部的供應(yīng)商和內(nèi)部的操作工人都注重質(zhì)量要求，并且為其配備必要的工具以實(shí)現(xiàn) 這些要求。美國(guó)的制造工程師把產(chǎn)品規(guī)格看成是設(shè)計(jì)工程師通過(guò)“拋過(guò)墻”的工作方式確定 的，因而他們盡可能的使制造過(guò)程適應(yīng)這些要求。而日本的制造和設(shè)計(jì)工程師則是一起工作 的，從而保證設(shè)計(jì)是適于制造的。
圖 EOQ模型中的總成本與換模成本
提到美國(guó)和日本的這些區(qū)別并非是要直接批判美國(guó)的模型。事實(shí)上，正如我們?cè)诘诙滤鶑?qiáng)調(diào)的，模型可以為我們提供有價(jià)值的見解。舉例來(lái)說(shuō)，EOQ模型表明，總成本（即準(zhǔn)備成本加上庫(kù)存持有成本）取決于每次開機(jī)的成本 ，根據(jù)公式：
年度成本=（2ADh）開根號(hào)
如果A是準(zhǔn)備成本（以美元計(jì)），D是需求量（單位/每年），h是單位持有成本（美元/ 單位·年）。如果我們舉個(gè)例子令D=100，h=1，然后我們就可以畫出總成本和準(zhǔn)備成本 之間的關(guān)系，如圖4.1 所示。此圖和該模型清楚地反映了減少準(zhǔn)備成本所能帶來(lái)的好處。既然這項(xiàng)成本隨著準(zhǔn)備時(shí)間的減少理應(yīng)降低，那么EOQ 模型就確實(shí)是指出了減少準(zhǔn)備時(shí)間的價(jià)值。然而，雖然已經(jīng)有了這樣的觀點(diǎn)，但它的重要戰(zhàn)略意義還沒有被體現(xiàn)出來(lái)。結(jié)果，真正的減少準(zhǔn)備時(shí)間的方法論不是出現(xiàn)在了美國(guó)，而是出現(xiàn)在日本。
在開機(jī)準(zhǔn)備和其他許多領(lǐng)域，日本人對(duì)制造已經(jīng)具有了全面而系統(tǒng)的觀點(diǎn)。結(jié)果就是他 們已經(jīng)能夠制定出政策，以打破跨越傳統(tǒng)職能間的屏障，進(jìn)而能夠管理職能間的窗口。這樣，雖然JIT的具體技術(shù)（我們將在后面討論）很重要，但是改造制造環(huán)境的系統(tǒng)方法和對(duì)細(xì)節(jié)問題在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的持續(xù)關(guān)注是更為根本的。大野總是一再?gòu)?qiáng)調(diào)這一點(diǎn)以及他的“問五 次為什么”的忠告，他的用意在于應(yīng)該不斷的發(fā)現(xiàn)和掃除障礙從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。按照大野的想 法應(yīng)該是以這樣的順序來(lái)問：有機(jī)器斷料了，為什么？因?yàn)樯嫌螜C(jī)器失靈。為什么呢？因?yàn)?一個(gè)水泵壞了。為什么呢？因?yàn)闆]有潤(rùn)滑劑了。為什么呢？因?yàn)槁┬沟膲|片未檢出。為什么 呢？等等。這種對(duì)認(rèn)識(shí)和改進(jìn)永無(wú)止境的追求可能就是日本卓越成功的真正原因。
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