準時制的革命

說明：

《工廠物理學》是我推崇的一本書，我稱之為“元知識”。雖然成書較晚，但是將我們日常在學習的庫存理論、MRP、精益生產、約束理論、質量管理等進行了綜合，是一個十分體系化的書本，希望大家喜歡。

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4.1準時制的起源

在二十世紀七八十年代，當一些美國製造商正致力MRP 運動的時候，一些完全不同的東西正在日本產生。像美國在十九世紀所做的那樣，日本人正在發展一種前所未有的製造形 式，它將帶來一個經濟急速增長的時代。這個帶給日本巨大成功的製造技術就是我們所說的 準時制（JIT）。他們在製造管理的歷史上寫下了重要的篇章。

準時制的起源毫無疑問正是源自日本的文化、地理和經濟史。長期以來由於空間和物資的有限，日本人都很傾向於節約。這使得嚴格的原料控制策略在日本比在“浪費之鄉（Through awaysociety）”的美國更容易被接受。東方文化要比具有還原主義（reductionist）科學淵源 的西方文化更加的系統化。那些貫穿於獨立工位的措施，像多技能的流動工人和全面質量管 理在這樣的環境中顯得更為自然。地理因素對日本的實踐也有一定影響。比如一天多次從供應商處運送原材料的策略對於工業空間集中的日本來說要比具有廣闊地域的美國更容易實施。其他許多促使日本成功的結構性因素也發揮了作用。但是由於一個製造企業無法控制這 些因素，所以在這裡我們就不考慮它們了。

更重要的是JIT 實踐本身。大部分JIT 思想直接來源於豐田汽車公司經理大野耐一的工 作。據大野耐一說，豐田在1945年開始了自己的創新之路，當時董事長豐田喜一郎提出要公司“三年內趕超美國。否則，日本的汽車工業將不復存在。（大野1988，3）在當時，日 本的經濟被戰爭嚴重破壞，勞動力只有美國的九分之一，汽車製造處於很低的水平。顯然，豐田不可能在三年內趕超美國，但是豐田的努力最終達到了豐田喜一郎的目的，還引發了制 造管理自二十世紀二十年代科學管理運動以來的又一次徹底變化。

大野耐一，1943年從豐田紡織公司轉入豐田汽車，他認識到能夠與美國競爭的唯一辦法就是減少兩國之間巨大的產量差異。他認為這隻能通過消除浪費以降低成本來達到。與美國的汽車公司不同，豐田不能依靠大規模生產設施的規模經濟來減少成本。日本汽車的市場 實在是太小了。所以，豐田的管理者們認定他們的製造策略必須是小規模多品種生產。

從生產控制的角度來看，最要的挑戰是保持產品多樣的同時能夠做到維持平穩的產品流。不僅如此，為了避免浪費，生產就必須在較低的庫存水平下進行。大野耐一描述了在豐 田產生的這個系統，說明了這一挑戰所依賴的兩大支柱：

1、準時制（Just-in-time）

2、自働化（Autonomation），亦即由人觸發的自動化

他將JIT的產生歸功於豐田喜一郎，豐田喜一郎曾用JIT來描述理想的汽車裝配過程。大野耐一用了一個原型來表示JIT，這個原型就是在五十年代中期出現在日本的美國式超市。在超市裡，顧客可以按時按量的買到他們想要的東西。在大野的比喻中，一個工位就是一個顧客，他從扮演商店角色的上游工位那裡取得物料。當然，在超市中，庫存通過從倉庫或者 從供應商那裡得到補充，而在工廠中，供給所需的庫存則必須由上游工位生產出來。他的目 標就是使工位可以恰好在需要的時候從上游的工位準時地得到所需的物料，這也就是準時化生產。

JIT需要一個平穩的運作系統。如果物料無法在工位需要的時候準時供應，那麼整個系統就會被中斷。正如我們將在下一節中討論的，這需要生產環境的嚴格配合。一種避免中斷 的方法就是大野的自働化，意思就是指機器一方面必須是自動化的（automated），從而一個 工人可以操作多個機器；另一方面必須是傻瓜式的（foolproof），它們能自動的發現問題。大野耐一的自働化思想的靈感來自豐田佐吉，他是豐田紡織公司的自動織布機的發明人。自 動化對於提高產量以趕超美國來說是很關鍵的。傻瓜式設計可以使操作者在準確的時間介入 自動化過程，這就是大野所謂的“依靠人手觸發的自動化。他認為這種結合是在JIT環境 中避免中斷所必要的。

在十九世紀四十年代末到七十年代，豐田建立了一系列的過程和系統來實施JIT 和自働 化。這其中也包括現在有名的看板系統（這是後面將詳細討論的），以及各種涉及到削減開機時間，工人培訓，供應商關係，質量控制等內容的系統。儘管並非所有的嘗試都是成功的， 但是很多的確都成功了，而且最終產生的結果就是豐田汽車從一個二十世紀五十年代汽車市 場的無名小卒變成了九十年代世界上最大的汽車製造商。

4.2、JIT目標

為了達到大野耐一提出的工位準時獲得所需原料的目標，一個乾淨（pristine）的生產環 境是必須具備的。也許是由於日本人喜歡用比喻1的方式說話，也可能是因為將日文的表述翻譯成英文本身就很困難（文字可以翻譯，但文化背景是無法被翻譯的），這樣的一個需求 往往被表述成絕對的理想情況。例如美國第一個描述JIT的作家羅伯特·霍爾（Robert Hall）就用了像零庫存生產（stocklessproduction）和零庫存（zeroinventories）這樣的詞。然而，他並不是像字面上表示的那樣認為企業運營過程中應該沒有庫存。相反，他寫道：

零庫存是在生產過程中所無法達到的一種完美水平。但是，這種高水平的卓越概念是很重要 的，因為它激發出一種追求，那就是通過對整體的任務和微小的細節都保持富有想象力的關 注以實現持續改進。（Hall1983，1）

Edwards（1983）將絕對理想情況推向了極致，他用七個零（sevenzeros）來描述JIT目標，這些是實現零庫存所必須的。這裡連同它們背後的邏輯概括如下：

1、零缺陷（Zerodefects）

為了避免JIT環境下的生產過程的破壞，使工位只在需要的時候獲得零件，這就要求零件必須具有高質量。由於並沒有額外的庫存來代替那些不合格的 零件，一旦有缺陷出現就會造成延誤。這樣，就必須做到每一個零件都一次就做對。唯一可 以接受的缺陷數量就是零，並且不可能有時間等待檢查工站進行質量檢驗。質量必須在源頭 上就實現。

2、零（溢）批量（Zero（excess）lotsize）

在JIT系統中，這個目標就是當一個庫存被下游工位取走時就立刻對其進行補充。下游工位可能分別需要不同種類的零件，那麼如 果每個工位都能夠做到一次生產一個零件的話，那就可以維持系統最高的反應速度。相反，如果某個工位只能大批量的生產零件，那麼由於可能無法快速的補充所有零件的庫存，這樣 就無法避免延遲。這個目標更多的被叫做單件批量（alotsizeofone）。

3、零準備時間（Zerosetups）

生產系統中出現大批量最常見的原因是由於存在較長的 準備時間。如果為了生產另一種零件需要好幾個小時來給機器換模，那麼只有在每次切換之 間大批量的生產每種零件才有意義。小批量會導致頻繁的切換，從而嚴重地降低能力。因此， 消除準備時間是實現單件批量的先決條件。

4、零故障（Zerobreakdowns）

如果系統中沒有額外的WIP作為防止機器斷料的緩衝， 那麼一旦出現故障將迅速造成整個產線的停頓。因此，一個理想的JIT 環境不能容忍計劃外 的停機（或者諸如缺少操作人員的情況）。

5、零搬運（Zerohanding）

如果每個零件都按時按量的被製造出來，那麼就不能允許 有額外的物料搬運。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 一個工位供料，中間不加任何停頓。任何額外的搬運都會使系統偏離準時制的運行狀態，這 是由於為了彌補花費在搬運上的額外時間就必須使零件提前被製造出來。

6、零提前期（Zeroleadtime）

當一個完美的準時制零件流形成時，一個下游工位只要 提出請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。當然，單件生產很 難減少生產零件所需的有效提前期，但是每個零件的實際加工時間和等待（排隊）時間也是 很重要的。零提前期的目標與零庫存目標的核心是非常接近的。

7、零波動（Zerosurging）

在JIT的環境下，即在僅當必要時生產零部件的環境下， 只要生產計劃是平穩的，那麼物料流過工廠的過程也將是平穩的。如果生產計劃中產品的數 量或是組合出現了突然的變化（波動），那麼，因為系統中沒有額外的WIP可以用於平衡這 些變化，系統將被迫作出響應。除非系統中有充足的剩餘產能，否則就不可能實現計劃，其 結果必然就是出現擾動和延誤。這樣，一個平衡的生產計劃和統一的產品組合就成為了JIT系統的重要輸入。

很明顯，這七個零的要點在實踐中決不比零庫存容易做到

4.3、環境：作為一種控制

JIT的理想體現出了日本的生產技術中具有真正革命性的一面，即：日本人很大程度上把生產環境看成是一種控制因素。他們不是簡單地對某些事情做出被動反應，例如機器準備 時間、供應商配送、質量問題、生產排程等，而是主動的去營造一種環境。這樣，他們就有意識地讓製造系統變得更易於管理。

相比之下，美國人由於其科學管理的根源和還原主義（reductionist）的傾向，已然傾向於將生產問題的各個方面孤立起來，然後分別對其進行所謂的最優化。美國人把準備時間（或 成本）看作是固定的，並試圖找出最優的批量大小（如EPL 模型）。日本則嘗試消除（或至 少減少）準備時間，從而解決了生產批量的問題。美國人把交貨期限看作的外生的，而試圖 去優化生產排程（如Wagner-Whitin模型）。而日本人認識到交貨期限是與客戶商量出來，他們努力將營銷和製造因素綜合起來考慮從而獲得了不需要精確優化和突然變動的生產排程。美國人將供應商昂貴而又並不頻繁的配送看成是既定事實，還試圖求出最優的訂貨批量（如EOQ模型）。而日本人與少數幾家廠商建立起長期的合作關係，從而使頻繁的交付成 為可能。美國人把質量缺陷視為既定，並設立了精細的檢驗程序以發現缺陷。而日本人則是 努力保證外部的供應商和內部的操作工人都注重質量要求，並且為其配備必要的工具以實現 這些要求。美國的製造工程師把產品規格看成是設計工程師通過“拋過牆”的工作方式確定 的，因而他們儘可能的使製造過程適應這些要求。而日本的製造和設計工程師則是一起工作 的，從而保證設計是適於製造的。

圖4.1 EOQ模型中的總成本與換模成本

提到美國和日本的這些區別並非是要直接批判美國的模型。事實上，正如我們在第二章所強調的，模型可以為我們提供有價值的見解。舉例來說，EOQ模型表明，總成本（即準備成本加上庫存持有成本）取決於每次開機的成本 ，根據公式：

年度成本=（2ADh）開根號

如果A是準備成本（以美元計），D是需求量（單位/每年），h是單位持有成本（美元/ 單位·年）。如果我們舉個例子令D=100，h=1，然後我們就可以畫出總成本和準備成本 之間的關係，如圖4.1 所示。此圖和該模型清楚地反映了減少準備成本所能帶來的好處。既然這項成本隨著準備時間的減少理應降低，那麼EOQ 模型就確實是指出了減少準備時間的價值。然而，雖然已經有了這樣的觀點，但它的重要戰略意義還沒有被體現出來。結果，真正的減少準備時間的方法論不是出現在了美國，而是出現在日本。

在開機準備和其他許多領域，日本人對製造已經具有了全面而系統的觀點。結果就是他 們已經能夠制定出政策，以打破跨越傳統職能間的屏障，進而能夠管理職能間的窗口。這樣，雖然JIT的具體技術（我們將在後面討論）很重要，但是改造製造環境的系統方法和對細節問題在很長一段時間內的持續關注是更為根本的。大野總是一再強調這一點以及他的“問五 次為什麼”的忠告，他的用意在於應該不斷的發現和掃除障礙從而實現目標。按照大野的想 法應該是以這樣的順序來問：有機器斷料了，為什麼？因為上游機器失靈。為什麼呢？因為 一個水泵壞了。為什麼呢？因為沒有潤滑劑了。為什麼呢？因為漏洩的墊片未檢出。為什麼 呢？等等。這種對認識和改進永無止境的追求可能就是日本卓越成功的真正原因。

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