準(zhǔn)時制的革命
說明：
《工廠物理學(xué)》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?nèi)粘Ｔ趯W(xué)習(xí)的庫存理論、MRP、精益生產(chǎn)、約束理論、質(zhì)量管理等進(jìn)行了綜合，是一個十分體系化的書本，希望大家喜歡。
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4.1準(zhǔn)時制的起源
在二十世紀(jì)七八十年代，當(dāng)一些美國制造商正致力MRP 運(yùn)動的時候，一些完全不同的東西正在日本產(chǎn)生。像美國在十九世紀(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，它將帶來一個經(jīng)濟(jì)急速增長的時代。這個帶給日本巨大成功的制造技術(shù)就是我們所說的 準(zhǔn)時制（JIT）。他們在制造管理的歷史上寫下了重要的篇章。
準(zhǔn)時制的起源毫無疑問正是源自日本的文化、地理和經(jīng)濟(jì)史。長期以來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“浪費之鄉(xiāng)（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(xué)淵源 的西方文化更加的系統(tǒng)化。那些貫穿于獨立工位的措施，像多技能的流動工人和全面質(zhì)量管 理在這樣的環(huán)境中顯得更為自然。地理因素對日本的實踐也有一定影響。比如一天多次從供應(yīng)商處運(yùn)送原材料的策略對于工業(yè)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(jié)構(gòu)性因素也發(fā)揮了作用。但是由于一個制造企業(yè)無法控制這 些因素，所以在這里我們就不考慮它們了。
更重要的是JIT 實踐本身。大部分JIT 思想直接來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，豐田在1945年開始了自己的創(chuàng)新之路，當(dāng)時董事長豐田喜一郎提出要公司“三年內(nèi)趕超美國。否則，日本的汽車工業(yè)將不復(fù)存在。（大野1988，3）在當(dāng)時，日 本的經(jīng)濟(jì)被戰(zhàn)爭嚴(yán)重破壞，勞動力只有美國的九分之一，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，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)動以來的又一次徹底變化。
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(chǎn)量差異。他認(rèn)為這只能通過消除浪費以降低成本來達(dá)到。與美國的汽車公司不同，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(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)控制的角度來看，最要的挑戰(zhàn)是保持產(chǎn)品多樣的同時能夠做到維持平穩(wěn)的產(chǎn)品流。不僅如此，為了避免浪費，生產(chǎn)就必須在較低的庫存水平下進(jìn)行。大野耐一描述了在豐 田產(chǎn)生的這個系統(tǒng)，說明了這一挑戰(zhàn)所依賴的兩大支柱：
1、準(zhǔn)時制（Just-in-time）
2、自働化（Autonomation），亦即由人觸發(fā)的自動化
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(xiàn)在日本的美國式超市。在超市里，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里取得物料。當(dāng)然，在超市中，庫存通過從倉庫或者 從供應(yīng)商那里得到補(bǔ)充，而在工廠中，供給所需的庫存則必須由上游工位生產(chǎn)出來。他的目 標(biāo)就是使工位可以恰好在需要的時候從上游的工位準(zhǔn)時地得到所需的物料，這也就是準(zhǔn)時化生產(chǎn)。
JIT需要一個平穩(wěn)的運(yùn)作系統(tǒng)。如果物料無法在工位需要的時候準(zhǔn)時供應(yīng)，那么整個系統(tǒng)就會被中斷。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化的（automated），從而一個 工人可以操作多個機(jī)器；另一方面必須是傻瓜式的（foolproof），它們能自動的發(fā)現(xiàn)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(jī)的發(fā)明人。自 動化對于提高產(chǎn)量以趕超美國來說是很關(guān)鍵的。傻瓜式設(shè)計可以使操作者在準(zhǔn)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(fā)的自動化。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程和系統(tǒng)來實施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二十世紀(jì)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)時獲得所需原料的目標(biāo)，一個干凈（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(chǎn)（stocklessproduction）和零庫存（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)營過程中應(yīng)該沒有庫存。相反，他寫道：
零庫存是在生產(chǎn)過程中所無法達(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，因為它激發(fā)出一種追求，那就是通過對整體的任務(wù)和微小的細(xì)節(jié)都保持富有想象力的關(guān) 注以實現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)。（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(biāo)，這些是實現(xiàn)零庫存所必須的。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(zhì)量。由于并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(xiàn)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(shù)量就是零，并且不可能有時間等待檢查工站進(jìn)行質(zhì)量檢驗。質(zhì)量必須在源頭 上就實現(xiàn)。
2、零（溢）批量（Zero（excess）lotsize）
在JIT系統(tǒng)中，這個目標(biāo)就是當(dāng)一個庫存被下游工位取走時就立刻對其進(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 果每個工位都能夠做到一次生產(chǎn)一個零件的話，那就可以維持系統(tǒng)最高的反應(yīng)速度。相反，如果某個工位只能大批量的生產(chǎn)零件，那么由于可能無法快速的補(bǔ)充所有零件的庫存，這樣 就無法避免延遲。這個目標(biāo)更多的被叫做單件批量（alotsizeofone）。
3、零準(zhǔn)備時間（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的 準(zhǔn)備時間。如果為了生產(chǎn)另一種零件需要好幾個小時來給機(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)備時間是實現(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產(chǎn)線的停頓。因此，一個理想的JIT 環(huán)境不能容忍計劃外 的停機(jī)（或者諸如缺少操作人員的情況）。
5、零搬運(yùn)（Zerohanding）
如果每個零件都按時按量的被制造出來，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 一個工位供料，中間不加任何停頓。任何額外的搬運(yùn)都會使系統(tǒng)偏離準(zhǔn)時制的運(yùn)行狀態(tài)，這 是由于為了彌補(bǔ)花費在搬運(yùn)上的額外時間就必須使零件提前被制造出來。
6、零提前期（Zeroleadtime）
當(dāng)一個完美的準(zhǔn)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(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(biāo)與零庫存目標(biāo)的核心是非常接近的。
7、零波動（Zerosurging）
在JIT的環(huán)境下，即在僅當(dāng)必要時生產(chǎn)零部件的環(huán)境下， 只要生產(chǎn)計劃是平穩(wěn)的，那么物料流過工廠的過程也將是平穩(wěn)的。如果生產(chǎn)計劃中產(chǎn)品的數(shù) 量或是組合出現(xiàn)了突然的變化（波動），那么，因為系統(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，否則就不可能實現(xiàn)計劃，其 結(jié)果必然就是出現(xiàn)擾動和延誤。這樣，一個平衡的生產(chǎn)計劃和統(tǒng)一的產(chǎn)品組合就成為了JIT系統(tǒng)的重要輸入。
很明顯，這七個零的要點在實踐中決不比零庫存容易做到。沒有庫存的零提前期從字面意義上理解就是即時生產(chǎn)（instantaneousproduction），但是這在現(xiàn)實中是不可能的。據(jù)使用 這些指標(biāo)的JIT提倡者所說，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。通過觀察現(xiàn)實的進(jìn)展與絕對理想之間的差距既可以提供一種激勵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。他們不是簡單地對某些事情做出被動反應(yīng)，例如機(jī)器準(zhǔn)備 時間、供應(yīng)商配送、質(zhì)量問題、生產(chǎn)排程等，而是主動的去營造一種環(huán)境。這樣，他們就有意識地讓制造系統(tǒng)變得更易于管理。
相比之下，美國人由于其科學(xué)管理的根源和還原主義（reductionist）的傾向，已然傾向于將生產(chǎn)問題的各個方面孤立起來，然后分別對其進(jìn)行所謂的最優(yōu)化。美國人把準(zhǔn)備時間（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)備時間，從而解決了生產(chǎn)批量的問題。美國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)識到交貨期限是與客戶商量出來，他們努力將營銷和制造因素綜合起來考慮從而獲得了不需要精確優(yōu)化和突然變動的生產(chǎn)排程。美國人將供應(yīng)商昂貴而又并不頻繁的配送看成是既定事實，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)幾家廠商建立起長期的合作關(guān)系，從而使頻繁的交付成 為可能。美國人把質(zhì)量缺陷視為既定，并設(shè)立了精細(xì)的檢驗程序以發(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現(xiàn) 這些要求。美國的制造工程師把產(chǎn)品規(guī)格看成是設(shè)計工程師通過“拋過墻”的工作方式確定 的，因而他們盡可能的使制造過程適應(yīng)這些要求。而日本的制造和設(shè)計工程師則是一起工作 的，從而保證設(shè)計是適于制造的。
圖 EOQ模型中的總成本與換模成本
提到美國和日本的這些區(qū)別并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(qiáng)調(diào)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(zhǔn)備成本加上庫存持有成本）取決于每次開機(jī)的成本 ，根據(jù)公式：
年度成本=（2ADh）開根號
如果A是準(zhǔn)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)備成本所能帶來的好處。既然這項成本隨著準(zhǔn)備時間的減少理應(yīng)降低，那么EOQ 模型就確實是指出了減少準(zhǔn)備時間的價值。然而，雖然已經(jīng)有了這樣的觀點，但它的重要戰(zhàn)略意義還沒有被體現(xiàn)出來。結(jié)果，真正的減少準(zhǔn)備時間的方法論不是出現(xiàn)在了美國，而是出現(xiàn)在日本。
在開機(jī)準(zhǔn)備和其他許多領(lǐng)域，日本人對制造已經(jīng)具有了全面而系統(tǒng)的觀點。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)方法和對細(xì)節(jié)問題在很長一段時間內(nèi)的持續(xù)關(guān)注是更為根本的。大野總是一再強(qiáng)調(diào)這一點以及他的“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)和掃除障礙從而實現(xiàn)目標(biāo)。按照大野的想 法應(yīng)該是以這樣的順序來問：有機(jī)器斷料了，為什么？因為上游機(jī)器失靈。為什么呢？因為 一個水泵壞了。為什么呢？因為沒有潤滑劑了。為什么呢？因為漏泄的墊片未檢出。為什么 呢？等等。這種對認(rèn)識和改進(jìn)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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