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豐田TPS背后的科學原理(上)

來源:麟威咨詢 責任編輯:麟威原創 瀏覽量:609 2024-04-08

摘要:

本文主要內容節選自《Factory Physics for Managers》一書,作者之一為馬克?斯皮爾曼(Mark Spearman)博士。斯皮爾曼博士與世界知名的教授華萊士?霍普合作出版了獲得教科書大獎的《工廠物理學》。以今天的眼光來看,豐田生產方式(TPS,Toyota Production System)無疑是歷史上最成功和最持久的持續改進程序之一。大野耐一先生在談及豐田的發展模式時說過,豐田要向龜兔賽跑中的烏龜學習,雖然緩慢但是堅忍不拔,最終就能夠戰勝對手。然而,簡單地把日常的改善活動貼上“持續改進”的標簽并不能使一個公司成功。本文通過對豐田生產方式的科學分析,目的是探究隱藏在豐田成功秘密背后的民間傳說。


01 豐田與科學

豐田是精益的典型。

然而,在20世紀60年代和70年代,豐田是一家通過生產廉價汽車來競爭的汽車公司,質量并不是它的一個強項。

在2007年《汽車新聞》(Automotive News)的一篇文章中,豐田上世紀七八十年代的高管馬克斯·杰米森(Max Jamiesson)給出了如下評價:“那時候,這輛車就是一堆垃圾。”

當他離開福特汽車公司去豐田的時候,他在底特律的同事開玩笑說,豐田不過是可回收的啤酒罐。杰米森承認,他們錯得也不遠。

他回憶說,當時豐田汽車的引擎會在5萬英里時“滅火”,剎車踏板會“折到地板上”。在高海拔地區,豐田的化油器需要用冰棒棍撐開,否則引擎會因空氣燃料供應不足而停轉。但它的外觀和表面處理都很好。

“這輛車的外部就像一輛展覽車。”杰米森說,“所有的線條和公差都是完美的,因此,當推銷員展示汽車時,它很漂亮,里面也很棒。所以我們告訴日本人,這太棒了,這表明我們可以制造出高質量的汽車。現在把車的其他部分做成這樣,其余的事情也需要正常運轉”。

從這個不幸開始,豐田把自己變成了世界上最成功的公司之一,并在近30年的時間里,提供了美國最暢銷的汽車之一——凱美瑞。

年紀足夠大的人可能還記得那時候的一句老話:“便宜的東西……日本制造。”豐田在改變這種看法方面發揮了巨大作用。


02 豐田是如何做到的?

那么豐田是如何做到的呢?

首先要采取科學的方法,認識到制造環境本身不是靜態的,而是可以改變的。

就像愛因斯坦拒絕固定時間和空間的概念一樣,大野耐一(Taiichi Ohno)和新鄉重夫(Shigeo Shingo)也拒絕認為他們那個時代的大規模生產方式是最好的實踐。

他們不是在給定的準備時間內尋找最優的批量大小,而是設法減少準備時間,直到最優的批量是一個!

事實上,“一個流”成為了豐田生產系統(TPS)的標志。

這種注重環境細節的理念被應用到豐田的5S過程中,使得建立一個干凈和有組織的作業,成為TPS實施的重要組成部分。

豐田認識到,使用超市(例如,看板)控制在制品(WIP)和測量輸出(例如,節拍時間TT)的方法比試圖用排程控制產出和測量在制品要運行得更好。

豐田也認識到質量先于生產的重要性。如果生產的是壞零件,操作員可以停止生產。

“如果你沒有時間第一次就把它做好,那么你什么時候會有時間把它再做一遍呢?”這是一句精辟的格言,它擊中了這個概念的核心(這也是六西格瑪的基本概念)。

最后,豐田授權其員工一次又一次地重新設計工作場所,直到他們找到最有效的配置來完成給定的任務。

雖然這些步驟聽起來很簡單,甚至事后看來很明顯,但重要的是要認識到,在豐田完善其生產系統的同時,在美國也在采取同樣“明顯的”和相反的步驟。

Ohno(大野耐一)在20世紀40年代末開始開發豐田的系統,并在70年代繼續完善它。因此,當豐田認為生產過剩是主要的浪費時,底特律卻樂于追求大規模生產作為降低成本的關鍵。

美國汽車制造商長時間生產了數以百萬計的汽車,他們相信,如果庫存在生產時賣不出去,最終將在年底打折時開始銷售。

從結果來看,很明顯,雖然大野耐一和新鄉重夫從未用科學術語描述過TPS,但他們在非常基礎的層面上理解了生產系統的行為。

新鄉重夫用極其詩意和華麗的語言描述了這些做法,例如,“豐田的生產系統從已經干了的毛巾中擰出了水”。這種描述很吸引人,但很難實現。

許多經理人讀到豐田取得的幾乎是奇跡般的結果時,都渴望建立一個類似的系統,并獲得回報。當他們不能在幾個月內達到同樣的結果時,他們常常感到失望。他們沒有意識到的是,豐田在超過25年的時間里完善了其系統。

當然,隨著大量的精益文獻的出現,人們應該期望更快的結果。即便如此,在到達應許之地之前,很可能需要在沙漠中逗留一段時間。

例如,如果生產環境生產的產品質量很差,那么生產線就會頻繁地停止,因為經理開始實施TPS實踐,即只要有缺陷就停止生產線。這意味著,在10個工位的裝配線中,一個工位出現問題會使整條生產線停工一段時間。這將導致大量的停機時間。

顯然,任何浪費在解決質量問題上的時間都必須得到彌補。豐田做到這一點的一個方法是在12個小時的時段內安排10個小時的生產。以這種方式,如果需要的話,可以有額外的2個小時可用。即使有停線,生產線也幾乎總是可以滿足日常需求。

停線并不是沒有代價的。豐田為了聚焦質量付出了比實際用量更多的產能。用現代的說法,這被稱為“能力不足調度”。

雖然這聽起來像是大量的額外時間,但對于一個10工站的生產來說,2小時的補貨期可以相對吸收少量的停線。如果每個站點每小時只有一個問題,并且這個問題平均來看可以在1分鐘內得到解決,那么在10個站點的線路上,每12個小時的生產所浪費的時間將是2個小時。

這正是舍恩伯格(Schonberger)在20世紀80年代的暢銷書《世界一流的制造業》(New York: Free Press, 1986)中描述的補貨周期。

每12小時生產10小時,產能利用率為83%。如果一條生產線83%的工作時間不能滿足需求,就需要另一條線或加班(包括所有相關費用)。

但豐田認識到,如果允許生產線因質量問題而停工,由此產生的緊張情緒將促使人們消除生產線停工的根本原因,從而減少停工時間和補貨時間。

對于一個剛剛開始精益之旅的公司,我們預計每小時會看到更多的問題,大多數問題需要1分鐘以上才能解決。


未完,待續


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