准时生产与看板管理

卡洛斯·由纪夫·深水

我与精益生产方式方法论的第一次亲密接触是在一家美国企业，而非丰田。获得生产工程学的学位以后，我开始思索该从哪里开始我们的职业生涯。

不久以后，我得到一个去巴西西北部的小镇累西腓（Recife）工作的机会。这里以美轮美奂的海滩和每年365个晴天而闻名于世。当然，最初让我接下工作的很大原因是幻想着从今往后能够每天徜徉于海滩。

刚开始，作为工艺工程师的我负责将铝片层压步骤间的热处理工艺细分为不同的阶段。这家企业的工作方法让我感到好奇，各个团队都要负责改进设备、流程和工具等。团队的成员来自各个领域，却都秉持着持续改进的共同目标。每支队伍都有一位负责人，负责组织会议、材料、时间表与培训场所等。每位成员的具体活动都根据上次会议中制定的任务和目标而定。每支队伍的活动都遵循可视化管理，严格遵守每项任务的起始和截止日期。

这家企业的工作方法给那时的我留下了极好的印象。深入研究以后，我发现，这种工作方法远比我想象的要有深度。它不单单以持续改进为目标，而且包含着生产体系的实施哲学。它以不断进步的人为主，以人们追求消除浪费和改善流程的目标为辅，构造了一整套生产文化。

这家企业通过消除浪费实现持续改善的愿景极大地改变了我作为工艺工程师的思考方式和行为方式。

许多年以后，当我在丰田工作时，我学到了更多有关这家企业所营造的文化和实施的原则。很清楚的一点是，他们很早便开始使用丰田生产方式的原则，尤其是经营法的持续改善。

丰田的准时生产概念是通过多年持续地改善生产流程而得来的，以期用快速有效的方式生产出让客户满意的汽车，同时尽可能缩短送货时间。

准时生产的含义不仅仅是降低库存，也不仅是用来提高管理水平的良策。准时生产关注的是如何通过使用员工的技巧和知识来提高生产效率、安全性和质量。除此之外，准时生产的存在还敦促了组织构架中的所有人齐心协力地向同一个目标奋进。

丰田生产方式的另一根支柱正是准时生产，通过运用看板管理，我们就能达到准时生产所要求的生产概念。

在这一章中，你们将看到我通过运用看板系统在非汽车制造企业中发展出的案例和项目。

这两大概念的关系盘根错节，只有生产流程中有效贯彻了自动化的概念，准时生产才能成为可能。

丰田汽车集团之父丰田佐吉在1896年研发而成的机械织布机首次应用了自动化的概念。

那时的传统织布机由于质量过差导致大量原材料的浪费，尤其是频繁发生的棉线断裂，会给生产的织物带来许多明显的瑕疵。

为了解决这一问题，丰田佐吉在棉线上安装了各种由金属板加工制成的小部件。一旦棉线在生产过程中崩断，金属装置就会滑落，无需工人操作就能自动停止机器的生产，就此避免了次品的产生。

丰田佐吉的这一想法和概念使得机器能够在故障发生时自动切断运行，成功将工人从机器中独立出来。质量控制被内化在工人的生产流程中，防止问题产品流入下一个环节，这是准时生产的一条关键性法则。

二战爆发之前，丰田佐吉先生的儿子丰田喜一郎去到美国学习美国汽车生产行业的经验，尤其是福特汽车公司。回到日本的喜一郎开始潜心钻研福特生产方法，决心创造一套符合日本市场和日本低端需求的生产方式。

凭借自己在美国学习到的经验，丰田喜一郎在1937年开始在汽车经营中使用准时生产。

喜一郎的生产方式为生产程序（如机械加工、喷漆、焊接等）提供了生产子流程中的各项细节步骤。准时生产概念的核心在于排除浪费，只生产所需数量的所需的产品。然后，这项事业依旧艰苦万分，因为当时美国的生产规模是日本的八倍。对丰田来说，提高生产率是一场关乎生死的硬仗。

丰田生产方式诞生的另一个里程碑来自大野耐一的一项杰作。丰田喜一郎邀请当时还只是机械经理的大野耐一开发一套可用来提高生产率的高效生产系统。

1956年，大野耐一怀揣着丰田佐吉和丰田喜一郎教授给他的概念（自动化和准时生产）来到美国，希望能从美国模式中学习到如何提高日本低生产率的方法。

凭借着这次机会，大野耐一找到了无数可提高效率的方面，比如堆满库存的生产车间（WIP）、巨大的存储区、零件的频繁移动、较长的准备时间、高拒收水平等。然而，在美国最有价值的发现并不是在工厂里，而是在一家超市。对于当时的日本来说，超市绝对是个新鲜的玩意儿，这让耐一非常吃惊。顾客们可以按照自己的需求选择他们所需的特定产品。他十分欣赏超市在存储货品上采用的简单、有效的方式。

这里涉及一个拉动式生产系统的概念，而且看板管理将成为准时生产概念获得成功的一个关键因素，这些将在后面详加讨论。

正如之前所说的那样，准时生产概念源于破除浪费的需求，只按所需的数量生产需要的产品。

1988年8月，我开始以工艺工程师的身份供职于丰田（巴西）。在那里，我结识了生产总经理原口先生（Haraguchi）。原口先生的老师是丰田生产方式的创始人大野耐一先生，大野先生的教导让他很好地掌握了丰田生产方式这门学问。

当时的原口先生负责将所有有关丰田生产方式的知识传授给新工程师，我在专业领域的发展多亏了他的教导。那时我被分配负责热处理、铸件和锻造的加工流程，还需要不断地改善生产流程区域，将所有流程精细化。

丰田（巴西）成立于1958年1月，是丰田在海外建立的第一座工厂。负责生产“陆地巡洋舰”（Land Cruiser），这款越野车后更名为“先锋”（Bandeirante），这一名称只在巴西使用。2001年，位于圣保罗伊图佩瓦（Indaiatuba, Sao Paulo）的花冠新工厂落成，终结了老工厂的汽车装配史。

尽管在40年中一直生产老款的“先锋”汽车，丰田巴西一直秉持着丰田佐吉和丰田喜一郎先生提出的各种概念。了解准时生产概念的过程中发生的最有趣的事莫过于每天的生产计划都会被送达汽车装配线上，我们清楚地知道每天应该生产多少辆汽车、生产何种型号的汽车，以及何种颜色和配件等等。整条生产线在一条传送带上工作，工人们根据规定的标准生产节拍完成所有装配零件的次级步骤。

所谓生产节拍是指每日工作时长除以每日需求的数量。有了生产节拍就能知道生产一辆汽车所需的时间。这一数字对于生产中的次级流程如机械加工、焊接、喷漆、底盘等等而言至关重要。在各大零件进入组装生产线之前的步骤决定了人力资源、生产、生产效率、机械能力等等所有方面的生产力。流程中的每一步都是为了生产的最终步骤服务，即最终的组装操作。次级流程只提供组装流程所需的零件数量，而组装流程只完成每天生产计划规定的生产数量。这就是次级流程应遵照的法则——只生产组装线所需数量的零件。因此，组装线要负责将每天所需的部件拿到手，部署好整个拉动式系统。对于这样一套流程，丰田佐吉先生准时生产的理念——以适当数量的物料，在适当的时候生产出适当质量的产品就显得尤为引人注目。

这种概念如今在丰田的整个操作流程中随处可见，从供应商到营销上再到最终的客户的身上都能看到准时生产的存在。

如今的丰田生产线经过多年整肃，无论是缺少零件、机器故障还是低效运行等生产链故障都能停止整个生产流程。如此看来，丰田佐吉提出的关于杜绝次品进入下一流程的自动化概念对于准时生产有着很重大的意义。

作为一家美国企业的员工，我对于“客户”的概念还是停留在最终客户上。所谓最终客户，是指处在操作链的最终阶段的人群，他们不用为中间流程的操作担心。许多的生产流程完全陷入了低效率的泥沼，但大家却只关心自己的生产目标有没有达到，完全不顾各个流程间的库存堆积可能导致严重的后果，而员工们对于解决意外事件的迟滞反应更是一大隐患。丰田让我彻底了解了全面客户满意度的含义。

准时生产概念要求生产链的操作流程越有效越快速越好。对于“客户”二字，丰田有着不一样的理解。所谓客户，就是前一步骤对后一步骤应负责的对象。举个例子来说，对于锻造而言，机械加工就是它的客户对象。而对于机械加工而言，组装就成了它的客户，以此类推。最终实现拉动式系统的有序运作，也就是生产下一步骤所需的相应数量的零件。

准时生产系统与拉动式系统相结合使得整个流程实现高效化。生产流程中蕴含的过程质量管理法，如操作准则、纠错策略（防误防错）、根据操作准则制定的工人培训课程、全面生产维护（TPM）等，预防了缺陷部件流转至下一个环节。

以准时生产系统进行生产的目标就是完全杜绝浪费。在我看来，所谓浪费就是指任何不必要的输入以及所有不想有的输出，尤其是在生产制造的环节中。总结来说，浪费就是指任何在严格制定的需求范围以外为生产某种产品所花费的资源。

想要完全杜绝浪费，我们必须详细分析工厂内的每一种活动，削除所有不能为生产过程或产品增加价值的活动。

作为丰田的工艺工程师，原口先生总是鼓励我们实施经营法的改善（持续改善）。我们团队的工程师以此为导向，每天向他汇报我们在生产中使用的五种或更多的改善措施的情况。

当时的丰田（巴西）将经营改善设想为在企业内部建立持续改善的企业文化，认为所有事物都有提升的空间。通过与500名员工并肩努力，丰田（巴西）的员工参与经营改善的比例高达90%，平均每年由员工落实的改善方法多达五种。

准时生产的工作法则要求员工必须深刻了解“浪费”的含义，并能及时察觉浪费的存在。实施经营法的改善对于辨识或减少浪费有着非常重要的意义。

接下来，我将为你们描述生产制造过程中最常见的几种浪费。准时生产流程中的生产制造环节让每个环节中的浪费都无所遁形，同时为员工创造了一种良好的文化氛围，让他们了解尽可能减少浪费就是准时生产概念中的关键。

（1）停工等待浪费：指工人等待某项作业的完成而产生的浪费。其原因可归结为，机械故障、不平衡的流程分配、原材料短缺，或者工人等待机器操作完成。

（2）运输的浪费：指对产品没有任何附加价值，而仅仅只是因为流程限制或设备限制而产生的运输活动或材料搬运活动。流程或设备限制导致材料必须在加工过程中经历长距离运输，增加了次级流流程中的库存堆积，产生大规模物料移动。

（3）加工的浪费：这一形态的浪费远比我们想象的复杂。相信大家都见过这样的例子，为了解决某个质量问题，工厂通常会增加额外的加工步骤。我自己就曾在生产汽车前轴的锻工车间有过相似的经历。车间使用的工具会给锻件带来倒刺，增加了加工的负担。对此我们的解决方法很简单，开发了一套用以预防工具老化的维护系统。任何不能为产品增加价值却在增加花费的元素都需要严格审查，坚决排除。

（4）动作的浪费：发生在生产流程中工人的操作之中。分析动作浪费最理想的方法是标准化操作的分配，由此可以最大程度地分析和减少无法为产品和流程增加价值的动作。

（5）库存的浪费：指超出下一环节（客户）立即需要的数量的材料或产品。在一个理想的状态中，如果流程的流动情况处在平衡的状态下，在材料或产品的加工过程中就不存在库存等待的现象。

（6）返工和不合格品的浪费：指不符合产品标准所带来的浪费，也包括返工或被顾客返还所造成的浪费。

（7）过度加工的浪费：指生产多于所需的产品，或在客户所要求的交货日期之前完成产品的生产。丰田将这种浪费看做是最严重的浪费，也是导致其他浪费的主要原因。

正如我们之前所讨论的，在准时生产的概念中，生产的目的是以快速有效的方式、在最短的交货时间内生产客户所需的产品，整个生产流程采用最佳状态的连续流水作业（单件流水作业）。也就是说，产品在完成一个环节的加工后被直接送到下一个环节中去，整个流程只涉及单件部件。这是加工和运送产品或材料的最高效的方法，可以最小程度地消耗人力、机械制造、原材料、辅助材料、空间和制造提前期，更好地洞悉客户的需求。

显然，某一部件的连续流水作业只是一个理想的状态，但丰田依然抱着减少生产过程间批量的目标。

单件的持续流水部署取决于生产流程。以机械加工为例，作为能应用单件流水作业概念的步骤之一，其生产过程的分布是按照U形车间的形状设计的，输入原材料，输出成品。有些车间里，一名工人同时处理20多种机器和设备，这些高效率的车间却不仅为单件服务。作为程序工程师，我的任务就是督促持续改进，尤其关注高效率车间中机器和设备的安装——一间车间负责10多种机器的安装是很常见的。

其他步骤，如铸件、锻造、冲压等不可能实施单件流水作业。举个例子，工人不能在冲压汽车的某一部件时兼顾另一部件的制造安装。使用单件流水操作的基本想法就是大幅度减少批量的大小。要实现这一目标，就必须缩短安装时间。

某些步骤一旦额定其批量的大小，拉动式系统便自动将生产指令设置为“先入先出”（FIFO）。于是喜一郎先生的准时生产概念再一次奏效，所需的产品只会以所需的数量在所要求的时间内完成生产。

也许正如大野耐一所说，生产线上99%的活动无法为产品增值，只有1%的活动能起到增值的效果。有多少人会从头到尾仔细地评估整个生产流程？我们是否生产了适量的库存？返工的现象是否常见？拒收比例是否过高？是否因为流程和质量的缺陷导致溢流？机器是否经常发生故障？是否有活动时间不平衡的操作导致工人白白等待？安装时间是否冗长又难以控制？那我们如何才能做到持续改进？学习如何看到浪费并识别浪费就是改进的契机。

大野耐一的“直觉”告诉他，更深层次地分析浪费并以全面消除浪费为目标就能越多地缩短交货周期。

今天，我们知晓许多精益生产的技巧，如5S、快速换线（SMED）、戴明环（PDCA）、标准化操作、全面生产维护、自动化、看板、防误防错以及经营法的改善等。

这些技巧的发明者抱有的最初目的是什么？答案就在大野耐一先生持之以恒的研究之中，蕴涵于他对消除浪费的长期追求。

快速换线（SMED）：基于冲压步骤中极耗时的大规模工具转换而发明的精益方法。原本的长时间作业导致原材料、在制品库存和成品的大批积压，大规模的物流结构难以操控，所有这些都导致无法增值，只会一味地增加成本、延长交货周期。

标准化操作：将操作流程标准化，具体分析工人的活动，使工作顺序活动、生产流程中的质量流程标准化，对每一道步骤实施人体工学和安全性分析。

自从加入丰田，持续改善的方法就为每一位丰田员工所熟知。丰田清楚地知道，只有真正动手工作的人才能称得上是专家，他们能快速地发现浪费和其他异常。将人力资源的这一优势作为持续改善和解决问题的技术对于强化丰田生产方式方式至关重要。

在我看来，丰田改善经营法的一系列行动的目的并不在于减少开支，而是要将消除浪费的文化引入企业中，通过将每一个有可能实现企业经营法改善的好主意实施下去，用以改善所有细节。

看板系统的灵感来源于大野耐一先生在美国参观超级市场的经历。我们不难看出，如今看板系统中的许多条规都有着超级市场的明显特征，具体包括：

●客户可以随意选购任意数量的任何产品。在生产过程中相似的环节莫过于拉式系统，后工序找出前工序所需的数量，然后在所需的时间生产与提领数量相当的产品，同时产品的生产工序按照后工序提领产品的典型顺序进行。

●客户将选购的产品拿到收银处，尽量减少了员工的活动。在生产过程中相似的环节是有效利用人力和运输资源，只处理和运输当下所需的产品的原料。

●超级市场只替换已售出的产品，而不是囤积大量的库存，因此减少了库存以及存储产品所需的物理空间。生产过程中相似的环节是拉动式系统。

正如我们之前看到的那样，准时生产中最有效的方法是持续流通，将生产过程与经过计算的标准化库存相关联，可以保证操作周期的完整性。

然而，由于各个工序之间的距离、不均等的周期时间、工厂布局、工作班次等原因，并不能完全保证生产过程能够实现关联。看板就是通过人工的方法，将因为上述原因无法连接的生产工序连接起来。

大野耐一说得很清楚，丰田生产方式是一种生产方式，而看板管理只是丰田生产方式应用中的一种方法。因此，看板系统也只是准时生产方式的一种应用方法。但我们经常会将看板错认为一种库存控制系统。

看板管理是为了满足客户需求而制定的编程系统，同时优化了整个生产过程的视觉化管理。换言之，我们可以视觉性地管理与运输、生产、操作等相关的所有活动，对需求波动做出及时反应，通过将生产或库存控制的任务分配给管理人员或工人实现工厂控制的分散化，提高生产对于需求变动的反应能力，按照某一工序所需原材料的数量实时供货等。

在丰田（巴西），我有了与看板系统的第一次接触。项目是为了通过建立看板系统连接锻造、热处理、铸造以及之后的多个工序流程。

那时我见到了Sakamaki先生，他是丰田生产方式之父大野耐一的门徒，由大师亲自教授的学徒自然不一般。丰田将Sakamaki先生从日本派往巴西是为了让他加深对丰田生产方式的了解。正如丰田的每一位老师和大野耐一先生的每一位学徒那样，每当教授或应用丰田生产方式时，Sakamaki先生便会变得特别严苛。

看板系统的设置首先从锻造工序开始，锻造车间有1 600吨和2 500吨压力机各一台，当时的所有锻件都是为巴西工厂唯一制造的车型丰田先锋（Bandeirante）而设。第一次参观锻造车间时，Sakamaki先生就发现了许多问题：库存量过多，两台压力机负载不平衡以及工具配置时间过长导致每一个部件的成批生产量过高。因此，在使用看板系统之前我们必须专注于改善流程的稳定性和两台机器间的负载平衡，同时大幅度缩减压力机的工具配置时间。

丰田先锋由120个锻件组成，一天的产量为25辆整车。我们以生产计划的每日需求得出的早晚班工作时长为考量调整了负载平衡，将锻件分为两组——1 600吨压力机一组，以及2 500吨压力机一组。

第二步是缩短两台压力机的工具配置时间。快速换线概念使用、内部和外部操作的配合运用，搭配以经营法的改善对于显著减少工具更换时间非常重要。

●外部操作：不必停机就能进行的操作，例如，在操作区准备下一步需使用的原材料。

●内部操作：由于安全或流程限制，必须停机才能进行的操作，例如，机器运行中我们不能手动调节工具。

在我们大刀阔斧改革之前，平均的配置时间约为每件工具45分钟。在锻造开始之前，必须经过一套标准的加热环节，将工具的温度加热至正常温度。这一环节至关重要，若工具温度过低将会导致工具作业瘫痪，但这一步骤占据了整个配置时间的一半。加热环节发生在工具组装入压力机之后，需要使用燃气燃烧机，因此被视作内部操作。

首先，我们将所有工具配置操作一一列出。然后将它们分别列入内部或外部操作，记录下各个操作所耗费的时间。然后，我们分析何种内部操作可以通过经营法的改善转换为外部操作。

秉持着这一想法，我们为配置流程设计了许多改善方法。其中最重要方法是使用旋转装置另设一个加工基地，在设备外组装顶盖和底座的工具。一旦整套工具配置完毕，还能在与设备脱离的情况下将工具预热。这样一来，之前的所有内部操作就转化为了外部操作。通过实施改善方法，我们有效地节省了90%的配置时间。

现在，是考虑应该为锻造工序采用何种看板方法的时候了。对于批量生产的锻造工序，信号看板（三角看板）是最理想的，因为它通过小批量的持续流生产将锻造工序与后续工序连接起来。配置时间的大幅降低不仅能够控制批量的大小，还能创造理想的流量。

接下来的一步，我们需要根据生产的平均每日需求计算每个部件的批量大小。那时，日需求量为25辆汽车。批量的大小取决于每辆车对于某一部件的需求数量（如，一辆车需要两个相同的某种部件）。批量大小的计算方法如下：

（1）需求量（25辆/天）×部件数量/辆（120）=3 000锻件/天

（2）计算每天的配置时间：

生产3 000件锻件的平均时间=910分钟

可用的工具配置时间=960分钟（两班次）－910分钟=50分钟

工具配置的平均时间=5分钟

配置次数/天=10次/天

（3）计算批量大小：

日需求量÷配置次数=3 000÷10=300件

注：对于每辆车需要两件的部件而言，批量大小就为600件，以此类推。

如上文所示，批量大小的计算公式是以生产线不发生任何故障的理想条件为基础的。因此，了解生产效率，为每批次准备安全库存非常关键。

在理想状态下，若某一部件的批量为300件，且日消耗量与日需求量相同（25辆），那我们就有12天（300÷25=12）的存货周转期。也就是说，在理想状态下，每12天就需要生产这一部件。

（4）订货点（OP）的计算：

我们可以将订货点想象成看板系统的开关。一旦达到计算定义的库存量，便启动这一部件的生产。

订货点的计算包括原材料的准备时间——对于锻件而言就是将轧钢切割成相应大小和重量的钢材的时间、压力机工具的配置时间和预定的安全库存。

举个例子，我们假设批量为300锻件，计算得来的订货点为50件，连接容器的看板也就设定为50件。当第50件被从容器中取出时，自动开启这一锻件的订货程序。

接下来，我们需要根据锻件的波动情况来定义库存波动。

上图显示了编号部件的库存消耗情况，当部件的库存到达各自相应的订货点时，看板显示为生产看板模式。通常而言，部件生产顺序以看板的显示顺序为准。

正如之前提到的，看板通过将责任分配给管理人员和工人，从而分散了工厂的生产控制。但为了保证生产的稳步进行，必须遵守以下几条看板系统的原则：

●有缺陷的部件不能被送至下一个加工工序。

●后工序向前工序提领生产部件。

●生产的部件数量必须与后工序所提取的部件数量相等。

●在没有看板的情况下，不得生产或传递部件。

●看板必须安装在实际部件上。

●实际部件的数量必须与看板上所显示的数量相同。

以下为看板所需的必要信息：

（1）部件编号；

（2）品名；

（3）库存区域的位置（后工序和低级工序）；

（4）生产部件的机器；

（5）部件对应的工具编号；

（6）批量大小；

（7）容器形式和容器容量；

（8）订货点（OP）。

生产的持续流动无法实现时，看板管理便是代替性方案。但若是在持续流动生产可行的情况下，看板信号便失去了用武之地。

看板管理不能减少库存，却能起到管理库存的效果。在一些情况下，通过使用看板系统甚至能增加库存量，而其数量则完全取决于批量大小的计算结果。

正确运用5S方法能够保证系统的正常运行。

看板的工作情况决定了标准化操作的具体情况，而看板管理中的规则以及生产流动对于看板系统的正常运作而言至关重要。

^[1]看板，原文Kanban，看板管理是丰田生产模式的重要概念。——编者