站在巨人的肩膀上(TPS与DBR的区别应用)——生产制造的理念与应用高德拉特博士撰写2008 （Draft Only, 供内部参考，注意保密，不得转载！）1.0背景介绍人们非常容易联想到精益生产的流行与丰田的成功有很大的关联,当然,丰田的成功是业界不可否认的, 丰田公司的年度汽车产量与传统汽车制造商的领导者--通用汽车一样,但丰田过去几年在持续赢利,在过去五年,丰田的净利润比行业平均水平还要高70%以上,而通用汽车却一直在亏钱.丰田的成功有很大程度归结于它独特的生产方式,即丰田生产方式(TPS),这至少是丰田汽车管理层承认的事实,目前丰田汽车面临的最大挑战就是如何把作为丰田公司的基因DNA(丰田生产方式)成功移交给丰田下一代的管理层。
鉴于丰田已经成为日本汽车制造业的典范,人们自然应该联想到在日本企业中精益生产(观点:美国人发展出来的精益和日本人推广的TPS是有很多本质区别的,精益不能和TPS划上等号)应该得到很广泛的推广,但令人惊讶的是,在日本只有不到20%的企业导入了精益生产方式,为什么会这样?不是因为他们没有努力去导入,许多企业尽了最大的努力在导入精益,但最后却失败了,其中一个典型的例子就是日立模具工程技术公司,他们无法成功导入精益不能归结于努力不够,这家公司过去几年持续地导入精益生产体系,但由于生产绩效的持续下滑迫使他们又回到了传统的生产方式。
同样地,大多数日本企业没有导入精益也不能归结于缺乏足够的精益知识,丰田汽车已经足够大方分享他们独特的TPS,丰田汽车甚至在公开场合公布他们成功的秘诀,甚至邀请他的直接竞争对手参观他的工厂.比如日立模具工程技术公司,就像许多公司一样,他们努力利用了现成最好的TPS知识而且也聘请了最好的TPS专家帮助他们.那么对于这些公司导入精益失败后的解释只能归结于一个原因,那就是精益所应用的生产环境发生了变化. 当大野耐一(丰田生产方式创始人)发明TPS的时候,它并没有直接地照搬西方的理论,他完全根据丰田公司的现况发展了这套模式,这也难怪在丰田汽车能发挥巨大威力的TPS在一个生产环境完全不一样的制造型企业有可能不适用. 但这不是意味着大野耐一发明的TPS在别的环境一点价值都没有,当我们认识到大野耐一也面对同样问题的时候,我们才发现他的过人之处,在那时,整个生产系统取得革命性的突破就是亨利福特发明的流水线. 之后福特的方法不仅应用于几乎所有的汽车装配产业,也在其他行业如饮料和军火制造行业得到很广泛的应用,而且在那时,流水线应用的前提是产品生产的量要足够大的值得用一条专线来生产一种产品,没有人怀疑使用流水线生产的可能性(除了大野耐一).大野耐一意识到福特的系统和概念是全世界通用的,但福特方法的应用局限于几种生产环境.所以大野耐一一开始就致力于要发展适合丰田生产环境的生产方式,因为用专线生产零部件显然在丰田的生产环境下行不通,因此他必须克服导入福特流水线所面临的巨大障碍,而最后的结果便是他创造了适合丰田环境的TPS.因此当我们应用一种新概念的时候,我们不应该仅仅是理解正确的概念,并把它强行导入到一个完全不同的生产环境里的机械做法,我们应该追随大野耐一的脚步和采用的方法.在本文中,我们将展示：-供应链管理的基本观念-基于精益的观念-在更大的范围和环境里应用这些概念-日立模具工程技术应用这些方法取得极其显著的效果.2.0历史回眸整个制造型企业运行模式的彻底改变由两个伟大的思想家所主持,他们分别是亨利福特和大野耐一,福特通过导入流水线实现了大批量生产方式,而大野耐一则在他的TPS里将福特的概念带向更高的应用层次,他做出突出的贡献是将整个制造性企业将库存视为资产的看法改成库存是负债的看法.福特的出发点认为有效组织生产的关键是将所有的精力集中在改善运营体系的整体流动性FLOW(或者说连续流)方面,而他的方法取得了空前的成功. 在1926年就成功将生产一部由5000多个部件组成的汽车的前置时间(从采集钢材到汽车成品运输到火车上)缩短到81个小时内.八年后,全世界没有任何一个汽车制造商能够做到或者说接近如此短的生产前置时间.生产的流动性意味着整个公司的生产体系里其库存是源源不断在流动的,当库存不流动的时候,库存立刻会堆积起来,而堆积起来的库存则占去存放空间,所以取得更好流动性的直觉做法是限制库存堆积的空间,为了取得更好的流动性,福特人为地限制了两道工序之间堆放在制品的空间.而这就是流水线运行的精华.事后证明,福特发明的第一条流水线没有任何机械装置,比如仅仅是用运输工人将更多的库存由上一道工序搬往下一道工序.当工序之间的在制品空间堆放满时,工人必须停止生产,这时人们才认识到福特的限制堆放空间的大胆做法所带来的直接后果,所以为了取得生产现场更好的流动性,福特必须废除所有的局部效率指标,用另外的话说,流水线运行是反传统常识的,因为传统常识认为,为了实现高效生产,每个工人,每道工序都必须保持100%忙碌.或许有人认为防止资源连续工作将会降低系统的产出,这种问题会出现的前提是福特仅仅对自己限制生产空间的做法比较满意而不进一步持续改善.但事实上不是如此,因为限制库存堆积会产生另外一个比可避免的后果,那就是,你可以快速发现那些破坏车间流动性的真正问题.当一个工作中心停止运作一段时间的时候,整条生产线都会停止,而福特则利用这种模式实现清晰的现场可视化管理以更好地实现平衡产线的流动性,但这一目标需要通过处理和消除产线明显的停顿问题来完成. 而最后导致的结果是通过废除局部效率指标和平衡产线的流动性实现了有效产出的大幅度增长,福特在他的时代取得了任何汽车制造企业无法相比的最高人均产出.总之,福特的流水线概念可以归结为以下四要点,也是任何运营管理的精华:1. 改善生产的流动性(等同于前置时间)是任何生产运营的首要目标.2. 这个首要目标可通过设计务实有效的预防过多生产的机制来完成(预防过多生产).3. 所有的局部效率指标必须废除.4. 必须导入一个能平衡产线流动性的聚焦改善程序.与福特一样,大野耐一的首要目标是改善车间的流动性,降低前置时间,当人们想知道丰田成功的秘诀,从他的回答中就不难知道丰田成功的秘密了.所有我们做的一切都是观察客户给我们下单的时间点到我们收到客户现金的时间点,而我们所做的一切都是围绕如何缩短这一时间周期-大野耐一.(观点:这个说法总结的非常精辟,但很多人不明白这句话真正的意思,而这经典名言也符合高德拉特市场总裁提出的,缩短任何企业的现金到现金(CASH TO CASH)的时间周期)但大野耐一在应用第二个观念的时候遇到了极大的阻力,当单一产品需求高的时候,指定一条专线来生产这种产品的部件是相当划算的,但那个时候的日本,市场需求很少,而且市场要求提供车的种类要多,所以现实环境让大野耐一无法组建专线来生产,正如我们所说,当其它行业遇到同样问题的时候,他们没有进行任何思考就直接使用流水线. 相反,大野耐一并没有硬搬这套做法,他在尝试如何不用设置专线来如何有效使用流水线,但问题是当每个工作中心生产多种产品的时候,使用限制堆放空间的机制就会遇到问题-因为当堆放空间满的时候(前工序禁止生产),并不是生产完所需要的所有零件(组装线无法启动).大野耐一写道,当他听说了美国的超市时获得了所需要的灵感(在1956年拜访美国看到实际超市的很长一段时间).他认识到超市和前端供应生产线需要管理相当多品种的零部件.在真正的超级市场中,大部分的产品并不是放在超市的走道中,相反,大多数的产品放在超市后面的仓库里. 在超市现场,每种产品的存放空间非常有限,只有当一个产品被买走时,才从后仓库补货到前面的货架.这种做法让大野耐一产生了他在丰田汽车应用何时不能生产机制的灵感,不是限制两个工作中心的堆放空间以限制在制品库存的做法, 而是限制每种零部件的生产总量的做法,基于这个认识,他发明了著名的KANBAN系统.看板系统已经有很多书和文章都有专题介绍,在本文章里,我们将讨论看板的精华,来展示大野耐一如何创造这一最基本的概念的.在两个工作中心之间,每个零部件的库存总量由存放该部件的包装箱数量和每箱包装容量所决定,这些包装箱同其它行业包装箱一样,上面都有相关标识,通常是一张卡片(日语表示为KANBAN),这张卡片清晰描述了部件名称和每箱的总量,不过这张卡片在丰田的使用方式与传统有很大的不同. 当后工序搬走了一箱部件进行进一步加工的时候,该卡片没有随着包装箱一起移动,而是被取下来传到前工序,通知前工序一箱部件被搬走了,相应的库存总量不够了.只有在这种情况下,前工序才允许生产(根据卡片上标明的指示生产一箱部件).KANBAN的精华就是指导每个工作中心何时生产以及生产什么? 最重要的是,何时不要生产.,KANBAN系统是指导车间何时不能生产(预防生产过多)的有效机制,大野耐一成功地将福特的概念由限制空间的机制扩展到控制库存的机制.改善车间的流动性必须废除掉所有的局部效率,大野耐一一次次地在他的书中强调这件事,重点强调如果一个产品短期内没有需求,鼓励员工多生产是没有意义的.这种强调或许是大家将丰田的TPS叫做JIT的原因吧.一旦KANBAN系统导入到车间中,指导每道工序何时不能生产的机制,在没有任何改善之前,车间有效产出的下降要求需要付出更大的努力来平衡车间的流动性. 大野耐一面临的挑战远远大于福特导入流水线时面临的挑战.为了展示面临的挑战有多大,我们只是拿他面临众多挑战中的一个方面来进行说明. 不像专线生产的生产环境一样,大野耐一发明的系统必须强迫一个工作中心定期切换生产的部件种类.对于大多数工作中心来说,这样的切换需要花掉不少时间.因为根据包装箱生产的批量相对于传统专线生产的批量要小得多,常常生产的批量时间甚至比切换时间要短的多.所以刚开始时,切换的时间远远大于一个产品的生产时间,而这种做法直接导致了有效产出的下降,难怪大野耐一在推行此种方法时遭遇到强烈的抵抗,以至于后来大野耐一在他的书中写道,他的这种方法当时在丰田被称为是"令人讨厌的大野系统". 但大野耐一和他的主管有很大的决心和远见推广这样的系统,无论对于很多人具有根深蒂固的局部思考观念来说,这样的改变没有任何意义.大野耐一必须开辟出一条新的做法来克服切换的障碍.从那时候起直到全球开始风靡TPS,处理切换问题的传统做法是增大加工批量-经济批量在那时是个非常流行的名词,关于经济批量的文章有几千篇. 大野耐一对所有关于经济批量的做法置之不理,因为如果向经济批量妥协,势必造成他之前所有缩短前置时间所做的尝试失败.相反地,他坚持认为,切换时间并非是铸铁一块不可改善,修改整个切换时间的做法将会大幅度减少切换时间.因此他努力开发和创造了快速切换技术,成功地在丰田将切换时间缩小到几分钟之内.难怪人们提到的现在精益的做法和小批量与切换时间减少有关.但是,平衡车间流动性不仅仅需要处理切换的障碍.因为实际上大多数工作中心都不属于单一零件的专用生产线,这种做法使得破坏流动性的真正问题很难通过直接观察而发现.大野耐一认识到有大多的东西需要改善,如果没有一个方法聚焦在改善哪些方面,那么将会花很长时间平衡产线的流动性.而KANBAN系统恰巧提供了这样的一种做法. 精益水面和石头的比喻恰巧有主助于我们了解是如何完成这一改善任务的.水面等同于库存的水位,而石头则代表那些破坏车间流动性的问题. 在河床底下有很多石头,而要全部搬掉这些石头需要花很多时间和努力,而真正的问题是,哪些石头值得搬,哪些不值得.明显的答案就是我们把水位降低,那些露出水面的石头是应该被搬走的. 在KANBAN系统导入的初期,为取得合理的产出,大野耐一开始使用多个包装箱包装特定的部件.慢慢地,大野耐一慢慢减少包装箱的数量和包装容量.如果生产的流动性没有明显被打乱,则进一步减少包装箱数量和包装容量,如果被打乱,则用五个为什么的方法直指问题的真正原因(观点:高德拉特强调,丰田的5WHY和他的CRT在面对核心问题是没有什么两样,但在逻辑分析时,他的CRT是显示出比较严谨的逻辑关系),在进一步减少包装箱数量和容量之前,发现的问题必须有效解决.这需要花些时间.但最后所取得的成果是生产效率的大幅度提升.值得注意的是,即使在过去二十年里,每个汽车制造公司都导入了一个版本或另外一个版本的TPS,而且也取得了一些成果,但是始终无法与丰田的生产力相比较. 这个事实就直接指出了正确选择目标工序作为局部改善的重要性.不幸的是,许多公司的改善活动被误导了,因为他们只专注在成本节约,而非如丰田汽车那样专注在改善流动性作为前提.大野耐一没有把自己大部分的精力放在减少切换时间以实现更多的成本节约方面,如果成本节约是他的首要目标的话,那不可能浪费自己改善所节约的时间而进一步减少批量,带来更多的切换次数造成时间的浪费.同时,大野耐一也没有尽力去减少全部不良品的数量而实现减少那些微不足道的成本节约,他解决的品质问题主要是那些阻碍流动性的品质问题.而且大野耐一也没有尽力去压迫供应商以求得更好的材料价格.或者尽力去减少人头开支(成本因素里面的两大项),相反,他将自己大部分的精力放在改善供应链的流动性方面.为何大多数公司都没有采取相应的行动呢? 导致他们改善活动偏离正确的方向是因为专注在成本改善的重要性,而专注在改善生产的流动性有时候是反直觉的.更让一般人觉得荒谬的是,由于改善流动性使得产品的单位成本更低.这就好比废除掉局部效率反而使人均产出更高了一样. 如果这个看起来怪怪的,只能说明经理们还没有将全力指导生产专注在有效产出的改善而非成本降低的差异内在化,而专注在成本改善时将发现所有致力于持续改善活动迅速带来整体收益的下降,而常说的持续改善最终只是沦为一句空话而已.当然这个话题太广,太宽,很难在这篇文章里加以说明.总之,福特和大野耐一都严格遵照供应链的四个核心观念改善自己公司的运营体系.1. 改善生产的流动性(等同于前置时间)是任何生产运营的首要目标.2. 这个首要目标可通过设计务实的预防过多生产的机制来完成(预防过多生产).福特通过限制在制品空间的做法,大野耐一通过减少库存的办法3. 所有的局部效率必须废除.4. 必须有一个能平衡产线流动性的聚焦改善程序.福特使用现场直接观察法,而大野耐一通过逐步减少包装箱数量和容量的做法.3.0 TPS的应用范围大野耐一在发展精益的过程中展示了一个非常重要的观念,那就是应用和基本概念的应用基础存在本质的区别,基本概念是全球通用的,但具体应用的时候需要考虑基础概念的具体应用环境.正如我们所看到的,这种转换不是件小事,需要多个解决方案要素.我们必须记住的是任何解决方案的应用是基于你对应用环境所作出的假设上(有时还是隐性假设),我们不应该期待当应用环境的假设条件不再有效时,还能应用基于那个假设条件所应用的解决方案.如果我们能事先清晰表达这些解决方案的应用假设,那么我们就可以省去很多的努力以及失败所造成的挫败感.而TPS应用要求最高的假设是生产环境必须处在一个稳定的环境下.他要求在三个不同的方面保持一定的稳定性:第一个方面是当我们注意到这个事实的时候,那就是即使应用环境一致,而且也请了最好的TPS专家监督整个项目的实施,要导入精益需要花费大量的时间和人力.莱克在他的丰田之道的书中指出由丰田供应商支持中心(TSSC,丰田成立的教美国企业的组织)所导入的精益至少每条生产线要花费六到九个月,对于那些熟悉对任何生产环境中所存在的干扰流动性的人来说,这是一点也不奇怪的.以及KANBAN系统实施后迅速降低现场库存给系统所带来的敏感性.因为KANBAN系统实施需要花费一些时间,而且它的假设是实施环境相对比较稳定,在很长一段时间内,产品和过程都不会有太大的改变.而丰田的环境正是相对比较稳定的环境,汽车产业几乎是每年变换一次产品(第一方面),几乎每次都是小变动，而大部分的零件都保持不变,而目前许多其他行业就不是这样,比如,电子产品行业,产品的生命周期通常小于六个月.现在很多行业从某种程度上来说. 产品和过程都不是很稳定.比如日立模具工程就是这样的例子,它生产切割工具,相对稳定的产品,但面临激烈的市场竞争迫使该公司每隔六个月就要推出新产品,新技术,而要在这种环境下系统导入精益比登天还难.TPS要求的第二个稳定的方面便是每个产品的需求稳定度(第二方面).假设某个产品的生产前置时间是两星期, 但是该产品的需求非常不稳定,平均一个季度收到一个订单.目前来说.在一个季度的两个星期内该产品才可能在制品在生产;其余时间都没有生产.在这种情况下,就不具备导入精益所要求的每个产品的两道工序之间永久性地存放包装箱了.日立模具工程技术公司生产2000种以上不同的SKU.对大多数产品来说,需求都是非常零散的,要求在每两个工序之间针对每种产品永久持续地持有库存,将会导致非常高的在制品库存.在这种环境下显然不适合导入大野耐一的做法.但是,TPS要求最高的稳定性是来自于订单对各种资源产生负荷的均衡性(第三方面).正如很多公司面临的问题一样,订单不是非常均衡,在这种情况下就有可能造成在特定的工作中心这个星期的负荷远远低于它的产能.而下星期来的订单又会远远高于它的产能,在KANBAN 系统下,因为不允许提前生产,就有可能导致第二星期的订单耽误了交期,而丰田公司已经建立了非常完善的接单程序(答复交期)限制月份之间的产品组合的变更,而大多数公司并没有这样优异的市场与客户条件.最重要的是必须注意到,以上所要求的稳定性已经超出了生产能力改善的范围.要求的三方面的稳定性与一个公司设计和销售产品的方式有关而与它的生产方式无关.不幸的是,大多数公司正在遭受至少不稳定因素的其中一个方面.而不是全部三个方面.上述表明并不是意味着精益的应用假设环境已经无效了.无法使用部分精益理念了(比如.U 型生产线在大多数的生产环境下就非常有用,而快速切换技术几乎适用于任何环境).只不过是在这种环境下,一个人不能寄希望于应用精益能取得和丰田一样的成功.只是使用了部分精益工具所带来的部分成本节约,是不能误认为真正地导入了精益方式的.4.0 在非稳定环境保持流动性的重要性福特和大野耐一让我们睁开双眼认识到了更好的流动性将直接导致前置期的缩短,并实现更有效的运营,他们展示了在相对稳定的环境实现更好流动性的必要性,但是在相对不稳定的环境,改善后的流动性对我们造成的影响是什么?第一方面的不稳定性是越来越短的产品生命周期带来的影响,当产品的生命周期非常短的时候,过多生产将造成报废,而且,由于产品生命周期非常短,长的生产前置时间将会导致错失了市场需求的最佳良机. 举例来说,假设产品的生命周期在六个月左右,而该产品的生产前置时间在二个月.过长的生产前置时间将直接导致失去大量的销售机会, 不是没有需求,而是在该段产品的生命周期内,生产无法满足市场的需求.第二方面的不稳定性主要是由在一段时间内各产品的需求差异所造成,行业内普遍的响应大量SKU需求不稳定的做法是提前备大量库存,但这种操作方式的不利影响是一方面成品库存过高,另一方面又面临严重缺货的问题, 能有效组织现场生产并实现更好流动性的企业将在这些环境方面产生巨大的影响.第三方面的不稳定性主要是资源总负荷的不稳定性,如果能实现更好的流动性,那么将可以实现更大的改善效果. 而某些资源的负荷暂时偏高将会导致极差的准时交货率,结果,他们倾向于增加更多的产能.经验显示当这些公司成功地改善了车间的流动性,不仅可以实现大于90%以上的准交率,而且可以暴露出50%以上的保护性产能.大野耐一成功地展示了福特发明的概念不仅仅局限于单一产品的大批量生产.即使应用这些概念到没有限制的环境中也会遇到巨大的障碍,但大野耐一的聪明才智和韧性向我们证明,不仅能够实现这些概念,也必须知道如何实现这些概念.我们现在认识到:--TPS的应用仅局限在相对稳定的生产环境.--大多数的生产环境都面临不稳定的现象--与稳定的生产环境相比,相对不稳定的环境可以从更好的流动性中获得更大的好处.现在我们认识到我们难道不需要追随大野耐一的脚步吗? 我们难道不应该回到供应链最基本的观念,并发展出一套适用于相对不稳定的环境的有效应用方法?5.0基于时间的供应链管理预防生产过多的直觉机制不是限制空间或库存, 而是时间, 如果一个人想预防车间提前生产过多,那么他就不应该提前发料, 使用时间进行控制不仅符合直觉,更重要的是容易被现场工人接受,特别适合于相对不稳定的环境. 而且对车间现场的流动性所造成的停顿也不会那么敏感.基于时间的管理机制在于控制整个系统的库存总量，而非限制两个工作中心的库存量. 在流水线或KANBAN机制下, 两个工作中心之间被迫持有少量库存(通常少于1个小时的量), 所以,当一个工作中心停机一段时间的时候,那么后工序立刻会遇到饥饿现象. 而前工序又遭遇堵塞现象. 对于任何工作中心来说,由于饥饿和工序堵塞所造成的时间浪费远远大于该工序的产能,所以整个公司有效产出大幅度下降. 而流水线和KANABAN系统对于系统反映的敏感性在于一个工作中心的延迟会造成下一个工作中心的延迟, 而这种现象在基于时间管理为基础的环境中是不可能存在的,因为一旦材料发放到现场中,就不会有任何人为的干预.采用基于时间管理为基础的方法最大的困难莫过于,针对每个订单,我们都应该在其交期的一段时间内限制其材料的发放. 但是如何知道提前多久呢? 当计算机在工业时代(六十年代早期)出现的时候,它的主要能耐是处理大量的细节和计算, 以及为每一种物料和订单计算时间, 在最近十年的时间里,全世界很多公司开发了很多应用软件, 但不幸的是. 更好流动性和更少在制品的想法一直无法通过计算机加以实现.。