內容摘要:
豐田生產方式(TPS)是基于早期的JIT思想所建立和不斷完善的一個整體的系統,JIT的概念對于TPS和精益生產都至關重要。深刻地理解JIT的涵義和本質有助于靈活選擇不同的精益方法或工具以應對復雜多變的環境。
JIT(Just In Time)是豐田生產方式(TPS,Toyota Production System)的兩大支柱之一(另一個是Jidoke,自働化),譯成中文的話,港臺地區的書籍和資料中多叫“及時生產”或“及時化”,中國內陸的書籍資料中多數叫做“準時生產”或“準時化”。
二者有什么區別嗎?或者要不要區別呢?恐怕不必,但是我們需要清楚地理解JIT的本質和前提。
In Time與On Time
首先來看一下,In Time和On Time的原義。
在英文中,in time的意思是及時、適時的意思,是指在預期的時間內做完某事,表示的是一個時間段;而on time的意思是按時、準時的意思,是指事情恰好在這個點上發生,表示的是一個時間點。
及時(in time)與準時(on time),都沒有延誤。但,“及時”沒有嚴格要求的計劃時間點,是指對于要做的事情而言,沒有耽誤即可;而“準時”要求有個嚴格的計劃時間點,錯過這個時間點就不能算是準時。
例如:I will arrive in time when my friends need my help.當朋友需要我幫助時我會及時趕到。
The bus came right on time. 公共汽車正好準時到達。
由上看,JIT(Just In Time)解釋為“及時生產”比“準時生產”要好。因為,“及時”表達的是對需求及其變化的適應性,而“準時”對應的是某個既定的時刻。
只不過,國內的精益生產語境已經普遍接受了JIT為準時生產或準時制這一術語,同時也都能理解及時生產指的就是JIT。
當年的大野耐一或豐田喜一郎之所以創造了JIT這一詞匯而不是JOT(Just On Time),或許正是考慮了in time和on time的不同涵義吧。
JIT的本質
JIT的本質是保持材料流和信息流在生產過程中的同步化,以實現如下的目標:
在必要的時候、以必要的數量、生產或供應必要的產品
及時(in time)意味著不會耽擱顧客(內部或外部)的購買或使用,總是會在顧客需要的某個必要的時刻前準備到位(提前到達或準時到達)。當顧客(內部或外部)需求發生變化,生產過程也相應的發生變化,但仍然能保證顧客服務水平近乎100%。
精益生產中有個價值流的概念,它指的是材料流和信息流的集合。其中材料流的方向是自前向后,而代表需求的信息流的方向則是自后向前。
也就是說,原材料從前向后流轉,在流轉的過程中不斷地被后道工序進行加工或處理,最終完成顧客所需的產品而交付。這就是材料流。
而信息流則是由處于流程末端的顧客發起,向上游(不一定是相鄰的前端工序或過程)進行傳遞,直至將必要的信息傳遞給材料供應商。但是信息流的傳遞途徑比較復雜,對信息流的處理方式和處理效率體現了一個企業的生產管理水平,即生產計劃和控制的水平。
精益生產中,最為關鍵和最重要的也正是信息流的設計和改進。
在傳統的計劃管理模式下,生產管理部門接到顧客的實際需求或銷售部門對市場的預測需求后,編制車間生產計劃和所需的物料采購計劃,然后下達給各個主要的生產過程或供應商。
注意,這種情況下,作業信息的生成(品種、數量、時間)和傳遞采用的都是中央控制方式。信息流并非從后往前逐一傳遞到前端的供應商,而是經由控制中心(PMC)向下進行計劃發布、接收反饋和做出調整。
這種模式就是我們通常所說的推式生產或推式系統(Push System)。
這種模式在實際運行中存在的主要問題是,計劃往往趕不上變化。當生產系統內部和外部發生異?;蜃兓瘯r,如果計劃控制系統不能快速地捕捉到變化點,并迅速和正確地做出反應,則會導致正在進行中的材料流和實際需求的信息流脫節,即,物料要么是過早地到達工序前排隊等待或搶占資源,要么是延遲到達導致缺料現象發生以至于延誤交付。
迅速和正確地對變化做出反應可能并不容易。過度反應或反應遲緩是兩個主要的錯誤,一個是在不該調整的時候做出了調整,另一個是在該做出調整的時候卻反應遲鈍。
問題是,我們能夠快速地獲得足夠的有用信息嗎?以及,我們能夠對變化做出正確的反應嗎?
信息技術的發展極大地加快了信息反饋和處理的速度(比如MES、ERP、物聯網等),借助智能化的算法(比如APS)也極大地提高了決策的科學性。這使得生產過程中的材料流和信息流可以更好地匹配。
其實,系統本身具有一定的自我調適的功能,豐田生產方式正是恰當地利用了這一功能。
我們知道,質量管理中有一個概念叫做下道工序就是顧客。在這個概念的引導下,每個工序所做的事情就是為了滿足下一道工序的需求(品種、數量、時間、質量等)。
為了讓下道工序既不會挨餓(缺料)也不會超負荷(物料排隊等待加工),我們可以有兩種選擇。
第一種,提前生產出少量的在制品或成品,把它放入“超市”或線邊并以看板(Kanban)方式進行管理。當在制品被下道工序消耗時,向上游發出Kanban信號,通知上游生產或補充被消耗掉的材料或在制品。這就是傳統概念中所謂的拉動生產方式(Pull System)。這種拉動方式也叫做后補充式拉動,意味著先消耗后補充。
第二種,前端工序密切關注后端工序(或接駁工序)的需求和進度變化,根據提前接收到的信息(一種觸發同步拉動生產的信號)及時調整本工序的生產品種、數量和開工時間。這種拉動方式稱之為順序拉動。
在這種拉動方式中,開工時刻=需求時刻-生產時間-提前時間。這里,提前時間的設置是個關鍵,理論上,提前時間可以為零,即沒有遇到任何意外,在后端工序計劃使用的時刻“恰好準時(On Time)”到達。
遺憾的是,各種各樣的波動總是不期而至。為確保物料的“及時(In Time)”到達而預備的這一必要的時間提前量就是緩沖。它視影響到達時間的墨菲(各種意外和不確定性引起的變動)的大小(包括頻次)不同而不同。
一方面我們需要減少墨菲的發生,另一方面我們需要抵御墨菲的影響。
如果墨菲的水平低,則只需要很小的緩沖,否則,緩沖時間就要大一些。比如,裝配所需的某種物料提前2小時到達工廠即可,另有一些物料需要提前兩天到達工廠,還有一些物料如工廠內的自制件幾乎可以同步到達。這種可以實現同步生產和同步到達的理想方式稱之為同期化生產,是日產生產方式(NPW)所努力追求的。
時間緩沖本質上也是庫存緩沖,根據利特爾定律可以做計算上的轉換,即WIP=CTxTH。式中,WIP為在制品數量(Work In Process),CT為生產周期時間(Cycle Time),TH為產出速率(Throug Hput),即單位時間內的生產數量。
JIT的前提
考慮到顧客的需求存在難以預測的波動,庫存式生產(MTS,Make To Store)環境下,設置產成品庫存(或成品超市)用來緩沖需求和供應的波動。如下圖所示。
簡而言之,就是通過設置庫存緩沖(成品超市)以阻斷外部需求變動對工廠內部生產穩定性的破壞,同時也化解了內部生產的變動性對產品交付期的不利影響。
在豐田生產方式中,應用了一種被稱為Heijunka(均衡箱)的均衡化技術,將實際接到的顧客訂單以及預測的顧客需求按照品種和數量在設定的時間顆粒度(如分、時、日、周、月)上進行平滑,生成一個平準(Levelling)的生產計劃。
應用這個平準的生產計劃進行生產,外部需求雖然是潮起潮落,內部生產卻是風平浪靜。這就是均衡生產想要實現的效果。
實施均衡生產就是要設法“轉換”顧客的需求,使其計劃生產的品種和數量都能在我們期望的時間顆粒度上實現均衡化。這種均衡化的生產計劃既包括宏觀上的均衡,也包括微觀上的均衡,但它們都是以提前生產出來的在制品或產成品庫存(超市)為保障的。
接單式生產(MTO,Make To Order)環境下,訂單的到來是隨機變動的,客戶的需求是多樣化的,甚至是客戶化的(即個性化定制),這就使得工廠無法以建立產成品超市的方法阻斷外部需求變動對內部生產秩序的擾動。
因此,MTO環境(非標準化、偶然需求、數量很少)不具備實施均衡生產的基本條件。
相應地,也就無法為每個產品設定一個連續穩定的生產節拍(TT,Takt Time)。當然,接到一個可連續生產多日甚至數月的大訂單就另當別論了。而我們這里討論的接單環境是多品種、小批量、個性化,幾無重復的顧客需求。
一個戰略性的選擇就是,提高產品設計的集成化和模塊化以延遲顧客需求的分化,這使得企業可以通過建立標準化的半成品庫存超市,從而實現接單組裝(ATO,Assembling To Order),而不是接單生產(MTO)或接單設計(ETO,Engineering To Order)。
因此,實施JIT的前提是什么?
是均衡生產或均衡化嗎?很多關于精益生產的資料都是這么講的。這大概是因為他們把JIT理解為僅適用于豐田公司或MTS的制造環境。
但如果是MTO環境,JIT的前提就不是均衡化,而是柔性化了。
何為柔性化?也就是能夠根據客戶或后工序的需求變化,快速而彈性地調整本工序的生產或供應過程,并能很好地滿足顧客的需求。
均衡化均衡的是需求和計劃的波動,而柔性化,柔性的是生產和供應的能力。一個是在需求側做文章,另一個是在供給側建能力,二者相互支持和配合。
對于MTS環境來說,均衡化(品種均衡、數量均衡)的時間顆粒度越小,對系統柔性化的壓力和要求也就越高。
但,無論是均衡化,還是柔性化,目的都是更經濟地匹配供應和需求,理想的匹配目標就是JIT。
節拍、連續流、拉動與JIT的關系
實行JIT的目的是為了防止過度生產,既不要生產的過多,也不要生產的過早。怎樣才能做到這一點?也就是說,依據哪個信息源來決定做什么、何時做和做多少?
按照實際的顧客需求訂單來驅動生產顯然是最理想的,這就是所謂的MTO模式。然而,市場需求和訂單的到達往往具有很大的不確定性,這使得工廠的產能時而處于超高負荷而應接不暇,時而處于空閑等待入不敷出。
因此,亨利福特說,“我們很快就發現我們不能根據訂單來進行經營。工廠的產量不足以滿足三月至八月間所訂購的汽車數量?!覀兩a的汽車是為了出售而不是為了儲存的。......我們承受不起大量汽車的積壓,同樣我們也承受不起大量原材料的積壓,一切都得在該進的時候進、在該出的時候出。”
觸發生產或供應的信號既可以來自于庫存補貨,也可以來自實際的顧客需求,更多的場合則是兩者皆有,以適應不同的顧客對不同產品的需求。
對于常規的可實現均衡生產的產品,以庫存超市作為緩沖條件和觸發生產的信號,按照設計的節拍(TT,Takt Time)進行生產。節拍限定了上游過程的生產速度,防止生產的過快或過慢,以確?!凹皶r”補充庫存超市所需。
因此,節拍的概念和計劃的均衡是緊密聯系在一起的,沒有計劃的均衡就談不上節拍化生產。而如果沒有穩定的生產節拍,不規則的任務所到之處,通常都會導致生產秩序混亂,現場雞飛狗跳。
連續流指的是,每個產品在加工完成后,立即轉送到下道工序進行作業。每道工序都是加工一個流轉一個,如此一來,便減少了工序間的批量等待時間,從而縮短了整個批次的生產周期。因為,生產周期的變異=零件加工時間的變異+零件到達時間的變異。
因此,本質上,連續流方式降低了零件到達時間的變異,因而可以減少生產周期的變異對及時性的破壞。所以,實施JIT的重要舉措之一就是盡可能追求連續的流動。
拉動(Pull)的概念自從被提出后一直備受重視,也被列為《精益思想》一書中的五大原則之一。然而,何為“拉動”?不同的文獻或機構對拉動的定義不同,甚至有明顯的不一致。
在《精益思想》一書中,詹姆斯·沃麥克和丹尼爾·瓊斯對拉動的定義為:用最簡單的術語來說,“拉動”意味著在下游客戶提出要求之前,上游的任何一方都不應該生產某種產品或提供某種服務。
按照沃麥克的定義,拉動似乎意味著按訂單生產(MTO),這與我們通常理解的豐田生產方式中的超市拉動不一致。采用看板方式的超市拉動,實質上就是補充被消耗了的庫存,因此,超市拉動方式應該屬于庫存生產模式(MTS)。
在APICS(美國生產與庫存管理協會)編制的詞典中,拉動被定義為:(1)在生產中,產品的生產只是按用戶的要求或者是替換那些被用戶拿走的。(2)在物料控制中,根據作業使用者的需要提取庫存或者直到用戶發出信號,材料才會發出。
APICS的對拉動的定義中,明確給出了拉動的兩種方式,一種是根據顧客的需求進行生產或供應(需求拉動),另一種是根據顧客消耗的數量進行補充生產或供應(庫存拉動)。
本質上,拉動是一種限定系統內在制品水平的控制機制。任何一個系統,如果能夠穩定地控制系統的在制品水平,就可以說這個系統是一個拉動系統(Pull System)。
綜上,拉動指的是一種觸發生產或供應的信號機制。觸發拉動的信號要么是來源于顧客或下游工序的實際需求,要么是來源于被消耗了的庫存。上游工序的目標是,在接到觸發信號(拉動信號)后,立即啟動生產或供應的過程,并確保及時滿足顧客的需求或及時將消耗了的庫存補充到位,這就是我們所說的及時生產,簡稱JIT。
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