辉煌全球三十年的精益制造LP

精益的雏形源于日本丰田并于20世纪70年代基本成型，被称为丰田生产方式TPS。 丰田生产方式最终目标就是提高全公司的盈利能力，为实现目标大野耐一把“客户原点、消除全流程浪费、降低成本（节流增效）”定义为最基本理念认知。凭借此创新模式，丰田超越了美国、欧洲所有汽车制造商，成为行业的标杆

20世纪50年代，日本全行业一年的汽车产量还不及美国几大巨头3天的产出。但经过20多年的潜心发展，美国人惊奇地发现，道路上出现了越来越多的日本汽车。为此美国麻省理工学院MIT发起了国际汽车计划IMVP，对日本汽车业的崛起进行彻底的分析与研究。 精益生产( Lean Production)正是美国麻省工学院专家经过5年的研究之后，给予以大野耐一为首创建的丰田生产方式TPS的名称，以区别于人类已有的手工艺生产及大规模生产方式，简称LP。在1990年出版的J.沃马克、D.琼斯、D.鲁斯的奠基名著《改变世界的机器》中首次使用了LP，并迅速推广到全世界

源于丰田制造模式TPS的精益制造LP，自1990年正式问世以来，风靡全球，成为了全世界企业与组织的标杆。从汽车行业推广到其他制造业、从制造业推广到服务、零售等其他行业、从制造系统推广到研发、销售、订单处理、行政等所有的职能，足见精益思想之强大，也代表了人类制造业目前的最高水平与境界

由于LP起源于TPS，因此有些人认为LP就是完全等同于丰田的TPS，这是不十分严谨的认知。当今的LP知识体系中，很多内容在最初的TPS中并没有体现，在当今的丰田运营体系中也表现得不够突出

同时也不能认为在精益制造的实践过程中，丰田一家鹤立鸡群。其实全世界的制造业都在践行精益的过程中做出了突出的贡献，美国当然也不例外，其中有三项笔者认为是最为杰出的

• 价值流图VSM
• 六西格玛DFSS
• 约束理论TOC

VSM

浪费的定性描述

不产生附加价值的活动或消耗过多资源产生附加价值的活动都是浪费。它既包含了“显性财务性浪费”、更涵盖了“隐形资源性浪费”

大野耐一著名的7大浪费是人类第一次明确的论述

日本的3M Loss更是对于7大浪费的提升，精炼地表述了显性、隐形浪费

浪费的准定量描述

浪费的定量分析

美国著名学者M.罗瑟与J.舒克教授在名著《学习观察》中首次提出了价值流图VSM的概念，并发表了著名的宣言：哪里为客户提供产品与服务，哪里就有价值流，其间一定有浪费，挑战在于如何观察，找出浪费！

在其著作中第一次明确提出了价值流图VSM，规范了VSM的绘制方法与分析手法。从此定量分析流程的浪费成为了可能

（典型的价值流图）

VSM的内涵

价值流图（value stream mapping）是用一张纸、一支笔顺着物料和信息的流程收集关键数据，表示一件产品从订单到交付全过程（端to端），每一个工序的物料流和信息流的图表，并进行定量分析的工具

两大一级流程的数据收集与表达

• 产品实现的工艺物料流
• 订单实现的指令信息流

绘制步骤

价值流图的基本特点

• 使用专用图标
• 2个流（物料流、信息流）
• 物料流：下半部分、从左到右
• 信息流：上半部分、从右到左
• 3层结构（部门、工段流程、时间线）
• 定量化数据
• 数据化评估

绘制第一层

1. 画客户，供应商（协作商）和生产控制
2. 输入客户需求（客户数据箱）:客户原点，决定下游的节拍
3. 计算每天的产量和包装箱需求
4. 画出外向物流及其频率
5. 画出内向物流及其频率

绘制第二层

1. 从左到右添加工序（工段）框。有分叉流程时，使用并行排列
2. 添加数据箱
3. 添加信息流，标注其方式、内容和频率。“从右至左”、“从上至下”
4. 搜集工艺属性并填写数据
5. 标注操作工数量
6. 添加库存位置、数量，并折算其周期时间
7. 库存产生的原因不同，其折算周期时间的算法也不尽相同
8. 画出推动，拉动，先进先出等物料流图标。“从左至右”
9. 添加其它认为必要的信息

绘制第三层

1. 增加工作时间
2. 把VA及所有NVA时间对应到时间线上
3. 计算工厂交付周期（L/T）和总增值时间（VCT）

VSM的用途

价值流图有助于全面、全过程观察和理解产品，通过价值流过程的物料流动和信息流动，特别是其中的增值和非增值（浪费）活动，从而发现浪费和确定需要改善的地方，更容易找出问题所在

（价值流的定量计算结果）

价值流图还可以避免只应用个别的精益工具，进行局部、孤立的改善（工序IE改善、工艺PE改善）。通过绘制现状图，设计理想状态图并尽快付诸实施，通过这种方法，可以全面地改善价值流（点、面、流程全体），从而为客户、协作商和供应商带来最大的利益

VSM的目标

价值流图是一种强力的可视化工具，它的主要目标是帮助我们确认运营流程中存在的潜在的（隐形的），对客户不增值的浪费活动

价值流图是任何企业展开流程分析的有效工具，既可作为企业内部沟通的工具，也可作为企业的战略规划工具

将企业流程所有相关的物流、信息流和现金流以图示的方式加以表达，有利于企业了解目标的经营现况和未来的经营现况

绘制一副现有系统的整体价值流程图，可以让所有人一致看出流程中的浪费情形， 未来面貌的的价值流程图可显示期望实现的未来远景，并有助于识别出价值流程中最能减少浪费情形的机会

借助它可以找到最明显的5-10产生大量浪费的环节，并开始着手制定消除浪费的计划并加以执行

六西格玛DFSS

六西格玛Six Sigma是一种管理策略，它是由当时在摩托罗拉任职的工程师比尔▪史密斯（Bill Smith)于1986年提出的。这种策略主要强调制定极高的目标、收集数据以及分析结果，通过这些来减少产品和服务的缺陷，是挑战零缺陷的重要手段

六西格玛背后的原理就是如果你检测到你的项目中有多少缺陷，你就可以找出如何系统地减少缺陷，使你的项目尽量完美

一个企业要想达到六西格玛标准，那么它的出错率不能超过百万分之3.4（PPM3.4）。六西格玛在20世纪90年代中期开始被GE从一种全面质量管理方法演变成为一个高度有效的企业流程设计、改善和优化的技术，并提供了一系列同等地适用于设计、生产和服务的新产品开发工具。继而与GE的全球化、服务化等战略齐头并进，成为全世界上追求管理卓越性的企业最为重要的战略举措。六西格玛逐步发展成为以顾客为主体来确定产品开发研发与工程设计的标尺，追求持续进步的一种管理哲学

六西格玛包括两个核心过程：过程改进六西格玛DMAIC和设计六西格玛DMADV，它们是整个过程中两个主要的步骤。六西格玛DMAIC是对当前低于六西格玛规格的项目进行定义、度量、分析、改善以及控制的过程。六西格玛 DMADV则是对试图达到六西格玛质量的新产品或项目进行定义、度量、分析、设计和验证的过程

无论是DMAIC还是DMADV，从本质上而言都是PDCA循环的深化与提升。但它更强调了数据及数学分析工具在品质保证及品质改进中的关键作用

约束理论TOC

美国制造业复活的秘密*器武**

TOC理论（Theory of Constraints）即瓶颈理论、约束理论是由以色列物理学家艾利.高德拉特博士花了20年时间开创的手法。TOC由两个核心要素构成：以生产日程安排为核心的“生产改善方法”；问题分析与解决的“思考过程TP”

TOC在美国企业界得到了很多应用，在20世纪90年代逐渐形成完善的管理体系。美国生产及库存管理协会(American Product and Inventory Control Society, APICS)非常关注TOC，称其为“约束管理(Constraint Management)”，并专门成立了约束管理研究小组。该小组认为：TOC是一套管理理念与管理工具的结合。“约束”即企业在实现其目标的过程中现存的或潜伏的制约因素。约束管理是通过逐个识别和消除这些约束，使得企业的改进方向和改进策略明确化，从而达到帮助企业更有效地实现其目标的目的

简单来讲，TOC理论就是关于进行改进和如何最好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则，可以帮助企业识别出在实现目标的过程中存在着哪些制约因素，TOC理论称之为"约束"，并进一步指出如何实施必要的改进来一一消除这些约束，从而更有效地实现企业目标。用一句话来概括，TOC就是“为实现整体最优而聚焦的方法”

日本专家称TOC是“美国制造业复活的秘密*器武**”、“超越丰田精益制造的实践方法”

TOC独特的利润观

三个基本定义

• 销售收入-材料成本=有效产出
• 装备投入+各类库存=投资费用
• 一般性费用=固定成本

利润计算公式

• 利润=有效产出-投资费用-固定成本

盈利的手段

• 上策：提升有效产出

提高销售收入

降低材料成本

• 中策：降低产品投资

降低装备投入

低减各类库存

• 下策：削减固定费用

可以看出在TOC的认知中，企业创造利润的手段绝不可将削减固定费用（裁员、减薪、降低福利待遇等）视为首选，只能是不得已而为之，反而将提升有效产出、低减各类库存视为优先考虑的手段。其中如何提升有效产出是TOC最精彩、也是最独具一格的认知

如何提升有效产出

降低材料费当然是手段之一，但TOC对此并未提出啥新颖的观点。反观丰田的核心供应商战略联盟策略却是最成功的方法，他实现了丰田与供应商的双赢

• 对于众多供应商而言，丰田是他们的最佳客户、也是要求最高的客户
• 对供应商抱持高要求与期望，并公平对待、教导他们，就是对供应商的尊重与负责
• “要求最高”并非难缠或不讲道理
• 丰田会帮助或扶持其所有的核心合作伙伴以达到它的标准

提高销售收入成为了TOC特别关注的手段。可以提高销售单价、或者提升销售的产品数量，但是当销售单价无法提高时，提升销售的数量成为了唯一可行的手段

诚然销售部门需要努力，利用降低单价、广告效应、优质服务等手段提升销售的数量，但对于制造板块而言，提升产品的产出能力是满足销售部门提升销售数量的前提保障，有两个改善措施必须推进

• 聚焦瓶颈工序、特别是能力约束资源CCR，提升全流程的产出能力
• 缩短生产周期LT

这两种改善异曲同工，都可以提升单位时间内的产出能力

聚焦瓶颈是提升产出能力的最经济手段

对生产过程的要求是：系统产出最高（销售量的最大）、周期最短（准时交付）、且库存最低（成本最低）。但是，各种异常（特殊原因）的存在和系统的波动（包括供应、生产、市场三个时间段），让生产运行充满了矛盾和冲突

因此如果从非瓶颈的任何一段或一点的局部入手进行改善，很难获得整个系统的优化

高德拉特博士分析了整个生产过程，将其比喻为一个链条。而这个链条中，总会存在一个薄弱的环节（制约因素、瓶颈），限制了系统的有效产出。在没有充分利用、并发挥其最高能力前，无论是投资提高瓶颈能力，还是将资源投入到其他非瓶颈环节改善，都是不合理、低效的改善行为

产出能力提升五大步骤

识别制约因素

• 这是TOC的基本原则

最大限度地利用制约因素

• 首先不要考虑通过增加投资、或者增加人员的方式，而是从人员管理、作业时间规划、设备管理的角度最大限度地提升产出能力

让制约因素之外的因素全部服从于制约因素

• 通过控制制约因素之前的工序的投料时间而将在制品数量减少至最低的状态，原则上只在制约工序之前设置缓冲，之后的工序不设立在制品。具体的方法就是DBR
• 放弃传统的“让每个工序产能负荷最大化”的思考方式，转变为“有产品时尽快做、无产品时原地等待”的系统思维

提升制约因素的产出能力

• 如果不进一步投资或增加人手，产出能力将无法继续提升时，也必须投入资源

注意惯性 返回第一步

• 当解决了第一个制约因素之后，整个系统将会出现新的制约因素，因此如此的循环往复才能持续提升

DBR排产法实现最大产出

可以形象地运用一队人行军的案例来理解DBR,其中的贺比是行走速度最慢的那个

鼓Drum：瓶颈CCR

• 在生产加工过程的内部，排产计划的关注对象是CCR（Capacity Constraint Resource，产能制约资源，也就是瓶颈）
• 排产计划的基本原则就是保证瓶颈工序CCR可以满负荷运转，不能出现负荷不足、计划停产等影响全流程的产出
• 所以排产计划就需要十分明确地给出CCR的日次生产计划，并且日次负荷率需要接近100%
• 当然如果能够通过工艺改进、设备\人员投入方式提升CCR的产出能力，将CCR转变成为非瓶颈则最为理想，但在未能实现之前只能根据现状做出最为合理、产出最大化的排产计划

缓冲Buffer：物理缓冲

• 在生产一切顺利的理想状况下，由于其余工序的产出能力皆大于CCR，因此完全没有必要设定在制品库存（缓冲）
• 但如果更现实地考虑到生产过程中可能发生的意外停产或波动，并且为了保证即使出现了突发的意外也不会影响CCR的负荷，则有必要设定适当的缓冲
• TOC缓冲有很多类型，如原材料缓冲、瓶颈缓冲、成品缓冲、装配缓冲、公共资源缓冲，还有时间缓冲。当然了，物料缓冲也可以转化为时间类的缓冲，如采购周期、冲压生产周期、装配周期、成品库存周期等等
• 缓冲的大小如何确定呢？很遗憾没有统一的规定，凭计划员和调度员的实际工作经验，差不多就成。高德拉特博士说过：大概的对胜过精确的错，这里TOC就是需要大概的对。只要克服惰性、持续降低、不让CCR负荷受到影响即可

绳Rope：首工序投料时间点

• 在制定排产计划时，首工序A何时开始投料生产十分关键，它决定了整个生产流程能否满足订单交付的时间要求
• TOC理论中并没有制定明确的计算公式确定投料时间点，但推荐企业采用两种基本的标准

如果从A开始投料生产，到CCR开始生产之间的时间跨度很小，比如N个小时，则将投料时间点确定为CCR排产计划向前倒推3*N小时

如果从A开始投料生产，到CCR开始生产之间的时间跨度比较长，比如N天，则将投料时间点确定为CCR排产计划向前倒推N天的一半

投料两大基本原则

• 不到时间不投料

如果生产任务不饱满一定要早投，则必须有规则，如：最多提前5天

• 原料不齐套不投料

确定了到货日期可以按预计齐套期投料

不齐套投产，只会让物料堆积在生产过程中，造成拥挤排队，反而所有的订单都延误。且让现场无所适从

确认交付日期

• 从首工序A开始投料开始，整个生产流程的周期LT可以准确地计算出来

• 订单制造周期则是由瓶颈工序制造周期CT以及制造流程中的在制品数量决定。计算出来了生产周期之后，完成品的交付日期就十分明确了，能否满足订单的交期则一目了然

瓶颈工序CT越短，则生产周期就越短

工序间周转的在制品数量越少，则生产周期就越短

生产准备的时间越短，则完成生产任务的周期就越短

设定必要的物料库存，可以减少生产准备时间从而缩短订单交付的前置期LT

缩短交货周期LT

如果单个订单的排产也不能满足客户的交付期要求，那么如何加快流动性、缩短订单交付周期LT则成为了需要改善的当务之急

从另外的视角来看，如果能够缩短交货周期，则相当于提升了单位时间的产出能力

• 改善波动，减少异常的发生和影响
• 工序的快速切换与生产快速准备的改善
• 在瓶颈CT不变的情况下，实行连续流布局，消灭部分中间在制
• 物流方法的改善
• 通过工位改善，与其减人，不如缩短生产周期

TOC的方法更实用

模仿丰田十分艰难

大多数企业不具备丰田的管控能力

丰田虽然也是多品种、小批量、快交付的订单模式，但它毕竟属于以自主品牌为绝对核心的制造业，它拥有绝对的订单排程的决定权，也就是完全面向库存MTS的制造模式，因此“总量平准”或“均衡化生产”比较容易实现。但有相当多的制造型企业是完全的OEM订单模式，也就是面向订单MTO的制造模式，企业的自主调整权利几乎没有，因此无法实现“平准化”与“均衡化”也就可以理解了

丰田每次排产的时间跨度至少为“月”，甚至“数月”，这样它才可以一次性整合涵盖数月的交付需求，而且一旦制定了排产计划绝不允许再度变更的，即使有插单需求也必须放在下次的排产计划内，换言之丰田的排产计划十分确定！只有这样也才可以制定均衡化的“节拍”，即以订单的数量确定生产的节拍，并因此而产生零部件生产与物料物流计划则是必须遵守的，换言之、违反节拍而擅自提前生产或过多地生产都是必须严禁的

但众多的制造型企业，特别是MTO的中小型企业，面临着多品种、小批量、快速交付的订单需求，甚至频繁插单的紧急需求。它们只能以每一笔订单为单位而实施排产，绝对做不到整合长时间跨度的订单需求而均衡排产，因此排产计划跨度小而且变更频繁。如此这般，节拍就变得难以实现，最多能够做到每一笔订单控制一个节拍

丰田的排产计划不仅有“产品生产计划”，还包括了“生产准备期”、也就是常说的“计划锁定时间”。生产准备包含了众多内容，其中供应商的准时供货与物料齐套是核心之一，这就构成了“准时供货与准时物流”

而对于中小企业而言，由于自身的排产计划变更频繁，加之对于供应商的管控能力十分有限，因此物料供货的准时性极难保证，更谈不上准时物流了

很多企业的经营场景（产品工艺、市场与订单需求）与丰田相差甚远

2008年高德拉特博士写过一篇专题文章《站在巨人的肩膀上》，精辟地阐述了TPS 与 DBR 的区别与应用。他指出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，在三个不同的方面保持一定的稳定性

• 汽车产业几乎是每年变换一次产品，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

• 每个产品的需求稳定度。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。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

• 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。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，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

匠心宣言

专注、专研、专耕精益制造与精益管理二十余载，深知中国制造业过去的成长与崛起，更深感未来全球竞争之艰巨！实业兴邦之使命感一直深埋于心，每日催促我努力前行

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