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14.4　精益供應鏈設計原則

在尋找改進供應鏈流程的方法的同時，應當遵循那些已經千錘百煉的思想。下面我們介紹一系列能對精益供應鏈設計做出指導的關鍵原則，它們主要分為三類。前兩類原則與內部生產流程相關，這些流程在企業裡創造了實實在在的產品和服務。第三類原則是將精益思想應用到整個供應鏈之中。這些原則包括以下幾個。

（1）精益佈局：

a.成組技術；

b.源頭質量的控制；

c.精益生產（準時制生產）。

（2）精益生產調度：

a.均衡生產負荷；

b.看板生產控制系統；

c.準備時間的最小化。

（3）精益供應鏈：

a.專業化工廠；

b.與供應商合作；

c.精益供應鏈的建設。

14.4.1　精益觀念

“精益”要求工廠佈置的設計能保證工作流程在在製品庫存最小時保持平衡。每個工作站都是生產線的一部分，不論這個生產線的物理形態是否存在。在裝配線上也用同樣的邏輯來進行能力平衡，並用拉動系統來連接各個操作。另外，系統設計者必須將物流系統裡裡外外所有方面都可視化，並在佈局中顯示。

重視預防性維修 （preventive maintenance）可以保證系統流動不被停機或設備故障打斷。預防性維修包括定期檢查和維修，以保證機器的可靠性。操作員工負責大部分維修工作，這不僅因為他們是最瞭解他們機器的人，還因為精益操作偏向多而簡單的機器，而非大而複雜的機器，這樣機器維修簡單得多。

1.成組技術

在成組技術 （group technology，GT）的理念中，類似的零部件被分成一組，生產這些零部件的工作由一個專門的工作單元負責。成組技術取代了將工作從一個部門轉移到另一個部門的專業員工操作的方式，考慮了製作一個零部件的所有操作，並將完成這些操作的機器組合在一起。圖14-5顯示了兩種佈局方式的不同：一種是將生產一種零部件的各種機器組成一個工作中心，另一種是按部門進行佈局。成組技術單元消除了不同操作之間的移動、等待時間，減少了庫存和所需僱員的數量。然而，員工必須具有充分的靈活性以便能夠操作幾種不同的設備，完成工件的加工過程。由於工人具有先進的技術水平，因此工作的安全性也得到了提高。

圖14-5　成組技術與專業化分工的比較

2.源頭質量控制

源頭質量控制 （quality at the source）意味著必須一次性就把工作做好，而一旦出現錯誤，就立即停止該流程或裝配線的工作。工廠的工人成為自己工作的檢查者，每人都必須對自己的產品質量負責。由於工人一次只關心工作的一部分，因此就容易發現工作中存在的質量問題。如果工作節奏太快，或者工人發現了質量問題，再或者如果工人發現了安全性的問題，他都必須按下按鈕停止生產線的運行，同時發出一個可視信號。其他部門的人員對該警報和問題將立即做出反應。此時，會授權工人維修自己的機器和清理工作，直到問題解決。

3.JIT生產

JIT意味著僅在需要的時候才生產必要的產品，決不過量生產。超過最小需求的任何產品都將被看成是浪費，因為在當前不需要的事物上投入的精力和原材料不能馬上得到利用。這種思想與那種依靠額外物料投入以預防出現工作失誤的做法形成鮮明的對比。

JIT通常被應用於重複性生產——一個接一個地生產相同或類似的產品。JIT並不要求進行大批量生產，它可用於任何業務中具有重複性的部分，而不論它們出現在何處。在JIT的生產模式中理想的批量規模是1個。儘管工作站可能會鋪得比較開，但日本人還是可以將運輸時間降到最低，同時保持運送批量最小——通常是把日產量的1/10作為單位運送批量。供應商有時甚至要每天供應多次物料，以保持較小的批量規模和較低的庫存。這樣做的目標就是儘量把排隊中的庫存降低為零，實現庫存投資的最小化，大大縮短訂貨到交貨的時間。

當庫存水平比較低的時候，質量問題就很明顯。圖14-6體現出了這種觀點。用池子中的水代表庫存，用石頭代表企業中可能出現的問題。當水位較高時，就隱藏了問題，同時管理層也會認為每件事都做得很好。但當水位在經濟衰退中下降時，問題就出現了。如果特意讓水位下降（尤其是在經濟繁榮期這樣做），就能在引起更嚴重的問題之前，發現和解決這些問題。JIT生產可以發現其他生產方式中由於過多的庫存和過多人員而隱藏的問題。

圖14-6　庫存隱藏問題

14.4.2　精益生產調度

正如前面所提到的那樣，實施精益生產的公司需要有一個能在較長時間跨度內保持相對穩定的工作計劃。這可以通過平準化排程、凍結區間和生產能力的留用等限制手段來實現。平準化排程 （level schedule）是指：要求在從原材料直到總裝線的拉動過程中儘量採用統一的模式，以保證生產的各個單元都能對拉動信號做出反應。這並不意味著生產線各部分都必須每時每刻自始至終都處於使用中；它僅僅意味著現有的生產系統要能夠靈活建立，以及上游生產線中要有固定數量的原材料對裝配線的動態需求做出反應。

凍結區間 （freeze window）是指在一個時間段內計劃是固定不變的，並且在該時間段中，也不可能對計劃做任何改變。計劃穩定所帶來的優點可以從對拉動系統零部件的清點中看出。這裡使用倒衝法 （backflush）的概念來表示，如果定期察看成品的物料單（組成各種產品的基本零件清單）就可以計算出最終產品中每種零部件到底有多少。例如，如果要製造1 000輛公路自行車，則自動從現有庫存中移除1 000個合適的車把、2 000個輪胎、1 000臺座椅等，由此消除了工廠生產區大量的數據的收集活動。而本來，如果每種零件在生產過程中都要進行追蹤和計算的話，我們就必須耗費精力和資源進行這些清點活動。

生產能力留用及其過度使用在精益生產中尚有爭議。在傳統的生產方式中，常見的做法是用安全庫存和提前移送作為預防諸如質量偏差、機器故障、突發瓶頸等生產問題的手段。而精益生產中預防這些問題的手段是：過量的勞動力和機器設備或加班。過量的勞動力和設備要比過量庫存的成本便宜得多。當需求超過預期，可以通過加班生產來滿足。當需要額外生產能力時，通常會採用僱用臨時工的做法。在生產淡季，多餘員工可以去做其他工作，如參加特殊項目工作、參加工作小組活動，也可以參與工作站的日常維護工作等。

1.均衡生產負荷

平穩化生產流程用來抑制通常由於計劃的變動所帶來的波動反應，稱為均衡生產負荷 （uniform plant loading）。在總裝線上發生變化時，這種變化就在整條生產線上和供應鏈上放大了。解決該問題的唯一辦法是制訂企業月生產計劃，使生產率固定在一個穩定的水平上，使調整儘可能的小。豐田公司發現可以通過每天建立相同的產品組合進行小批量生產的方式解決車間生產負荷不均衡的問題。因此，他們總是有一個總產品組合來適應需求的變化。表14-1為豐田公司的一個例子。各車型汽車月產量被分解為日產量（假設每月20天），以便計算每一車型生產的週期（這裡定義為生產線上兩個相同單位產品之間的生產時間）。該週期用於調整資源，以精確地生產出所需數量的產品。設備或生產線的速度可供調整，以使每天的產量與需求相符。JIT強調按計劃、成本和質量進行生產。

表14-1　豐田公司在日本的一條裝配線進行混合加工的例子

生產順序：轎車、頂篷車、轎車、貨車、轎車、頂篷車、轎車、貨車，間隔為一分鐘。

2.看板生產控制系統

看板控制系統使用信號裝置管理JIT的物流。在日本，看板 （kanban）在日語中的意思是“信號”或“指令卡”。在無紙傳輸信息的控制系統中，可以使用容器代替卡片。卡片或容器組成了看板拉動系統 （kanban pull system）。在這個系統裡，增加生產或供應部件的職權來自下游操作。圖14-7畫出了一條裝配線，該裝配線由一個加工中心供應零件。該加工中心生產A和B兩種零件，這兩種零件儲存在靠近裝配線和加工中心的容器裡。每個靠近裝配線的容器中有一個取貨看板，每個靠近加工中心的容器中有一個生產看板，這就是通常所說的兩看板系統。

圖14-7　兩看板系統物流圖

當裝配線從一個裝滿第一種零件A的容器中取走零件時，就有一個工人從容器中取走取貨看板，把這個看板放到加工中心的儲存區。在加工中心，工人發現了零件A的容器，從中取出生產看板，並放入了取貨看板。容器中放入了取貨看板就說明准許將該容器移送到裝配線。而取出的生產看板則放在加工中心的工具架上，說明現在准許另一批原材料投入生產。零件B的生產流程也類似。這樣工具架上的看板就成為加工中心的分配表。看板並不是發出生產請求的唯一途徑；發出生產請示還可採用其他可行方法，如圖14-8所示。

圖14-8　具有警告信號標誌的輸出存儲地點圖

下面還列舉了其他一些可供選擇的方法。

·看板方塊空間　有些公司使用畫在地面上或桌面上的有標記的方格來標識應該存放原材料的地方。當方格為空時，供應部門就被准許生產；當方格是滿的話，就不需要進行。

·容器系統　有時容器本身也可用作信號裝置。這時，工廠地板上放著的空容器顯然在發出把它裝滿的需求信號。庫存數量可以簡單地用增加或移走容器的方法來調節。

·彩色高爾夫球　在川崎公司引擎生產廠中，當一條子裝配線上的零件數接近隊列的最低點時，裝配工人就放出一個彩色高爾夫球，通過管道滾到補充加工中心。這就可以告訴補充生產中心的工人下面應生產哪種零件。基於這種方法，已經發展出了很多個變種。

看板拉動方法不僅可以用於製造車間之內，也可用於製造車間之間（例如，拉動引擎和傳動裝置進入汽車裝配車間），還可用於製造商和外部供應商之間。

3.確定看板的數量

建立看板控制系統需要確定所需的看板卡（或容器）的數量。對於兩種看板系統，我們要確定取貨看板和生產看板的數量。看板卡代表了裝載用戶與供應商間來回流動的物料的容器數，每個容器代表所需供應的最小生產批量，因此容器數量直接控制著系統中在製品的庫存數。

精確地估計容器零件從訂貨到交貨的時間是確定容器數量的關鍵所在。從訂貨到交貨的時間是一個關於容器的加工時間、生產過程中的任何等待準備時間和將原材料運送到客戶手中所需運輸時間的函數。所需看板的數量應該等於從訂貨到交貨的這段時間內的期望需求量加上一些作為安全庫存的額外數量。看板卡數量的計算公式如下：

式中　k——看板卡數量；

　　　D——特定時間段內所需產品的平均數量（從訂貨到交貨這段時間必須與需求以同樣的時間單位表示）；

　　　L——從補充訂貨到交貨的時間（與需求使用相同的單位表示）；

　　　S——安全庫存量，在訂貨到交貨這段時間內用需求量的百分比表示（其數值以第20章介紹的服務水平和偏差為基礎）；

　　　C——容器容量。

由此可見，看板系統並不能實現零庫存，但是，它能控制一次投入流程中的物料數量——通過控制每種零件的容器數來實現。看板系統可以方便地進行調整以適應系統當前的運行方式，因為卡片的數量可以十分容易地從系統中增加或減少。如果工人發現他們不能準時完成零件的加工，則可以增加一個新的物料容器，當然同時也加入一個新的看板卡。如果發現有多餘的物料容器，則可以很容易地減少看板卡片，即減少了庫存數量。

例14-1　確定看板卡的數量

美馳汽車配件公司（Meritor Automotive Company）是一家為汽車工業生產消音器組件的企業。該公司應用看板拉動的方式控制物料在其生產單元中的移動。每個生產單元被設計用來裝配一種特定的消音器。消音器組件的裝配包括切斷和彎曲多根管子，再焊接到消音器和汽車的催化式排氣淨化器上等多項工作。消音器和催化式排氣淨化器是基於當前需求而引入生產單元的。催化式排氣淨化器在特定的生產單元中生產。

催化式排氣淨化器生產單元以10個一批的方式進行生產，並用一種特殊的手推車運送到裝配單元，它的設計是為了實現在零重置時間的前提下生產多種催化式排氣淨化器。該單元可以每隔大約4小時對一批催化式排氣淨化器的需求做出反應。因為催化式排氣淨化器生產單元就位於消音器裝配單元的旁邊，因而運輸時間實際上為零。

消音器裝配組裝單元平均每小時大約裝配8個組件，每個組件都使用同樣的催化式排氣淨化器。由於流程中多少存在些差異，因此管理層確定需求量的10%作為安全庫存。

試問需要多少看板卡來管理催化式排氣淨化器的補貨任務？

解答

在本題中，從補充訂貨到交貨的時間（L）是4小時，對催化式排氣淨化器的需求（D）是每小時8個，安全庫存（S）是期望需求的10%，容器容量（C）是10單位。

在本例中，我們需要4個看板卡，即我們需要在系統中設置4個裝載淨化器的容器。無論在何種情況下，當我們計算k時，都應將計算出的看板數量進位取整，因為我們總是需要用裝滿了零件的容器來進行工作。當10組催化式排氣淨化器的第一個進入到製造單元中時，“信號”卡片被送至催化式排氣淨化器單元觸發另一組的生產。

4.最小化準備時間

要使流程平穩化必須減少機器的重置和轉換時間。圖14-9顯示了批量生產和準備成本的關係。在傳統方法中，機器準備工作的成本被認為是常量，最佳訂貨批量在圖中顯示是6。而實施看板生產後，機器準備工作的成本是變量，最佳訂貨量減少。如圖所示，實行精益生產後，通過採取減少準備時間的工藝，訂貨量從6個降低到2個。公司將會不斷追求，直至實現批量降為l的最終目標。

圖14-9　批量生產與準備成本的關係

注：持有成本包括庫存存儲成本及庫存佔用資金的成本，準備成本包括支付給工人的工資成本及各種管理成本和供應成本（關於它們的總體介紹請參見第20章）。

為實現建立時間的減少，在JIT系統中將準備工作劃分為內部準備和外部準備。內部準備只能在停機後才能進行，而外部準備則可在機器的運行期間實現。準備工作的過程因此改變，在預期下一次準備工作時，外部準備可以在機器運行時完成。其他節約時間的裝置如備用的刀架等也可達到加快準備時間這一目的。

14.4.3　精益供應鏈

精益供應鏈的建立需要一個整合各方參與者的系統方法。供應必須與生產設施的需求相匹配，而生產則必須與顧客對產品的需求緊密相連。再怎麼強調對顧客需求反應的速度、穩定性以及持續性也不為過。下面就對精益網絡設計相關的概念做一些介紹。

1.專業化工廠

那些小而專業的工廠，雖不是縱向整合的大型製造商，但也很重要。大規模運營和內部官僚主義都不利於管理，也不符合精益的原則。目標單一的工廠在建設和運營時都更具經濟性。把這些小工廠整合為一體，以達到相互之間的同步以及與市場的實際需求同步。

2.與供應商合作

正如顧客和員工是精益生產的關鍵組成部分一樣，供應商也同樣非常重要。如果企業與供應商分享其預計用料的需求信息，將使企業的供應商對其生產和分銷系統的需求有一個長遠的規劃。有些供應商還通過互聯網與顧客保持聯繫，共享生產計劃和進貨需求等數據，這就保證了供應商企業也可以建立起均衡化生產系統。如果對供應商或供貨商的供貨能力充滿信心，企業就可以減少緩衝庫存數量。把庫存維持在精益生產的需求水平上，就要求每天必須頻繁運送必要的零件。有些供應商甚至將產品運送到生產線中某個指定地點而不僅僅是送到接貨料場。當供應商的產品質量可以完全保證時，對其供應產品的驗收檢查程序甚至可以取消。

3.建立精益供應鏈

供應鏈是一系列組織的集合，涉及的組織從提供原材料的多級供應商到原始設備製造商，再到最終產品配送和交付至顧客。沃麥克（Womack）和瓊斯（Jones）在他們的重要著作《精益思想》（Lean Thinking）中為實現精益供應鏈提出了以下建議：

·產品價值的確定要結合其目標成本，並以最終客戶對價值的理解為基礎。

·價值流上的所有公司必須得到足夠的相關投資收益。

·供應鏈上的企業必須一起合作，鑑別並消除浪費。

·當成本目標實現後，價值流上的企業將立即著手進行新的分析以發掘仍然存在的浪費，並設置新的目標。

·供應鏈上的企業協作檢查浪費，因此每個企業都有權核查與價值流相關的任何企業的任何活動。

總的來說，為了實現精益，供應鏈上的所有企業必須同心協力。