豐田制造平順化模式的思考

（邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系，邯鄲056005）

豐田制造平順化模式的思考

張慶良

（邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系，邯鄲056005）

豐田公司為適合用戶需求及減少庫存而采用的2種平順化方法：總產(chǎn)量平順化和每種車型產(chǎn)量平順化。對這2種模式進行了分析和探討，同時給出了每種車型產(chǎn)量平順化的具體案例及分析?？偨Y(jié)了制造平順化的2層含義：月調(diào)整、日調(diào)整，提出了通過制造平順化來利用企業(yè)產(chǎn)能及考慮顧客需求的理念。

豐田 制造平順化 產(chǎn)量 計劃

1 前言

豐田制造系統(tǒng)通過減少支出來提高利潤水平。減少支出可通過消除浪費實現(xiàn)，消除浪費則通過即時生產(chǎn)（Just In Time，JIT）實現(xiàn)。對于豐田銷售系統(tǒng)而言，JIT的含義在于為市場提供可銷售數(shù)量的可銷售商品；對于豐田制造系統(tǒng)而言，這種理念的特征為由需求變化決定生產(chǎn)變化。在這種理念的支持下，應(yīng)最大程度減少產(chǎn)品的過量庫存。豐田公司將生產(chǎn)變化適應(yīng)需求變化稱為平順化制造，目的在于縮小生產(chǎn)線上的產(chǎn)量波動。平順化制造包括2層含義：總產(chǎn)量平順化和每種車型產(chǎn)量平順化。

2 總產(chǎn)量平順化

總產(chǎn)量平順化的目標在于減少2個連續(xù)階段的產(chǎn)量波動，使每個階段，尤其是每天都生產(chǎn)相同數(shù)量的產(chǎn)品。

隨著季節(jié)不同，汽車需求量可能會有很大波動，進而影響汽車制造的月產(chǎn)量，但平順化制造可保證某一段時間內(nèi)相對穩(wěn)定的日產(chǎn)量。例如，根據(jù)需求預(yù)測而確定某車型的月產(chǎn)量，然后將其分解為日產(chǎn)量，使用這種方法使每日只生產(chǎn)需求數(shù)量的汽車成為可能。但是考慮到在同一個月內(nèi)需求可能會波動：月初時需求量大，月末時需求量減少。在這種情況下，如果每日都制造同樣數(shù)量的汽車，在月初時需要足夠的預(yù)留庫存滿足市場需要，月末時由于需求減少而生產(chǎn)過量庫存。由上例可知，生產(chǎn)計劃的周期越短，越能使總產(chǎn)量平順化：半月計劃優(yōu)于月計劃，最好是周計劃。但是，如果總計劃涵蓋的時間段過短，那么總產(chǎn)量平順化的意義將不復(fù)存在。也就是說，如果根據(jù)每日實際訂單來組織生產(chǎn)，總產(chǎn)量平順化的功用就在于確保每小時的平均產(chǎn)量，而非是平衡整月產(chǎn)量。加之考慮到日產(chǎn)量的波動，迫使工廠每日改變員工數(shù)量，從而導(dǎo)致人力資源

浪費。特別是對于那些每日調(diào)配員工不可行的企業(yè)而言，這種做法無法實際操作?？傊?，總產(chǎn)量平順化在于通過預(yù)測高峰和低谷來均衡產(chǎn)品的日產(chǎn)量，在整體生產(chǎn)系統(tǒng)中避免全局性的浪費現(xiàn)象。

來稿日期：2013-07-25

通常存在著2種工作類型的浪費。第一，企業(yè)生產(chǎn)的不同產(chǎn)品，其產(chǎn)量各不相同，而企業(yè)的設(shè)備、人員、庫存及其他相關(guān)生產(chǎn)要素均為適應(yīng)高峰要求而設(shè)置。其結(jié)果為在生產(chǎn)低谷期間，企業(yè)內(nèi)有大量浪費，這種形式的浪費由需求階段性不均衡而導(dǎo)致；第二，浪費產(chǎn)生于那些尚未實施總產(chǎn)量平順化的制造工藝中，因而制造過程中產(chǎn)量不均衡，在總裝線上的情況更為明顯。在這種“拉”式系統(tǒng)中，前道工序按照下道工序需求進行生產(chǎn)，中間產(chǎn)品為下道工序接受；如果前道工序按照高峰情況進行生產(chǎn)，則需要更多人力資源，并且生產(chǎn)過量的中間產(chǎn)品，在此過程間有浪費。

總裝線上的產(chǎn)量波動迫使相應(yīng)的配件制造商要保持一定數(shù)量的峰值員工及冗余庫存。為了實現(xiàn)總產(chǎn)量平順化，并且不在工序間產(chǎn)生過程浪費，總裝線以及所有配件生產(chǎn)工序必須根據(jù)產(chǎn)品循環(huán)周期來進行制造，這樣即可實現(xiàn)工序間同步：所有工序以相同的平均循環(huán)速度生產(chǎn)，平均循環(huán)速度為總裝線產(chǎn)量與每日工作時間之商。

2.1 適應(yīng)需求增加

依據(jù)月計劃，生產(chǎn)工序制造出所需數(shù)量的產(chǎn)品。每兩周中央生產(chǎn)控制部門對下半個月的平均日產(chǎn)量計劃進行一次調(diào)整，因而各工序可作相應(yīng)調(diào)整，以適應(yīng)新的生產(chǎn)安排。就人員調(diào)配而言，每兩周調(diào)配操作人員一次：確定勞務(wù)派遣人員的數(shù)量，提前安排作業(yè)時間及加班。

機床負荷通常設(shè)置為容量的90%，豐田公司熟練的多技能員工可操作多達10臺機床。當(dāng)需求增加時，新進的勞務(wù)派遣人員操作機床數(shù)量可能會少于10臺，從而達到機床容量利用率100%。當(dāng)然在上述情況下，機床是便于操作的，即使是新入廠、不熟練的操作人員也可在3天內(nèi)達到熟練水平。在組裝線上，如果操作人員在設(shè)定產(chǎn)品循環(huán)周期內(nèi)可完成某項工作，當(dāng)新加勞務(wù)派遣人員后，他可在更短時間內(nèi)完成此項工作，從而增加產(chǎn)量。這種做法同樣適用于對操作人員及機床容量的長期安排。

豐田公司還通過提前作業(yè)時間及加班來適應(yīng)短期的需求增加，例如通過填充白班（8:00～17:00）及夜班（21:00～6:00）之間的作業(yè)時間，可增加產(chǎn)量的1/4。更進一步的是，當(dāng)需求增加后，各工序進行的不同改進活動也可節(jié)約作業(yè)時間。

2.2 適應(yīng)需求減少

適應(yīng)需求減少比適應(yīng)需求增加要困難得多。在部件制造工序，由于勞務(wù)派遣人員數(shù)量減少，每個作業(yè)人員操作的機床數(shù)量增多；在總裝線上，由于需求減少，循環(huán)周期增長，那么如何安置冗余工作人員？豐田公司認為讓他們休息比制造不必要的產(chǎn)品更好一些。市場需求減少后，如果減少勞務(wù)派遣人員、減少加班仍不足以解決問題時，員工可進行下列活動：調(diào)配到其他有需求的生產(chǎn)線上；職工休假；進行相關(guān)質(zhì)量管理改善活動；檢修設(shè)備；制造、改進工具及設(shè)備；保持廠區(qū)容貌；制造原來要購置的部件。

雖然改進制造工藝水平可以用最少數(shù)量的員工來滿足市場需求，但豐田公司不采用將設(shè)備數(shù)量降為最低水平的做法。豐田的理念為：擁有符合高峰需求的機床數(shù)量，但不以全負荷運轉(zhuǎn)；在有需求時，使用勞務(wù)派遣人員或季節(jié)工以擴張產(chǎn)量。

3 每種車型產(chǎn)量平順化

每種車型產(chǎn)量平順化是總產(chǎn)量平順化的拓展。由于車型千變?nèi)f化，因此總裝線不能只是連續(xù)生產(chǎn)某種車型。如果某日生產(chǎn)自動版、次日生產(chǎn)手動版、第3日生產(chǎn)尊貴版，那么自動版的上游工序會在1天內(nèi)有工作，2天內(nèi)無事可做，同樣現(xiàn)象也發(fā)生于手動版及尊貴版的上游工序。反之，如果所有上游工序均按照自己的生產(chǎn)能力作業(yè)，那么制成品可能由于無法總裝而造成巨大庫存，進而造成巨大浪費，所以有必要將每種車型產(chǎn)量平順化。

每種車型產(chǎn)量平順化的目標在于尋找每種產(chǎn)品在循環(huán)周期內(nèi)流動時的差異，以便使其在循環(huán)周期內(nèi)消耗的配件及制成品均衡化。因為如果某個特別部件消耗量巨大時，那么此部件的生產(chǎn)線將會有巨大庫存及大量的儲備勞動力。

3.1 序列計劃模型

假定某車有3種型號A、B、C共線生產(chǎn)，如果生產(chǎn)線按照自己的速度，而非市場需求速度進行批量生產(chǎn)時，則車型排序如圖1所示。

圖1 批量生產(chǎn)序列

圖1所示的生產(chǎn)模式會導(dǎo)致所需的組裝部件數(shù)量差異巨大。然而確實也有諸多公司通過批量生產(chǎn)實現(xiàn)每日計劃產(chǎn)量，然后將產(chǎn)品每日發(fā)送給經(jīng)銷

商。同時要求供應(yīng)商按時將配件送來，并以此保證配件與產(chǎn)品的均衡。但這種批量生產(chǎn)的公司從未實現(xiàn)制造平順化，也未能對市場上銷售的產(chǎn)品做出即時反應(yīng)。真正平順化做法應(yīng)當(dāng)是確定每種車型排序時，考慮它們各自的循環(huán)周期，并能根據(jù)產(chǎn)品平均循環(huán)時間制造各種類型產(chǎn)品，即將圖1所示批量生產(chǎn)序列應(yīng)改為圖2所示的制造平順化的排序。

圖2 制造平順化的排序

為了更好地理解這種思路，應(yīng)考慮下述原因。某企業(yè)使用批量生產(chǎn)模式，要求它的協(xié)作商每小時送貨1次。由于該企業(yè)批量生產(chǎn)，因此需求配件波動極大，而協(xié)作商也會因為每小時的供貨量波動而煩惱。除非需求相對穩(wěn)定，否則協(xié)作商必須準備額外庫存以適應(yīng)小時化訂單的要求。

在豐田公司，制造平順化理念同樣適用于在同一條生產(chǎn)線上制造不同車型時的工時差異。豐田公司將生產(chǎn)線上不同類型的汽車根據(jù)工時長短分為長、中等、短，并將其用顏色區(qū)分開來。例如某條生產(chǎn)線上制造A、B、C車型，工時分別為70 min、50 min、60 min。如果以A、B、C的順序生產(chǎn)，假如此生產(chǎn)線上有5個工位，每個工位制造每種車型所用時間均等。采用批量生產(chǎn)方法時的作業(yè)程序如圖3所示，采用平順化生產(chǎn)方法時的作業(yè)程序如圖4所示。

圖3和圖4所示生產(chǎn)排序在總時間上沒有差異，均為在200 min時間內(nèi)制造出A、B、C三種車型各4件產(chǎn)品。但其生產(chǎn)過程不同，表現(xiàn)于同一時刻生產(chǎn)出產(chǎn)品的數(shù)量不同，中間品的庫存數(shù)量有差異，比較如表1所示。

圖3 大量庫存的批量生產(chǎn)排序

圖4 最少庫存的平順化生產(chǎn)排序

在此應(yīng)當(dāng)指出，每種車型產(chǎn)量平順化模式是順應(yīng)市場多樣化需求的制造模式。如果市場同時需要A、B、C車型各1輛，則由表1可知大量庫存生產(chǎn)時，到170 min分鐘才能滿足此需求，并且?guī)齑婧椭虚g品為2A、3A、4A、2B、3B、4B、2C、3C、4C；而在最少庫存生產(chǎn)時，到110 min即可滿足此需求，并且?guī)齑婧椭虚g品為2A、3A、4A、2B、3B、2C、3C，即后者比前者少2輛。反之而言，如果市場不需要多樣化汽車時，僅將總產(chǎn)量平順化即可滿足需求。因為隨著車型增多，每道工序的調(diào)整次序也隨之增多。即隨著車型規(guī)格的不斷增多，每種車型產(chǎn)量均實現(xiàn)平順化生產(chǎn)就越來越困難。

3.2 制造平順化的步驟

豐田制造平順化分為2個層次，其過程如圖5所示。第1層次為適應(yīng)每月需求變化而進行的月調(diào)整，

第2層次為在某月內(nèi)進行調(diào)整以適應(yīng)每種車型銷售速度的日調(diào)整。月調(diào)整可由當(dāng)月生產(chǎn)計劃實現(xiàn)：根據(jù)每個工序的平均日生產(chǎn)水平而準備月計劃，并考慮月需求預(yù)測而得。日調(diào)整可由每日產(chǎn)品發(fā)送實現(xiàn)：下道工序只接受上道工序合格的產(chǎn)品，并考慮經(jīng)銷商訂單而得。

表1 大量庫存與最少庫存生產(chǎn)排序的產(chǎn)品與中間品比較

圖5 豐田制造平順化框架

3.3 制造平順化的設(shè)備支持

每天要在同一生產(chǎn)線上制造不同種類的產(chǎn)品，加之市場推崇產(chǎn)品多樣化，因而組織平順化制造越發(fā)復(fù)雜和困難。豐田公司開發(fā)了特有設(shè)備用于解決市場需求多樣化與制造平順化之間的矛盾，即在生產(chǎn)線上采用多用途機床。專用機床是解決大規(guī)模生產(chǎn)成本的最佳方法，但它不適用于種類繁多的短期化生產(chǎn)行為。因此只需將此種機床加以改造，輔助以其他設(shè)備和工具，可把它們改變?yōu)槎嘤猛緳C床。

其他支持這種制造平順化的系統(tǒng)為柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）。FMS的引入使得企業(yè)通過硬件支持對多品種、短周期的制造模式反應(yīng)更快，然而采用這類硬件需要投入巨額資金，而這又顯然不適合于中小企業(yè)。

4 結(jié)論

本文指出了豐田公司的生產(chǎn)變化適應(yīng)需求變化的2層含義：總產(chǎn)量平順化和每種車型產(chǎn)量平順化。歸納了需求增加和需求減少時總產(chǎn)量平順化的方法。以工時各不相同的3種車型為例，給出了每種車型產(chǎn)量平順化的排序方法。分析了大量庫存、最少庫存時不同生產(chǎn)排序?qū)κ袌鲂枨蟮臐M足情況，總結(jié)了豐田制造平順化的理念在于將需求預(yù)測與經(jīng)銷商訂單相結(jié)合，混合車型組裝，每道工序只接受上道工序的合格品。

Thinking of Toyota Manufacture Smoothing Mode

Zhang Qingliang
（Mechatronics Department,Handan Polytechnic College,Handan 056005,China）

Two smoot hing methods adopted by Toyota to suit for changing demand and reducing inventory are stated.They are total quantity smoothing and each model quantity smoothing.Methods to achieve total quantity soothing are summarized and each model quantity smoothing method is also stated. Examples of each model quantity smoothing method and its analysis are provided.Two layers of monthly adjustment and daily adjustment of manufacturing smoothing are summarized.Making full use of enterprise capacity and customer's demand through manufacture smoothing is put forward.

Toyota,manufacture smoothing,quantity,plan

張慶良（1972-），男，講師，主要研究方向為車輛工程教學(xué)與實訓(xùn)。

10.3969/j.issn.1671-0614.2013.04.012