（邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)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(jī)電系，邯鄲056005）

豐田公司為適合用戶需求及減少庫(kù)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(duì)這2種模式進(jìn)行了分析和探討，同時(shí)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(guò)制造平順化來(lái)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(jì)劃

1 前言

豐田制造系統(tǒng)通過(guò)減少支出來(lái)提高利潤(rùn)水平。減少支出可通過(guò)消除浪費(fèi)實(shí)現(xiàn)，消除浪費(fèi)則通過(guò)即時(shí)生產(chǎn)（Just In Time，JIT）實(shí)現(xiàn)。對(duì)于豐田銷售系統(tǒng)而言，JIT的含義在于為市場(chǎng)提供可銷售數(shù)量的可銷售商品；對(duì)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(guò)量庫(kù)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(dòng)。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(biāo)在于減少2個(gè)連續(xù)階段的產(chǎn)量波動(dòng)，使每個(gè)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(huì)有很大波動(dòng)，進(jìn)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(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的日產(chǎn)量。例如，根據(jù)需求預(yù)測(cè)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(gè)月內(nèi)需求可能會(huì)波動(dòng)：月初時(shí)需求量大，月末時(shí)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(shí)需要足夠的預(yù)留庫(kù)存滿足市場(chǎng)需要，月末時(shí)由于需求減少而生產(chǎn)過(guò)量庫(kù)存。由上例可知，生產(chǎn)計(jì)劃的周期越短，越能使總產(chǎn)量平順化：半月計(jì)劃優(yōu)于月計(jì)劃，最好是周計(jì)劃。但是，如果總計(jì)劃涵蓋的時(shí)間段過(guò)短，那么總產(chǎn)量平順化的意義將不復(fù)存在。也就是說(shuō)，如果根據(jù)每日實(shí)際訂單來(lái)組織生產(chǎn)，總產(chǎn)量平順化的功用就在于確保每小時(shí)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(dòng)，迫使工廠每日改變員工數(shù)量，從而導(dǎo)致人力資源

浪費(fèi)。特別是對(duì)于那些每日調(diào)配員工不可行的企業(yè)而言，這種做法無(wú)法實(shí)際操作?？傊?，總產(chǎn)量平順化在于通過(guò)預(yù)測(cè)高峰和低谷來(lái)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(fèi)現(xiàn)象。

來(lái)稿日期：2013-07-25

通常存在著2種工作類型的浪費(fèi)。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(kù)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(fèi)，這種形式的浪費(fèi)由需求階段性不均衡而導(dǎo)致；第二，浪費(fèi)產(chǎn)生于那些尚未實(shí)施總產(chǎn)量平順化的制造工藝中，因而制造過(guò)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(jìn)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(jìn)行生產(chǎn)，則需要更多人力資源，并且生產(chǎn)過(guò)量的中間產(chǎn)品，在此過(guò)程間有浪費(fèi)。

總裝線上的產(chǎn)量波動(dòng)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(kù)存。為了實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)量平順化，并且不在工序間產(chǎn)生過(guò)程浪費(fèi)，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(lái)進(jìn)行制造，這樣即可實(shí)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(shí)間之商。

2.1 適應(yīng)需求增加

依據(jù)月計(jì)劃，生產(chǎn)工序制造出所需數(shù)量的產(chǎn)品。每?jī)芍苤醒肷a(chǎn)控制部門對(duì)下半個(gè)月的平均日產(chǎn)量計(jì)劃進(jìn)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?jī)芍苷{(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(shí)間及加班。

機(jī)床負(fù)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(dá)10臺(tái)機(jī)床。當(dāng)需求增加時(shí)，新進(jìn)的勞務(wù)派遣人員操作機(jī)床數(shù)量可能會(huì)少于10臺(tái)，從而達(dá)到機(jī)床容量利用率100%。當(dāng)然在上述情況下，機(jī)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(dá)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(xiàng)工作，當(dāng)新加勞務(wù)派遣人員后，他可在更短時(shí)間內(nèi)完成此項(xiàng)工作，從而增加產(chǎn)量。這種做法同樣適用于對(duì)操作人員及機(jī)床容量的長(zhǎng)期安排。

豐田公司還通過(guò)提前作業(yè)時(shí)間及加班來(lái)適應(yīng)短期的需求增加，例如通過(guò)填充白班（8:00～17:00）及夜班（21:00～6:00）之間的作業(yè)時(shí)間，可增加產(chǎn)量的1/4。更進(jìn)一步的是，當(dāng)需求增加后，各工序進(jìn)行的不同改進(jìn)活動(dòng)也可節(jié)約作業(yè)時(shí)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(gè)作業(yè)人員操作的機(jī)床數(shù)量增多；在總裝線上，由于需求減少，循環(huán)周期增長(zhǎng)，那么如何安置冗余工作人員？豐田公司認(rèn)為讓他們休息比制造不必要的產(chǎn)品更好一些。市場(chǎng)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(wèn)題時(shí)，員工可進(jìn)行下列活動(dòng)：調(diào)配到其他有需求的生產(chǎn)線上；職工休假；進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量管理改善活動(dòng)；檢修設(shè)備；制造、改進(jìn)工具及設(shè)備；保持廠區(qū)容貌；制造原來(lái)要購(gòu)置的部件。

雖然改進(jìn)制造工藝水平可以用最少數(shù)量的員工來(lái)滿足市場(chǎng)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(jī)床數(shù)量，但不以全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；在有需求時(shí)，使用勞務(wù)派遣人員或季節(jié)工以擴(kuò)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(dòng)版、次日生產(chǎn)手動(dòng)版、第3日生產(chǎn)尊貴版，那么自動(dòng)版的上游工序會(huì)在1天內(nèi)有工作，2天內(nèi)無(wú)事可做，同樣現(xiàn)象也發(fā)生于手動(dòng)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(wú)法總裝而造成巨大庫(kù)存，進(jìn)而造成巨大浪費(fèi)，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(biāo)在于尋找每種產(chǎn)品在循環(huán)周期內(nèi)流動(dòng)時(shí)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?yàn)槿绻硞€(gè)特別部件消耗量巨大時(shí)，那么此部件的生產(chǎn)線將會(huì)有巨大庫(kù)存及大量的儲(chǔ)備勞動(dòng)力。

3.1 序列計(jì)劃模型

假定某車有3種型號(hào)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(chǎng)需求速度進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)，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(huì)導(dǎo)致所需的組裝部件數(shù)量差異巨大。然而確實(shí)也有諸多公司通過(guò)批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)每日計(jì)劃產(chǎn)量，然后將產(chǎn)品每日發(fā)送給經(jīng)銷

商。同時(shí)要求供應(yīng)商按時(shí)將配件送來(lái)，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(shí)現(xiàn)制造平順化，也未能對(duì)市場(chǎng)上銷售的產(chǎn)品做出即時(shí)反應(yīng)。真正平順化做法應(yīng)當(dāng)是確定每種車型排序時(shí)，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(shí)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(shí)送貨1次。由于該企業(yè)批量生產(chǎn)，因此需求配件波動(dòng)極大，而協(xié)作商也會(huì)因?yàn)槊啃r(shí)的供貨量波動(dòng)而煩惱。除非需求相對(duì)穩(wěn)定，否則協(xié)作商必須準(zhǔn)備額外庫(kù)存以適應(yīng)小時(shí)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(shí)的工時(shí)差異。豐田公司將生產(chǎn)線上不同類型的汽車根據(jù)工時(shí)長(zhǎng)短分為長(zhǎng)、中等、短，并將其用顏色區(qū)分開(kāi)來(lái)。例如某條生產(chǎn)線上制造A、B、C車型，工時(shí)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(gè)工位，每個(gè)工位制造每種車型所用時(shí)間均等。采用批量生產(chǎn)方法時(shí)的作業(yè)程序如圖3所示，采用平順化生產(chǎn)方法時(shí)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(shí)間上沒(méi)有差異，均為在200 min時(shí)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(guò)程不同，表現(xiàn)于同一時(shí)刻生產(chǎn)出產(chǎn)品的數(shù)量不同，中間品的庫(kù)存數(shù)量有差異，比較如表1所示。

圖3 大量庫(kù)存的批量生產(chǎn)排序

圖4 最少庫(kù)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(chǎng)多樣化需求的制造模式。如果市場(chǎng)同時(shí)需要A、B、C車型各1輛，則由表1可知大量庫(kù)存生產(chǎn)時(shí)，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(kù)存生產(chǎn)時(shí)，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(chǎng)不需要多樣化汽車時(shí)，僅將總產(chǎn)量平順化即可滿足需求。因?yàn)殡S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(shí)現(xiàn)平順化生產(chǎn)就越來(lái)越困難。

3.2 制造平順化的步驟

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

第2層次為在某月內(nèi)進(jìn)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(jì)劃實(shí)現(xiàn)：根據(jù)每個(gè)工序的平均日生產(chǎn)水平而準(zhǔn)備月計(jì)劃，并考慮月需求預(yù)測(cè)而得。日調(diào)整可由每日產(chǎn)品發(fā)送實(shí)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(kù)存與最少庫(kù)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(chǎng)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(kāi)發(fā)了特有設(shè)備用于解決市場(chǎng)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(jī)床。專用機(jī)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(jī)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(jī)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(guò)硬件支持對(duì)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(shí)總產(chǎn)量平順化的方法。以工時(shí)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(kù)存、最少庫(kù)存時(shí)不同生產(chǎn)排序?qū)κ袌?chǎng)需求的滿足情況，總結(jié)了豐田制造平順化的理念在于將需求預(yù)測(cè)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?yàn)檐囕v工程教學(xué)與實(shí)訓(xùn)。

10.3969/j.issn.1671-0614.2013.04.012