《工厂物理学》之综合--整合各个环节

XJTU-IE,2007.9-2008.9,M:[e-mail](徐琛),[e-mail](李慰祖)第十九章综合——整合各个环节这并不是结束，甚至连结束的开始都不是。但是，它也许是开始的结束。——温斯顿·丘吉尔1942.11.1019.1细节的战略重要性首先要承认的是，在这本书中我们是以技术的眼光来对待制造的。制造就是技术。如果我们可以只要做那些我们感觉对的，然后把产品卖出去就可以谋生的话那就好了。但是这样的生意存在的可能性越来越小了。在激烈的全球竞争压力之下，制造企业被迫持续提高成本效益，产品质量和交付速度。当然，首先必须要有一个战略愿景，从而能培养一种令这些绩效得以实现的环境。但是，这只有通过对于技术细节的深思熟虑才能实现。二十世纪五六十年代，美国企业有足够的本钱忽视制造细节而关注高层级的市场营销和财务问题。在第二次世界大战期间，生产商不必在乎高了好几个百分点的成本和次品率。因为顾客几乎没有挑选的余地和太高的期望。但是到了二十世纪八九十年代，顾客开始看到来自日本、德国、韩国和很多其他地方的高质量、定价合理的产品。结果到了今天，甚至是在价格、质量或顾客服务上仅仅存在一个相当微小的差距，企业都会被逐出市场。事实上，细节的战略价值远远超过了它在实现各种细小但重要的绩效改进中所扮演的角色。我们需要对制造系统进行深入理解的最重要原因是近些年技术改革的速度使得“试错（trial-and-error）”这种解决问题的方法几乎不再有用了。亨利福特在整整一个时代中制造T型车，所以它可以通过观察和修补生产线来改进系统和解决问题。而与此相反，典型的个人电脑的使用寿命不到两年，这就意味着PC制造商必须在很短的时间里组建设备，提升产量，获得能够盈利的效率，达到保证良好顾客服务所需要的预测水平，并且淘汰过时产品。在系统的建立起来之前对其进行预测和分析需要有良好的直觉与适宜的模型，而这两者都是以对制造技术细节的理解为前提的。（647|648）19.2实施的实际问题拥有合适的分析工具是对制造系统做出显著改进的关键前提条件。但是实施远不止于做对事情。一个有效制造业经理人必须将所有问题做成连贯的计划并努力使其实现。这就要求（1）明确说明正确的问题并且（2）说服别人使他们也认为这是必须解决的。第一步就是系统分析，然后第二步是解决制造管理中的人因问题。第六章和第十一章都讲到了这些内容，但是它们都非常关注实施过程，在这里我们简单复习一下这个过程。19.2.1系统的视角工厂物理的定律和方程可以帮助我们识别杠杆区域，建立关于为什么一定的方法只在一定的环境下才起作用的直觉，以及评估并比较具体的策略。但是这些并不是思考的起点。制造系统的管理者必须在决定采用什么工具如何去解决问题之前决定他们需要做什么。因此，为了全面开发工厂物理学在应用中的战略潜能，将其应用于更大的解决问题的系统分析框架1是非常重要的。回顾第六章中讲到的系统分析的关键要素（以及各种现代系统分析方法和业务流程再造）主要有：1.系统思考（Asystemview）。从整体来观察系统及其子系统的内容。重点是从宏观、整体的角度来看待目标系统，而不应该侧重于某一个单一方面。2.方式-目的分析（means-endsanalysis）。目标往往首先是被识别出来，然后再针对目标寻找和评价各种可行方案。譬如，一个系统分析项目可能会以“灵活便捷的将最终产品运送到消费者手中”为目标，而不会用“提高处理采购订单的效率”。因为后者是一个“方式导向”的方法，它可能会排除潜在具有吸引力的方案——比如在通过建立一个全新的流程废除采购订单。在系统分析时，目标通常被分解为一个目标层级体系，以识别基本目标和各种低层目标之间的联系。这可以帮助我们认识目标冲突（如低库存量和高满足率）以及低一级的目标如何支撑高一级的目标（如较短的周期时间在提高生产质量的同时也改善了顾客响应速度）。3.创造性备择方案的产生（creativealternativegeneration）。有了目标之后，就应该在尽可能广的挑选范围内确定一个好的系统。譬如，为了降低产品的周期时间，我们不应该仅仅局限于思考加快每个过程的加工速度，而是思考决定周期时间的根本原因。许多结构化的头脑风暴技术可以激发人们对各种不易发觉的点子的思考。（648|649）4.建模与优化（Modelingandoptimization）。为了根据目标对方案进行比较，我们需要对相关的指标进行量化。然后通过建模/优化过程实现这一点，这一过程可能会像计算各方案的成本并选择最小成本这样简单，也可能是要求建立复杂的数学模型来进行分析。合适的细节水平会因为系统的复杂性以及潜在影响的大小的不同而存在很大差异。5.反复修改（Iteration）。对于任何一个复杂系统分析项目，其目标、备择方案及模型都需要进行反复的修改。这是因为只有在多次分析中，我们才能不断理解系统。在第六章，我们把这个步骤建立为标准化的“推测与反驳”过程。通过对项目进行系统分析，可以帮助我们更好的聚焦那些我们关心的问题（如主要的着力点在哪里），使我们更深刻理解系统，同时也可以培养出良好的团队合作能力。因此，系统分析对于任何制造改进项目都是至关重要的起点和参考结构。19.2.2开始变革系统分析在产生和评估方案时是非常有价值的。但是不管一个方案多么好，如果不能被很好的沟通理解它将永远也不可能被执行。世界上所有的工厂物理学的争论将不会改变制造组织，除非组织中的人被说服从而认为有必要变革并明白如何进行变革。克服制度上的束缚是非常困难的，就像马基雅维利说的：没有什么事情比推行一套新的秩序更难、风险更大、不确定性更多。推行一套变革项目所需要努力程度依情况而定。如果一个生产线的管理者从工厂物理学的观点出发，意识到缩短生产准备时间将会直接降低WIP数量和周期时间，并且有权利建立一个由工程师和机械操作工人组成的团队来减少生产准备时间的话，那么他应该很有可能会实施下去。喧闹、标语或者革命在系统进行细小的持续改善时都是不需要的。虽然说这样的变革不会再造这个企业，但是在企业的逐步改进过程中却是重要组成部分。更大的变革，比如将工厂重新看作是基于时间竞争策略的一部分，这就需要很多部门的2支持了。通过弄清楚整个产品分销过程来从根本上减少顾客的提前期（这涉及销售、订单确认、制造、顾客服务以及其他一些职能）就需要具有强烈改革意愿的领导者的领导力。根据不同系统，这可能会是工厂经理，或者如果会影响到高于工厂层面的时候（例如产品开发或部件生产）可能就需要更高层的制造副总或者首席运营官。一旦负责系统变革的领导者确定下来，对他来说最重要的就是进行变革前的动员和提供推行变革的支持。如果这个负责人只是进行几场煽情的演讲然后就消失的话，那么进行改革的动力也就会随之很快消失。一位有足够权力的有效领导者要做的就是不断的激励大家，促进改革，而并不需要自己亲手去进行改革。系统分析团队主要负责系统分析并检查在结构重组时的执行情况，这个团队可以用不同的方式来组建和管理（见海斯、威尔怀特和卡拉克1988，哈默和钱皮1993的例子）。这一方面的具体我们不再赘述，但是我们总结出以下这些有关系统分析团队的观点：（649|650）1.团队不应该成为委员会。这样一来，队伍可以保持一个足够小的规模从而能够积极地发挥作用。如果团队成员超过十个人，就很难将所有人统一起来以至于影响团队的效率。2.团队中应该包括来自于改革所影响的各职能部门的关键人员。例如，如果要缩短产品的周期时间，团队里面就必须包含有制造、销售、生产控制等方面的人员。团队成员必须站在整个工厂的角度去进行改革，而不应该总是维护他们自己部门的利益。为此，可以为团队成员提供这样的机会：在完成项目以后，可以让他们继续留在系统分析团队继续另外的改革项目。这样就可以激励他们为工厂全局利益考虑，而不是只为本部门利益着想。3.团队应该包含有一些和系统要改革的内容没有直接联系的人。这些人可以是组织中其它部门的人，也可以是独立的顾问。加入这些人主要是为了打破公司原有的习惯思维及传统。团队中如果都是公司内部的人往往会导致事态继续朝着错误的方向发展。得到了有影响力的领导和精心挑选的分析团队的支持后，系统分析就可以成为带给组织巨大变化的有力工具。19.3关注团队合作在现在的制造企业中，大的失败并不是最大的危害，相反，最大的危害却是来自许多小的成功。当一个企业试图改进制造实践时所犯的明显错误将是一次崇高的努力和珍贵的学习机会。在一个良好的环境中（勇于冒险的人不会受到惩罚，人们对于一次失败不会有过激的反应），这样的失败是在持续改善道路上必要且积极的一步。相反，在安全的小项目上做出很小的改进往往使领导者给出积极的业绩评价，但是却逐渐削弱企业的竞争力，其原因在于这些小的项目消耗了企业的各种资源。一个企业如果太关注于低收益的改进就等于是把生存机会拱手让给有更高目标企业。在竞争如此激烈的时代，“无风险”战略几乎就是失败的代名词。上述结论意味着组建系统分析团队时最关键的第一步就是使团队将重点放在真正重要的问题上。实现这一点的一个方法是：保证系统分析团队研究的最初主题的范围足够大，以使他们能够识别出主要的着力点。作为一个例子，这里提供了多年前作者亲身参加的一个系统分析案例。这是在一个刚落成的工厂里，设定的目标是提高涂装的效率。在听取了许多涂装中存在问题细节后，我们询问了提高涂装效率的动机，得到的回答是因为他们的周期时间比竞争者长。但是在我们了解了更多的情况后，才知道涂装的时间在10周的周期时间中只占不到一天。最后，我们发现制约生产周期的主要因素是订单确认环节，它要花去4周甚至3更多的时间。这样，尽管我们找到了一个适合研究的关注点，但如果一开始的关注点是像“在更快速的竞争中保持盈利性”这样广泛的题目而不是狭隘的“提高涂装效率”的话，我们本可以更快的找到要分析的问题。（650|651）19.3.1帕累托定律分析一个复杂制造系统并且从中挑选出最重要的方面的基本工具就是帕累托定律，有时候也被称为80/20准则，帕累托第一次将其作为经济学定律提出的，即“80%的财富掌握在20%的人手中”。如果推广到更广泛的领域，它可以被表述成任何问题（利益）的大部分都是由它其中的小部分的所引起的。例如，占少数的一部分零件构成了需求的绝大部分，少数的维护条目占据了绝大部分的维护预算，少数的一部分顾客带来了大部分的销售额以及投诉。帕累托定律可以作为一个管理指南，告诉我们将“重要的少数”和“不重要的多数”区别对待。少数大批量的零件应该在高效率的流水线上加工，那些小批量的零件则可以在效率较低的加工车间中进行。少数大批量的材料可能需要每天都按时配送一次，而那些小批量的零件则可以一次购买然后在库房存放着。少数机床往往是造成较长停工的主要原因，需要大量的维修工具以及专门的修理程序，而大部分的机床出了问题只需要按照一定的程序维修就可以解决，不会造成很长的停工。与大部分小需求的顾客相比，少数大需求的顾客可能会得到优惠。在每种情况下，我们都应该将有限的资源应用在可以发挥最大效用的地方。帕累托定律也可以作为一个简化工具来应用。例如，在一个制造工厂中，当所有的因素都被考虑时，其流程将是错综复杂相当混乱的。当只考虑那些主要因素时，一个更加简单的模型就出现了。研究这个简化的模型很可能使我们更容易理解整个系统的本质核心所在。19.3.2工厂物理学定律一旦系统通过应用帕累托定律精简到一个能够管理的水平时，支持系统分析团队进行分析的基本工具便是工厂物理学原理。首先最重要的是，工厂物理学定律提供了关于系统将如何运行的直觉。此外，工厂物理学定律也可以提供分析方法，这些方法在针对不同的问题也可以得到其他许多建模与分析技术的补充。下面汇总了本书之前介绍过的主要工厂物理学定律。定律（里特定律）：CTTHWIP×=定律（最佳情形绩效）：:给定WIP水平为ω，最短周期时间为⎪⎩⎪⎨⎧≤=其他若rωWωTCTbbest00给定WIP水平为ω，最大产出为（651|652）⎪⎩⎪⎨⎧≤=其他若rWωTωTHbbest00定律（最