广义动量定理与系统思考——战争、管理学与经济学通论1

广义动量定理与系统思考——战争、管理学与经济学通论

2.8 广义速度V与管理理论

广义动量定理Fαt=MV中，增加广义速度V，可以增加成果MV。有三大生产方法可以增加广义速度V，分别为福特的流水线生产，大野耐一的丰田生产方式和高德拉特的TOC制约理论。

加快产出速度V是工厂的主要目标，高德拉特说：“加快流动（或缩短生产所需时间）是工厂的主要目标。”；大野耐一说：“我们所做的，其实就是注意从接到顾客订单到向顾客收帐这期间的作业时间，由此剔除不能创造价值的浪费，以缩短作业时间。”

三种生产理论是广义动量定理与系统思考的结合，广义动量定理用来产生成果MV，系统思考用来指导何时产生，产生多少，产生什么样的成果才能使系统的产出最大化。在三大生产理论中，以广义动量定理所阐述的工业工程来增加成果，以系统思考的负反馈来指导生产。

2.8.1 福特的流水线生产

流水线生产，指劳动对象按一定的工艺路线和统一的生产速度，连续不断地通过各个工作地，按顺序地进行加工并生产出产品的一种生产组织形式。它是对象专业化组织形式的进一步发展，是劳动分工较细、生产效率较高的一种生产组织形式。亨利?福特(Henry Ford)于1913年在密歇根州的Highland Park，建立的生产系统。

1913年，福特应用创新理念和反向思维逻辑提出在汽车组装中，汽车底盘在传送带上以一定速度从一端向另一端前行。前行中，逐步装上发动机，操空系统，车厢，方向盘，仪表，车灯，车窗玻璃、车轮，一辆完整的车组装成了。在手工生产时代，每装配一辆汽车要728个人工小时，而福特的简化设计，标准部件的T型车把这缩短为12.5个小时。进入汽车行业的第十二年，亨利福特终于实现了他的梦想，他的流水线的生产速度已达到了每分钟一辆车的水平，五年后又把进一步缩短到每十秒钟一辆车，生产效率提高了4488倍。

流水线是怎样提高速度的？

流水线把生产工序被分割成一个个的子过程，每个子过程可以和其他子过程并行运作提高速度。工人间的专业分工更为细致，产品的质量和产量大幅度提高，极大促进了生产工艺过程和产品的标准化。制成品被大量生产出来，尤其是多样的日用品在流水线上变成了标准化商品。福特的流水线不仅把汽车放在流水线上组装，也花费大量精力研究提高劳动生产率。福特把装配汽车的零件装在敞口箱里，放在输送带上，送到技工面前，工人只需站在输送带两边，节省了来往取零件的时间。而且装配底盘时，让工人拖着底盘通过预先排列好的一堆零件，负责装配的工人只需安装，这样装配速度自然加快了。汽车生产流水线以标准化、大批量生产来降低生产成本，提高生产效率的方式适应了美国当时的国情，汽车工业迅速成为美国的一大支柱产业。他在一年之中生产几十万辆汽车，这个新的系统既有效又经济。结果他把汽车的价格削减了一半，降至每辆260美元，1913年，美国人均收入为5301美元，1914年，一个工人工作不到四个月就可以买一辆T型车。

亚当?斯密在《国富论》中阐述了分工理论提高效率的原因：第一，分工专业化是劳动者的劳动技巧或熟练程度日益增进。第二，分工可以减少由一种工作换到另一种工作损失的时间。第三，分工使劳动简单化、专门化，从而为机械的发明和使用创造了条件。

1）流水线生产框图：

以带字母的方框来代表生产单元，以黑线来表示物流，绿线来表示信息流。通过系统框图来分析流水线生产，精益生产和TOC制约理论。

在福特的流水线生产中，产品单一，需求量大，两道工序之间有放置上道工序的产品。福特的流水线式一个大的负反馈系统，目标生产量=客户需求量-已生产量，由于客户需求巨大，客户需求量一直大于生产量，所欲目标生产量一直是正值，即生产系统需要一直生产此品种的产品直至到满足客户的需求为止。由于产品单一且需求量大，值得花费金钱和人力为此产品专门建立一条产线。两道工序之间的空间用来防止上道工序过量生产，一旦空间被填满就必须停止生产，过量生产会产生不必要的库存，从而增加企业的成本。

流水线生产是一种负反馈系统，目标生产量=客户需求量-已生产量，由于客户需求量足够大，所以目标生产量一直为正，即需要一直生产。每道工序也是一个小的负反馈系统，两道工序之间的空间可容纳的数量是上道工序可以生产的最大生产量，当空间被填满，则必须停止生产。所以每道工序需要生产的数量=空间可容纳数量-空间已容纳数量。

流水线适用条件：产品单一，需求量大的产品。

2.8.2 丰田生产方式和精益生产2.8.2.1大野耐一的丰田生产方式

丰田生产方式（TPS）是日本丰田汽车公司所创造的一套进行生产管理的方式、方法，以消除浪费、降低成本为目的，以准时化和自动化为支柱，以改善活动为基础，通过消除所有环节上的浪费来缩短产品从生产到客户手中时间从而提升企业竞争力的生产方式。

“彻底的杜绝浪费”是丰田生产的基本思想，准时化和自働化是其两大支柱。丰田生产方式所追求的目标是成本最小化，彻底的杜绝浪费，就可以以最小的成本生产出产品，从而保持企业的竞争力，而准时化和自働化是实现彻底的杜绝浪费的手段。TPS系统迫使整个工业界转变对库存的看法，从视之为资产转变为视之为负债。所以准时化生产可以实现最小库存的目标，从而减少成本。看板是实现准时化生产的手段。人性自动化可以防止生产不合格的产品，不合格的产品会增加公司成本，所以自働化也是实现成本最小化的手段。增加系统的产出速度可以有效减少成本。

丰田生产方式是广义动量定理与系统思考的结合，广义动量定理所阐述的工业工程用来分析如何产生成果，如何减少浪费，标准化作业等；系统思考得负反馈用来指导工业工程何时产生成果，产生什么样的成果，产生多少成果使系统的有效产出最大。

从系统的角度说，下一级流程都是上一级的客户，下一级需要在某时刻，需要某个数量，某种类型的产品是客户需求，恰在需要的这个时刻，给予客户需要数量的某种产品正好可以满足客户的需求。过早，过量，生产不需求产品都会产生库存，从而增加企业成本；过晚，过少的生产不能满足客户的需求，不能将客户的需求转化为企业的销售，从而不能为企业创造价值。这和军事理论的精确打击的道理是相同的。

丰田生产方式框图：

在丰田的生产方式中，每一个工作单元会从事多种产品的生产，这样的工人叫做多能工，而不像福特的流水线中的工人只负责一种工作。丰田生产方式适用于多品种，小批量的产品。由于需求量少，不值得去建立专有产线，这就要求员工的多能以适应多品种的不同需求。在下图中，A生产单元就是一个可以生产多种产品部件的单元，分别给三条生产线提供产品。一条生产线由多个负反馈系统组成，而每个生产单元又包含多个负反馈系统。丰田生产方式使用拉动式的生产，通过看板来实现拉动式生产的信息传递。

其中的每一工序都是如下的负反馈系统。

生产单元通过目标生产量的指导来生产指定数量，指定型号的产品。目标生产量=目标库存量-剩余库存量=目标库存量-（原库存量+产出量-下道工序取走量）=目标库存量-原库存量+下道工序取走量-产出量。如果在下道工序取货之前，此工序的原库存量等于目标库存量，并且系统没有正在生产的在制品，那么目标生产量就等于下道工序取走量。下道工序在取走货物时，物流向下流动，同时通过看板系统将信息上传到此工作单元以指导其生产。

有库存是为了最快的交付期，过多的库存会增加成本，所以系统需要有合适的库存量。如果I产线的客户需要一件产品，而D1有库存，那么生产期为0；如果D1没有库存，C1有库存，那么生产周期最少是D1的生产时间。

2.8.2.2精益生产

精益生产（Lean Production，简称LP）是美国麻省理工学院数位国际汽车计划组织的专家对日本“丰田JIT（Just In Time）生产方式”的研究而命名的生产方法。

精益生产的5个原则：

1）价值：精确的定义特定产品的价值。

2）价值流：识别出每种产品的价值流。

3）流动：使价值不断流动。

4）拉动：让顾客从生产方面拉动价值。

5）尽善尽美：永远的追求尽善尽美。

定义价值就是定义顾客所需要的产品质量m，这是生产出的产品需要达到的目标。价值流是产生价值m的过程，也就是广义动量定理的过程市场Fαt，不能产生价值m的过程应该减少到最小，这一点和工业工程中介绍减少动作动作路程的道理是相同的。减少不必要的步骤可以加快产品的产出速度而提高产出量，也可以减少占用时间，人力和物料等的成本，这和TPS中所说的“消除一切浪费”的思想是相同的。使价值流动可以增加产品的产出速度V，从而增加成果MV。让顾客拉动价值是为了指导生产客户马上需要的产品，而不是客户不需要的产品，这样可以减少库存，从而减少负债，增加系统的有效产出。尽善尽美是不断的优化上述四个过程，使成果MV越来越大。德国保时捷公司在董事长魏德卿的领导下，引入精益生产，使保时捷成为世界最赚钱的汽车公司。

精益生产发展了TPS思想，在《学习观察：通过价值流图创造价值、消除浪费》提出的图析不是每个生产环节都需要使用看板来完成负反馈环，精益思想将TPS进行了简化，实施的方法也简化，使其实施更容易，且结果更好。

此处引用《学习观察：通过价值流图创造价值、消除浪费》书中的一个例子，并简要进行讲解。

例子：

阿克米冲压公司为汽车装配厂生产钢制转向管柱支架，该产品分为方向盘左侧、右侧两种类型，成品发往国家大道汽车装配厂。

顾客需求：每月18400件，其中：左侧转向支架12000件，右侧转向支架6400件。顾客工厂每天按照两班运转；每个货盘中有20件产品，一个货箱最多可以放10个货盘，顾客以货盘为单位订货。每天用卡车向顾客发一次货。

阿克米工厂数据

工作时间：每月工作日20天，所有生产部门每天两班，每班8小时，必要时可以加班，每班有2个10分钟休息，在休期间，手动机停止工作，午餐不计入工作时间。

生产工序：该产品的工序包括冲压、点焊1工位、点焊2工位、装配1工位、装配2工位和发运。

根据客户和阿克米公司的情况绘制价值流现状图，原书图如下：

通过对客户需求，供应商情况和企业的自身情况绘制出企业的价值流现状图。

通过精益价值流的分析，绘制出价值流的未来图。从图中可以看出生产交付期从23.6天缩短到5天。此工程的未来价值流图包含3个负反馈，包括供应商环，冲压环和定拍环。每一个拉动系统的超市都对应着一个负反馈环。

以精益思想的5个原则来分析这个例子，

1）定义什么是价值。

也就是质量m，价值为生产的左右管柱支架。数量n为12000件左侧，6400件右侧，速度V为60秒/件（18400件/20天/2班=460件/班，27600秒（每班可用工作时间）/460件=60秒/件）。所以每天要产生的广义动量MV为920件*管柱支架质量*60秒/件（其中920件中包含600件左侧支架和320件右侧之间）。

2）分析价值流。

收到供应商的钢材后，经过阿克米公司的冲压，点焊1，点焊2，装配1，装配2的这5道加工工序后，变成成品，然后发运到客户公司。每一道工序的数据情况在相对应的加工工序下进行了标明。

3）流动

通过分析，冲压时间为1秒，与节拍时间相差太大，不宜引入连续流。而两个焊接和两个装配的时间与节拍时间接近，可以引入连续流。装配和点焊的总时间为187秒，而节拍时间为60秒，这样就需要3.12人来完成装配和点焊的工作，当前的4人有些浪费，通过工艺改良，将每个工人的单位工作时间减少到55秒，三人总时间为165秒，小于180秒。

4）拉动

在不能引入连续流的地方使用超市，在冲压工序前有卷材超市，用于保证冲压工序有合适的工作库存缓冲，在冲压工序后有超市，用于保证焊接+装配工序的正常工作，在焊接+装配工序后有成品超市，用于保证有合适的发运缓冲，超市的作用和福特的空间缓冲，高德拉特的时间缓冲作用是相同的，保证下道工序不挨饿，可以正常工作，超市的大小取决于现场的墨菲效应和节拍等，超市的库存量不宜过大，过大则在制品过多，易造成生产混乱，并且库存是负债，需要减少；库存也不宜过少，过少的话，一旦发生墨菲效应，下道工序就马上停工，影响系统的总产出。超市是一个负反馈系统，输入的大小为超市的目标库存大小，而生产的目标是偏差库存，偏差库存=目标库存-实际库存。

5）尽善尽美

减少各道工序的换模时间，增加开机率到100%，可以减少生产总时间，这一点作者将在‘经济批量与单件流’的章节中进行论述。通过均衡生产，降低库存量，缩短交货期。各道工序的都可以通过不断改善，从而缩短交货期。

精益价值流图析中，使用反E来表示超市，与TPS的拉动系统功能是相同的；而先入先出的管道与福特流水线的空间缓冲道理相同，管道有大小容量的限制，达到限制时，停止生产，是负反馈系统。精益价值流图使精益生产更容易理解和实施。

精益生产适用条件：产品多样，需求较小但稳定的产品。

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