豐田生產系統的整體架構(續)



編者前言

延續上一篇文章,本篇會細究支援JIT生產的重要系統-看板系統以及透過那些機制的支援,來維持整個看板系統的順利運作。

看板系統(KANBAN SYSTEM)

在此系統中,需要單元的種類與數量會被寫在類似標籤的卡上,我們稱之看板,它會被製程中的員工傳遞到前一個製程。因此,許多工廠內的流程會互相連接。這樣製程間的連接可以達到在多種產品情況下的需求數量的控制。
TPS中,看板系統需要有下列的支援:

  • 平滑的生產(Smoothing of production)
  • 標準化的作業(Standardization of jobs)
  • 改機時間(設置時間)的減少 (Reduction of setup time)
  • 改善的活動(Improvement activities)
  • 機器佈置的設計(Design of machine)
  • (Autonomation) 
 

藉由看板系統來維持JIT
Maintaining JIT by the Kanban System

許多人錯誤的把TPS稱作看板系統。事實上TPS負責生產產品,看板系統則是管理JIT生產的方法。簡單來說,看板系統是一個負責調和製程、控制生產數量的資訊系統。除非許多系統的必要條件(前述的6)有完美的實施,不然即便有導入看板系統,JIT還是很難被實踐。

看板是一張卡片被放在長方形的塑膠信封中。有兩個種類的看板是最常被用到:領取看板(Withdrawal Kanban)和生產看板(Production-ordering Kanban)
(補充)兩種類型看板的圖片可參考此網站:http://www.ifm.eng.cam.ac.uk/research/dstools/kanbans/)
Production ordering kanban
Withdrawal kanban

取用看板詳述了下一個製程要取走的數量,而生產看板則會顯示上一個製程要生產的數量。下面會有圖例與案例說明。

 

透過看板傳遞資訊

Information via Kanban

卡片會在工廠內、豐田與其合作公司和協力廠商的工廠。在這樣方式下,看板可以傳遞領取或生產數量的資訊來達成JIT生產。(編按:故有學者認為,豐田生產方式最獨到的地方是他的供應鏈管理)

 

適應改變生產數量

Adapting to Changing Production Quantities

考量到利用看板來達成生產上的精確調整。若某一機器每天生產100個齒輪,若下一個製程每天透過領取看板取要求每次以5個齒輪為批量。則在此批量下一天會取用20次,則總量會是剛好的100個齒輪。假設在某種生產計畫下,需求總量減少10%,則下一個製程每天就只要取用18次,也就是每天需求總數為90個齒輪,而剩餘的時間則可以停止生產;反之若是需求總量增加10%,則每天就取用22次,前一製程則要生產110個齒輪,以加班的方式來增加那10單位的產出。
雖然TPS的管理哲學認為每一個零件是可以在沒有任何停滯(without any slack)及不必要的存貨下,但對於可能變化的風險應對還是必須存在。而這樣的風險處理會藉由利用加班時間或是對於每一個製程的改善來達成。
(編按:製造系統管理課程曾提及豐田的兩班制4-8-4-8排班8小時為正常上班時間,4小時則彈性作為加班時數的緩衝,目的就是應付上述可能遭遇變化的風險;另外這也與限制理論當中的平衡產能及平衡流量有所對照,TPS則是後者的思維,不追求最大產能,視需求來調整產能,並保有應對的餘裕產能)

平滑生產(Production Smoothing)

Production in Accordance with Market Demand

對於看板生產及最小化人力、設備與在製品的閒置時間,生產的平滑是很重要的條件。平滑的生產是TPS的重要基石。
如同前述,每一個製程到前一個製程在需要的時間,取走需要的商品與數量。在這樣的生產規則下,如果下一個製程取用工件是在數量或時間有波動的狀況下,則前一個工程會需要準備更多的存貨、設備、人力,來應付需求數量的尖峰。
因此,汽車的組裝線,也就是豐田工廠的最終製程,會生產且運送各種類的汽車根據他們自己的時間區間,而這個時間區是以平均售出一單位的汽車的時間間格而定(又被稱作節拍時間takt time)。而這條生產線也會如同前面的製程以相同方式,收到需要的零件。(這被稱為產品組合的平滑)
簡單來說,最終組裝線要平均的生產各種類的產品,並與他們自己每天的節拍時間一致。每一個生產的零件在各自的刺組裝線領取的數量變化都要最小化,才能使得次組裝線生產以固定的速率來產出零件(稱作零件使用平滑化,parts usage smoothing)

 

適應產品多樣化以通用機器

Adapting to Product Variety by General-Purpose Machines

考量實際生產的機台或設備,在產品多樣化與生產平滑間會有衝突。如果沒有很大的產品多樣性,則有特定的設備進行大量生產會是降低成本的利器。(編按:對照到亨利福特的生產理念,與此概念非常符合,以大批量生產降低單位成本)
然而在豐田有很多種類的汽車,差異在於各式不同的組合如輪胎、選配件、顏色等。例如Coronas就有3000~4000種類實際被生產。為了提倡平滑生產在產品多樣化的情況下,所以需要採用通用的機台或具有彈性的機台。藉由在機台上放有特定儀器或工具,豐田有特定的生產流程可以適應通用可行性。
而平滑生產對應到產品多樣性的概念有幾個優點:
第一個,使生產作業可以適應每天需求的迅速波動,即便是每天以小批量來生產很多種類產品。
第二點,平滑生產可以在沒有產品存貨的狀況下,應付客戶訂單每日的變化。
第三點,如果所有製程都根據節拍時間達成生產,則製程間的平衡會被改善,且在製品存貨也會跟著降低。
平滑生產的實踐需要減少生產前置時間,達到迅速且即時生產多種種類的產品。減少前置時間,則要為了達成批量最小化進行降低設置時間(改機時間,Setup time)。而縮小批量的最終目標,則是達成單件流生產(One-piece production),也是後續會提到的議題。
前置時間(時間區段,從生產訂單發放後開始起算,經過生產,到達倉庫所花費的時間)

 

縮短設置時間(改機時間)

Shortening Setup Time

提倡平滑生產最困難的點就是設置(改機)問題。以射出工程(Pressing process)微粒,最常見的現象是可以用連續使用單一種類的模具(die)來達到成本降低的效果,因此會傾向用最大的批量大小,來減低設置成本。
然而,在這樣的情形下若要最終工程要平衡它的生產並且試著降低在沖床製程跟接續的工程間的存貨,則射出部門和他前面的部門都必須要頻繁且快速的設置(改機)。代表著射出要更換許多種類的模具來對應多樣化的產品,也就是接續的製程會頻繁的領取。
19451954年間,豐田射出部門的設置時間(改機時間)大約為23小時,而在19551964年已經降到只要1/4小時,在1970年後,已經降到只需要3分鐘。
為了縮短設置時間(改機時間),事先熟練地準備需要的夾具(jigs)、工具、和接下來需要的模具和物料,並且移除原先的模具和夾具在新的模具設置好之後,此時機器才開始作業。這樣的設置過程,可以被稱為外部換模(External setup);同樣地,作業員在機器停止時專注在更換模具、夾具、工作或物料,則這樣設置過程被稱為內部換模(Internal setup)。最重要的關鍵在於,如何盡可能地將內部換模轉換為外部換模。(編按:言下之意,如何降低因為換模而導致機台停機的產能損失,若能將內部換模改為外部換模,則停機時間會因此降低)

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