丰田生产与水库模型：深度类比解析

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大家好，今天小编来为大家解答丰田生产与水库模型：深度类比解析这个问题，很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

内容提要：本节使用物理学中的油藏模型来分析丰田生产系统。每个生产单元包含两个库，即原料库和成品库。生产人员控制原料阀门和生产阀门。打开原料阀门，原料仓库库存增加；打开生产阀门，成品仓库库存就会增加。生产人员控制原材料阀门和生产阀门，使实际库存与目标库存一致。

1）初始状态下，实际库存等于目标库存，原料阀门和生产阀门关闭。关闭生产阀门意味着该工序的生产已停止，而关闭原料阀门则意味着该工序不需要原料配送。原材料经过阀门的生产后，就成为该流程的成品。阀门的生产相当于加工过程。这个过程中的生产人员有两个目标要完成，一是原材料仓库的目标库存，二是成品仓库的目标库存。当实际库存等于目标库存时，目标达到，停止生产，防止生产过剩和不必要的库存，从而造成浪费。当成品仓库实际库存小于目标库存时，生产人员打开生产阀门开始加工，原材料仓库库存减少，生产仓库库存增加。在打开生产阀门的同时，生产人员也打开了原材料阀门，导致原材料仓库中的实际库存不断增加，直至等于目标库存（如图6-64所示）。

图6-64 TPS油藏模型状态一

2）成品仓库实际库存小于目标库存，原料阀门和生产阀门关闭。该状态相当于下游工序从本工序取走部分成品，从而使本工序成品仓库中的实际库存小于目标库存。在丰田生产方式中，本工序成品库存的减少是因为下游工序通过收货看板取走了本工序成品仓库中的部分库存，而取走的数量是与目标的差值。库存与实际库存（如图6-65所示）。

图6-65 TPS油藏模型状态二

3）生产阀门打开，成品库实际库存增加，原材料库实际库存减少。当生产人员发现自己的成品仓库实际库存小于目标库存时，就会打开生产阀门，对原材料进行加工，增加成品仓库的库存，直到成品实际库存达到目标库存为止。仓库等于目标库存。在丰田生产方式中，当下游工序从本工序取出一定数量的成品时，就会向该工序发出相同数量的生产看板订单。该工序生产人员收到生产看板后开始生产，完成生产看板要求的数量后停止生产。生产的数量是下游工序取走的数量，也是目标库存与实际库存的差值（如图6-66所示）。

图6-66 TPS油藏模型状态三

4）原料阀门打开，原料仓库库存增加。由于上一步打开生产阀门处理原料，原料库存开始减少。此时原材料的实际库存小于目标库存，生产人员需要打开原材料阀门，使原材料从上游工序的成品仓流入本工序的原材料仓。工序，从而增加该工序原材料仓库的库存，直至实际库存等于目标库存。生产阀门可以与原材料阀门同时打开，只要原材料仓库中的实际库存不大于目标库存即可。在丰田生产方式中，这个流程开始使用自己的原材料仓库中的原材料进行生产，这会导致原材料仓库库存的减少。因此，此时丰田生产方式会生成与成品仓库生产数量相同的原材料仓库拣货板，以促进原材料的分配。员工到上游工序领取原材料，补充自己的原材料仓库库存。收到的数量与从下游拿走的数量相同，然后下游需求传导到上游，产生拉动效应（如图6-67所示）。

图6-67 TPS油藏模型状态四

5）原料阀门和生产阀门关闭，实际库存等于目标库存。当成品仓库实际库存等于目标库存时，生产目标达到，关闭生产阀门，防止生产过剩；当原料库实际库存等于目标库存时，关闭原料阀门。然后恢复到初始状态。在丰田生产方式中，当生产人员完成下游下达的看板生产订单时，该工序的生产停止。当原料分销商收到本流程下发的取货看板订单时，本流程停止接收。此时实际库存与目标库存相等（如图6-68所示）。

图6-68 TPS油藏模型状态五

在丰田生产方式中，生产看板是开始生产的命令，当生产看板指定的数量完成时，是停止生产的命令。收货看板是开始收集原材料的命令，完成收货看板指定数量的收货是停止收集的命令。在库管理模型中，如果实际库存小于成品仓库目标库存，则命令开始生产，如果实际库存等于目标库存，则命令停止生产。当原材料仓库实际库存小于目标库存时，为开始收货的命令，当实际库存等于目标库存时，为停止收货的命令。可以看出，生产看板或接收看板的数量等于目标库存减去实际库存。看板的作用是计算目标库存与实际库存的偏差，即看板指定数量=目标库存-实际库存。从完成这个功能的角度来看，看板并不是必须的。例如，装配线生产和TOC控制理论中不存在看板。此外，纸质看板方法还可以进行优化。

在丰田生产方式中，看板通常以纸质看板的形式存在，看板的变更相对费时费力。原材料的配送由配送人员完成。配送人员根据收货看板领料，在领料的同时向上游工序下达生产看板订单。因为我们知道看板的作用，结合现代智能物流配送系统，我们可以优化丰田生产系统。每个流程仍然有两个目标，即原材料库存目标和成品库存目标。通过计算机或简单的限位开关实时测量库存的实际数量。例如，成品仓库的目标库存为8件，每4件放入一个集装箱中。每放入一个成品，触发容器内的限位开关或遮挡光线，自动记录一件。这样就实现了实际库存的实时检测。目的是要生产的数量=目标库存-实际库存。这样就达到了使用生产看板的目的，即不需要使用生产看板。该工艺生产时，会利用自身的原材料库存，从而减少原材料库存。原材料库存也会采用类似的检测方法，因此需要采集的数量=原材料库目标库存-实际库存。这个取货命令通过有线网络传输到上游工序，上游工序的智能传送带根据这个数量输送原材料。这种取货命令还可以通过无线方式传输给智能配送机器人，类似于物流系统中的货物配送机器人，由这些机器人自动进行配送。

每道工序都有自己的原料仓库和成品仓库，每道工序都有原料阀门和生产阀门。将各个流程连接起来就形成了多流程的丰田生产系统（如图6-69所示）。

图6-69 TPS油藏双库存模型

在工序间距离较近或交货及时的环境下，可以取消该工序的原材料仓库，直接将前工序的成品仓库作为自己的原材料仓库。例如，流程D取消自己的原材料仓库（如图6-70所示）。

图6-70 TPS油藏模型单库存

水库库存和物品流

在丰田生产系统中，目标库存越高，交货时间就越长。因为库存是一种成本，所以成本会更高。为了缩短交货时间、降低成本，丰田生产方式不断减少库存数量。在水库模型中，水库的目标库存越大，水从一个水库流到另一个水库所需的时间就越长。从水库到水流的流量相当于原材料流入生产企业和流出生产企业。水停留的时间越长，就越容易变质，类似于大量库存产品无法销售。通过将水库的目标库存从原来的目标库存减少到当前的目标库存，减少了目标库存的数量，减少了水库进出水的时间（如图6- 71）。

图6-71 TPS降低目标库存的油藏模型

不断降低库存高度，直至库存数量达到1，成为单件流。单件流是极限库存状态。为什么很多企业在实行单件流的时候就崩溃了？也就是说，在实现单件流时，进程经常会出现饥饿现象。单件流一拉就断的原因是在制品数量小于极限在制品所需数量。那么极限在制品数量如何计算呢？

从TOC控制理论的角度来看，系统的速度是由瓶颈速度决定的。在实现单件流时，如果系统的输出速度低于瓶颈速度，那么瓶颈进程肯定会饿死，即一拉就断。根据利特尔定律：库存数量=交货时间/瓶颈时间，这个提前期可以是产品进入生产线和流出生产线所需的最短时间。如果一条生产线有4道工序，每道工序所需时间分别为3分钟、3分钟、5分钟、4分钟，则这条生产线的时间长度为15分钟，瓶颈时间为5分钟。在制品的最小值为15/5=3 件。如果WIP数量小于3，系统不可能以每件5分钟的稳定速度输出。因为如果有2个WIP的话，10分钟后就没有材料可以生产了，不可能以每一个5分钟的速度输出。在实际生产中，除了生产时间外，还存在工序之间的等待和运输时间。添加这些时间后，交货时间会更长，库存数量=交货时间/瓶颈时间，瓶颈生产时间保持不变。随着交付时间的增加，只有增加在制品数量才能保证系统以瓶颈速度输出，而不会一拉就断。

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