【連載第43期】《精益工具箱》之看板和拉動

書籍簡介

　　作者：約翰·比切諾

　　本書介紹了精益的基本理念和最新的發展動態，從戰略的角度介紹了精益轉型的框架和實施步驟，詳細闡述了精益工具的具體應用，將本身理論體系鬆散、源於實踐經驗總結的精益技術按照有機的方式組織起來，分別從概述、理念、戰略、轉型的總體框架展開，具體到對最常用的實用精益工具進行詳細的講解。

　　本書通俗易懂，寓教於樂，特別適合於希望全面了解TPS的企業領導、推進精益革新的各級幹部、實施精益改善的IE專業人員、生產現場的管理與作業人員，以及對精益生產感興趣的社會各界人士。

第四十三章：看板和拉動

首先，區分看板和拉動非常重要。它們彼此相關，而且常常被混為一談。拉動系統指基於下道工序消耗而進行的生產，換句話說，需要來自下游工序的需求「拉動」來觸發上游補料工序的生產（或者物料補充）。這和推動系統截然不同，在推動系統之下，集中的計劃部門給出計劃或者預測，各工序據以安排自己的生產，各工序不會顧及它的下一工序是否真正需要該產品或者零件。拉動系統可能是按訂單生產系統，常常確實如此，不過也不是一定要如此。例如，你也可以用成品庫存來供貨，然後再按照其消耗來補貨。

霍普和斯皮爾曼指出，拉丁系統的重要優點是減少在制品庫存和提前時間（因為拉動系統限定了在制品的數量，從而不可能過量生產），平順了生產的流動，改善了質量（因為系統內只允許少量的等待時間，無法承受大量的產出損失），最終，以上各種優點的集中體現就是成本的降低。

那麼，流動和看板是如何聯繫的呢？拉動是計劃的原則，看板是拉動的實現機制之一，而且是最為突出的一個（見圖9-1）。其他的機制可能是CONWIP、鼓—緩衝—繩、雙料盒、傳真看板（faxban），或者聲音信號等。請記住，拉動也是沃麥克和瓊斯的精益原則的第四個。這是有意為之的。因為在引入看板之前需要做很多的準備工作：減少需求的放大效應，減少換型時間，用標準話作業來穩定流動，降低次品率，減少停機故障等。首先要開展這些工作！

看板是減少浪費（Muda）和波動（Mura）的有效方法，也可以消除過載（Muri）。

看板是拉動生產系統的經典信號工具，儘管其形式和數量還存在不確定性的。基本的分類如表9-4所示。

生產看板

（1）單卡片看板。傳統的看板適用於所有穩定的存在重複生產的製造環境。實際中，單卡片看板類別是至今為止最為流行的類型。這種看板便於理解、易於閱讀，而且還便於設計安裝。單卡片看板就是在成對的工作位之間使用的單卡片（或者拉動信號）。儘管在一對工作位之間形成的迴路可能有多張單一看板，每個卡片都授權生產一個或者一箱零件，並將已經生產好的零件（一個或者一箱）移動到指定的位置。它的兩個主要的類別是產品看板和通用看板。

（2）產品看板。產品看板是拉動系統最簡單的形式。如果取走一件產品，就使用產品看板來補充它。沒有產品移動就沒有生產授權，也就沒有生產。在是實踐中，這種看板的變種有很多，比如看板方塊（一個空的方塊就是用另外類似產品填充該方塊的授權），卡片看板（卡片看板返回補料工位，授權生產卡片上列明的產品品種和數量），傳真看板，或者「電子看板」（和卡片看板的運作模式完全相同，僅僅用電子形式來替代拉動信號）。

（3）多產品的產品看板

1）順序作業。順序作業時有多種不同型號的產品，如果產品種類不是太多，產品看板可以用於工作位之間。這時，工作位之間會放置每種產品的部分完工的半成品，用作緩衝。如果最好一個工作位取走一件產品A，就沿生產線順序觸發生產一件產品A的補充品。其他的產品不會移動，直到它們也被取走。這個系統允許對有限的產品種類進行快速反應的補充製造，不過代價是持有每種產品的部分完工的半成品作為緩衝庫存。因此，這個系統在產品品種過多時不適用。此時，就要用到下文介紹的通用看板。

2）按訂單裝配作業。另外一種看板的變型就是用於多種按訂單裝配作業的情形（例如，按訂單生產的個人電腦），每一種零件和部件都準備至少一兩件放置在總裝區域附近的貨架上。接到訂單以後，直接從相應的貨架上取零件進行配置和組裝。貨架上產生的空間對於部裝區域就是生產並補充的信號。部裝區域按照單元布置，直接從物料架上取料生產，完成的部件補充到貨架上的空缺位置。按照這種方式，可以拉動系統來生產上百萬種的不同配置的產品。

3）同步作業產品看板。在物料清單（BOM）或者產品結構存在多種子件的時候，可以通過所謂的「高爾夫球」的看板變型來實現同步。這裡，在主要的裝配進行的同時，信號會被送到生產子件的裝配區域，提醒它們準備相應的子件「準時」地滿足生產線上的主裝配的需要。不同顏色的高爾夫球被送到（通過空氣吹送，或者電子控制）子裝配區域指示它們生產特定的組件。這種形式的看板可以用於內部（比如準備不同的擋風玻璃或者不同顏色的保險杠，用於特定的汽車），也可以用於外部（比如送達外部座椅供應商，讓它們按照特定的順序準備座椅，以滿足特定的順序汽車生產的需要）。

4）緊急看板。緊急看板是「特殊情況」下使用的看板，在異常情況下將它插入看板迴路來進行彌補。這種看板卡使用不同的顏色，這樣可以容易辨別。這種看板自動放到等待隊列的前部，因此可以儘快處理它們的需求。一旦額外數量的產品生產完成，緊急看板就撤出迴路系統。

典型的看板操作順序：

還有一種變型就是在系統中插入額外的看板以應對季節性需求或者補償運輸中斷，比如鐵路損毀或者惡劣天氣。這些臨時看板卡片也需要儘快撤出系統。

（4）產能或者通用看板。通用（或者「產能」）看板授權工作中心補充生產一個零件，不過沒有指定具體生產哪種產品。需要生產的產品由工單或者「廣播時刻表」系統指定。因此，更適用於多樣產品的拉動系統，這些產品具有相似的生產路線，在各生產工位所需時間也差不多。通用看板比產品看板的在制品少，不過反應時間要慢。

（5）信號看板。存在換型的時候，需要使用信號看板（也稱三角看板，或者優先序看板）。零件被取用時，看板就被放在看板信息板上相應的產品列下。如圖9-2所示。可以計算出每種產品的目標批量大小（參加下節的批量大小），目標線標識在信息板上。隨著看板的積累，足夠數量的看板就會觸及目標線，從而開始生產一個批量。這樣的做法可以實時可視化地提示到來的換型。正常情況下，觸及目標線就生產一個批量。如果存在問題，看板可能會積累到超越目標線，此時應該給予更高的優先順序。一般來說，一個批次要生產看板信息板上產品列中所有看板對應的產品數量。在時間充裕的情況下，可以用較小的批量來生產信息板上看板對應的產品。

（6）雙卡片看板。雙卡片看板在豐田公司已經投入使用了很長時間，在其他地方的使用也越來越多，它包括生產看板和移動看板（有時也稱作取料看板）。生產（或者信號）看板用於特定的工作中心，在看板信息板和成品箱（此時生產看板附在上面）之間輪換流動。工作中心的操作員使用它們。它的一種形式是傳送看板：位於特定的一對工作位之間，並在移動看板（收集）箱和裝滿產品的料箱（此時傳送看板附在滿箱上）之間輪換流動。專職物料員使用它們。

專職物料員從看板收集箱中收集傳送看板（通常這是他在常規補料路線中的工作的一部分——同時可參見節拍時間和補料間隔章節），然後將它們送到相應的補料工作位。在那裡，專職物料員將生產（或者三角）看板與裝滿箱的零件分離，並將傳送看板放置在裝滿的零件箱上。然後將生產看板返回到該工作位處的看板信息板上。經生產看板授權開始生產該產品批次以後，操作人員將傳送看板與零件箱分離，並懸掛到上游工序處的看板收集箱。

雙卡片看板和信號看板系統同時工作，也就是說移動的數量和生產的數量不一定相等。這樣有利於使用定拍工序或者計劃平衡箱系統來連接多個工序。同時，生產看板的提前時間很短，因為它只在工作中心使用。這樣快速反應和低庫存水平得到了保證。

在信號看板系統中，有的看板的作用僅僅是觸發運送物料到生產線的請求，請求的對象或者是內部的超市，或者是外部的供應商。在雙卡片系統中，移動看板和上述的生產看板或者信號看板共同工作。

其他看板系統

（1）福特汽車公司的看板系統。福特內部稱它們的看板為SMART卡（取自synchronous material availability request ticket首字母，即同步物料需求單，SMART也是「聰明」的意思），它存在幾種變化。

SMART卡片用於物流慢、體積小、價值低的零件。專職物料員在他們的常規補料路線中收集卡片，並送還SMART辦公室，然後在那裡用條形碼閱讀器掃描。專職物料員根據閃爍燈光來識別補料的優先順序。它是「寬鬆」看板，或者慢速反應系統。

SMART呼叫系統用於高流動性、質量大而昂貴的零件，或者生產線空間比較局促的地方。當物料到達再訂購點以後操作人員按下生產線邊的按鈕發出呼叫。它是「緊湊」看板，或者快速反應系統。

E-SMART系統（電子SMART系統）直接從生產線向外部供應商發出拉動信號。此類零件跳過庫房和超市。

（2）其他形式的看板。看板旋轉木馬是裝在輪子上的存儲貨架，可以旋轉。從後面補料，從前面取料。尤其適用於成套零件。轉在小車上的料盒帶有可能調整的高度指示器，可以用於多種零件。看板卡數量可以根據需求做出調整（如Arvin Meritor公司）。線間排序存儲系統（sequenced in line storage，SILS）用於向鄰近供應商和顧客等近距離運送混合型號的大型零件，使用裝在輪子上的靠自重滑動的貨架來實現。緩慢旋轉的兩個檯面桌子，底層用於存儲物料，上層用於包裝操作。桌子按照節拍時間旋轉，分布於裝配人員四周。有些汽車廠使用穿梭車在一組工位間移動，用於裝配汽車座椅等定製產品。

其他的拉動或者看板還有標準在制品（CONWIP）以及鼓—緩衝—繩（DBR）。這些是多布的看板迴路。CONWIP將第一個流程步驟和最後一個關聯起來。當最後一個流程步驟完成一個小時的工作量以後，第一個流程步驟才允許流入一個小時的工作量。DBR於此類似，不過它關聯的是瓶頸工序和第一個步驟。這些穩健的系統對於價值流中間流程的中斷和干擾不敏感，因此在品種眾多、周期時間或者產品組合不同、存在質量問題或者設備故障的可能性較高的情況下具有相當的吸引力。在約束和工廠物理學一章中對它們有更為詳細的描述。

看板規則：

看板卡數量

和精益製造一致，對於看板卡數量的正確回答總體上應該是「比上次更少！」眾所周知的水和石頭的類比在此適用。也就是，通過移除一張看板（或者減少看板對應的零件數量）來降低庫存水平，「讓石頭露出水平」。注意，通過移除看板來逐步減少庫存的理念是雙贏的方法：要麼什麼都沒有發生，這是你贏了，因為你發現你可以在更苛刻的條件下生產；要麼你「碰到了石頭」，這時你仍然贏了，因為你碰到的不是以前的石頭，而是最緊迫的石頭，或者說是約束。豐田已經像這樣實踐了幾十年。

因此，關於看板卡數量的一般規則就是「先松」——設置充足的安全庫存，然後逐漸收緊，而且一定要堅定方向。或許，大多數情況下看板卡數量的計算都是以在補料迴路中保有充足的庫存為前提。然而，大野耐一對於過量的看板提出警告—那樣對於拉動系統的反應「感覺」就會遲鈍。如果你需要一個公式，可以使用下面的。

計算看板卡數量：介紹。

總體上，看板系統的工作原理與傳統的雙料盒系統一樣。在雙料盒系統中，再訂購點（ROP）是這樣計算的：

ROP=D×LT+SS

式中，D=從下訂單到收貨的提前時間（LT）內的日需求，SS是安全庫存，LT以天為單位。這一熟悉的公式是看板卡數量（N）計算的基礎。如果物料箱或者物料放置空間的容量是Q，那麼看板卡數量就是：

N=（D×LT+SS）/Q

N的計算結果向上圓整到個位數。

通常，用安全提前時間來代替安全庫存數量更好。安全提前時間（ST）是用來緩衝非計劃停頓的允許的時間。此時，看板卡數量計算公式為：

N=[D×（LT+ST）]/Q

注意，計算看板卡數量通常不是獨立的，它需要和EPE周期以及超市容量等結合在一起考慮。下文中將把它們整合到一起來考慮。

1）存在換型的看板卡數量。提前時間必須包括換型時間+批量生產時間+等待時間+運送時間。在精益中我們經常考慮EPE周期（參見批量大小章節）。EPE是以天為單位的生產某種產品組合的周期性間隔時間，因此，它包括換型時間+生產時間+等待時間，不過沒有包括運送時間或者安全時間。運送時間通常和專職物料員（或者水蜘蛛）循環周期或者補料間隔相關聯，實際上是物料消耗地點和換型作業之間的安全響應時間。因此，看板卡數量公式變為：

N=[D×（EPE+運送時間+安全時間）]/Q /

如果A零件的需求是每天30件，每天生產三次，運送周期是1個小時，安全時間是2個小時。物料箱可以放5件產品。每天按照8小時安排生產。那麼N=[30×（2/8+2/8）]/5=1.5個看板。因此你可以選擇在迴路中投放4個或者5個看板。此時，通常使用三角形看板，表示迴路中存在換型作業。

批量大小是30/3=10或者說2個看板，它也就是換型作業旁的看板信息板上的觸發點。

2）裝配作業或者供應商看板。在沒有換型的重複性裝配作業中，需求用每日的產品數量表示，提前時間LT就是產品流經所有必須裝配步驟的時間，從「下訂單」（將看板放置在看板信息板上）到收貨為止。它一般包括通常的提前時間元素，即生產+等待+移動。注意，生產時間應該是裝滿物料箱所需的時間，等待包括運送前和運送後的等待，也包括訂單生產前看板在看板信息板上或者看板收藏箱中的等待時間。如果零件來自外部供應商，這裡的提前時間應該是在計算庫存時使用的期望的交付提前時間，需求和提前時間的單位應始終保持一致，如果需求是周需求，提前時間也以周為單位。

也可以考慮安全提前時間，它反映的是各種交付的不確定性、質量問題、故障停機或者任何其他的中斷。注意兩點：第一，拉動時「先松後緊」的原則；第二，計算看板卡數量時向上圓整通常造成或多或少地無意間增加了安全庫存的事實。

關於看板的最後註解

在上一節中，已經解釋了傳統看板。傳統看板的弱點是它假設生產是重複的（即便是使用通用看板也是如此），以及相當平順化的計劃。如果計劃不平順，各步驟之間就會長期滯留相當數量的緩衝庫存，它們一直處於等待拉動的狀態。這顯然是Muda（浪費）。產品之間工藝路線的變動也增加了複雜性，加工時間的變化還會導致生產線的不平衡以及臨時「瓶頸」。在這種情況下，傳統看板系統有時可能會需要比MRP推動系統更多的庫存。為了克服這樣的限制，開發了一些傳統看板的變型工具。它包括鼓—緩衝—繩系統（DBR）以及標準在制品（CONWIP），第10章對它們有詳細討論。

注意看板的數量也取決於需求。也就是說，需求變化，看板卡數量也應該相應變化。在不穩定的環境中，需要經常增加或者減少看板。當節拍時間變化時，看板卡數量也通常需要改變。這意味著計劃人員要隨時保持警覺。有些人甚至建議用MRP系統來生成所需的看板卡數量。一般而言，這聽上去不像是一個好的建議。這個建議除了讓看板成為工單的另一個版本以外，還因為MRP的理念本質上以生成車間而不是流動生產為前提。MRP可以用於計劃，但絕對不適於執行。

推薦閱讀：