豐田制造平順化模式的思考

（邯鄲職業技術學院機電系，邯鄲056005）

豐田制造平順化模式的思考

張慶良

（邯鄲職業技術學院機電系，邯鄲056005）

豐田公司為適合用戶需求及減少庫存而采用的2種平順化方法：總產量平順化和每種車型產量平順化。對這2種模式進行了分析和探討，同時給出了每種車型產量平順化的具體案例及分析。總結了制造平順化的2層含義：月調整、日調整，提出了通過制造平順化來利用企業產能及考慮顧客需求的理念。

豐田 制造平順化 產量 計劃

1 前言

豐田制造系統通過減少支出來提高利潤水平。減少支出可通過消除浪費實現，消除浪費則通過即時生產（Just In Time，JIT）實現。對于豐田銷售系統而言，JIT的含義在于為市場提供可銷售數量的可銷售商品；對于豐田制造系統而言，這種理念的特征為由需求變化決定生產變化。在這種理念的支持下，應最大程度減少產品的過量庫存。豐田公司將生產變化適應需求變化稱為平順化制造，目的在于縮小生產線上的產量波動。平順化制造包括2層含義：總產量平順化和每種車型產量平順化。

2 總產量平順化

總產量平順化的目標在于減少2個連續階段的產量波動，使每個階段，尤其是每天都生產相同數量的產品。

隨著季節不同，汽車需求量可能會有很大波動，進而影響汽車制造的月產量，但平順化制造可保證某一段時間內相對穩定的日產量。例如，根據需求預測而確定某車型的月產量，然后將其分解為日產量，使用這種方法使每日只生產需求數量的汽車成為可能。但是考慮到在同一個月內需求可能會波動：月初時需求量大，月末時需求量減少。在這種情況下，如果每日都制造同樣數量的汽車，在月初時需要足夠的預留庫存滿足市場需要，月末時由于需求減少而生產過量庫存。由上例可知，生產計劃的周期越短，越能使總產量平順化：半月計劃優于月計劃，最好是周計劃。但是，如果總計劃涵蓋的時間段過短，那么總產量平順化的意義將不復存在。也就是說，如果根據每日實際訂單來組織生產，總產量平順化的功用就在于確保每小時的平均產量，而非是平衡整月產量。加之考慮到日產量的波動，迫使工廠每日改變員工數量，從而導致人力資源

浪費。特別是對于那些每日調配員工不可行的企業而言，這種做法無法實際操作。總之，總產量平順化在于通過預測高峰和低谷來均衡產品的日產量，在整體生產系統中避免全局性的浪費現象。

來稿日期：2013-07-25

通常存在著2種工作類型的浪費。第一，企業生產的不同產品，其產量各不相同，而企業的設備、人員、庫存及其他相關生產要素均為適應高峰要求而設置。其結果為在生產低谷期間，企業內有大量浪費，這種形式的浪費由需求階段性不均衡而導致；第二，浪費產生于那些尚未實施總產量平順化的制造工藝中，因而制造過程中產量不均衡，在總裝線上的情況更為明顯。在這種“拉”式系統中，前道工序按照下道工序需求進行生產，中間產品為下道工序接受；如果前道工序按照高峰情況進行生產，則需要更多人力資源，并且生產過量的中間產品，在此過程間有浪費。

總裝線上的產量波動迫使相應的配件制造商要保持一定數量的峰值員工及冗余庫存。為了實現總產量平順化，并且不在工序間產生過程浪費，總裝線以及所有配件生產工序必須根據產品循環周期來進行制造，這樣即可實現工序間同步：所有工序以相同的平均循環速度生產，平均循環速度為總裝線產量與每日工作時間之商。

2.1 適應需求增加

依據月計劃，生產工序制造出所需數量的產品。每兩周中央生產控制部門對下半個月的平均日產量計劃進行一次調整，因而各工序可作相應調整，以適應新的生產安排。就人員調配而言，每兩周調配操作人員一次：確定勞務派遣人員的數量，提前安排作業時間及加班。

機床負荷通常設置為容量的90%，豐田公司熟練的多技能員工可操作多達10臺機床。當需求增加時，新進的勞務派遣人員操作機床數量可能會少于10臺，從而達到機床容量利用率100%。當然在上述情況下，機床是便于操作的，即使是新入廠、不熟練的操作人員也可在3天內達到熟練水平。在組裝線上，如果操作人員在設定產品循環周期內可完成某項工作，當新加勞務派遣人員后，他可在更短時間內完成此項工作，從而增加產量。這種做法同樣適用于對操作人員及機床容量的長期安排。

豐田公司還通過提前作業時間及加班來適應短期的需求增加，例如通過填充白班（8:00～17:00）及夜班（21:00～6:00）之間的作業時間，可增加產量的1/4。更進一步的是，當需求增加后，各工序進行的不同改進活動也可節約作業時間。

2.2 適應需求減少

適應需求減少比適應需求增加要困難得多。在部件制造工序，由于勞務派遣人員數量減少，每個作業人員操作的機床數量增多；在總裝線上，由于需求減少，循環周期增長，那么如何安置冗余工作人員？豐田公司認為讓他們休息比制造不必要的產品更好一些。市場需求減少后，如果減少勞務派遣人員、減少加班仍不足以解決問題時，員工可進行下列活動：調配到其他有需求的生產線上；職工休假；進行相關質量管理改善活動；檢修設備；制造、改進工具及設備；保持廠區容貌；制造原來要購置的部件。

雖然改進制造工藝水平可以用最少數量的員工來滿足市場需求，但豐田公司不采用將設備數量降為最低水平的做法。豐田的理念為：擁有符合高峰需求的機床數量，但不以全負荷運轉；在有需求時，使用勞務派遣人員或季節工以擴張產量。

3 每種車型產量平順化

每種車型產量平順化是總產量平順化的拓展。由于車型千變萬化，因此總裝線不能只是連續生產某種車型。如果某日生產自動版、次日生產手動版、第3日生產尊貴版，那么自動版的上游工序會在1天內有工作，2天內無事可做，同樣現象也發生于手動版及尊貴版的上游工序。反之，如果所有上游工序均按照自己的生產能力作業，那么制成品可能由于無法總裝而造成巨大庫存，進而造成巨大浪費，所以有必要將每種車型產量平順化。

每種車型產量平順化的目標在于尋找每種產品在循環周期內流動時的差異，以便使其在循環周期內消耗的配件及制成品均衡化。因為如果某個特別部件消耗量巨大時，那么此部件的生產線將會有巨大庫存及大量的儲備勞動力。

3.1 序列計劃模型

假定某車有3種型號A、B、C共線生產，如果生產線按照自己的速度，而非市場需求速度進行批量生產時，則車型排序如圖1所示。

圖1 批量生產序列

圖1所示的生產模式會導致所需的組裝部件數量差異巨大。然而確實也有諸多公司通過批量生產實現每日計劃產量，然后將產品每日發送給經銷

商。同時要求供應商按時將配件送來，并以此保證配件與產品的均衡。但這種批量生產的公司從未實現制造平順化，也未能對市場上銷售的產品做出即時反應。真正平順化做法應當是確定每種車型排序時，考慮它們各自的循環周期，并能根據產品平均循環時間制造各種類型產品，即將圖1所示批量生產序列應改為圖2所示的制造平順化的排序。

圖2 制造平順化的排序

為了更好地理解這種思路，應考慮下述原因。某企業使用批量生產模式，要求它的協作商每小時送貨1次。由于該企業批量生產，因此需求配件波動極大，而協作商也會因為每小時的供貨量波動而煩惱。除非需求相對穩定，否則協作商必須準備額外庫存以適應小時化訂單的要求。

在豐田公司，制造平順化理念同樣適用于在同一條生產線上制造不同車型時的工時差異。豐田公司將生產線上不同類型的汽車根據工時長短分為長、中等、短，并將其用顏色區分開來。例如某條生產線上制造A、B、C車型，工時分別為70 min、50 min、60 min。如果以A、B、C的順序生產，假如此生產線上有5個工位，每個工位制造每種車型所用時間均等。采用批量生產方法時的作業程序如圖3所示，采用平順化生產方法時的作業程序如圖4所示。

圖3和圖4所示生產排序在總時間上沒有差異，均為在200 min時間內制造出A、B、C三種車型各4件產品。但其生產過程不同，表現于同一時刻生產出產品的數量不同，中間品的庫存數量有差異，比較如表1所示。

圖3 大量庫存的批量生產排序

圖4 最少庫存的平順化生產排序

在此應當指出，每種車型產量平順化模式是順應市場多樣化需求的制造模式。如果市場同時需要A、B、C車型各1輛，則由表1可知大量庫存生產時，到170 min分鐘才能滿足此需求，并且庫存和中間品為2A、3A、4A、2B、3B、4B、2C、3C、4C；而在最少庫存生產時，到110 min即可滿足此需求，并且庫存和中間品為2A、3A、4A、2B、3B、2C、3C，即后者比前者少2輛。反之而言，如果市場不需要多樣化汽車時，僅將總產量平順化即可滿足需求。因為隨著車型增多，每道工序的調整次序也隨之增多。即隨著車型規格的不斷增多，每種車型產量均實現平順化生產就越來越困難。

3.2 制造平順化的步驟

豐田制造平順化分為2個層次，其過程如圖5所示。第1層次為適應每月需求變化而進行的月調整，

第2層次為在某月內進行調整以適應每種車型銷售速度的日調整。月調整可由當月生產計劃實現：根據每個工序的平均日生產水平而準備月計劃，并考慮月需求預測而得。日調整可由每日產品發送實現：下道工序只接受上道工序合格的產品，并考慮經銷商訂單而得。

表1 大量庫存與最少庫存生產排序的產品與中間品比較

圖5 豐田制造平順化框架

3.3 制造平順化的設備支持

每天要在同一生產線上制造不同種類的產品，加之市場推崇產品多樣化，因而組織平順化制造越發復雜和困難。豐田公司開發了特有設備用于解決市場需求多樣化與制造平順化之間的矛盾，即在生產線上采用多用途機床。專用機床是解決大規模生產成本的最佳方法，但它不適用于種類繁多的短期化生產行為。因此只需將此種機床加以改造，輔助以其他設備和工具，可把它們改變為多用途機床。

其他支持這種制造平順化的系統為柔性制造系統（Flexible Manufacturing System，FMS）。FMS的引入使得企業通過硬件支持對多品種、短周期的制造模式反應更快，然而采用這類硬件需要投入巨額資金，而這又顯然不適合于中小企業。

4 結論

本文指出了豐田公司的生產變化適應需求變化的2層含義：總產量平順化和每種車型產量平順化。歸納了需求增加和需求減少時總產量平順化的方法。以工時各不相同的3種車型為例，給出了每種車型產量平順化的排序方法。分析了大量庫存、最少庫存時不同生產排序對市場需求的滿足情況，總結了豐田制造平順化的理念在于將需求預測與經銷商訂單相結合，混合車型組裝，每道工序只接受上道工序的合格品。

Thinking of Toyota Manufacture Smoothing Mode

Zhang Qingliang
（Mechatronics Department,Handan Polytechnic College,Handan 056005,China）

Two smoot hing methods adopted by Toyota to suit for changing demand and reducing inventory are stated.They are total quantity smoothing and each model quantity smoothing.Methods to achieve total quantity soothing are summarized and each model quantity smoothing method is also stated. Examples of each model quantity smoothing method and its analysis are provided.Two layers of monthly adjustment and daily adjustment of manufacturing smoothing are summarized.Making full use of enterprise capacity and customer's demand through manufacture smoothing is put forward.

Toyota,manufacture smoothing,quantity,plan

張慶良（1972-），男，講師，主要研究方向為車輛工程教學與實訓。

10.3969/j.issn.1671-0614.2013.04.012