使用水庫模型分析豐田生產方式
內容提要：本節使用物理學中的水庫模型來分析豐田生產方式。每乙個生產單元都包含2個水庫，分別是原料庫和成品庫。生產人員控制原料閥門和生產閥門。開啟原料閥門，原料庫庫存增加；開啟生產閥門，成品庫庫存增加。生產人員通過控制原料閥門和生產閥門，使得實際庫存與目標庫存相同。
1）初始狀態實際庫存等於目標庫存，原料閥門和生產閥門關閉。生產閥門關閉表示此工序停止生產，而原料閥門關閉表示此工序不需要原料配送。原料經過生產閥門之後便成了此工序的成品，生產閥門相當於加工過程。此工序的生產人員有2個目標需要完成，乙個是原料庫目標庫存，乙個是成品庫目標庫存。當實際庫存等於目標庫存時，目標完成，停止生產以防過量生產而產生不必要的庫存，進而造成浪費。當成品庫實際庫存小於目標庫存時，生產人員開啟生產閥門開始加工，原料庫庫存降低，生產庫庫存公升高。開啟生產閥門的同時，生產人員也開啟原料閥門，使得原料庫實際庫存公升高，直到和目標庫存相等為止（如圖6-91所示）。
圖6-91 tps的水庫模型狀態一
2）成品庫實際庫存小於目標庫存，原料閥門和生產閥門關閉。此狀態相當於下游工序取走此工序的部分成品，從而使得此工序成品庫實際庫存小於目標庫存。在豐田生產方式中，本工序成品庫存的減少是因為下游工序通過領取看板將本工序成品庫的部分庫存領走，領走的數量就是目標庫存與實際庫存之差（如圖6-92所示）。
圖6-92 tps的水庫模型狀態二
3）生產閥門開啟，成品庫實際庫存增加，原料庫實際庫存減少。當生產人員發現自己的成品庫實際庫存小於目標庫存時，他就要開啟生產閥門，對原材料進行加工，增加成品庫庫存，直到成品庫實際庫存等於目標庫存為止。在豐田生產方式中，下游工序在取走本工序一定數量的成品時，會給本工序下乙個同樣數量的生產看板命令。本工序生產人員在接到生產看板時開始生產，在完成生產看板要求的數量時停止生產。生產的數量是下游工序領走的數量，也是目標庫存與實際庫存之差（如圖6-93所示）。
圖6-93 tps的水庫模型狀態三
4）原料閥門開啟，原料庫庫存增加。由於上一步中生產閥門開啟對原材料進行加工，所以原材料庫存開始下降。這時原料實際庫存小於目標庫存，生產人員就需要開啟原料閥門，使得原材料從上游工序的成品庫流入本工序的原料庫，從而使得本工序原料庫庫存增加，直到實際庫存等於目標庫存。生產閥門可以和原料閥門同時開啟，只要原料庫實際庫存不大於目標庫存就可以。在豐田生產方式中，本工序開始使用自己的原料庫原料進行生產，會導致原料庫庫存減少，所以此時豐田生產方式會產生乙個和成品庫生產數量相同的原料庫領料看板，促使原料配送員去上游工序領取原料以補充自己的原料庫庫存，領取的數量和自己下游取走的數量相同，進而將下游需求傳到上游，產生拉動的效果（如圖6-94所示）。
圖6-94 tps的水庫模型狀態四
5）原料閥門和生產閥門關閉，實際庫存等於目標庫存。當成品庫的實際庫存等於目標庫存時，生產目標完成，關閉生產閥門以防過量生產；當原料庫實際庫存等於目標庫存時，關閉原料閥門。進而恢復到了初始狀態。在豐田生產方式中，當生產人員完成了下游下達的看板生產命令時，本工序停止生產。當原料配送員領取回本工序下達的領取看板命令時，本工序停止領取。此時實際庫存均等於目標庫存（如圖6-95所示）。
圖6-95 tps的水庫模型狀態五
在豐田生產方式中，生產看板是生產開始的命令，完成生產看板規定的數量時是停止生產的命令。領取看板是領取原料開始的命令，完成領取看板規定領取的數量是停止領取的命令。在水庫管理的模型中，實際庫存小於成品庫目標庫存是生產開始的命令，實際庫存等於目標庫存是生產停止的命令。原料庫中實際庫存小於目標庫存是開始領取的命令，而實際庫存等於目標庫存是停止領取的命令。這其中可以看到生產看板或者領取看板的數量等於目標庫存減實際庫存，這其中看板起到了計算目標庫存和實際庫存偏差的作用，即看板規定數量=目標庫存-實際庫存。從完成這個功能的角度來說，看板不是必需的，比如流水線生產和toc制約理論中就沒有看板的存在。另外，紙質看板的方式是可以進行優化的。
在豐田生產方式中，看板通常以紙質看板的方式存在，看板的更改相對比較費時費力。原料的配送是通過配送人員完成的，配送人員按照領取看板進行領料，並且在領料的同時為上游工序下達生產看板命令。因為我們知道了看板所起的作用，結合現代智慧型物流的分貨系統，可以對豐田生產方式進行優化。每道工序還是有2個目標，分別是原料庫存目標和成品庫存目標。庫存的實際數量通過計算機，或者簡單的限位開關等進行實時測量。比如成品庫目標庫存是8個，每4個放在乙個容器中，每放乙個成品，容器中的限位開關被觸發或者光線被遮擋，自動記錄完成1個，這樣就實現了實時檢測實際庫存的目的，需要生產的數量=目標庫存-實際庫存，這樣就達到了使用生產看板的目的，也就是生產看板不需要使用了。當本工序進行生產時，會使用自己的原料庫存，這樣原料庫存就會減少，原料庫存也採取類似的檢測方式，從而需要領取的數量=原料庫目標庫存-實際庫存。這個領取命令通過有線網路傳送給上游工序，上游工序的智慧型傳送帶按照這個數量進行原料傳送。這個領取命令也可以通過無線的方式傳送給智慧型配送機械人，類似與物流系統的分貨機械人，這些機械人自動進行配送。
每道工序包含自己的原料庫和成品庫，每道工序都有原料閥門和生產閥門，將各個工序連線起來就形成了多工序的豐田生產方式（如圖6-96所示）。
圖6-96 tps的水庫模型的雙庫存
在工序之間距離較近或者配送及時的環境中，工序的原料庫可以取消，直接使用上道工序的成品庫作為自己的原料庫，比如工序d就取消了自己的原料庫（如圖6-97所示）。
圖6-97 tps的水庫模型單庫存
水庫庫存和單件流
在豐田生產方式中，目標庫存越多，交貨期越長。因為庫存是成本，成本也就越高，為了縮短交貨期和減少成本，豐田生產方式不斷的減少庫存數量。在水庫的模型中，水庫的目標庫存越多，水從流入水庫到流出水庫所花費的時間越多，水流入水庫到流出水庫就相當於原料流入生產企業到流出生產企業。而水停留的時間越久，越容易腐敗，類似於大量庫存產生不能賣出的產品。將水庫的目標庫存從原目標庫存降低到現目標庫存，目標庫存的數量減少，水流入流出水庫的時間減少（如圖6-98所示）。
圖6-98 tps的水庫模型降低目標庫存
不斷的減少庫存高度，直到庫存數量為1個時，就變成了單件流，單件流是極限庫存狀態。為什麼很多企業在實行單件流時一拉就斷呢，即實行單件流時，工序經常挨餓。單件流一拉就斷的原因是在製品數量小於了極限在製品要求的數量。那麼極限在製品數量如何如何計算呢？
從toc制約理論的角度說，系統的速度由瓶頸速度決定。當實行單件流時，如果系統的產出速度小於了瓶頸速度，那麼瓶頸工序肯定挨餓了，即出現了一拉就斷的情況。根據利特爾法則：存貨數量=交貨期/瓶頸時間，這個交貨期可以是乙個產品從進入生產線到流出生產線所耗費的最小時間。如果一條生產線有4道工序，每道工序所需時間分別是3分鐘，3分鐘，5分鐘和4分鐘，那麼這條產線的時間長度是15分鐘，瓶頸時間是5分鐘。在製品的極小值是15/5=3個。如果在製品的數量小於3個，那麼系統不可能以5分鐘每個的穩定速度輸出。因為如果是2個在製品，10分之後就沒有材料可以生產了，就不可能以5分鐘每個的速度輸出了。實際生產中，工序之間除了生產時間之外，還有等待和搬運的時間，加上這些時間之後，交貨期會加長，而存貨數量=交貨期/瓶頸時間，瓶頸生產時間不變，交貨期增加，那麼只有在製品的數量增加才能保證系統按照瓶頸的速度輸出，不出現一拉就斷的情況。
《可以量化的管理學》全書結構
《可以量化的管理學》正面
《可以量化的管理學》背面
豐田生產方式（TPS）的本質
豐田生產方式 tps 的本質 內容提要 豐田生產方式受到流水線生產的啟發，又吸收了工業工程的精髓而創立，所以豐田生產方式既可以通過流水線的精髓而提高生產速度，又可以因為工業工程而降低成本。豐田生產方式通過使用庫存緩衝來代替流水線的空間緩衝，以及快速換模這兩點來解決產品小批量而多樣化的需求。庫存是負債...
豐田生產方式（TPS）的本質
豐田生產方式 tps 的本質 內容提要 豐田生產方式受到流水線生產的啟發，又吸收了工業工程的精髓而創立，所以豐田生產方式既可以通過流水線的精髓而提高生產速度，又可以因為工業工程而降低成本。豐田生產方式通過使用庫存緩衝來代替流水線的空間緩衝，以及快速換模這兩點來解決產品小批量而多樣化的需求。庫存是負債...
豐田生產方式的自働化與負反饋分析
豐田生產方式的自働化與負反饋分析 豐田生產方式的兩個支柱是準時化和自働化，自働化也是乙個負反饋的控制過程。系統有乙個質量標準，然後系統對於生產的零件進行實時檢測，並且將檢測的質量反饋給輸入，與質量標準進行比較，當檢測的產品質量與質量標準有偏差時，系統自動停止執行，這樣迫使現場的管理人員和維修技術人員...