精益产品开发 —— 丰田生产系统 & 精益生产

本文作者：何文强 — CODING 高级解决方案架构师 具有一线互联网、物联网独角兽、全国股份制银行、新型智慧交通等跨行业从业经历，历任 Java 开发高级工程师、DevOps 技术专家、高级研发经理等职，对微服务、敏捷、DevOps、容器技术有深刻的理解和丰富的实践。

丰田生产系统（TPS）

丰田生产方式主要包含一个目标，两大支柱和一个基础。

一个目标

高质量、低成本、短前置时间的交付另客户满意的产品。

两大支柱

1. 准时化（Just-in-Time）

准时制又被成为 JIT（Just In Time），是指仅在需要的时间生产需要数量的需要的产品。准时化的目的是灵活应对变化，消除生产过剩的浪费，以缩短前置时间。

准时制生产方式以准时生产为出发点，首先暴露出生产过量和其他方面的浪费，然后对设备、人员等进行淘汰、调整，达到降低成本、简化计划和提高控制的目的。

• 连续流（Continuos Flow）

连续流是一种精益方法，它允许在流程的每个步骤中移动单个产品，而不是将工作项分组为批次。连续流可以使企业不断地向市场发送货物，让企业有机会更频繁地向客户交付价值。

• 生产节拍时间（Takt time）

节拍时间是完成产品以满足客户需求所需的速度。该术语源自德语单词“takt”，意思是节拍或脉搏。节拍时间在 1930 年代首次在德国用作飞机制造的度量标准。二十年后，它为丰田从一家小型日本汽车制造商发展成为世界上最大的汽车公司做出了重大贡献。

• 拉式系统（Pull system）

拉动系统是一种用于减少任何生产过程浪费的精益技术。应用拉动系统允许仅在客户有需求时开始新工作，可以减少开销并优化存储成本。

拉动系统是 1940 年代后期诞生的精益制造原则的一部分。精益拉动系统旨在创建一个工作流程，只有在有需求时才会拉动工作。

实施拉动系统的目的是根据实际需求而不是预测来构建产品。可以专注于消除生产过程中的浪费活动，能够优化资源并减少库存积压的可能性。此外，应用拉动系统能够及时交付工作。

2. 自动化（Jidoka）

自动的不动，是指生产系统能够自动发现异常，当异常发生时能够停止生产并现时现地的解决问题，也就是说在异常发生的时间和地点去解决问题、分析问题，还要解除发生异常的根本原因。

• 非正常工况下的停工（Stop and notify of abnormalities）

机器自动使用简单的传感器来检测问题，然后停止并为操作员突出显示问题。对于线路停止，操作员检测到异常并停止线路并突出显示问题，以便所有人在船上看到。

• 将人的工作与机器的工作分开（Separate man's work & machine's work）

机器应该做它的工作，产生它的结果，并让它在你需要的时候在你标准化的工作步骤中等待，这样你就不会在你自己的工作流程中遇到障碍。机器有自己的运作方式，人也有自己的运作方式，这两者不能混在一起，让机器按照自己的运作方式执行，执行完成会输出结果，我们只需要关注结果就好，而不需要参与机器实际运作的过程，可以理解为现在意义上的自动化。

Jidoka 依靠 4 个简单的原则来确保公司提供无缺陷的产品：

• 发现异常
• 停止进程
• 解决眼前的问题
• 调查并解决根本原因

一个基础

是指改善（Kaizen）。改善是丰田式生产管理的基础。改善提案活动是指公司通过一定的制度化的奖励措施，引导和鼓励员工积极主动地提出并实施任何有利于改善公司经营活动的革新建议、改进意见、发明创造等。

• 生产均衡化

是指企业采购、制造以及配送的整个过程都与市场需求相符合。采用均衡化意味着最终供货与需求相适应，同时从需求开始进行拉动，总装配线在向前工序领取零部件时应均衡地使用各种零部件，生产各种产品。为此在制定生产计划时就必须加以考虑，然后将其体现于产品生产顺序计划之中。

• 标准化作业

标准作业是将作业人员、作业顺序、工序设备的布置、物流过程等问题做最适当的组合，以达到生产目标而设立的作业方法。它是以人的动作为中心、按没有浪费的操作顺序进行生产的方法。它是管理生产现场的依据，也是改善生产现场的基础。

丰田生产方式认为：

1. 从局部到整体永远存在着改进与提高的余地。

在工作、操作方法、质量、生产结构和管理方式上要不断的改进与提高。

2. 消除一切浪费。

精益生产的目的是减少浪费，丰田把浪费分为三类：不平衡（Muri）、不均匀（Mura）、浪费（Muda）。

• 不平衡（Muri）

指管理者强加给工人和设备的一切无理工作要求。例如过度负重、将生产工具乱搬乱放、危险工作、甚至超过或低于同伴的工作速度，都会带来这类浪费。

• 不均匀（Mura）

主要指在工作设计实施的过程中，消除工时、操作等级等方面的波动和参差。

• 浪费（Muda）

主要指发现流程是否到位，是否操作得当，是通过产量来进行衡量的。

不遗余力的消除一切不能提高附加值加的工作，丰田七项浪费（Muda）包括：

1. 生产过剩（生产比需求多）

2. 库存（所有零件、半成品和成本在存储库的浪费）

3. 等待（等待下一个生产环节）

4. 搬运（人员和设备搬来搬去，超过生产必要的人员走动）

5. 多余加工（来源于设计问题】生产工具有误产生的复工）

6. 运输（把原本没必要的物资运送到生产流程中）

7. 不良品的返工（耗费了参与检查和修复瑕疵的投入）

3. 持续改善

是指以消除浪费和改进提高的思想为依托，对生产与管理中心的问题，采用由易到难的原则，不断地改善、巩固、改善、提高的方法，经过不懈的努力，以求长期的积累，获得显著效果。

九大关键原则

精益原则主要来源于日本制造业。

1 建立看板系统

就是重新改造流程，改变传统由前端经营者主导生产数量，重视后端顾客需求。这种方式不仅能节省库存成本(达到零库存)，更重要是将流程效率化。

2 强调实时存货（JIT）

依据顾客需求，生产必要的东西，而在必要的时候，生产必要的量。

3 标准作业彻底化

对生产每个活动、内容、顺序、时间控制和结果等所有工作细节都制定了严格的规范。

4 排除浪费、不平和模糊

排除浪费任何一丝材料、人力、时间、能量、空间、程序、运搬或其他资源。这是丰田生产方式最基本的概念。

5 重复问五个为什么（5W1H）

要求每个员工在每一项任何的作业环节里，都要重复的问为什么（Why），然后想如何做（How），以严谨的态度打造完美的制造任务。

6 生产平衡化

丰田要求各生产工程取量尽

可能达到平均值，也就是前后一致，为的是将需求与供应达成平衡，降低库存与生产浪费。

7 充分运用“活人和活空间”

在不断的改善流程下，丰田发现生产量不变，生产空间却可精简许多；相同人员也是一样，这样灵活的工作体系，丰田称呼为“活人、活空间”即鼓励员工都成为“多能工”以创造最高价值。

8 养成自动化习惯

这里的自动化不仅是指机器系统的高品质，还包括人的自动化，也就是养成好的工作习惯，不断学习创新，这是企业的责任。

9 弹性改变生产方式

以前是生产线上（Line）作业方式，一个步骤接着一个步骤组装，但现在有时会视情况调整成几个员工在一作业平台（Cell）上同时作业生产。

四大规则

1 规定明确

所有工作的内容、次序、时间和结果都必须明确规定。

2 非“是”即“否”

每一种客户 -> 供应商关系都必须是直接的，发送要求和得到回应的方式必须明确无误，非“是”即“否”。

3 简单直接

每一种产品和服务的流转路线必须简单而直接。

4 科学改进

所有的改进都必须在老师的指导下，按照科学的方法，在尽可能低的组织层面上进行。

精益生产

精益生产源于丰田生产方式，是对丰田生产方式的总结和借鉴。

精益生产（Lean Production，简称 LP）是美国麻省理工学院数位国际汽车计划组织（IMVP）的专家对日本丰田准时化生产 JIT（Just In Time）生产方式的赞誉称呼。精益生产方式源于丰田生产方式，是由美国麻省理工学院组织世界上 17 个国家的专家、学者，花费 5 年时间，耗资 500 万美元，以汽车工业这一开创大批量生产方式和精益生产方式 JIT 的典型工业为例，经理论化后总结出来的。精益生产方式的优越性不仅体现在生产制造系统，同样也体现在产品开发、协作配套、营销网络以及经营管理等各个方面，它是当前工业界最佳的一种生产组织体系和方式，也必将成为二十一世纪标准的全球生产体系（思考：手工艺小批量 -> 大批量流水线（福特）-> 小批量按需（丰田）-> 第一性原理（特斯拉））。

一种系统性的工作方法，其目标在于减少生产过程中的无益浪费，为客户创造经济价值。精益生产的核心是用最少的工作，创造价值。精益生产主要来源于丰田生产系统（TPS）的生产哲学。

精益生产的思想体系

一个中心

• 以客户为中心

三个特点

• 快速
• 准确
• 高效

五个原则

• 价值

价值分为有价值、无价值但必要和无价值三种。精益思想认为产品或服务的价值最终由客户来确定，只有满足客户需求的产品或服务才是有价值的。精益思想颠覆了传统的大量制造的观念，重新定义了企业原则和价值观。

精益思想的价值观强调以客户为中心来审视企业生产全过程每个环节的各种活动，减少无价值但必要的动作、消除无价值的动作，在提高客户满意度的同时，降低企业自身的生产成本，实现企业与客户的“双赢”。

• 价值流

价值流是指企业将原材料加工为成品过程中对产品赋予价值的全部活动，包括：从概念产生到投入生产的产品开发过程；从物料需求制定到供应商送货的信息过程；从原材料到产品的加工转换过程；以及全生命周期的支持和服务过程。

• 流动

“流动”和“拉动”是实现精益思想的中坚，精益思想强调的是不间断的“流动”，要求全过程有价值的活动都要流动起来。但受限于传统部门分工和批量生产等传统观念和做法，企业的价值流动经常会被阻断。

精益思想认为有停顿的地方就有浪费，强调生产的流线化、平准化、均衡化，通过推动“单元生产”模式，打破传统的部门化的、批量生产的思想。

• 拉动

“拉动”是以客户为发起点，根据客户需求安排生产计划的一种生产方式，不同于传统的推动式生产方式，客户、下道工序在货架上就可以取得所需物品，而非强行推给客户。

拉动原则由于实现了需求和生产过程的对应，可以减少和消除过早、过量的投入，从而减少库存浪费和过量生产浪费，同时还大大压缩了生产周期。当客户需求提出后，可以立即进行设计、采购、加工，准时的将所需产品提交给客户，最终实现预测式生产，直接按客户实际需求进行生产。

• 尽善尽美

通过不断的改善达到尽善尽美，由于上述四个原则：定义价值、识别价值流、流动和拉动的相互作用，结果就是价值流动速度显著加快。这样就必须不断地用价值流分析方法找出更隐藏的浪费，作进一步的改进。这样的良性循环成为趋于尽善尽美的过程。

精益制造的目标是“通过尽善尽美的价值创造过程(包括设计、制造和 对产品或服务整个生命周期的支持)为用户提供尽善尽美的价值”。精益制造的“尽善尽美”有 3 个含义：用户满意、无差错生产和企业自身的持续改进。因为外在市场环境处于不断变化之中，企业内部也要不断进行转变，所以“尽善尽美”永远是一个目标，但持续地对尽善尽美的追求，将造就一个永远充满活力、不断进步的企业。

精益生产特点

1 拉动式准时化生产

以最终用户的需求为生产起点。强调物流平衡，追求零库存，要求上一道工序加工完的零件立即可以进入下一道工序。

2 全面质量管理

强调质量是生产出来而非检验出来的，由生产中的质量管理来保证最终质量.生产过程中对质量的检验与控制在每一道工序都进行。重在培养每位员工的质量意识，在每一道工序进行时注意质量的检测与控制，保证及时发现质量问题.如果在生产过程中发现质量问题，根据情况，可以立即停止生产，直至解决问题，从而保证不出现对不合格品的无效加工。

3 团队工作法

每位员工在工作中不仅是执行上级的命令。更重要的是积极地参与，起到决策与辅助决策的作用.组织团队的原则并不完全按行政组织来划分，而主要根据业务的关系来划分。团队成员强调一专多能，要求能够比较熟悉团队内其他工作人员的工作，保证工作协调的顺利进行。

4 并行工程

在产品的设计开发期间，将概念设计、结构设计、工艺设计、最终需求等结合起来，保证以最快的速度按要求的质量完成。各项工作由与此相关的项目小组完成。进程中小组成员各自安排自身的工作，但可以定期或随时反馈信息并对出现的问题协调解决。依据适当的信息系统工具，反馈与协调整个项目的进行。

《数字化 IT 从业者知识体系》背景

数字化和可持续发展是中国企业未来发展的两大主题，掌握数字化知识，具备数字化能力，应用数字化技术是我们 IT 从业者未来核心竞争力所在。《数字化 IT 从业者知识体系》的初衷是为 IT 从业者提供的系统性的数字化知识体系，内容涵盖管理实践、工程实践、技术实践三个层次，涉及软件开发方法、应用技术架构、应用部署与管理、软件交付与协作四大方面。

在接下来的《数字化 IT 从业者知识体系》系列文章，何文强将从软件开发方法、应用技术架构、应用部署与管理、软件交付与协作四个方面，为大家进行逐一分享介绍：

1. 软件开发方法主要包括瀑布、敏捷、精益等；

2. 应用技术架构主要包括微服务架构、服务网格架构、无服务器架构、分布式多运行架构等；

3. 应用部署与管理主要包括但不限于虚拟化技术、容器技术与容器编排等；

4. 软件交付与协作主要包括但不限于 CMMI、ITIL、DevOps 等。

相信该知识体系有利于 IT 从业者构建丰富的技术体系、全面的技术视野和系统的能力建设。欢迎大家前往《数字化 IT 从业者知识体系》话题进行详细阅读。