工厂的GPS发挥功能了吗?

11月的专栏《从找钱高手谈起》文中这句话引起了许多讨论:「贪婪算法的特点是:简单快速:每一步只考虑当前最佳解,不回头。局部最优:每一步的选择在当时看来都是最好的,但不一定全局最优:虽然每一步都选最好的,但最后的结果不一定是整体最佳解。」是否局部最佳解就没有用处呢?

许瑞恺教授从大家熟悉的GPS切入,从实际的案例中谈如同GPS,工厂中可看到整体的「生产管理」,如何与现场可视范围内的「局部最优」共同做出整体最优的决策。

采用贪婪算法决定行车路径竟只得到内心舒适感

开车回家的路上,因归心似箭,常在可视范围内判断各车道的行进速度,尝试将车子切换到相对快的车道,期待这样就能多争取一分钟时间,提早感受回家时的轻松舒适感。但有时在车阵中也会思考,频繁更换车道,让车子一直在移动的状态,内心的确可比车子静止不动时降低烦躁、舒坦一些。但此举使回家路径变长,结果真的有比较早、安全到家吗?

驾驶人希望采取最快方法回到家,在定量科学上,是一个优化问题。优化是指从一组可选择的方案中,根据一定标准选择最佳方案的过程,往往要在特定情况下最大化或最小化某一特定函数或变数。最快回家就是特定函数最小化的目标。因此,如果能看见前方的所有路况,想出所有可能驾驶方式的选项,就能找出最快回家的方式。但在现实状况下,驾驶人因视野有限,并无法得知当下位置到终点之间的所有道路状况,即使换了车道,在高度动态变化的复杂行车系统中,也难保下一秒会不会又遇到塞车。因此,当下驾驶人做的任何决定,似乎都是没有根据的猜测。也就是说,驾驶人为了要尽快回到家,每次都贪婪地做出自身认为当下最佳的选择,由于不同车道的速度波动,也经常错过整体最佳的行程。不过,这过程的确可以最大消除内心的焦虑感。GPS就是横空出世的解方,在出发前能够先选择整体最佳路线,甚至堵车还能变更路线,再加上驾驶者的局部应变,就能最快地到达目的地。

这样的GPS(鸟瞰整体观)+现场(可视范围内的局部观)的对应,是否能也是生产现场应有的状态呢?

生管就是生产系统的GPS

道路上车流的情境,其实和工厂里物料的生产流动非常相似,有着动态的订单需求与生产状况,也有每个现场能见度与视野的问题。因此,整体生产效率是否能提升,如同现在我们驾驶仰赖GPS般,工厂的生产管理就可发挥更大的功能。

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动态环境中的生产挑战在工厂的生产过程中,每一个物料从上游工程流向下游工程的过程中,都会遇到资源与生产状况的变化。机台可能有维修需求,员工可能暂时分配到其他工作站,甚至突如其来的订单变更,都会对整个生产计划产生影响。在这样一个动态环境下,如何确保物料以最有效率的方式到达最终站,是每一个工厂管理者面临的共同难题。

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统一节奏与同步流动:TPS的解法与城市中的驾驶人各自为政不同,工厂的生产过程并不能任由每个工程按自己的节奏运作。在丰田式生产系统(TPS)中,每一个工程都被设计为有着一致节奏(Takt Time),并通过看板系统确保物料仅在需要时被拉动到下一工程,实现「Just-In-Time」(JIT)。这样的设计,让每一件物料像是沿着车道的车流,在相同的节奏中共同朝向最终站前进,减少了不必要的等待、停滞或过量生产。

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精益管理的策略:先流动,再拉动大家有了GPS导航的经验,再来想象一下TPS的流动与拉动,是否与GPS导航有异曲同工的效果?「流动」是由如同GPS,生管的整体观所驱动与管制,「拉动」则由如同驾驶员的现场,根据事实驱动,真是兼顾整体观与局部优化的典范。

A. 流动:消除停滞,创造顺畅流程(鸟瞰地决定最佳方向、路径)流动的基础是让物料在生产过程中无阻碍地前进。这意味着要尽可能消除等待、过度加工和搬运等浪费,让每一道工程都能稳定地为下一步准备好所需的物料与资源。

B. 拉动:以需求为导向进行生产(在现场决定局部最佳对策)在解决流动问题并建立稳定的生产节奏(Takt Time)后,为了吸收变异,下一步是引入由下游工程根据实况启动的拉动机制。通过拉动系统(Pull System),每一道前工程只在接收到下游需求信号时才生产,以避免前后工程不同步,所导致的过量生产或库存积压。

就像驾驶汽车时我们需要适应动态的交通环境,工厂中的生产也必须应对变化与挑战。在如同GPS导航的生管与现场合作,让「先流动,再拉动」策略更容易实践。此时若能在每个阶段结合现在便利的数字化工具,企业不仅能提升生产效率,更能逐步实现精益数字转型,优化服务顾客的目标。

活用数字融合,加速精益企业转型

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计算机具备从起点到终点的视野计算机的专长是运算的比人类快,数据存取的比人脑快、讯息可同步传递所有人,且可如同外部换模地预想、事前准备好计划,不需临时地手忙脚乱。当生管把生产计划计算所需的数据,例如订单数据、BOM、途程、标准工时都输入计算机时,它有机会能动态、快速计算出产品的生产瓶颈,同步拉动所有生产指示,收集、储存每个工程的生产记录。也就是说,计算机具备全局视野,并有机会提供一个数字现场来跟生产现场同步。让人有机会可以透过计算机协助做好Plan、收集工作现场Do的状态与结果,并计算跟每日工作目标的差异(Check),而可进行每日的改善计划与行动。因此,在精益转型的每一个阶段,计算机与信息顾问有机会扮演着加速推动的重要角色,他们的专业技术不仅能帮助企业解决当前问题,更能为未来的持续改善奠定基础。

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基于「业主Domain+IT+TPS融合模式」的数字精益企业转型当所有人都不看好数字化能协助企业推动TPS时,笔者及团队在李总顾问的领导下,协助某公司推动TPS精益生产管理。李总顾问与团队采用「Domain+TPS+IT」的融合模式,在短时间内协助把该公司的精益数字转型,推进到一定可透过数字协助每日PDCA、循环改善的地步。Domain指的就是企业的专业,凭借技术与流程,来提供客户价值的能力。TPS就是藉由流动与拉动的管理逻辑,协助Domain建立改善质量、成本与交期的能力与文化。而IT就是透过科技,改善人类在沟通与数据处理上的焦虑与时间,而能更专注于业主的专业。

如前所述,贪婪算法、只凭借过去经验或着眼于局部最优的做法,并无法协助企业达到整体效率最佳的期待。「Domain+TPS+IT」的融合模式能取得成功的关键,就在于顾问「提升客户价值的主动性」。以IT端为例,一开始,市面上没有VSM的数据管理工具,团队就开发一个;没有JIT拉动的排程引擎,团队就研发一套;没有协助推进「产线流动」的软件工具,团队就出面跟生管讨论出一个可行的方案。过程虽遭遇不少困难,甚至有些问题无法马上解决。但是,总体来说,团队本着「遇到问题就解决问题的主动性」,花了几个月的时间,基本上解决了业主公司推进TPS会遇到的主要问题,最终也促进了客户成功。

想象一下GPS给我们的方便:有几条路径可以到达?各需要多少时间?还有几分钟可到达?在路上还能根据实况动态地调整。类似「Domain+IT+TPS融合模式」是在TPS追求包含顾客的整体最佳前提下,由IT协助规划的生管鸟瞰最佳与现场因应实况的局部最佳,构成了有效率的整体最佳决策系统。因此可以更加有效率地精益企业转型。

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