10 推式与拉式生产系统

XJTU-IE,2007.9-2008.9,M:[e-mail](徐琛),[e-mail](李慰祖)第十章推式与拉式生产系统Yousayyes.Isayno.Yousaystop,AndIsaygo,go,go!——约翰·列侬与保罗·麦卡特尼《Hellogoodbye》10.1引言实际中对JIT的描述都采用了推式（push）与拉式（pull）生产系统这两个术语。然而，推和拉的定义常常不是很精确，并因此在美国产生了一些对于JIT的困惑。在这一章，我们从概念水平上提供一个推和拉的正式定义。通过它们的具体实施来区别推和拉的概念，我们说现实中的系统往往是推和拉的混合。更进一步地，对比分别处于两个极端的“纯粹的拉”生产系统与“纯粹的推”生产系统，我们获得了使拉式生产系统运行更有效的因素。这种见解暗示出存在着许多种实现拉式生产的益处的方法。究竟哪一种昀好，取决于一系列的环境因素，正如我们在本章讨论，并将在第三篇中进一步探讨的那样。10.2定义JIT之父，大野耐一（TaiichiOhno），只在非常广泛的意义上使用拉这个术语：制造商与生产车间不能再仅仅将生产建立在桌上那一纸计划的基础上，然后再将产品分配，或者推到市场上。它已经成为持有不同价值系统的客户或使用者站在市场前沿的必然结果；他们认为，以需要的数量、在需要的时刻拉出他们需要的产品，理所当然。Hall（1983，39），在美国关于JIT的昀著名的教科书之一中，更加具体地用事实来定义了拉式生产系统，“使用者因为需要而取物料”。（339|340）虽然他承认可能有不同的拉式系统，但是唯一详细描述的系统是我们曾经在第四章中讨论过的丰田的看板。1Schonberger（1982），在美国另一本关于JIT的主流书籍中，严格在丰田式的看板系统的背景下谈及拉式系统。因此，拉这种形式被认为与看板（kanban）类似也就不足为奇了。然而，我们不认为这么狭窄的定义是大野耐一先生所希望的。我们认为，将拉仅仅解释为看板是对预期目标的彻底颠覆：赋予拉更多具体说明的同时，它掩盖了拉的精髓。它混淆了概念（拉）与执行（看板）。为了从工厂物理学的角度来讨论拉的概念，给推拉系统一个全面而简单的定义是很重要的。1霍尔又将拉式系统表述为广播（broadcast）系统，在这个系统中总装进度计划（FAS）被广播到产线中所有的起始点来触发加工任务的投放。但是，他提醒到因为FAS是外生的，这个系统不能严格限制其中的库存总数。通过提出将FAS信号作为宽松的拉式信号（loosepullsignals），他区别了广播系统与看板系统中的控制。因为广播系统限制WIP的失败，我们根本不能确信它是否能被称作拉式系统。110.2.1推与拉的关键区别将推与拉区分开的是引起制品在系统中运动的机制。根本性地，投料触发来自推式系统之外，拉式系统之内。更正式地，我们定义推式和拉式系统如下：定义：推式系统根据外部需求计划制品投放，而拉式系统则根据系统自身的状态授权制品投放。图10.1中简略地描绘了推与拉的对比。严格地说，推式系统是被外生计划要求时精确地将制品投入生产流程（工厂、产线、或工站），投料时间不会因为制程自身发生了什么事情而调整。与之相反，只有接到产线状态改变而产生需要开始的信号时，拉式系统才会允许物料进入流程。典型地，像在丰田的看板系统中，这些授权信号是产线中某些点制品加工完成的结果。值得注意的是，这个定义与实际上操作任务的人没有关系。如果下游作业员自上游流程收到制品，但这一举动是根据外部排配，那么这就是推；而如果上游作业员将制品递交给下游流程，但这一举动是对下游流程状态改变的反应，那么这就是拉。图10.1推式与拉式系统的投料触发另一种有益于考察推与拉区别的方式是，推式系统由其内在属性而决定了是接单生产(make-to-order)，而拉式系统则为备货生产(make-to-stock)。也就是说，是订单（或预测），而不是系统状态驱动着推式系统的计划。拉式系统则以系统某处库存不足为批准投料的信号。从这个角度看，基准库存点模型（basestockmodel）当库存降低到某一特定水平之下即触发订单，是拉的方法；MRP根据客户订单建立规划然后根据规划投放订单，是推的方法。当然，大多数现实世界中的系统包含了推和拉两个方面。例如，如果一件任务由MRP排配投放，但是因为考虑到产线的拥堵又保持了这个任务，那么这种效果就是一个混合式推-拉系统。（340|341）相反地，如果一个看板系统生成批准生产的卡片，但实际的任务触发却因为对部件的预计需求不足（即，没有在主生产计划中体现）而推迟，那么，这也是一个混合式系统（如，见Wight1970，Deelersnyder等1988，Suri1998）。我们将在第三篇中讨论2混合式系统的优点，并提供一种实用方法。我们列出推与拉的显著区别不是建议使用者们严格地选择其中一个或另一个。秉着工厂物理学的精神，我们更愿意用自己的详细说明来解析拉式系统的好处并探究其根源。在某种意义上，我们采用了与物理学类似的方法——将机械系统放在无摩擦的理想环境中去考虑。并不是说理想环境是普遍存在的，而是说在这样一种理想环境下，地球引力、加速度、速度等概念会变得更清晰。就像在理想环境中探究经典力学是现实物理系统分析的基础一样，我们对于纯粹的拉式与推式生产系统的观察将会提供一个分析现实生产系统的基础。10.2.2推-拉界面是否要用、怎么使用拉只是蓝图的一部分，在哪儿用也很重要。甚至在一个单独的生产系统中，部分按照拉式操作都是可能的。推-拉界面（push-pullinterface）是确定何处放置拉式过程时的一个有用概念，它将生产流程分成推段与拉段2。成功地选择这个界面的位置能使系统利用拉的优点而取得战略优势，同时还能保持推式系统的客户驱动的特征。（341|342）图10.2推-拉界面的位置图示为了理解推-拉界面的概念，不妨将推定义为“接单生产”的形式来，而将拉定义为“备货生产”的形式。为了理解如何将相似的产线有区别地分成推段和拉段，我们考察图10.2所示的两个生产系统。在QuickTaco的前端，玉米煎饼备货生产以维持加热台的固定库存水平，使得这一部分表现为拉式；产线的后端只有在客户订单触发后才会移动制品，因此这一部分表现为推式。推-拉界面位于加热台处。相反地，在TacoUltimo中，玉米煎饼的移动只能由客户订单来触发，因而它完全是一个推式系统。推-拉界面位于冰箱处，在那里按照库存目标来储存原材料。对比QuickTaco与TacoUltimo的相对优势，我们可以获得权衡推-拉界面位置的洞察力。2“推-拉界面”这个术语，我们受益于HP的CoreyBillington；它被创造来辅助描述HP“供应链管理纲要”之中的部分实践活动。见Lee与Billington（1995）对HP供应链创新的概述。3TacoUltimo，因为它完全由订单驱动并且几乎全部以原材料形式保有库存，所以具有柔性优势（即，它能生产客户想要的任何一种煎饼）；QuickTaco，因为它保有成品煎饼库存，所以具有反应能力优势（即，它能向客户提供更短的提前期）。因此，需要在速度和柔性之间进行权衡。通过将推-拉界面移近客户，我们可以缩短提前期，而代价是降低柔性。（342|343）所以对于一个给定的系统应该如何来选择推-拉界面的位置呢？既然它取决于客户的偏好以及生产流程的实质细节，那么这就不是一个简单的问题。但是，我们能够提供一些观测资料和现实中的例子。首先，请注意速度是促使我们将推-拉界面移近客户的首要原因。因此只有在客户看来增加的速度确实显著提高了服务水平时，这么做才是有意义的。例如，一个线上周期时间为两小时却实行日末出货（end-of-dayshipments）的生产系统，通过移动推-拉界面缩短了周期时间，但客户却看不出提前期有任何不同。甚至在速度显然很关键的快餐行业，也有一些使用TacoUltimo型产线的餐馆。他们这么做是因为确信整条产线的周期时间已经足够地短，能够使系统满足客户的期望。然而，在速度压力特别大的就餐高峰期，许多TacoUltimo型餐馆会转向QuickTaco型。其次，我们观察到推-拉界面的选择受到它自身流程的巨大影响。例如，在玉米煎饼产线中我们可能会建议将推-拉界面放在装配线中间的某个地方。那就是说，做好玉米面饼并在里面装上肉，让口开着，等待涂上配料（toppings）。然而，这会导致存储和质量问题（如，部分叠合的煎饼会散开），因而可能是不可行的。第三，请注意推-拉界面位置的经济性会受到产品通过系统时是如何被定制化的影响。在终端品目（enditems）非常少的系统（如，一个只有原木和胶水等原材料，并且生产少数集中不同厚度夹板的夹板制造厂）中，将推-拉界面放在制成品（finishedgoods）处是相当明智的。然而，在一个有许多终端品目的系统（如，一个零部件可以组合到一系列不同PC成品的PC装配厂）中，保持制成品库存是非常昂贵的（见8.8.2节中安全库存集结（aggregation）的例子）。例如，在玉米煎饼生产系统中，将推-拉界面放在包装之后不是个好主意，因为那需要将煎饼按照所有需要的类型（size）和组合（combination）分装成不同的袋来进行储存。昀后，请注意认识到定制化与变动性汇聚（variabilitypooling）紧密相关，如我们在第八章中的介绍。在一个越向产线下游产品定制化程度越高的系统中，推-拉界面向上游移动可以降低为应对需求变动性而设立的安全库存的数量。例如，贝纳通（Benetton）使用这样的系统，没有着色的毛衣进行备货生产，然后按订单进行染色。也就是说，他们将推-拉界面从染色工序之后移到之前。通过这样做，他们分担了对不同颜色毛衣的库存，并因此降低了达到给定客户服务水平所需的库存成本。一些其他的因重新定位推-拉界面位置而提高整体系统绩效的真实例子包括以下这些：1.IBM有一个印制电路板生产车间，能够将玻璃纤维和一些不同厚度的铜制成150种不同的电路板。产线的前面部分生产基板（coreblanks）——铜片和玻璃纤维，所有的电路板制造都是从这里开始的。只有八种不同的基板，经由固定的成批叠压制程生产出来，很难将其与客户订单匹配。管理层对基板储存进行选择（即，将推-拉界面从原材料处移动到叠压制程之后的库存点）。这样做的结果是从能够被客户感知的提前期中减少一到两天的周期时间，但只需额外增加一点点库存成本。（343|344）2.通用汽车引入了一个新的车辆配送系统，从佛罗里达的卡迪拉克开始，在地区配送中心中储存那些受欢迎的型号（《华尔街日报》，1996年10月21日，A1）。目标是任何一个特许经销商都能够为用户提供24小时“popcons”送货服务。其他型号的提前期将保持在传统的数周的水平。所以，不同于传统的系统中推-拉界面在装配车间（对于接单生产的车）4或者经销商处（对于备货生产的车），这一新的系统将推-拉界面置于地区配送中心。这么做的愿望是在经销商之间分担库存，通用汽车将能够在总库存成本很低的情况下对大部分销售提供快速送货服务。这个例子向我们说明了同一系统中不同产品的推-拉界面位置不同是可能的更是值得的。3.惠普公司面向欧洲市场生产多种不同的打印机，然而，由于不同的电压以及插座，打印机在不同的国家需要不同的电源装置。他们将生产流程修正到停止于电源处，这样就可以将没有差别的打印机运到欧洲的配送中心，在那里完成打印机的客户定制，针对不同的国家安装不同的电源（参阅Lee、Billington和Carter在1993年关于这个系统的讨论）。将推-拉界面放在以欧洲为基础的配送中心而不是以美国为基地的工厂，可以从客户提前期中取消整个的运送周期时间。同时，以电源的形式来推迟客户定制，使得惠普能够在各个国家之间分担库存。这是一个延迟（postponement）的例子，这种情况下产品和生产流程以允许尽可能晚的定制为目的来设计。延迟策略可以用来在高度定制的制造环境中建立快速的客户响应，有时候这项技术被称作大规模定制（