[分享]精益制造及其在航空工业的应用

南华学童

对于精益管理大家较多关注的是日本丰田，而美国航空界确在实践中创新地学习了精益管理，90年代日本人在TPS和TQC中应用的“流程”的经验又被美国人推上了管理战略的高度，发展出两个重大的管理理念：“企业再造BPR”和“精益制造LM”。
并保持了在世界航空领域的领先。

一、背景

　　从200多年前英国人Adam Smith的分工理论开始，到美国福特的大批量生产，到斯隆的管理分工和层级制这3个里程碑，最终完善了现代企业制度，将从工业革命以来的使用熟练工人单件生产、小个体作坊和老板亲自管理行使权利的传统企业改造成为现代企业。有人称这个过程为“第一次管理革命”。“第一次管理革命”成果的主要特征是两权分离、层级管理、精细分工、大量生产方式。这套1个多世纪之前拟订的原则从形成到20世纪50年代普遍应用，对美国乃至全世界的企业结构、管理和实践起到了塑造定型的作用。成为 “现代企业”的金科玉律。

　　20世纪80年代以来，世界变化的第一个重要信号就是美国式大规模生产的挫败。由于日本工业的高速增长、日本工业品充斥美国国内市场，美国汽车工业败给日本，美国工业的世界霸主地位开始动摇，美国的制造业陷于危机。

　　世界变化更多的表现是：

　　☆技术改进对生产率改进作用的降低；

　　☆“经济全球化”改变了企业活动的范围，生产要素跨越国界在全球范围自由流动，各地区的经济相互交织、相互影响、相互融合，形成“全球统一市场”；建立了规范经济行为的全球规则，并以此为基础建立了经济运行的全球机制；

　　☆顾客、竞争、变化的新特征，造就了新的市场环境。

　　在新的经济和市场形势下，西方企业在第1次管理革命以后形成的管理模式变得僵化：

　　☆ 按照传统的劳动分工原则组建的组织方式已经成为企业生产率进一步发展的障碍；

　　☆ 过细的分工造成缺乏整体的综合统一，延缓了企业整体生产效率的进一步提高。分工在使企业效益提高的同时，也出现了资源浪费、不重视用户、不关心质量、费用高、缺乏创新和官僚主义等难以克服的弊病；

　　☆大批量生产（Mass production）与现实世界的需求相悖，正在由大规模定制（Mass customization）生产所替代。

　　业务流程再造（BPR）的创始人Hammer与Champy在其“Reengineering the Corporation” 一书中，发动了对建立现代企业原则和方法的挑战。Hammer指出：“现在应该淘汰这些原则，另订一套新的了。对于美国公司来说，不这样做的另一条路就是关门歇业”。Hammer与Champy所挑战的正是现代企业原则中的分工理论、层级管理和大批量生产。这就是所谓的“第2次管理革命”。

　　因此，在21世纪到来的时候，迫使企业竞争的焦点转向寻求大幅度改进生产率和降低成本的新的生产方式，迫使企业着眼于内部的改革转向调整企业间的关系、从企业内部的垂直集成转为横向集成，企业面向国际化的市场、进行新一轮国际化大企业结构重组。面向新世纪的制造方法和管理理论主要有：

　　☆精益思想Lean Thinking（1990年《改变世界的机器》、1996年《精益思想》）；

　　☆敏捷制造AM（1994年Lehigh大学《21世纪制造企业战略》）；

　　☆业务流程再造BPR（1990年Michael Hammer《企业再造》）。

　　在这些新的管理思想中，精益制造被称为“21世纪制造模式”而倍受全世界制造行业的关注。

[此贴子已经被作者于2008-1-23 8:02:19编辑过]

南华学童

二、精益制造的原理和方法

　　20世纪80年代，美国从汽车工业开始学习日本，对以JIT为代表的“丰田生产方式”、全面质量管理(TQC)的某些做法进行研究。日本的“丰田生产方式(TPS)”，和全面质量管理(TQC)运用了美国人Deming的“流程”概念。90年代日本人在TPS和TQC中应用的“流程”的经验又被美国人推上了管理战略的高度，发展出两个重大的管理理念：“企业再造BPR”和“精益制造LM”。

　　著名学者Womack,P.James和Daniel T.Jones于1996年发表的《Lean Thinking》一书奠定了精益制造的基础。精益制造是在大家熟知的“丰田生产系统”基础上发展来的，但在范围、理念和应用上都超出了丰田生产系统。对精益制造较严密的描述是通过杜绝生产全过程的一切浪费以持续地改进生产系统、实现客户最大满意的一组原则、观念和技术。通俗地说，精益制造就是企业减肥。

　　1．精益5项原则

　　（1）价值观

　　精益思想认为企业产品（服务）的价值只能由最终用户来确定，价值也只有满足特定用户需求才有存在的意义。精益思想重新定义了价值观与现代企业原则，即“主观高效率地大量制造既定产品向用户推销是完全对立的”。

　　（2）价值流

　　价值流是指从原材料到成品赋予价值的全部活动。识别价值流是实行精益思想的起步点，并按照最终用户的立场寻求全过程的整体最佳。精益思想的企业价值创造过程包括了：

　　☆ 从概念到投产的设计过程；

　　☆ 从定货到送货的信息过程；

　　☆ 从原材料到产品的转换过程；

　　☆ 全生命周期的支持和服务过程。

　　（3）流动

　　精益思想要求创造价值的各个活动（步骤）流动起来，强调的是“动” 。“户枢不蠹、流水不腐” ，精益将所有的停滞作为企业的浪费。根深蒂固的传统观念是“分工和大量才能高效率”，这曾经是不容置疑的“常识”。而精益思想认为成批、大批量生产经常意味着等待和停滞。

　　精益思想号召“所有的人都必须和部门化的、批量生产的思想做斗争，因为如果产品按照从原材料到成品的过程连续生产的话，我们的工作几乎总能完成得更为精确有效”。

　　（4）拉动

　　“拉动”的本质含义是让用户按需要拉动生产，而不是把用户不太想要的产品强行推给用户。拉动生产通过正确的价值观念和压缩提前期，保证用户在要求的时间得到需要的产品。实现了拉动生产的企业具备当用户需要时，就能立即设计、计划和制造出用户真正需要的产品的能力；最后实现抛开预测，直接按用户的实际需要进行生产。

　　实现拉动的方法是实行JIT生产和单件流。JIT和单件流的实现必须对原有的制造流程做彻底的改造。流动和拉动将使产品开发周期、定货周期、生产周期降低50～90%。

　　（5）尽善尽美

　　精益思想定义企业的基本目标是：用尽善尽美的价值创造过程为用户提供尽善尽美的价值。近来Womack又反复地阐述了精益制造的目标是“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。

　　“尽善尽美”是永远达不到的，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。

　　2．精益改进生产系统的号召力——杜绝浪费

　　用精益思想5个基本观念重新审视传统的现代工业体制就会发现企业中到处都存在着不以客户需求为目标的生产，原材料、在制品和产品的停滞和积压、管理业务的重复、等待，精益思想将这些都作为浪费。精益思想提出改进生产系统的途径是杜绝浪费。通过挖掘潜力，不用或仅用很少的投入制造新的产品，是很多实施精益思想企业的口号。很多学者径直将精益说成是“杜绝浪费”。很多企业往往罗列了许多限制浪费的具体细目。总体可归纳为：

　　☆ 非增值过程或活动；

　　☆ 停滞和等待；

　　☆ 废品、缺陷和返修；

　　☆ 不满足或超越客户需求。

　　精益思想用“浪费”将传统现代企业不适应新经济的弊病表面化、通俗化，更易于企业理解和接收。

　　3．第2次管理革命

　　由于精益思想冲击了第1次管理革命的核心成果——劳动分工理论和大批生产提高生产率，造成制造业的管理观念、组织和人际关系等方面根本性的变革，人们称精益思想的推广是第2次管理革命。第2次管理革命的核心是企业内部和企业间的流程化、协同竞争，向用户提供个性化的产品，取得系统的全过程优化的结果。

[此贴子已经被作者于2008-1-16 22:53:28编辑过]

南华学童

三、国外航空工业推广精益制造

　　1．美国政府和军方直接参与

　　美国国防部以减少武器装备的采购费用为目标，直接干预生产企业采用新的管理思想和管理软件，促使航空和武器供应商降低成本和缩短交付时间。在1993～1994年,美国国防部起动了一系列改进采办过程的计划，如国防采办指导计划（Defense Acquisition Pilot Programs）、美国空军的精益飞机研制计划（Lean Aircraft Initiative，LAI）、美国海军的“最佳制造实践（Best Manufacturing Practices，BMP）”计划等。

　　其中，1993年美国国防部的Defence Science Board出台了防务制造企业战略的报告《Defence Manufacturing Enterprise Strategy》，建议美国所有的军工企业都推行精益制造。同年，美国空军推出精益飞机研制计划（Lean Aircraft Initiative，后来又改名为Lean Aerospace Initiative ，LAI），在整个军事航空制造行业中，大张旗鼓地推行精益制造原则。

　　2．美国的“精益飞机研制计划(LAI)”

　　精益飞机研制计划（LAI）是美国政府干预企业管理技术进步的重要例证。LAI于1993年由美国空军提出，长设机构在麻省理工大学（MTI）、有美国国防部各军种组织机构、几乎所有航空和武器生产商以及相关劳工组织参加。LAI的目标是开发一种企业实施精益原则的框架，为企业提供改进研制和生产管理的原理、方法，共享经验和知识，帮助美国的航空企业在缩减军费和国际竞争中增强实力，保持美国航空工业的世界领导地位。

　　LAI的研究成果“精益企业模型(Lean Enterprise Model,LEM) ” 正在美国航空工业中推广应用，将显著地降低航空生产成本、缩短产品开发和生产周期、改进质量和减少浪费。提高航空工业的可供养性。通过共同承担改进的义务，知识共享和实施，提高着美国航空工业的水平。这个计划被认为是未来30年内，增强美国军事实力的革命性的重大行动计划。

　　3．企业推行精益制造的技术和方法

　　美国的航空制造企业在精益制造5大基本原则基础和LAI计划的精益企业模型的指导下，各自以不同形式实施精益生产，但主要的方法包括以下几点。

　　（1）单件流

　　“单件流（One-Piece Flow）”就是工序转移批量为1，每个工序每次只有1个产品通过。而不是传统生产方式做完一大批再转到下游工序去排队等待。这种看来是大批量生产的方式，在航空制造中应用的前提是工作中心按柔性生产单元布置，使用多面手工人。逐个的产品转移，消灭了工序间的排队和等待，能够做到持续地改进质量和降低成本。继而要求在组织上，革掉“职能化部门”和分工，实现过程的连续。

　　（2）客户同步生产

　　客户同步生产（Takt-Paced Production） 是控制工厂生产速率的概念。“精益”并不意味着做事的速度很快,而是按照既定的节拍完成作业。原则上，应以用户的需求速率，即用客户同步时间（takt-time），来确定装配作业节拍。要求每一个人都使用标准工作程序、用与客户需求同步的节拍生产。精益生产并不是简单的最大作业速率， 而是在确保准时满足客户需求的前提下，设置合适的生产节拍。

　　（3）拉式生产

　　为了实现最大程度地消灭浪费和停滞等待，一切生产活动都由客户的需求来驱动，即“拉动”。拉式生产意味着只有当客户有需求或“拉动”它的时候才能进行生产，客户没有需求时，不开工。必须避免生产不需要的产品。为了保证JIT的流顺，生产需要达到预定的生产节拍、采用单件流和设备全面维护，组织上采用项目团队（Team）制和制造单元生产布置。

　　在JIT系统中，使用看板为上游工序发布生产启动的命令，在需要的时间和地点获得所需的物料，以最大限度地降低库存。单件流和拉式生产通过减少产品整个流程时间，导致生产附加成本的降低。

　　（4）无差错生产

　　精益生产系统的另一个重要概念是无差错生产。“无差错生产”指的是一次优质成功。 精益企业必须做好3件事，以实现高质量的生产和产品：

　　☆当发现质量问题或过失时，立即停产。这样做可以防止缺陷转入下一个作业流程，问题发现越早，越容易找出原因和处理措施；

　　☆设计可靠的工艺过程和机械设备，以将差错消灭在第一个环节；

　　☆人、机分离。换句话说，就是合理地使用资源--重复的或危险的作业由机器来完成，而人则用在需要进行决策或解决问题的场合。为持续地减少浪费，精益企业应能够消除花费在消除返工、废品和延误生产时机等方面的时间和金钱。

　　（5）使用价值流管理（Value stream management）方法

　　实施精益原则从对现行工作进行评估开始。 来自每个职能岗位的代表组成评估小组（TEAM）对当前业务的环境和工作质量进行诊断和评估。然后，制定每一个部门的实施计划，用精益制造原理和技术来简化和改进其业务过程。计划将保证有步骤地实现业务过程高效率和降低成本。如通过关注每一个产品和它的价值流来改进生产，而不是用夸张组织、增加资产和技术投入。找出哪些活动真正创造价值，而哪些活动是多余的或在浪费，提高增值活动和限制浪费活动等，使精益思想的实现具有可操作性。

　　（6）号召人人参与、“以人为本”

　　具体的企业在推行精益制造时，都发动集中的突击性的活动（很像中国工厂中的突击运动），号召人人参与、 “以人为本”。如波音的“加快车间进步 Accelerated Improvement Workshop,AIW) ”活动用持续1周的时间要求工人参与。车间通过对工人进行培训、计划和在自己工作地执行精益原则，加速车间的改进。 在此期间，车间准许雇员对工作程序、工作规则、设备和流程进行重大的改革。在AlliedSignal公司的航空部，则开展以无故障生产为中心的6σ活动等活动，作为实施精益生产的前奏。Lockheed Martin公司实行清洁整齐工作、消灭浪费的5S活动等等。精益企业建立在人人改进自己工作质量的基础上，因此也提高了公司雇员的士气。

　　（7）组织与领导

　　实施精益企业的工作需要由一个执行副总裁主持领导。实施队伍（Team）集中办公，制订计划并将精益原则推向整个企业。

　　（8）精益制造是业务流程再造BPR

　　改进生产系统是当代每一个制造企业得以继续生存所必须的。不同的环境和目标，采用改进生产系统的方法也不同。推行“精益制造”不像实施一个“有明确的完成终点”的生产管理系统，如ERP和其他工程。精益生产的变革是持续进行和无止境的。

南华学童

4．精益制造是发挥IT潜能的平台

　　国外航空企业的实践中，在5大精益原则基础上，凡是能够节省时间、降低成本的IT和新技术的应用都纳入了精益制造的大箩筐之中。IT有了精益制造的依托，解决了使企业的信息技术投入有明确的目标和缺少效益的评定问题。精益制造也需要先进的IT技术实现消灭浪费的具体目标，从而精益制造必须是在IT支持下的原则和理念。例如，Boeing的新机JSF研制是所谓“异地设计制造”的，在装配过程中利用录像和数字的摄影将零件和系统的图像实况转播和视频交互传送给各个有关部门，仅仅旅差费就减少400万美元。通过实体造型、虚拟装配、制造模拟等，X-32A飞机的返工比YF-22减少80%，降低成本40%以上。

　　当然，不搭“精益”这班车也能搞IT，但会因项目选择不当、目标不清、缺少效用测定、追求形式等弊病，造成超过60%的投入风险。长期以来经济学家和企业的CEO对企业在信息技术中投入的效果有很多异议。2000年，在欧美500家企业中的一次调查表明，IT投入产生效益的仅仅占30～40%，多数投入被扔到了无底黑洞之中，没有回报。而精益制造正是发挥IT潜能的平台。

　　精益制造是在新的社会生产能力和生产需求的背景下，对传统生产方式进行的反思，向旧的、几乎是沿用了200多年的管理观念进行挑战，并且取得了伟大的成功。“精益制造”被当作生产方式的变革，与用大批量生产替代手工车间生产一样具有划时代的意义。在20世纪仅仅作为大批量生产方式的精益制造被推崇为21世纪的主要生产方式。

　　四、国外的航空工业从“精益制造”受益

　　十年来，精益制造在国外的航空工业中取得了令人瞩目的成就。我们在这里列举这些数字是希望能引起我国航空工业人士的兴趣，或者起到样板（Best Industry Practices，最佳行业实践）和标杆（Benchmarking）的作用。

　　1.Boeing商用飞机生产

　　波音在1990年派管理人员到日本学习、又进行了超过10万人次的大规模培训，于1994年进行精益制造的试点。1995年，波音聘请了日本的丰田生产模式的奠基人做指导。1998年，精益制造方式在波音全面铺开，推广到它的每一个生产基地和航天、通讯、军机及导弹系统的生产中去。至1999年底，波音公布的成就是：

　　☆ 商用飞机生产形成了实行 “直送工位交付（Point-of-use delivery）”方式，使生产线流畅而连续地运行。直送工位交付是上游工位将下游需要的零部件按恰好的时间、恰好的数量直接交付至使用的生产线。这样做，奇迹般地减少了库存。在各部件厂，自1999年1月以来，减少了10亿美元的库存；

　　☆ 在波音生产机舱板的Spokane工厂实行精益制造后，减少了60%的制造时间和50%的生产用地面积；

　　☆ 缩短了777飞机机体最终对接的流程时间，得以与747共用一个装配厂房，省去了重建第二条生产线，节约了数百万美元；

　　☆ 生产机翼的Frederickson的Washington工厂，制造翼梁的流程从9.5天减至5天，库存削减一半。生产蒙皮的流程从11天减少至7天，库存削减了43%；

　　☆ 生产机械构件的Auburn的Washington工厂，1999年减少了60%的库存，库存周转率从4增加到6.4，返修减少了48%；

　　☆ 通过实行可视控制，简化计划下达流程，减少了标准紧固件的储备数量，Everett的Washington机翼责任中心在1999年一年就节省了300万美元。

　　精益理念已经成为波音的公司文化的一部分。

南华学童

2.Boeing导弹生产

　　Boeing的另一项大的制造计划是原来属于麦道公司的军用飞机和武器部的集成制造控制系统（Integrated Manufacturing Control System，IMACS)。IMACS 于1994年开始，选用了WDS 公司的ERP软件为技术支撑，并实行精益制造。当时正值美国空军精益飞机研制计划LAI推出之时，IMACS将精益制造的关键原则：价值、价值流、流动、拉动和尽善尽美作为实施的指导，在生产过程中开展减少周期时间、连续流、消灭浪费、减少调整时间和看板管理等精益措施。1997年3月，在美国军方支持下IMACS投入运行，控制JDAM（Joint Direct Attack Munitions）导弹的制造。JDAM是一种全球卫星定位/惯导制导的灵巧炸弹，将完全替代常规炸弹，军方定货量极大。实行精益制造将JDAM的生产成本降低55%，交付期提前35%，将节省50亿美元的军费支出，使军方大大受益。因而这项工程被美国国防部认证为军需改革和精益制造的样板工程。JDAM 项目办公室获得美国空军军需司令部1999年度的军需项目管理最高奖—Shriever 奖。

　　3.在Boeing的新机研制中起关键作用

　　美国用于21世纪的下一代主战飞机JSF本身就是一个“精益”的产物。多用途的JSF准备替代老式的F-16、A-6,A-10, AV-8B， F/A-18E/F ，Sea Harrier 和GR.7等多个机种。此举将使美国各军种节省难以估算的采购、维修、备件、训练、战时支持等等的费用。美国国防部对JSF除了要求强大、通用、生存力强以外，最重要的是有极苛刻的低成本限制。JSF在10年将要生产3000架，全世界的飞机制造厂商都精化自己的生产环境，参与JSF 生产权的竞争。Boeing X32 是JSF的原理认证机。在X32的设计和生产过程中应用精益制造创造了非常好的成本效率收益：

　　☆ 在JSF的设计中，将普通、短距和垂直、舰载3种变型之间的共用件达到80%以上，不仅节省了设计费用，还准备在1条装配线上组装，大大地节省投产和生产运行的费用；

　　☆ X-32A的设计和建造周期仅仅是通常开发时间的一半；

　　☆ X-32A整架飞机比计划提前1个半月完成， 从主要的装配开始到结构试验的整个过程仅仅用了368天。而装配使用的人力比计划数减少50%，是过去同类机型用工的一半。装配成本比YF-22减少75%（YF22是Boeing上一个型号的战斗机，用来做评价效益的比较对象）；

　　☆X-32A前机身设计周期和成本减少了一半。装配比计划提前1个月开始；而X-32B的前机身装配则比计划进度提前2个月开始；

　　☆通过实体造型、虚拟装配、制造模拟等，基本上消除了在装配过程中零件间的干涉现象。X-32A飞机的返工比YF-22减少80%，降低成本40%以上；

　　☆X-32装配的工程更改达到了平均每张图纸仅有1.5个更改的水平；

　　☆在X-32A装配期间，到达在每1000个零件中故障少于3个的目标；

　　☆90%的外购和外包部件和系统按时或提前到达；

　　☆X-32的工装需求比YF-22样机阶段减少75%。工装成本比原计划减少了一半以上。

　　4.Lockheed Martin的精益制造造就了它的军机生产霸主地位

　　洛克希德-马丁（Lockheed Martin）是世界上最大的军火供应商，它于1997年开始了以提高生产率、消灭浪费和降低成本为目的的“最佳实践计划 LM21 Best Practices initiative”，推行精益企业。在生产F-16的工厂采用“可视定单系统”和“拉式”计划管理，车间按成组技术“工作单元”进行重构，设备按完成同类对象的整个加工或装配的机床组布置，现场指挥采用并行协同工作，处理问题的响应时间减少了1/2。“可视定单系统”由需要补充进料的工作单元发布物料需求看板，给供货的上游工作单元开工以视觉提示。1998年洛克希德-马丁/ Fort Worth在200个分散的生产场地（2500名员工）实行5S，计划在2000年至少节省26亿美元。2000年的资料显示，Lockheed Martin已经取得了很好的成绩。

　　☆自1993年起，库存从6亿９千万美元减至3000万美元，下降了95%；

　　☆从1993年起，F-16的提前期减少了46%；

　　☆自1993年起，F-16的成本在减低产量75%的情况下，已经降低了38%；

　　☆86个月以来F-16都是100%地按时交付；

　　☆机翼外挂梁的装配周期由166天缩短至15天；

　　☆F22的尾翼的工艺流程原来一个工序、一个工序地从各个分散的站点，传递到与机身对接大约需要历经10公里的旅行，实施精益生产以后这个距离减少到100米。

　　正是由于业务流程再造的成就，Lockheed Martin于2000年获得美国以日本学者Shingo 命名的“优秀制造Excellence in Manufacturing”奖。在美国，该奖项与Baldrige和Deming奖一起被称做优秀企业王冠上的3颗宝石。

　　Lockheed Martin 与Boeing在JSF的竞争中，则是综合了世界最强的3家航空公司Lockheed Martin、Northrop Grumman和英国宇航（BAE SYSTEMS）专家的经验，在世界最成功的单发、单座战斗机Lockheed Martin F-16的精益制造系统的基础上进行研制和生产的。Lockheed Martin几乎是利用生产F16相同的机床、同样的工厂、同样的工人和精益制造的管理来生产JSF。这样与当前一代的战斗机相比，Lockheed Martin的JSF将：

　　☆减少90%的工装；

　　☆减少66%的生产时间；

　　☆制造成本减少50%以上；

　　☆需要的零件数减少50%以上；

　　☆需要的紧固件减少50%以上。

　　这个指标显然又胜出Boeing一筹。Lockheed Martin获得这2000亿美元的下一代战机的垄断合同也就不足为怪了。

　　美国航空工业在JSF上的竞争，在制造管理方面，开始于ERP的应用，后来是Boeing与Lockheed Martin在应用精益制造成就上的大拼比。最后以精益制造优势的一方获胜而见分晓。

想了解在日本出生而在美国航空工业有所发展的新的精益观请点下面链接。

[分享]新的精益观

http://www.21manager.com/dispbbs.asp?n=147,161883,0,0,0,0,0,0

[此贴子已经被作者于2008-2-1 6:32:44编辑过]

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精益是个好东西

allen_henr

精益的路可不好走啊~~~

wwsmail

见解精辟，顶！

黄小军

精益生产、质量管理体系、六西格玛管理、6S管理，究竟给我们带来了什么。不是本人消极，真正能很好地去理解它、去利用它的人不多。如果仅仅是把这些制度照搬过来，而不考虑它所依赖的企业文化，想必效果都好不到那里去。