精益大本营
标题: 工厂物理学 [打印本页]
作者: smtie 时间: 2011-11-17 12:09
标题: 工厂物理学
本书的作者是美国西北大学的 Wallace J.Hopp 教授和佐治亚理工学院的 Mark L.Spearman 教授，是生产运作管理领域的知名学者，他们运用自己深厚的物理学中方法论的背景，在多年实践经验和理论研究的基础上，深刻分析与阐述了作业管理中的内在规律，以独特的视角与思维方式对发生在制造企业中的现象和本质进行了透彻的分析和系统的总结，以类似于物理学中定律定理的方式给出了准确的定性描述或定量计算公式。书中不仅对生产管理的发展历史和现状、取得的成就和问题等进行了精辟的总结和分析，而且紧密跟踪当前最先进的方法和技术，并预测了今后的发展趋势。该书不同于一般的教科书，一方面涉猎范围极宽，广泛介绍了生产领域的概念、方法、技术及实践效果；另一方面对重点问题进行了极为深入细致的研究，探究了事物的本质，提出了独到的见解。该书的起点较高，适合作为“生产系统”和“动作管理”方面的研究生课程的主教材。对本科生教学，可以作为“生产运作管理”、“生产计划与控制”、“设施规划与物流分析”、“质量管理”等课程的主要参考书。
此书还获得了当年年度最佳工业工程出版物的荣誉。
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什么是工厂物理学，为什么要研究工厂物理学？
简言之，工厂物理学（factory physics）是对制造系统基本行为的系统描述（a systematic description of the underlying behavior of the manufacturing systems）。理解这一点可以帮助管理者和工程师根据制造系统的自然趋势去进行以下的工作：
1. 识别改善目前系统的机会。
2. 设计有效的新系统。
3. 为协调不同领域的政策而做出必要的权衡。
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作者: smtie 时间: 2011-11-17 12:21
第一章 美国的制造业
本书的一个基本前提是：若想实施有效的管理，你必须先理解你管理的对象。但制造系统是一个可以从许多不同的角度1来看的复杂实体集，其中的许多视角的确产生了合理的管理理论，但是有一个视角是最最重要的，它提供了将其它所有角度组织到一起的框架，这就是历史的角度。
历史感对于制造经理之所以是根本性的基础有两个原因。第一，在制造业，和各行各业中一样，对一个想法或者说概念的终极检验就是时间的检验。尽管短期的成功可能是由于运气或者外部环境的因素，但是我们判断一个概念具有持久价值那就必须以长远的眼光来看。第二，因为实现商业成功的条件总是随着时间而改变，对管理者来说关键是做决策的时候要有面向未来的发展意识。
美国制造业的历史，从弱小的殖民地崛起开始，发展到二十世纪中叶不争的全球领导地位，又经历了十九世纪七十年代到八十年代的数次衰退期，随后进入九十年代复杂的全球环境下的再次振兴，这几乎可以说是一个引人入胜的传奇故事。遗憾的是，在本书中我们没有足够的空间，也没有这方面的专长来为读者提供一个全面的介绍。然而，我们侧重于结合本书后面章节的重要主题来重点阐述一些主要事件和趋势。我们希望读者能够对这些历史事件感兴趣从而自己去寻找更多相关的资料。以下三个人的著作是我们写这部分内容的出发点。Wren（1987）从管理角度提供了一个出色的全局性概览。Boorstin在《美利坚人三部曲》（1958，1965，1973）中对文化背景下的美国商业提供了许多颇具可读性的深刻观点。（14|15）Chandler（1977，1990）高度评价了发生在美国、英国和德国的大范围管理革命。以下我们整理了这些成果以及相关的内容。
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作者: smtie 时间: 2011-11-17 12:33
第二章 库存控制：从EOQ到ROP
科学管理（Scientific management）的诞生使得运作管理（OM）这一现代学科的建立成为了可能。科学管理不仅使得管理学成为一个值得研究的学科，还因为它注重数量上的精确，从而使数学第一次成为一种管理工具。泰勒原初的工作公式是后来许多数学模型的先驱，设计这些数学模型是用来帮助工厂设计和控制人员在各个层面上进行决策的。这些模型都成为了商学和工学课程中的标准科目，整个学术研究的各个学科都是围绕着几个运作管理问题领域而纷纷建立起来的，包括库存控制、生产排程、能力计划、需求预测、质量控制和设备维护。这些模型以及促使这些模型建立的运作管理的焦点问题，现在已是商学的标准语言的一部分了。
在那些产生数学模型的诸多运作管理学科分支中，对工厂管理来说没有什么比库存控制更为核心的了，对运作管理来说也没有什么比库存控制更能体现美国式方法的了。在这一章中，我们来追溯美国库存控制所使用的数学模型方法的历史。我们这样做的原因有以下这么几个：
1. 我们所要讨论的库存控制模型是运作管理领域里最早的成果之一，并且现在仍被广泛的使用和借鉴。同时，它们是制造管理语言中的基本组成部分。
2. 库存几乎在所有的制造系统的物流工作中扮演着关键性的角色。这些历史上的模型中介绍的概念会在本书第二篇工厂物理学和第十七章库存管理中再次出现。
3. 这些经典库存理论的结果是其他许多现代制造管理技术的核心，例如物料需求计划（MRP）、精益生产（JIT）以及基于时间的竞争（TBC），它们因此将作为本书第一篇剩余章节的重要基础。（48|49）
我们从最早最简单的模型——经济订货批量（EOQ）模型开始，逐渐延伸到更为复杂的再订货点（ROP）模型。对于每个模型，我们都给出了一个启发性的例子，一个关于其发展的介绍和关于它所蕴含思想的讨论。
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作者: smtie 时间: 2011-11-17 13:03
第三章 MRP运动
到20世纪60年代早期，许多公司都开始使用数字式计算机来进行日常的会计活动。考虑到制定计划和进行库存控制的复杂性和单调性，尽力把计算机也延伸到这些功能活动中就是很自然的事情了。这个领域的早期试验者之一就是IBM，在那里约瑟芬·奥利基和其它人开发了物料需求计划（material requirements planning，MRP）。尽管早期发展很慢，但是当1972年美国生产与库存控制协会（APICS）发起了“MRP运动”来推动MRP的使用时，MRP开始取得巨大的发展。从那时候开始，在美国MRP就开始变成基本的生产控制范式。到1989年，MRP软件以及运行支持的销售额就超过了10亿美元。
因为它是这么的普遍，使得训练有素的制造经理都必须精通一些MRP是怎么运行的。因此，在这一章里面，我们会描述MRP范式和接踵而至的制造资源计划（manufacturing resources planning，MRP II）范式，以及它的现代版本，企业资源计划（enterprise resources planning，ERP）。同时我们将突出MRP所代表的基本思想和它所留下的一些没有解决的困难。
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作者: smtie 时间: 2011-11-17 13:04
第四章 准时制的革命
在二十世纪七八十年代，当一些美国制造商正致力MRP运动的时候，一些完全不同的东西正在日本产生。像美国在十九世纪所做的那样，日本人正在发展一种前所未有的制造形式，它将带来一个经济急速增长的时代。这个带给日本巨大成功的制造技术就是我们所说的准时制（JIT）。他们在制造管理的历史上写下了重要的篇章。
准时制的起源毫无疑问正是源自日本的文化、地理和经济史。长期以来由于空间和物资的有限，日本人都很倾向于节约。这使得严格的原料控制策略在日本比在“浪费之乡（Through away society）”的美国更容易被接受。东方文化要比具有还原主义（reductionist）科学渊源的西方文化更加的系统化。那些贯穿于独立工位的措施，像多技能的流动工人和全面质量管理在这样的环境中显得更为自然。地理因素对日本的实践也有一定影响。比如一天多次从供应商处运送原材料的策略对于工业空间集中的日本来说要比具有广阔地域的美国更容易实施。其他许多促使日本成功的结构性因素也发挥了作用。但是由于一个制造企业无法控制这些因素，所以在这里我们就不考虑它们了。（151|152）
更重要的是JIT实践本身。大部分JIT思想直接来源于丰田汽车公司经理大野耐一的工作。据大野耐一说，丰田在1945年开始了自己的创新之路，当时董事长丰田喜一郎提出要公司“三年内赶超美国。否则，日本的汽车工业将不复存在。”（大野1988，3）在当时，日本的经济被战争严重破坏，劳动力只有美国的九分之一，汽车制造处于很低的水平。显然，丰田不可能在三年内赶超美国，但是丰田的努力最终达到了丰田喜一郎的目的，还引发了制造管理自二十世纪二十年代科学管理运动以来的又一次彻底变化。
大野耐一，1943年从丰田纺织公司转入丰田汽车，他认识到能够与美国竞争的唯一办法就是减少两国之间巨大的产量差异。他认为这只能通过消除浪费以降低成本来达到。与美国的汽车公司不同，丰田不能依靠大规模生产设施的规模经济来减少成本。日本汽车的市场实在是太小了。所以，丰田的管理者们认定他们的制造策略必须是小规模多品种生产。
从生产控制的角度来看，最要的挑战是保持产品多样的同时能够做到维持平稳的产品流。不仅如此，为了避免浪费，生产就必须在较低的库存水平下进行。大野耐一描述了在丰田产生的这个系统，说明了这一挑战所依赖的两大支柱：
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作者: smtie 时间: 2011-11-18 11:58
第五章 问题在哪里
到二十世纪八十年代，美国制造业已经有了不祥的征兆。生产力增长速度的降低，在诸多市场上所占份额的下降，普遍感觉到许多美国商品质量比国外的差，持续的巨额贸易赤字以及许多其他令人担忧的趋势每天都在提醒我们：美国已不再占据曾经无可争辩的制造业霸主地位。美国制造业的衰退给我们敲响了警钟，表明我们已经进入了一个全球化竞争的时代。从这一点来看，企业长期的成功就需要在各个方面，如产品开发、市场营销、人力资源管理、财务和运作管理上都要有世界一流的表现和持续的改进。日本在二十世纪八十年代的成功给我们的主要一个启示就是运作管理可以是（必须是？）一个有效的现代制造业经营战略的一部分。
从二战期间到二十世纪九十年代所使用的传统美国运作管理实践大致可以被分为三种思想：
1. 科学管理。它是一种对制造系统合理的、逻辑推断的、定量的、模型导向的观点。早期的科学管理在20世纪初产生了库存控制、排程、预测、综合计划以及其他许多制造职能的定量化方法。
2. 物料需求计划。它的特征是用集中的计算机化的计划方法来进行生产控制和集成。随着更多的功能加入到系统中，最初的物料需求计划（MRP）逐渐发展成为制造资源计划（MRP Ⅱ），进而又发展为企业资源计划（ERP）。
3. JIT（准时制）。以低库存、对制造环境的流程导向为特征。最初对日本看板方法的重视逐渐扩大到了更为广阔的精益生产的观点。JIT也是全面质量管理的一个推动力，后者曾是JIT内容的一部分，但后来逐渐发展成为一个独立的运动。
尽管这些思想都提供了很好的方法，但是没有哪一种可以持续不断地将企业提升到更高的水平，从而足以在下个世纪的激烈竞争环境中继续繁荣发展。在这一章里，我们将寻找为什么它们未能提出解决竞争力问题的综合方案的原因。在本书的第二篇和第三篇，我们将基于这些反面观点，并结合前面四章所提出的正面观点来制定一个综合的运作管理方法与步骤。
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作者: smtie 时间: 2011-11-18 12:03
第六章 制造科学
制造管理者们经常感到困惑。大量的书籍、短期课程、软件包、录像带、网站，以及其他推动竞争制造哲学和工具的资料足以将即使是最有经验的专家淹没。更可怕的是，就像我们在第一篇中看到的那样，制造管理的主要方法（如，经典库存控制、MRP和JIT）彼此之间不能完全兼容并且存在严重的个体缺陷。
很多制造管理者认识这个领域是通过大量的管理术语（如，MRP、MRPⅡ、ERP、JIT、CIM、FMS、OPT、TQM、BPR）和继承专家思想或者经验。Micklethwait和Woolridge（1996）在他们的有启迪作用的书《巫医》（The Witchdoctors）中描述了这种倾向。
尽管一些制造管理术语经常反映事实的核心，但是它们真正的本性是提供一种简单的方法来应对所有的问题。因此，它们很少提供关于哪种方法适用以及何时适用的权衡观点。这些经常导致一种心理上以为是“流行管理”的不幸结果。雇员们，被一个接一个“革新”打击之后，产生了愤世嫉俗的观点“这也会销声匿迹”。但是，很多管理者依然勇敢地坚持他们的信念，坚信总会有人在某些地方会有个一永劳逸解决所有运营问题的方法。所以导致的结果就是，介绍时髦词汇的书籍与咨询业繁荣发展，但是制造管理真正的进步却很少。
当然，部分的混淆是由一些厂商或者顾问在营销其产品时过分夸张产生的。模糊的核心被炫目的推销材料包围，是经理们确切比较各种系统的要求难以实现。但是，我们认为问题的根源比这个还要深。我们相信，这种大尺度的混淆是我们缺乏下面所要讲的制造科学（science of manufacturing）的直接后果。
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作者: smtie 时间: 2011-11-19 11:15
第七章 工厂动力学基础
上一章里，我们认为制造管理需要一门制造科学。在这一章，我们通过检视产线的一些基本行为，来充实这门科学。
为了引出即将重点讨论的种种量度（measure）与机制（mechanic），我们从一个实例开始。HAL是一家生产印制电路板（PCB）的计算机公司，它的产品卖给其他企业，在上面安装组件，然后送入个人电脑的组装线。生产PCB的基本工艺如下：
1. 层压。铜和玻璃纤维层被压制在一起形成核心（空板）。
2. 机加工。核心被修整到一定尺寸。
3. 印制电路。通过感光和蚀刻过程，电路被印制在空板的铜层上，赋予“个性”（独特的产品特性），使其成为面板。
4. 光学检验与修补。电路被光学检验缺陷，如果缺陷不严重则修补。
5. 钻孔。在板上钻孔连接多层板的不同部分的电路。要注意多层板在印制完电路形成层后返回层压。单层板通过层压一次不需要钻孔和镀铜。
6. 镀铜。多层板在铜镀液过滤，在钻孔中沉淀铜，从而连接不同板上的线路。（213|214）
7. 加保护层。在面板上加层保护性的塑料膜。
8. 定尺寸。加工面板到最终尺寸。在大多数情况下，复合PCBs在一个单独的面板上加工制造，在定尺寸阶段形成单独的板。依据板的尺寸，很少有两个板从一个面板中制造出来的，或最多20个。
9. 线尾检测。对板的功能进行电器检测。
HAL的工程师监控着PCB产线的产能与性能。他们对产能的最高估计总结在表7.1，其中给出了每个工站的平均加工速率（每小时生产的板数）和平均加工时间（小时）。（要注意的是因为PCB通常成批加工，许多工艺由并行设备作业，所以加工速率不是时间的倒数。）这些都是平均值，用来说明HAL生产的不同型号与不同工艺路线的PCB（如，一些板子也许要经过两次层压）。它们也可以说明“扰动”，如机器故障、换模时间、作业员效率等现象。这样，加工速率就估计出在无限投料的假定下每道工艺每小时可以产出多少板子。加工时间表示典型的板子在每道工序加工的平均时间，包括扰动引起的等待时间但不包括排队等待加工的时间。
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作者: smtie 时间: 2011-11-19 11:18
第八章 变动性基础由里特定律（TH = WIP/CT）得出，周期时间长在制品水平高，或者周期时间短在制品水平低，可能达到相同的产出。当然，周期时间短在制品水平低的制造系统更优，是什么原因导致这种不同呢？大量实例表明，答案是变动性。
当运行在最佳情形（best case）下，第七章的硬币制造系统会以= 4（临界在制品数量）的在制品水平实现最大产出（0.5件/小时）；但是当处于实际最差情形（practical worst case）时，它要求27件在制品以实现90%的产能（57件在制品实现95%的产能）；当处于最差情形（worst case）状态，甚至连90%的产出都不可能实现。为什么存在这么大的差别呢？那就是变动性！ 0W
作为工厂的一部分，Briar Patch制造厂有两个非常相似的工站。它们都是由一台机器组成，该机器以4件/小时的产出运行；它们都是为了满足相同的需求，平均工作量为69件/天（2.875件/小时）；而且它们都存在定期的随机停机。然而，对于Hare X19机器的工站，停机不会频繁发生，一旦发生便会持续很长时间；对于包括Tortoise 2000机器的另一个工站，停机会更加频繁而时间会相应更短。两种机器都能达到75%的利用率（即机器正常工作的时间）。因此，这两个工站的产量都是4×0.75= 3件/小时。既然产量相同且满足相同的需求，那它们是不是应该有相同的绩效——周期时间、在制品数量、提前期、客户服务水平？不是。事实证明，在所有这些绩效指标上，Hare X19都要比Tortoise 2000差。为什么？答案依旧是变动性！
变动性存在于所有的制造系统中，并且对绩效会产生很大的影响。（248|249）由于这个原因，测度、理解和控制变动性的能力对于有效的制造管理是至关重要的。这一章，我们将介绍描述制造系统变动性的基本工具以及直觉的知识。下一章，我们将深入探索变动性降低系统绩效的方式以及对其进行控制的方法。
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作者: smtie 时间: 2011-11-22 10:29
第九章 变动性的腐蚀性作用
9.1 引言
前一章里我们开发了刻画、评估加工时间变动性与流动变动性的工具。本章中，我们将使用这些工具描述有变动性的制造系统的基本行为。
像在第七章那样，我们将主要结论陈述为工厂物理学定律。这些定律有些是一直成立（如，物料守恒定律），而其他的则在大多数情况下（most of the time）成立。从表面上看，似乎不够科学。然而，我们指出物理学定律，如牛顿第二定律maF=和能量守恒定律，也只是近似地成立。尽管已经被更为深奥的量子力学和相对论代替，它们依然很有用。工厂物理学定律也是如此。
9.1.1 变动性可能是好的吗？
第七章和第八章（与这一章的标题）可能会给人留下变动性是有害的印象。利用精益制造（Womack 和 Jones 1996）的行话，一个人可能会受到吸引将变动性和muda（浪费）1 等同起来并做出变动性应该被清除的结论。
但是我们必须仔细而不至于忘记公司的基本目标。就像我们在第一章里所观察到的，亨利·福特是一个对于减少变动性极度极度狂热的人。顾客可以得到他想要的任何颜色的车，只要是黑色（black）的。（287|288）车型罕有变化，型号也很少。通过稳定产品和保持生产过程的简单有效，福特开创了一次重大的革命——使汽车量产成为可行的。但是，在二十世纪三四十年代，当阿尔弗雷德·P·斯隆的通用汽车提供了更多的产品型号时，福特汽车公司失去了大量市场占有率，濒临破产。当然，更多的产品型号意味着通用汽车的生产系统中更大的变动性，更大的变动性意味着通用汽车的系统不能运行得像福特那样有效率。然而，通用汽车做得比福特好。为什么？
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作者: smtie 时间: 2011-11-22 10:31
第十章 推式与拉式生产系统
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。究竟哪一种最好，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（Taiichi Ohno），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的最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。1 Schonberger（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。
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作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:31
第十一章 运营管理中的人因
我们首先应当注意到这个章节不是什么。很明显，单就它短短的篇幅而言，这一章不能提供任何对生产管理中人的问题的全面处理方式。我们不是在尝试钻研组织行为学、人因学、工业心理学、组织理论、应用行为科学或研究人的问题的任何其他学科领域。它们很重要，然而这本书讲的是运作管理，我们必须把重心放在生产运作上。
即便是在一本讲生产运作的书里，如果我们留下了这样的印象：工厂管理靠的只是精巧的数学模型或者敏锐的逻辑洞察力，那么我们就是粗心大意的。在任何工厂里，人都是一个关键的因素。即便是在拥有高度自动化的机器的“熄灯工厂”（light out）里，人也在机器维护、物流调配、质量控制、能力计划等方面扮演着基础的角色。无论工厂有多么智能化，如果其中的人不能有效地工作，它也不能良好地运行。与之相反，一些软硬件设施都非常原始的工厂的生产也相当有效，从经营战略的环境来看，显然是其中的人的缘故。
我们在这里提出的是一种工厂物理学的视角，以此考察人在制造系统中所扮演的角色。此前我们提到，工厂物理学的基本前提是那些支配着工厂行为的自然定律或趋向。理解这些定律并依照它们进行工作会使管理政策运行得更加流畅。与这些物理定律相似地，我们感觉到人的行为也有自然的趋向，或者叫做“人的定律”，它显著地影响着工厂的运作。在这一章里，我们考察人的行为中一些与运作管理相关的最基本的方面。我们希望这种粗略的处理能够激发读者更深刻地将这本书的主题材料和那些行为规范联系起来
点击进入下载－11_运营管理中的人因.pdf
作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:32
第十二章 全面质量制造
12.1 引言
变动性在决定制造系统绩效中扮演重要角色，是工厂物理学的一个基本观点。如我们在第八章和第九章中看到的那样，变动性有一系列来源：机器故障、生产准备、作业员行为、产品组合波动以及许多其他因素。变动性的一个尤为重要并能根本地改变系统绩效的来源，就是质量（Quality）。质量问题几乎总是变成变动性问题。出于同样的原因，变动性削减常常成为质量改善的一种手段。正因为质量和变动性联系密切，我们以这个关键议题的概述来结束第二篇。1
12.1.1 质量的十年
二十世纪八十年代在美国是质量的十年。大量关于这个课题的书出版，数以千计的职员通过短期课程或其他培训项目，并且“质量说话（quality-speak）”进入全美的标准语言。1987年，国际标准化组织建立了ISO 9000系列质量标准。同年，美国国会立法设立了多里奇国家质量奖（Malcolm Baldrige National Quality Award）。2（380|381）
质量的概念和质量控制、质量保证及质量管理的方法在二十世纪八十年代并不新奇，质量控制作为一门学科至少可以追溯到1924年，西部电气公司的贝尔电话实验室的沃尔特·A· 休哈特首次提出过程控制图（Process control chart）。1931年，休哈特发表了第一篇关于质量的重要文章。在1956年的论文中，阿曼德·费根鲍姆（Armand Feigenbaum）发明了全面质量控制的术语并且在1961年把它用作他在1951年出版的《质量控制》一书的修订本名称。
点击进入下载－12_全面质量制造.pdf
作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:34
第十三章 拉式计划体系
13.1 引言
回忆起我们在本书的开始指出运营教育的三大基本要素是
1. 基础知识（Basics）
2. 直觉（Intuition）
3. 综合（Synthesis）
第一篇和第二篇中，我们几乎全部在讨论前两项。例如，第一篇中引进的工具和术语（如，EOQ、（Q，r）、BOM、MPS）与第二篇中变动性的量度（如，变异系数）和基本的排队概念都是对于制造经理极为重要的基础知识。传统库存模型提供的洞察力，MRP，在第一篇中观察的JIT，产出、WIP与周期时间的工厂物理学关系以及在第二篇中开发的变动性原理都是制定良好运营决策所需要的强有力直觉的重要组成部分。
然而，除了运营与第十一章的行为科学的比较，以及第十二章的质量的广泛方面有一些综合之外，我们几乎没有涉及过第三项，综合（synthesis）。现在我们要通过建立一个将第一篇和第二篇中发展的原则应用到实际制造问题的框架来填补这个重要的空白。
我们的方法建立在两个前提之上：
1. 组织不同层级处的问题需要不同水平的细节、建模建设和计划频率。
2. 不同层级之间的计划和分析工具必须一致。
第一个前提促使我们针对具体的问题使用不同的工具。不幸的是，在体系内使用不同的工具和程序容易与第二个前提冲突。由于这种潜在的不一致性，常常可以看到工业中的某些计划工具被扩展应用到了它们不适合的场所。例如，我们曾工作过的一家工厂使用的排配工具计算各台机器处细节的、一分钟一分钟的（minute-by-minute）产量来产生两年的集结生产计划。这个工具对于短期计划（如，一条或一周）可能还是合适的，但用于长期计划就太麻烦了（输入数据和调试就用了一周时间！）。此外，向前几周之后它就非常不精确了，以致千辛万苦得到的排配实际上根本没有在车间内实施。
点击进入下载－13_拉式计划体系.pdf
作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:36
第十四章 车间作业控制
14.1 引言
车间作业控制（Shop floor control，SFC）是计划与部件的结合处（where planning meets parts）。正因为如此，它是生产计划与控制体系的基础。又因为接近实际制造过程，SFC也是收集其他计划与控制模块所用数据的自然工具。定义良好的SFC模块既控制通过工厂的物流，有使得生产计划体系的其他部分易于设计和管理。1
SFC在生产计划层级中有着逻辑重要性，但实践中人们往往不太关心它。部分原因是，它被过于狭隘地看作是纯粹的物料流动控制。在这种观点之下，似乎一旦拥有良好的排程，SFC功能就可以通过连接到部件的路由选择（routing slip）以及给定要访问的加工中心的顺序来实现；工人仅仅按排程给定的顺序加工部件，然后依据路由选择移动它们。如我们将在这里和第十五章所见，即使拥有非常有效的排程模块，对物料流动的控制也往往不是那么简单。任何的排程体系都不希望有随机扰动，但SFC模块无论如何都要适应它们。更进一步地，如我们已提起并将在本章中深入讨论，物料流动控制只是SFC的一个非常小的关注点。当考虑到SFC应有的其他功能，这个模块就在整个的计划层级中呈现非常重要的作用。
SFC缺乏关注，可能还有另外一个原因。一系列来自运营管理文献的结果指出，对于工厂绩效而言，控制物料流动的决策没有塑造生产环境的决策重要。（453|454）Krajewski等（1987）使用仿真结果显示了，通过压缩准备时间、提高产出、提高劳动力柔性等措施改进生产环境获得的收益远大于从再定货点或MRP体系转到看板体系的收益。在其研究的基础上，他们推断（1）改造生产环境是日本的成功案例的关键，（2）如果企业充分地改善了生产环境，那么它用那种生产控制体系都没有什么差别。在更加具体的点上，Roderick等（1991）使用仿真来显示，投料速率对绩效的影响远大于单个机器处的作业排程。他们的结论是，主生产计划（MPS）平滑很可能比控制产线上工件的精巧技术有着更大的有益影响。
如果将SFC狭隘地理解为分派或机器之间的物流控制，那么类似于上文的研究确实趋于最小化它的重要性。然而，如果采用更广泛的观点，认识到SFC控制物流以及建立与其他功能之间的联系，那么SFC模块的设计有益于塑造生产环境。例如，安装看板体系的决定就显示了对小批制造和压缩准备时间的承诺。此外，拉式系统自动控制工厂的投料速率，因而能够实现Roderick等定义的关键收益。
可是看板（或其他类似的）能真正实现这些环境改善吗？Krajewski等暗示环境改善，如压缩准备时间，在没有看板时也同样有效，而JIT支持者主张在推进这些改善时需要看板来提供必要的压力。我们的观点比较接近与JIT支持者；没有SFC促进环境改善的模块以及通过收集数据、记录它们的有效性，就非常难以定义杠杆区域以及做出稳固的变化。因此，我们将把改造生产环境视为SFC模块设计的部分内容。
点击进入下载－14_车间作业控制.pdf
作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:40
第十五章 生产排程
15.1 生产排程的目标
所有的制造经理都希望能准时交货，最小化在制品，缩短客户提前期，以及最大化资源利用率。不幸的是，这些目标相互冲突。资源利用率很低时，更容易准时完成作业；持有巨量库存时，客户提前期可以达到零；诸如此类。生产排程的目标即是在这些冲突的目标中达到一个有利可图的平衡。
在这一章中，我们将讨论解决排程问题的各种方法。我们始于考察排程的标准量度，并纵览传统的排程方法；然后讨论为何排程问题如此难以解决，及其对现实世界的启示；接下来开发实用的排程方法，先用于瓶颈资源再用于整间工厂；最后讨论如何连接排程——在概念上属于推——与CONWIP这样的拉式环境。
15.1.1 满足交货日期
生产排程的一个基本目标是满足交期。这些交期有两种典型来源：直接来自客户，或者以物料需求的形式来自其他制造流程。
在接单生产环境中，客户交期推动着所有的其他交期。如在第三章所见，一系列的客户需求可以依据相关的物料清单展开，生成对所有低层级工件和组件的需求。
在备货生产环境中不存在客户交期，因为所有的客户订单都要在提出后立即满足。然而，在某些点处，下降的库存触发对制造系统的需求。以这种方式生成的需求与实际的客户订单同等真实，因为如果它们得不到满足客户需求最终也难以完成。（488|489）这些补足存货的需求展开后生成对低层级组件的需求，与客户需求的方式相同。
有几种量度可用于判断交期绩效，包括以下的这些：
服务水平（Service level）（或简称作服务），一般用于接单生产系统，是在交期到来之时或之前满足的订单的比例。等价地说，它是周期时间等于或小于计划提前期的加工任务的比例。
补给率（Fill rate）等同于备货生产中的服务水平，定义为由库存满足的需求的比例，也就是说无延迟（without backorder）。
延迟（Lateness）是订单交期与实际完成日期之间的差值。记加工任务j的交期为，
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作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:40
第十六章 集结计划与劳力计划
各种制造管理决策都需要工厂在接下来的一两年里生产什么的信息，例如以下这些
1. 人员配置（Staffing）。人员的招聘与培训都需要时间。管理者需要一个长期的生产计划来决定所需新增工人的数量和类型，以及安排他们上线的时机从而满足生产需求。反之，裁员代价很大也很痛苦，但有时它是必需的。通过长期计划来预测减产，使工厂可能利用自然减员或其他比直接解雇更温和的方式，至少能部分地实现减产。
2. 采购（Procurement）。与供应商的合约的订立，常常早于实际订单的下达。例如，企业可能需要机会来对分包商的质量和其他绩效量度进行“认证”。还有，某些采购的提前期很长（如，对于高科技组件，提前期可能是六个月或更长）。所以，与合约、长提前期订单相关的决策必须基于长期的生产计划。
3. 分包（Subcontracting）。在实际送出订单之前，管理者必须就制造所有组件或只执行特定作业，与分包商订立合约。要决定使用何种分包类型，也需要对所需产量的长期预测以及自有产能的修改计划。
4. 营销（Marketing）。营销人员应当在需求预测以及了解各种产品产能紧张与否的基础上决定对哪种产品进行促销。这就需要一个长期的生产计划和产能变更计划。
我们用以说明在长期要生产什么、何时生产的模块称为集结计划（aggregate planning，AP）模块。如图13.9所示，AP模块在生产计划与控制（PPC）层级中占据着中心位置。其原因当然是非常多的重要决策，正如以上列示的，依赖于长期生产计划。（535|536）
正因为这么多种不同的决策都与长期生产计划相关，AP模块就可能有多种表达方式。究竟哪一种比较合适，则取决于要解决的问题。决定新增人员的时机的模型，可能与决定哪种产品应由外部分包商制造的模型很不相同。如果我们希望同时解决这两个问题，与之不同的第三个模型可能做得到。
人员配置问题相当重要，以至于必须在图13.9的层级中确保它有一个独立的模块，称为劳力计划（workforce planning）模块。高层级的劳力计划（预测总人员上升或下降，制定培训政策）可以只是依据基于需求预测而对未来产能的粗略估计，而低层级的人员决策（雇用或解雇的时机，计划使用临时工，计划培训）常常基于集结计划中更详尽的生产信息。在图13.9的PPC层级的背景下，我们可以认为AP模块改良了WP模块的输出，或者是与WP模块合作。无论哪一种情形，它们都紧密相连。通过在本章中一同处理集结计划与劳力计划，我们强调了这种关系。
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作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:43
第十七章 供应链管理
17.1 引言
这本书的主题就是库存在生产系统运营行为中的核心作用。第一篇中，我们对库存控制及其与生产控制的关系进行了历史回顾。第二篇中，我们进一步研究了库存（具体来说是WIP）与产出、周期时间等绩效量度之间的相互作用，第三篇中，我们要将历史的和工厂物理学的见识结合起来，解决制造系统中库存管理的实际问题。我们的目标提高整个系统的库存效率（efficiency）。也就是说，我们不是要简单地削减库存，而是要实现以最小投资构建库存的目标。照时髦的说法，这种库存持有与流动的全系统协调称作供应链管理（supply chain management）。
出于这里讨论的需要，我们将供应链中的库存分成四类：
1. 原材料（Raw material）是从工厂外部采购的用于工厂内部制造/装配作业的元件、组件、或物料。
2. 在制品（Work in process，WIP）包括所有已投入产线但尚未完成的工件或产品。
3. 制成品库存（Finish goods inventory，FGI）指尚未出售的完工产品。
4. 备件（Spare parts）指用于维护或修理生产设备的部件。
持有这几类库存的原因不同，因而提高其效率的选择也不同。因此，我们在以下的讨论中按各类分别对待。
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作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:44
第十八章 产能管理
18.1 产能设定的问题
企业应该具备多少以及何种产能的选择对企业的净利润有直接而巨大的影响。而且，由于产能计划（capacity planning）位于设备计划层级的顶端（见图13.2），产能决策对于其他所有的生产计划问题（如，集结计划、需求管理、排序与排程、车间作业控制）有着巨大影响。在这一章我们将利用工厂物理的概念将战略产能计划转化为详细的战术规则。我们的目的是提供一个产能计划的框架，它将详细地识别产能计划对于整个工厂管理过程的影响。
18.1.1 短期和长期产能设定
在制造业工厂的生命周期里，合理的产能调整会发生许多次。大多数情况下，改革的动机是为了迎合需求总量或者产品组合的变化。短期内，工厂可以利用加班、增加或者减少班次、外包和劳动力数量的变化来适应需求的改变。这些策略在第十六章关于集结计划的内容时已经讨论过了；它们在产能计划中也同样是明显的选择。
一些短期选择在长期内也是可能实施的。比如，我们可以在非永久性的基础上实施三班制或者外包全部或部分生产。当然，如果我们长期把生产外包出去，那么外包商最后就可能决定直接卖掉产品继而成为竞争者。幸好，这样的事情常常被进入壁垒所防止，比如，知名商标的使用权或者一个有效运输/服务网络的所有权这样的非制造业的因素，而这些是很关键的。（626|627）即使最终的竞争并不会造成严重的风险，如我们在第十二章讨论的，依赖外包商来制造部件或者产品会使他们成为质量管理过程中的一个重要的合作者。如果缺乏手段来保证外包商的质量，外包生产的决策就会严重影响企业控制自己命运的能力。
长期内，我们必须超越短期的选择并且考虑永久性的设备，或者结构上的变革。这包括现有工厂的重大变革与新工厂的建设。在某些情况下，企业可以通过使用面向制造的设计（DFM）方法重新设计产品以永久性地增加产能（见Turino 1992，第七章的讨论）。然而，更常见地，这些变化只能来自新增的机器或工站，或者对于现有的设备和工艺流程的生产力的永久变革
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作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:46
第十九章 综合——整合各个环节
19.1 细节的战略重要性
首先要承认的是，在这本书中我们是以技术的眼光来对待制造的。制造就是技术。如果我们可以只要做那些我们感觉对的，然后把产品卖出去就可以谋生的话那就好了。但是这样的生意存在的可能性越来越小了。在激烈的全球竞争压力之下，制造企业被迫持续提高成本效益，产品质量和交付速度。当然，首先必须要有一个战略愿景，从而能培养一种令这些绩效得以实现的环境。但是，这只有通过对于技术细节的深思熟虑才能实现。
二十世纪五六十年代，美国企业有足够的本钱忽视制造细节而关注高层级的市场营销和财务问题。在第二次世界大战期间，生产商不必在乎高了好几个百分点的成本和次品率。因为顾客几乎没有挑选的余地和太高的期望。但是到了二十世纪八九十年代，顾客开始看到来自日本、德国、韩国和很多其他地方的高质量、定价合理的产品。结果到了今天，甚至是在价格、质量或顾客服务上仅仅存在一个相当微小的差距，企业都会被逐出市场。
事实上，细节的战略价值远远超过了它在实现各种细小但重要的绩效改进中所扮演的角色。我们需要对制造系统进行深入理解的最重要原因是近些年技术改革的速度使得“试错（trial-and-error）”这种解决问题的方法几乎不再有用了。亨利福特在整整一个时代中制造T型车，所以它可以通过观察和修补生产线来改进系统和解决问题。而与此相反，典型的个人电脑的使用寿命不到两年，这就意味着PC制造商必须在很短的时间里组建设备，提升产量，获得能够盈利的效率，达到保证良好顾客服务所需要的预测水平，并且淘汰过时产品。在系统的建立起来之前对其进行预测和分析需要有良好的直觉与适宜的模型，而这两者都是以对制造技术细节的理解为前提的。
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作者: smtie 时间: 2011-12-23 08:47
常见术语及后记
aggragate production plan
集结计划
arrival rate
到达速率
assembly
装配；组装；集合；
availability
可用率
backlog
积压；延迟的工单
backorder
缺货，迟单，积压单，延迟
base stock model
基准库存模型
batching
成批
bentchmarking
标杆比较
best practise
最佳做法
block
阻塞
build-ahead inventory
预建库存
building block
构建模块
capacity-adjusted
按产能调整的
concept
概念；理念
congestion
拥堵
cross-train
交叉培训；多能化
cycle time
周期时间，加工周期
detractor
扰动；干扰现象
due date
交期
effective process time
有效加工时间
end item
终端品目
family
族；族类
figure
图
fill
供给；补给
fill rate
补给率，供给率
finished goods inventory
制成品库存
firm planned order
确认的计划订单
fixed order quality
固定批量法
fixed period requirements
定期用量法
flow variability
流动变动性
hierarchy
层级
hot
加急，热门
identical
相同的；
idle time
停机时间，空闲时间，闲置时间
implementation
实施
improve
提高；促进
inventory
库存；存货
inventory position
库存量
item
品目
JIT
准时化生产，准时制生产
job
加工任务
labor
人力；劳动力
0σ 工站自然（无扰动）加工时间的标准差。
eσ 工站实际加工时间的标准差。
CTσ 产线周期时间的标准差。
TH 产出率，以单位时间内生产过程（机器、工站、产线、工厂）的平均产量来度量。
0T 自然加工时间；一条产线中，各工站平均实际加工时间的总和。
0t 工站平均自然（无扰动）加工时间。
at 到达队列或工站的平均时间间隔。对于任何工站，atTH1=
et 平均实际加工时间（加工一个工件所需的平均时间）包括换模、停机等“扰动”；不包括工站因缺少工件来料的饥饿时间，以及被繁忙的下游工站阻塞的时间。
u 利用率，定义为不因缺少工件来料而闲置的时间比例。mTHu/=，m表示工站中的并联机器台数。
WIP 在制品，包括产线起点与终点间的所有库存。
qWIP 工站队列中的平均WIP。
0Wbr 产线临界在制品水平，是无变动性产线以最小的周期时间（）实现最大的产出率（）所需的WIP数量。对于有和参数的产线，0Tbr0T00TrWb=。
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作者: 风临疏竹 时间: 2012-1-2 13:37
真是本不错的IE读物谢谢分享
作者: 渐鸿于陆 时间: 2012-2-3 22:48
下来看看 学习学习
作者: Bad_apple 时间: 2012-2-19 00:00
谢谢分享。。
作者: 无助的蜗牛 时间: 2012-4-23 21:38
好东东，学习！！
作者: 夫子 时间: 2012-4-23 21:45
作者: roy52 时间: 2012-4-30 22:45
好书，应该看看
作者: LP-Alex 时间: 2012-7-11 10:12
顶一个，虽然不适合我用但看后都是好资料
作者: LP-Alex 时间: 2012-7-11 10:15
smtie 发表于 2011-11-18 11:58 
第五章 问题在哪里
到二十世纪八十年代，美国制造业已经有了不祥的征兆。生产力增长速度的降低，在诸多市场 ...
都看不动是啥资料啊
作者: LP-Alex 时间: 2012-7-11 11:03
smtie 发表于 2011-11-18 12:03
第六章 制造科学
制造管理者们经常感到困惑。大量的书籍、短期课程、软件包、录像带、网站，以及其他推动竞 ...
谢谢分析的资料
作者: 活鱼 时间: 2012-7-30 13:35
看看.............
作者: 1477679560 时间: 2013-7-14 21:12
工厂物理学 [修改]
作者: 降香黄檀 时间: 2013-7-31 19:39
谢谢分享，支持一下。
作者: dlin 时间: 2013-8-30 11:40
学习下！学习下！
作者: 远方之南 时间: 2014-1-3 10:09
日计划达成率95%以上一次交检合格率62%
作者: fininb 时间: 2014-2-14 08:53
要好好学习！！！
作者: 阿飞 时间: 2014-6-6 16:44
看看，学习一下
作者: Jack 时间: 2014-8-22 08:24
学习一下，谢谢！
作者: waxianzilaiye 时间: 2014-10-23 09:02
这本书真的不错
作者: 从学立wf 时间: 2014-11-6 02:50
顶你！辛苦了～
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作者: waxianzilaiye 时间: 2014-11-14 18:31
确实是非常好的书
作者: 罗家庄一号 时间: 2014-11-14 21:53
居然有中文版了！好兴奋！
作者: sslovess 时间: 2014-11-15 01:34
thanks for sharing！
作者: waxianzilaiye 时间: 2014-12-10 12:16
这本书确实很不错，描述很客观
作者: Millstone 时间: 2015-5-19 21:35
学习一下，谢谢
作者: sishazi83 时间: 2015-10-29 10:59
和我一样，也是个附件都不会隐藏的人。
作者: m968845 时间: 2015-10-29 13:45
好，谢谢分享
作者: alvin0791 时间: 2023-7-16 14:35
很好的资料
作者: pzcjh123 时间: 2023-9-11 08:19
下载来看看，很好的书籍
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