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近來大中華地區陸續發生大大小小的天災,希望遠在天邊近在眼前的讀者們與 TOC 伙伴們,一切安好。

好友傳來一封網路傳閱的小笑話,正好趕上風雨綿綿的颱風天。在繁忙的工作與生活作息中,停下來消遣一下,看看你有什麼心得呢? 是不是『不要拿錢開玩笑?!』

一位名專家與一個互不相識的老先生在飛機上比鄰而座。專家想想:跟老先生開個玩笑,應該很容易唬弄。為了打發漫漫的無聊旅程,這位自信滿滿的專家,向老先生提議:來玩個有趣的遊戲消磨時間?老先生想想也行,你說玩什麼?

專家說:你出題問我,我若答不出來,給你 500 元。然後我來問你,你答不出來,只需給我 5 元就行,你看如何? 老先生說:有趣!好。

專家問:地球與月球之間的距離有多遠? 老先生不經思索,一句話也沒說,就把 5 元遞給專家。

輪到老先生問:什麼東西在爬山時是三條腿,而在下山時卻是四條腿呢?

問罷,就老先生閉上眼睛,呼呼睡了。專家立刻用手提型電腦上網查閱資訊,並發出電郵給世界所有他認為跟他一樣聰明無比的同行,親友尋求增援。經過一個小時的折騰,還是找不到答案。只好搖醒老先生,並很守信用的將 500 元遞過去。

老先生把錢放進口袋,繼續睡。 專家問苦思不解,懊惱萬分。最後決定問老先生:你能告訴我,什麼東西上山時是三條腿,下山時是四條腿嗎?

老先生不經思索,一句話也沒說,就把 5 元遞給專家。
 

拉式排程系統概要  

Pull Scheduling Systems Overview
Copyright © David Hallett 2009 版權所有
本文經 www.PullScheduling.com 授權翻譯與刊登

作者序

閱讀本文您將看到能永久轉變營業想法的有力概念。拉式排程( Pull Scheduling )確實是種需要思維轉變的作法,一種不同於當今最常見之排程方式。這樣的系統已被證實絕對優於傳統方法,能對企業經營帶來超出想像的良性影響。

我將以對您而言或許是新想法來挑戰您的思考,一開始似乎是『與直覺相反』,即是如依照經驗與直覺的反應,你是不會採取的方式。然而,當你知道了這樣的概念,並且應用了這樣的概念後,你的思考構面將擴展至不同的層次。

於本文,我分享普遍的拉式排程原理,無論公司或場景為何,其概念的正確性是通用的。我也將分享一些多年實務所得的實踐技巧,這些將協助您針對您的情況操作正確的方法,同時提供一些應該從何處開始應用拉式系統( Pull Systems )的見解。

拉式系統之境遇( The Case for Pull Systems

本章回顧拉式系統的基礎知識,與應用拉式系統對企業經營的利益。

 

故事從此開始

我第一次接觸拉式系統是在 1980 年代中期,當時我服務的公司是一家地鐵車廂再製造商( a subway car re-manufacturer )。地鐵車廂再製造商的工作是,重新加工與升級二手的產品使它們像是新(或更好)的產品。以地鐵車廂產業而言,車廂還在行駛服務時,運輸管理局便委託再製造商車廂重整的合約。重整車廂必須從行駛服務的軌道移走,運輸管理局不喜歡這樣做(顯然地)。如果真的將車廂移走,他們想要盡可能在最短的前置時間( the shortest lead-time )內放回去。

地鐵車廂產業中,大多再製造商的合約有三項必要條件:

  • 在製品( Work in Progress, WIP ) - 在任何設定的時間內,運輸管理局容許移走的地鐵車廂數量,即是再製造商能加工的車廂數量。
  • 前置時間( Lead-time ) - 地鐵車廂被從行駛服務移走,直到回歸行駛的時間長度。
  • 數率( Rate ) - 每個時間單位地鐵車廂被送交運輸管理局的數目。

在這段期間,我負責兩個任務:再製造程序的排程,及監督和分析關於這個程序的成本。一段時間後,我察覺到上述三個變數間的關係:

    • 前置時間 = 在製品 / 數率 [ Lead-Time = WIP / Rate ]

在後來的工作裡,我才知道這是被稱為『 Little's Law 』的程式,這個小程式卻相當有用,這是拉式系統的關鍵要素之一。 [ 譯者註: Little's Law http://en.wikipedia.org/wiki/Little's_law; http://xquality.blogspot.com/2007/12/littles-law.html]

來看看兩個例子。假如合約上的在製品數量是 10 個車廂,而我能每週完成 2 個車廂,那麼前置時間是多少呢?

    • 前置時間 = 在製品數量 / 比率 = 10 個 / 每週 2 個 = 5 週。

假如在製品數量是 20 個車廂,而必須在 4 週的前置時間完成,那麼數率必須是多少呢?

    • 首先轉換程式, 『前置時間 = 在製品數量 / 數率』 轉為『數率 = 在製品數量 / 前置時間』。
    • 數率 = 在製品數量 / 前置時間 = 20 個 / 4 週 = 每週 5 個。

後來,當我正式更深入理解拉式系統時,我察覺到實際上我們的客戶迫使我們採用一種拉式系統。拉式系統的廣泛定義是:

    • 拉式系統:當庫存受限於某方式的情況下,使用的一種(拉式)排程系統。 [ 以某方式限制庫存量的情況下,使用的一種排程系統。 ]
      ( Pull System – A scheduling system where inventory is limited in some way )
      [ 註:庫存可能是原物料,在製品,成品等等。 ]

大多經營模式並未強制限制庫存數量。在沒有限制的情況下,在任何時間點的庫存數量與庫存所在的位置都相當隨意,並傾向隨時間而增加。這被視為一種推式系統( Push System ),定義為:

    • 推式系統 當不正式限制庫存的情況下,使用的一種(推式)排程系統。
      ( Push System – A scheduling system where inventory is not formally limited )


如何落實推式系統呢?

自年少起,我們就被教導一些基本的工作觀念,像是:

  • 努力工作
  • 趕快
  • 超前
在經營管理上常見的績效考核與獎勵都是支撐這些觀念,典型的員工與部門都有『每天幾個、每人幾個、符合計畫時程等』的績效考核及獎勵。

觀察一個典型的業務情境(上面的圖一, Figure 1 ),一位工作人員在電腦前工作,並被給予一份哪些資料在何時應該完成輸入的工作時間表。資料到達他的桌上,進到『收件箱( In-Box )』。這位工作人員看看工作時間表,從收件箱拿出下一份需輸入的資料,用電腦完成資料輸入,然後將資料放到『結束箱( Out-Box )』。一段時間後,他會站起來將結束箱中的資料拿到下一個處理步驟的收件箱。

每一週,他的主管會檢查完成的件數,看看是否依照工作時間表完成工作。假如不符合工作目標,主管追蹤工作人員後續的修正行動。

根據上述的績效考核到位的情況,而工作人員的注意力落在『努力工作、趕快、超前』,工作人員保持忙碌的狀態。一旦輸完的資料放入結束箱,就從收件箱拿出下一份資料開始工作。如果時間表上的下一份不在收件箱,就拿其他後面才得輸入的資料去做。


推式有什麼問題呢?

有兩個假設常見於營運管理:

  1. 我們的業務操作是各自獨立的。改變一個操作很少會對其他操作造成不利的影響。
  2. 我們的業務操作具有相加的效果。要知道業務的表現情況,就看每個工作的操作效果,基本上將這些操作加總即可。要想改進績效與獲利,要求每個操作盡可能發揮效率,一個操作的改善就會改進公司的利潤。

根據這些假設,我們使用某種方式來管理業務。我們試圖使每個部門、區塊、個別程序最佳化,認為這樣做會使績效與獲利最大化。因而經常是各個操作個別排時間表 – 如果他們全都遵守個別的時間表,就能符合整個時程。我們並且加上對每個操作的績效考核,以能知道操作是否『具有效率』。

這裡的問題是,這些假設不正確!下列的原則取代上述的錯誤假設:

  1. 我們的業務操作是具相依性的( Our business processes are dependent )。改變其中的一個操作,會對某些或全部的其他操作造成某種影響。
  2. 我們的業務操作不具加總的效果( Our business processes are not additive )。單獨改善一個操作通常不會對業務的整體績效或獲利情況造成良性的作用。事實上,根據上面第一項原則,有可能某個部分的改善,卻造成整個系統表現的退步。

看看下列的例子。

圖二( Figure 2 )的圖形呈現一個『業務循環』。每個業務有一系列程序,最後連結成一個整體的業務循環。每個業務筐內的名稱與機能都不一樣,但是大體的概念總是相同的。

假如『工程( Engineering )』筐代表上面描述之推式系統中的工作人員,要符合每天 15 個工作的目標,且準確遵照排程來工作,以整體業務循環來看,每天能完成多少個?答案是 12 個工作。在這整個循環中,工作進行的速度最快取決於最慢的業務程序,目前是採購( Purchasing )每天 12 個工作。那麼另外三個工作到哪裡去了呢?在採購筐前面等待。對於前置時間會有何影響呢?

  • 前置時間 = 在製品數量 / 數率 [LT = WIP / Rate] ,在製品數量上升,而數率保持不變,因此前置時間拉長!前置時間拉長是不好的結果嗎?絕對不好。

每次 MEP 社群的精實生產的簡報都引用下列亨利福特的名言:

『 維持福特產品低價的努力中,有 一項最 值得注意的成就之一是,逐步縮短生產的週期。一個物件在製造過程中越久,被移來移去的次數越多,最後的成本就越高。 』

亨利福特所說得重點是,前置時間越長,成本越高,即是下列的公式:

  • 前置時間 = 成本 [ Lead-Time = Cost ]

這個公式是精實生產的精髓,專注於消除沒價值的附加活動。一般而言,產品前置時間的 95%+ 是沒價值的附加時間( non-value-added time )。因此,如果我們投入降低前置時間,本質上會降低沒價值的附加時間,成為『較精實( Leaner )』。

回到前面的工程師例子,在年底主管對他符合產出與排程的表現很高興,他獲得加薪。接下來的挑戰是,提升他每天的產出從 15 個到 17 個工作。主管認為有其必要性,因為所有的主管都被大老闆要求改進今年的效率。

透過許多分析工作,超時加班及辛苦工作,這位工程師改進他的電腦程式,這樣一來能每天產出 17 個工作。這時,其他部門在改進上卻不怎麼成功,事實上,採購還是一天 12 個工作。

對於整體業務產出,工程部的改善有什麼作用呢?

  • 前置時間 = 在製品數量 / 數率 [LT = WIP / Rate] ,在製品數量增加,數率還是一樣。因此,前置時間拉長!
  • 前置時間 = 成本,前置時間拉長,因而,成本增加!

等一下,到底發生什麼了。工程改善了,但成本增加!為何如此?

回到那兩個原則,我們的程序不是獨立的( 0 ur processes are not independent ),工程部的改變影響到我們系統中的其他程序。同時,我們的程序不具加總的效果( our processes are not additive ),所以工程部的改善並未提升整體利潤。

因此,這些原則表示什麼呢?

  1. 我們必須管理整體系統,才能使經營最佳化。
  2. 一般而言,在考量系統限制下,一個程序會限制系統的有效性。藉由改善該系統限制,我們能提升整體系統的表現。而其他程序必須搭配系統限制的運作需求。
  3. 藉由降低在製品,我們能改善前置時間及成本,只要不使系統限制閒置。

取代製造更多不需要的東西,工程師是不是該只產出採購需要的數量,而用多餘的時間去協助採購的工作呢?


為何降低前置時間會降低成本呢?

這並非一般我們看待成本的方式。事實上,當今 95% 企業使用的成本會計系統沒有如此的呈現。這些在 1900 年代早期開發的系統,營運方式與今日的方式相當不同,根據勞工及 / 或材料分攤經常費用。在傳統成本會計上,只有當勞工及 / 或材料被用於製造產品的時間,才累計工作的成本。這是典型之加工價值的步驟,佔整個前置時間的 5% 。而步驟間的時間是沒做加工的事情,成本會計系統將之被視為『 free (沒費用)』。

整個營業週期的前置時間,其累計之產品成本圖( Figure 3 )如下(傳統成本會計的呈現):

然而,應用亨利福特的前置時間等於成本的道理,產生之圖形( Figure 4 )如下(精實成本會計的呈現):

高德拉特,限制理論( Theory of Constraints )的創始人,曾說過:

『告訴我你會如何考核我,我就告訴你我會如何表現。』

假如我們的績效衡量制度會影響我們的行為表現,傳統的成本會計造成什麼行為模式呢?取代專注於整體的前置時間,傳統成本會計使我們將注意力放到一小部分的時間,就是使用勞力與材料於製造產品的時段。

降低作業的前置時間有很多利益難以在此一一列出。 Insyte 顧問公司是位於美國紐約州水牛城的 MEP 中心,在他們的網頁上有一份列出 31 項縮短前置時間的利益(網址: http://www.insyte-consulting.com/Home/Resources/Tools/BenefitsofReducingLead-Time )。這些利益大致分為六類:

  1. 增加銷售( Increased sales )
  2. 改善品質( Improved quality )
  3. 降低營運成本( Reduced operating costs )
  4. 增加產能與有效產出( Increased capacity and throughput )
  5. 降低投資的資財( Reduced invested assets )
  6. 增加員工的滿意度( Increased employee satisfaction ( 精神 / 心理上 morale) )

以製造公司的一個生產工作中心為例,該生產中心位於整個產品製造路徑的一半位置,假如說該中心有一個月的在製品數量,價值是 100,000 元,放在該中心前面等待(見下圖, Figure 5 )。

根據傳統成本會計系統,對公司而言這些在製品並無花費。事實上,在 資產負債表上被列 為財產。同時,假如總計任何一年的在製品,在製品增加在會計的 損益表上, 則顯得公司獲利更多。

根據精實成本會計( Lean Cost Accounting ),更正確的看待方式是,這些在製品花用公司的金錢,為何如此?幾項理由列舉如下:

  • 資金的成本( Cost of capital ) – 一家典型公司有 信用貸款和 / 或希望租借或購買設備。假如 1000,000 元沒壓在那裡,公司能用這筆錢以降低信用貸款的額度,或投資新設備或其他財產。
  • 空間的成本( Cost of space ) – 價值一個月的在製品需要放置空間。製造商需要投入金錢方有空間,還有與暖氣、冷氣與照明相關的費用。
  • 處理的成本( Cost of handling ) – 在這個月中,這些在製品等待加工,通常需要搬動、存放、排列、分開、綜合等等許多次的作業。相關的成本不只是勞工,還有可能的產品損壞及潛在的人工受傷。
  • 品質的成本( Cost of quality ) – 假如我們發現在製品中有異常情況,有多少不良品呢?可能全都不良!這樣就必須重工或丟棄及重做。由於之前的製造步驟是一個月或更久之前發生的,我們會去找出問題的根本原因,及採用有效修正的變更作法的可能性低。
  • 流失有效產出( Lost throughput ) – 到處都有隨意置放的在製品會掩蓋最慢的作業程序 。不知最慢的程序何在,無法有效專注,則流失系統整體的有效產出。
  • 喪失銷售機會( Lost sales opportunities ) – 許多顧客訂單是視供應商的前置時間而定。一般而言,顧客是差勁的規劃者,因為前置時間 = 在製品數量 / 數率,供應商的在製品時間會拉長前置時間,這樣就可能時間太長而喪失銷售機會。
  • 降低準時交付( Reduced on-time delivery ) – 製造時間越長,越難準時交付。還有顧客很可能改變設計、數量、交期等,而增加無法準時交付的可能性。

完整的精實或 TOC 成本會計是超出本文的範圍。然而,一般做出營運上好決策的好規則是,專注於考量決策在現金定位及現金流( cash position and cash flow )對增值利益( accrual accounting profit )的效應。改進整體現金定位及 / 或現金流的決策,最後能改善營業成效。評量實踐任和改善方案的成效也可使用這個方法。


上述種種與拉式系統有何關係?

有許多事情會造成長製造前置時間。不過, 80/20 法則建議系統中少數的政策造成大多數整體之前置時間。在我的經驗中,最容易改善前置時間,又能產生大效果的是:

  • 排程系統( Scheduling systems )
  • 批量大小( Batch sizing )

拉式系統針對這兩項,使用幾個相當簡單的技巧,能很快降低 50% 或更多的前置時間。

許多精實實踐者認為拉式系統是高等技巧,在整個精實的實施中到後面才用上(如果有用上的話)。 TOC 實踐者認為拉式系統是基礎的步驟,通常在導入改善方案先期便採用。假如前置時間是主要的標的,而拉式系統的主要貢獻是處理長前置時間,那麼前置時間的改善工作,則該以應用拉式系統為起點。

你會發現,一旦導入拉式系統,你的前置時間會降低,系統中其他的關鍵問題會更顯而易見,更難忍受,但更容易入手處理。你也會有工具能將有限的改善資源,投到能造成效果的方案,而不被浪費於無(或者 負)投資報酬之處。