精益生产的本质是什么？如何快速学…

6.8.3 精益生产（LP）

精益生产本质是什么？它的主要目标是什么？它是通过什么手段达到这个目标的？如何快速理解精益生产呢？

本篇使用广义动量定理和系统思考介绍精益生产理论，并且分别分析了精益生产理论在生产领域和服务领域的应用，最后分析了流水线生产，丰田生产方式和TOC之间的关系与本质。广义动量定理用来分析如何产生和增加成果，系统思考用来分析各种因素之间的交互影响，它们是两大基础理论，可以用来分析其他所有军事学，管理学和经济学理论。本文摘自高广宇所著《可以量化的管理学》。我建了“可以量化的管理学”的微信群，大家可以扫码加入或者加我微信，大家一起研究讨论，思想碰撞而产生更多火花。本篇百度网盘下载地址：http://pan.baidu.com/s/1eSxH1AU 

  

精益生产（Lean Production，简称LP）是美国麻省理工学院数位国际汽车计划组织的专家对日本“丰田JIT（Just In Time）生产方式”的研究而命名的生产方法。

精益生产的5个原则：

1）价值：精确的定义特定产品的价值。

2）价值流：识别出每种产品的价值流。

3）流动：使价值不断流动。

4）拉动：让顾客从生产方面拉动价值。

5）尽善尽美：永远的追求尽善尽美。

如何通过广义动量定理和系统思考来分析精益生产的5个原则呢？广义动量定理用来分析如何产生和增加成果，系统思考用来分析各种因素的交互影响。这两种方法改如何使用呢？

1）价值：精确的定义特定产品的价值。

图6-1 价值

定义价值就是定义顾客所需要的产品质量m，这是生产出的产品需要达到的目标。从广义动量定理的角度说，定义价值就是定义广义动量定理Fαt=nmV成果nmV中的m，指出了主体通过力量F、方法α、时间t和力量的作用点而要达到的目标。

2）价值流：识别出每种产品的价值流。

图6-2 价值流

价值流是产生价值m的过程，价值从原始价值m₁增值到m₂，从m₂增值到m_i，经过多个增值过程，最后增值到目标价值m。而从原始价值m₁，最后增值到目标价值m的过程就是价值流。也就是广义动量定理的过程市场Fαt，不能产生价值m的过程应该减少到最小，这一点和工业工程中介绍减少动作动作路程的道理是相同的。减少不必要的步骤可以加快产品的产出速度而提高产出量，也可以减少占用时间，人力和物料等的成本，这和TPS中所说的“消除一切浪费”的思想是相同的。

3）流动：使价值不断流动。

图6-3 流动

增加流动速度可以增加产出成果。从广义动量定理Fαt=nmV的角度说，速度V越大，成果nmV越大。每一个增加价值的过程也是广义动量定理增加成果的过程，没有过程四要素力量F，方法α，时间t和作用点，成果不可能发生变化。从TOC制约理论的角度说，系统的产出由瓶颈决定，瓶颈的速度决定了系统的产出速度，而当局部速度大于瓶颈速度时，并不能增加系统的产出，反而会增加库存而掩盖问题。那么是谁决定系统产出速度的上限呢？是客户的需求速度，超过客户需求的产出速度只能产生库存。在丰田生产方式和精益生产中，如何处理局部速度高于瓶颈速度的地方呢？它们通过多能工和快速换模来实现人和设备的富余被使用，因为从TPS和精益生产的角度说，超出功能需求的能力而不被使用就是浪费，不符合精益的思想。人超出的工作能力和时间可以用来做其他的事情，这是多能工的精髓；而设备超出的能力也可以加工其他零件，通过快速换模来减少时间转换的损失。所以在TPS和精益生产中，通过使个生产单元的速度V相等来平衡产能，从而使产出最大化。每一个生产单元表示价值的增值过程，然后通过箭头的方向将物流流动到下一个生产单元。

4）拉动：让顾客从生产方面拉动价值。

图6-4 拉动

让顾客拉动价值是为了指导生产客户马上需要的产品，而不是客户不需要的产品，这样可以减少库存，从而减少负债，增加系统的有效产出。物流是从上一个生产单元流到下一个生产单元，而从下一个单元取走上一个单元的零部件后，信息流从下一个单元反馈到上一个单元，反馈的信息包括取走器件的型号和数量等，这一个信息就是指导上一个单元生产同样数量的此型号产品，从而形成了价值的拉动而不是推动过程。按照精益生产的思想，它融合了丰田管理方式和流水线的精髓，在能创造连续流的地方就使用流动原则，这是流水线的思想，在不能流动的地方就在这道工序前增加超市库存，也是是库存缓冲，来保证下游的流动。

图6-5 拉动的一道工序

每个生产单元均可以通过上图的负反馈过程表示，每一个单元对于每一种产品都有一个目标库存量，当剩余库存量小于目标库存量时开始生产；当剩余库存量等于目标库存量时停止生产，这样既可以保证整条生产流程的速度一致，也可以防止过量生产产生负债和扰乱生产秩序。目标生产量=目标库存量-剩余库存量=目标库存量-（原库存量-下道工序取走的量）=目标库存量-原库存量+下道工序取走的量，如果原库存量与目标库存量相等，那么生产的数量就是下道工序取走的量。单件流不一定是使系统产出最快的方法，有时经济批量比单件流使系统的产出更快，这一点会在后边进行分析。

5）尽善尽美：永远的追求尽善尽美。

图6-6 尽善尽美

尽善尽美是不断的优化上述四个过程，使成果nmV越来越大。通过减少目标库存，库存量减少，阻碍流动的问题就会向石头一样露出水面，消除这些阻碍流动的因素，就像移走了河流中减缓水流速度的石头，流动的速度会加快，产出成果nmV会增加。不断的减少目标库存和优化上述四个过程，使成果nmV越来越大。

德国保时捷公司在董事长魏德卿的领导下，引入精益生产，使保时捷成为世界最赚钱的汽车公司。

6.8.3.1 精益理论在生产中的应用

精益生产发展了TPS思想，在《学习观察：通过价值流图创造价值、消除浪费》提出的图析不是每个生产环节都需要使用看板来完成负反馈环，精益思想将TPS进行了简化，实施的方法也简化，使其实施更容易，且结果更好。

此处引用《学习观察：通过价值流图创造价值、消除浪费》书中的一个例子，并简要进行讲解。

例子：

阿克米冲压公司为汽车装配厂生产钢制转向管柱支架，该产品分为方向盘左侧、右侧两种类型，成品发往国家大道汽车装配厂。

顾客需求：每月18400件，其中：左侧转向支架12000件，右侧转向支架6400件。顾客工厂每天按照两班运转；每个货盘中有20件产品，一个货箱最多可以放10个货盘，顾客以货盘为单位订货。每天用卡车向顾客发一次货。

阿克米工厂数据

工作时间：每月工作日20天，所有生产部门每天两班，每班8小时，必要时可以加班，每班有2个10分钟休息，在休期间，手动机停止工作，午餐不计入工作时间。

生产工序：该产品的工序包括冲压、点焊1工位、点焊2工位、装配1工位、装配2工位和发运。

根据客户和阿克米公司的情况绘制价值流现状图（如图6-7所示）：

图6-7 阿克米公司价值流现状图

通过对客户需求，供应商情况和企业的自身情况绘制出企业的价值流现状图（如图6-8所示）。

图6-8 阿克米公司价值流未来图

通过精益价值流的分析，绘制出价值流的未来图。从图中可以看出生产交付期从23.6天缩短到5天。此工程的未来价值流图包含3个负反馈，包括供应商环，冲压环和定拍环。每一个拉动系统的超市都对应着一个负反馈环（如图6-16所示）。

图6-9 阿克米公司的价值流环

以精益思想的5个原则来分析这个例子，

1）定义什么是价值。

也就是质量m，价值为生产的左右管柱支架。数量n为12000件左侧，6400件右侧，速度V为60秒/件（18400件/20天/2班=460件/班，27600秒（每班可用工作时间）/460件=60秒/件）。所以每天要产生的广义动量MV为920件*管柱支架质量*60秒/件（其中920件中包含600件左侧支架和320件右侧之间）。

2）分析价值流。

收到供应商的钢材后，经过阿克米公司的冲压，点焊1，点焊2，装配1，装配2的这5道加工工序后，变成成品，然后发运到客户公司，这5道工序就是价值流，即价值的形成过程。每一道工序的数据情况在相对应的加工工序下进行了标明。

3）流动

通过分析，冲压时间为1秒，与节拍时间相差太大，不宜引入连续流。而两个焊接和两个装配的时间与节拍时间接近，可以引入连续流（如图6-10所示）。装配和点焊的总时间为187秒，而节拍时间为60秒，这样就需要3.12人来完成装配和点焊的工作，当前的4人有些浪费，通过工艺改良，将每个工人的单位工作时间减少到55秒，三人总时间为165秒，小于180秒（如图6-11所示）。

 

图6-10 当前周期时间              

图6-11 工序改进后的周期时间

4）拉动

在不能引入连续流的地方使用超市，在冲压工序前有卷材超市，用于保证冲压工序有合适的工作库存缓冲，在冲压工序后有超市，用于保证焊接+装配工序的正常工作，在焊接+装配工序后有成品超市，用于保证有合适的发运缓冲，超市的作用和福特的空间缓冲，高德拉特的时间缓冲作用是相同的，保证下道工序不挨饿，可以正常工作，超市的大小取决于现场的墨菲效应和节拍等，超市的库存量不宜过大，过大则在制品过多，易造成生产混乱，并且库存是负债，需要减少；库存也不宜过少，过少的话，一旦发生墨菲效应，下道工序就马上停工，影响系统的总产出。超市是一个负反馈系统，输入的大小为超市的目标库存大小，而生产的目标是偏差库存，偏差库存=目标库存-实际库存（如图6-19所示）。

图6-12 超市拉动系统

5）尽善尽美

减少各道工序的换模时间，增加开机率到100%，可以减少生产总时间，这一点作者将在‘经济批量与单件流’的章节中进行论述。通过均衡生产，降低库存量，缩短交货期。各道工序的都可以通过不断改善，从而缩短交货期。

精益价值流图析中，使用反E来表示超市，与TPS的拉动系统功能是相同的；而先入先出的管道与福特流水线的空间缓冲道理相同，管道有大小容量的限制，达到限制时，停止生产，是负反馈系统。精益价值流图使精益生产更容易理解和实施（如图6-13所示）。

图6-13 先入先出管道

精益生产适用条件：产品多样，需求较小但稳定的产品。

6.8.3.2 精益理论在服务业中的应用

精益理论不仅可以用于生产行业，也可以用于服务业和其他行业，使用的指导原则还是精益生产的5个原则。即价值、价值流、流动、拉动和尽善尽美5个原则。

詹姆斯 P. 沃麦克和丹尼而 T. 琼斯在《精益服务解决方案——公司与顾客共创价值与财富》一书中将精益理论运用到服务行业，列举了精益理论在修车、诊疗、供应链等服务业中的应用。

此处引用一个书中修车的例子，然后使用精益5原则进行分析。鲍勃·史考特的汽车坏了，他要去维修店将汽车修理好，由于第一次去4S店修完，在回家途中，车子又出现了相同的问题，他不得不回到4S店进行第二次修理。书中给出了车主两次消费的流程图和4S店两次维修的流程图，其中标有颜色的是产生价值的地方，没标颜色的地方是没有产生价值的地方。由于4S店第二次才将车修好那么第一次维修就是没有产生价值。而车主希望的是第一次就把车修好，所以车主产生的价值的是在第一次。

 

图6-14 精益改进前的修车图1

图6-15 精益改进前的修车图2

在车主的二次维修汽车的过程中，车主花费了210分钟，有58分钟是产生价值的，增值比例为28%。4S店共花费220分钟，增值时间35分钟，增值比例为16%。

如何使用精益5原则分析修车这个流程呢？

1.价值。在这个修车的例子中，将车修好就是价值。

2.价值流。车主从发现车坏了，寻找4S店修理，到修好之后开回家的流程就是车主的消费价值流图。4S店在得知车主车坏了，准备备件修好汽车到交车的流程就是4S店的价值流图。由于这消费和供应这两个价值流程中存在太多等待和无效步骤，均属于浪费，应该将浪费降到最低。按照质量专家克劳斯比对质量的论述：“第一次就把正确的事情做正确。”，而4S店花了两次才把事情做正确，第一次的供应过程就是浪费，应该一次就把事情做正确，所以第二次修车就是浪费，应该尽可能消除。

在优化流程和消除不必要的浪费之后，得到的车主消费流程和4S店供应流程要简化很多，车主需要花费75分钟，其中增值时间为53分钟，增值比例为71%，节省135分钟。4S店需要花费80分钟，其中增值时间为35分钟，增值比例为44%，节省140分钟。

图6-16 精益修车图

3.流动。如何来使流动加速，使各环节的速度趋于相等呢？在4S店修车很有多等待环节，其根本原因是4S店的员工有固定的岗位，而顾客的需求在一天中却一直变化。那么就有2个平衡顾客需求和4S店供给的方法。一方面在4S店供给方面，培训每个员工掌握多种技能，这样就可以根据顾客的需求而随时调整4S店员工的工作，以促使供给和需求平衡，减少排队，这和TPS中的多能工道理相同。另一方面是平衡顾客的需求，在沟通时，多和顾客聊聊，将顾客车的故障类型进行分类，比如稍作等待就能修好的，需要一整天才能修好的，迟点送来当天也能修好的。在预约的前一天确认顾客可以准时将车送过来，这样均衡安排了顾客的需求，使顾客的排队时间大大减少。对不同类型的故障进行了分类，4S店的供给也根据不同的分类采取不同的维修方法，这样使得维修的速度加快。

4.拉动。在不能创造流动的地方增加备件超市，也就是库存缓冲，来平衡整个维修流程的流动。备件超市的备件以客户的拉动进行补充。由于运输成本和实时性的原因，不可能每使用一个零部件就从远方仓库送来一个，补货频率要根据客户的需求而定，比如每天补充一次库存，而补充的大小为每天正好消耗的数量，即以顾客的需求拉动超市的库存，而不是上级仓库将零部件推动到4S店。

图6-16 精益修车图的拉动

5.尽善尽美。尽善尽美就是不断的优化上述4个步骤，使得维修时间不断减少，维修质量提高，维修成本降低。葡萄牙的第三大经销商费尔南多·西芒集团将精益服务运用到了汽车维修流程，尽管精益之旅还没有结束，公司已经将顾客平均花费的时间缩短近一半，维修总成本减少30%，借用车需求减少75%，维修技师创造价值的时间增加了1倍。

6.8.4 高德拉特的TOC制约理论

6.8.4.1 TOC制约理论在生产中的应用

6.8.4.2 TOC制约理论在项目管理中的应用

6.8.4.3 TOC制约理论在配销行业中的应用

6.8.5 流水线生产，丰田生产方式和TOC的分析

6.8.5.1 三种方法的基本原则

流水线生产，丰田生产方式（精益生产）和TOC制约理论的主要目标都是加快流动，三种生产理论通过系统思考的负反馈来指导生产，防止过量生产，通过不同的缓冲方式来防止墨菲效应，使系统产出最大化。三种生产理论与工业工程相结合，这三种理论负责指导如何产生成果，而工业工程负责产生成果。生产理论也均强调不断的完善来增加系统的产出，TPS称之为改善，精益生产称之为尽善尽美，TOC称之为回头防止惰性。

高德拉特在《站在巨人的肩膀上》写到：“

整个制造型企业运行模式的彻底改变由两个伟大的思想家所主持，他们分别是亨利•福特和大野耐一，福特通过导入流水线实现了大批量生产方式，而大野耐一则在他的TPS里将福特的概念带向更高的应用层次，他做出突出的贡献是将整个制造性企业将库存视为资产的看法改成库存是负债的看法。

概括而论，福特和大野都遵循以下四个概念（供应链概念）

1、加快流动（或缩短生产所需时间）是工厂的主要目标；

2、这个主要目标应该被转化成一套具体的机制，以指导何时不应生产（以防止过度生产）；

3、局部效率必须废止；

4、一套平衡流动的聚焦程序必须就位。”

文中提出了一个核心论点，认为亨利·福特的装配流水线和大野耐一的丰田生产系统（TPS）都是源于对物料流动的重视。

丰田的生产方式的创始人大野耐一说：“我们所做的，其实就是注意从接到顾客订单到向顾客收帐这期间的作业时间，由此剔除不能创造价值的浪费，以缩短作业时间。”

所以：加快流动（或缩短生产所需时间）是工厂的主要目标。”

作者将以广义动量定理来解释为什么加快流动是工厂的主要目标。在广义动量定理公式Fαt=MV中，MV表示成果，如果要增加成果，要么增加广义质量M，要么增加广义速度V。增加广义质量（nm）是工业工程和质量管理的核心目标。而增加广义速度是生产方法的核心目标，代表包括福特的流水线生产，大野耐一的丰田生产方式以及精益生产和高德拉特的TOC制约理论。对于生产型企业，可以认为质量m是既定的，只要生产出的产品能达到要求即可，不需要进一步提高质量。而客户需要的数量n也是既定的了，即广义质量M(nm)是既定的了。如顾客订购了某型号的一辆轿车，则轿车的发动机，轮胎等都是既定的了，不会再要求去增加此产品的性能质量m，数量n也是既定一辆。为了增加成果MV，只能增加广义速度V，所以对于生产型企业广义速度则是工厂的主要目标，提高广义速度，就能提高成果。所以福特，大野耐一和高德拉特都将加快流动（或缩短生产所需时间）视为工厂的主要目标。

高德拉特在文中总结道：“

总之，福特和大野耐一都严格遵照供应链的四个核心观念改善自己公司的运营体系。

1、改善生产的流动性(等同于前置时间)是任何生产运营的首要目标。

2、这个首要目标可通过设计务实的预防过多生产的机制来完成（预防过多生产）福特通过限制在制品空间的做法，大野耐一通过减少库存的办法。（TOC通过减少时间缓冲）

3、所有的局部效率必须废除。

4、必须有一个能平衡产线流动性的聚焦改善程序。福特使用现场直接观察法，而大野耐一通过逐步减少包装箱数量和容量的做法。”（TOC通过逐步减少时间缓冲）

缓冲是为了防止墨菲效应影响系统的产出，适量的缓冲可以提高系统的产出的速度。福特的流水线生产采用空间做缓冲，大野耐一的TPS采用库存做缓冲，高德拉特的TOC采用时间做缓冲，理论上还应该存在以速度做缓冲的方法（s=vt）。高德拉特在《目标》一书中例举了他领带童子军在野外行军的例子，为了让队伍同时达到目标地点，选择让最慢的队员站在队首，快的队员通过调整速度而一直能跟上前边慢的队员，最终一起到达终点，这也说明可以用速度作为缓冲（如图6-26所示）。

图6-26 童子军行军与TOC的类比

经济学家凯恩斯的流动性偏好动机是为了可以及时的使用金钱，使消费速度稳定及抓住投机机会，流动性偏好就是一种库存缓冲。人们为了生活方便，会去超市购买一些生活用品放在家中，以备不时之需，这些物品也是库存缓冲。人们坐火车或飞机等，会提前到达火车站或者机场，提前的时间就是时间缓冲，如果在去往火车站或机场的过程中容易发生堵车等扰动时，则发生扰动的可能性越大，需要的时间缓冲越长。

6.8.5.2 经济批量与单件流

转移批量可以不等于生产批量，转移批量越小，生产时间越少。单件流的生产总时间最少（不考虑换模时间）。

高德拉特在《站在巨人的肩膀上》写到：“

我们从福特和大野耐一身上学到的是，不要接受所谓的固定批量。因为经济批量实际上不经济，相反我们应该尽力追求单件流，我们已经深深认识到当我们正在加工一个批量的一件产品时（混合或烘干过程除外），其它的部件都在等待。”我们追求的目标是：改善生产的流动性（等同于前置时间），即追求总工序时间最短。下边我们来推导工序总用时的公式（如图6-27所示）。

图6-27 生产批量和移动批量

工序总用时=批量×[单件总用时+(第一道工序用时+工序累计等待时差)×(总批次数-1)]

=批量×[单件总用时+瓶颈工序用时×(总批次数-1)]

=总数×瓶颈用时+批量×非瓶颈用时

结论：工序总用时与总数，瓶颈用时，批量和非瓶颈用时有关。在这个式子中，总数，瓶颈工序用时和非瓶颈用时都是常数不变的，只有批量是可以改变的，即工序总用时大小只与批量大小有关。批量越大，工序总用时越多。

设非瓶颈用时为a，批量为x，瓶颈用时为b，总数为q，瓶颈用时×总数等于bq，为常数不可改。则工序总用时y=ax+bq（如图6-28所示）。（上图中，B工序为瓶颈，A和C为非瓶颈，非瓶颈总用时为20分钟）

图6-28 工序总用时

工序总用时是一条单调上升的曲线，因为最小的生产批量为1，所以在批量为1时，工序总用时取得最小值为a+bq，当批量为x时，工序总用时随着x的增加而增加，工序总用时等于ax+bq。

如果批量由于某些原因不是最小量1时，随着批量的增加，批量×非瓶颈工序用时也在快速增加，此时工序总用时也在快速增加，如果能减少非瓶颈（生产单件产品的此工序时间）的用时，总工序时间也会相应的减少很多。当然，由于瓶颈用时×总数，每减少瓶颈用时1分钟，相当于减少总数分钟的总用时，瓶颈的变化对总用时影响最大。

结论：瓶颈每减少1单位时间，工序总时间减少总数单位个时间；非瓶颈每减少1单位时间，工序总用时减少批量个单位时间。

当批量变成1时，就和丰田生产方式的一件流“One Piece Flow”是一样的了。TOC与丰田生产方式都是追求缩短生产时间。当一台机器需要生产多种产品且是瓶颈时，则需要经常切换工序，而每次切换是需要花时间的，如果采用一件流时，即批量为1时，总工序用时可能不是最小的，因为切换次数过多。下边我们会推到考虑切换工序时的情况。

在TOC理论中有几条黄金法则，

TOC黄金法则一：瓶颈损失一小时等于整个系统损失一小时。

TOC黄金法则二：非瓶颈节省一小时对整体产出没有任何贡献。

对于这两条法则，如果其中的时间不是指瓶颈和非瓶颈的速度，即如瓶颈工序A速度10分钟/件，非瓶颈工序B速度8分钟/件，而只是指总瓶颈和非瓶颈的工作时间，那么这两条是对的。当瓶颈工作时间由7小时变为8小时，则系统损失1小时；当非瓶颈工作时间由8小时变为7小时，对系统没有影响。

但如果其中的时间是指速度的话，那么第二条法则就错了。作者没找到高德拉特对此的解释，但网上的TOC资料和其中所举的例子都是指生产速度。错误的原因是他们只将总生产用时推导到：

工序总用时=批量×[单件总用时+(第一道工序用时+工序累计等待时差)×(总批次数-1)]

=批量×[单件总用时+瓶颈工序用时×(总批次数-1)]

所以得出错误的结论是：工序总用时与批量，瓶颈工序用时，单件总用时三个变量相关；对总用时的影响为从大到小排列。

如果进一步推到得到：工序总用时=总数×瓶颈用时+批量×非瓶颈用时

所以工序总用时与总数，瓶颈用时，批量及非瓶颈用时有关。当非瓶颈的生产速度提高1分钟时，总工序用时则提高批量个分钟。

6.8.5.3 TOC的集批与丰田生产方式的一件流

客户需求决定生产总数大小以及换模的次数。

假设一瓶颈设备需要生产A产品和B产品中的一道工序。设A产品的需求总数为a，B产品的需求总数为b，生产A产品时的此道工序用时为c，生产B产品时此道工序的用时为d，且c和d分别为A和B的瓶颈用时。而A产品的非瓶颈时间为e，B产品的非瓶颈时间为f。设工序从产品A到B的转换时间为t，A的生产批量为x，转换次数为n，A的转换次数n为2a/x-1（如图6-29所示）。

图6-29 换模问题

所以总工序时间y=总数a×瓶颈用时c+转移批量×非瓶颈用时e+总数b×瓶颈用时d+转移批量×非瓶颈用时f+转换时间t×转换次数（2a/x-1）

1）如果转移批量等于生产批量，则工序总用时为

此函数是有一个因变量的函数，对y进行求导，并令其为0。

求得极值点

当生产批量为此极值点时，总工序用时最少。

2）如果转移批量不等于生产批量

通过上节的结论，当转移批量为1时，总工序用时最少，所以，总工序用时y=ac+e+bd+f+t(2a/x-1)。由上式可以看出，当A产品和B产品的总数确定后，生产批量为a时，转换次数为最少的1次，两种产品的生产总用时最少。

3)生产批量的确定

既然转换次数越少，总的生产用时越少，为什么TPS还要增加转换次数来增加批次而不是批量生产呢？

这是由于客户的需求的决定的。

生产理论的主要目标是追求缩短生产所需时间，当生产完A产品后，通过换模再生产B产品，两种产品的总用时最少，A产品的交货时间最短，但B产品需要等待是所有的A产品生产时间与换模时间之和，即B产品的交货期变长。由于TPS是因为产品需求种类多，需求量少的环境发展的生产理论，需求量少导致不值得为一件产品专设一条产线；需求种类多导致此产线必须经常换模以应对不同种类的要求。可以将A产品和B产品的购买者看做A产品和B产品的下游工序，如果A产品和B产品的客户不是批量购买的，那么购买批量越少（转移批量），总工序用时越少。由于需求不是批量的，而是按时间先后进行分布的，批量生产完A产品不能马上卖出而导致库存的产生；而B则由于等待时间较长，导致B的客户不能买到产品。这就是为什么TPS强调的准确的时间，生产客户需要数量的产品，即战争理论中的精确打击，这时成本最小，利益最大。丰田生产方式通过均衡生产来平衡生产，如果大批量生产A产品，那么B产品的工序均需要等待，而大批量生产B时，A产品的工序也需要等待。大野耐一在《丰田生产方式》中说：“如果后一道工序在时间和数量上都不均衡地索取零部件，前一道工序就必须在人员和设备上都准备好不均衡供应的最大能力。显然，这会提高成本，是一种浪费。彻底杜绝无效劳动和浪费，是丰田生产方式的宗旨。因此，要严格地实行生产的‘均衡化’，消除生产上的波动。这样做的结果是：要使批量减小，同时的产品不大量流动。”

由于客户的需求是单件的，所以生产也是单件的。大野耐一在《丰田生产方式》的小批量和快速调整中写道：“福特生产方式的想法是集中生产同一工件，而丰田生产方式的做法是‘因为最后在市场上的每一个顾客都要买一辆与别人不同的汽车，所以在生产方面也要一辆一辆地制造，在生产零部件的阶段也要一件一件地生产，也就是贯彻了一件一件地同步生产’的精神”。批量越小，转换次数越多，换模时间的影响就越大，所以TPS必须解决缩短换模时间，否则它的产出将大幅下降。批量的大小是由客户的需求，生产的实际情况等因素决定的，丰田生产也不是强调绝对的单件流，因为如果客户的需求并没有很急切，减少换模次数可以增加产出。

6.8.5.4 工序切换时间的解决

在福特的流水线系统中，由于汽车的需求量大，类型单一，可以用专用的生产线来生产一种车型，生产工序不需要经常切换，很少受到切换时间的困扰。福特说：“顾客可以拥有他想要的任何颜色，只要它是黑色的。”早期的T型车采用清一色的黑色涂装，其原因在于黑色的车漆比起其它颜色的车漆干燥得更快，同时更为经久耐用，也有助于降低成本。采用统一的黑色上色就不需要换线，就会缩短生产时间。福特在1926年就成功将生产一部由5000多个部件组成的汽车的前置时间（从采集钢材到汽车成品运输到火车上）缩短到81个小时内。八年后，全世界没有任何一个汽车制造商能够做到或者说接近如此短的生产前置时间。

高德拉特在《站在巨人的肩膀上》写道：“

但大野耐一在应用第二个观念（这个首要目标可通过设计务实有效的预防过多生产的机制来完成(预防过多生产)）的时候遇到了极大的阻力，当单一产品需求高的时候，指定一条专线来生产这种产品的部件是相当划算的，但那个时候的日本，市场需求很少，而且市场要求提供车的种类要多，所以现实环境让大野耐一无法组建专线来生产。

大野耐一产生了他在丰田汽车应用何时不能生产机制的灵感，不是限制两个工作中心的堆放空间以限制在制品库存的做法，而是限制每种零部件的生产总量的做法，基于这个认识，他发明了著名的KANBAN系统。

一旦KANBAN系统导入到车间中，指导每道工序何时不能生产的机制，在没有任何改善之前，车间有效产出的下降要求需要付出更大的努力来平衡车间的流动性。大野耐一面临的挑战远远大于福特导入流水线时面临的挑战。为了展示面临的挑战有多大，我们只是拿他面临众多挑战中的一个方面来进行说明。不像专线生产的生产环境一样，大野耐一发明的系统必须强迫一个工作中心定期切换生产的部件种类。对于大多数工作中心来说，这样的切换需要花掉不少时间。因为根据包装箱生产的批量相对于传统专线生产的批量要小得多，常常生产的批量时间甚至比切换时间要短的多。所以刚开始时，切换的时间远远大于一个产品的生产时间，而这种做法直接导致了有效产出的下降，难怪大野耐一在推行此种方法时遭遇到强烈的抵抗，以至于后来大野耐一在他的书中写道，他的这种方法当时在丰田被称为是“令人讨厌的大野系统”。但大野耐一和他的主管有很大的决心和远见推广这样的系统，无论对于很多人具有根深蒂固的局部思考观念来说，这样的改变没有任何意义。

大野耐一必须开辟出一条新的做法来克服切换的障碍。他坚持认为，切换时间并非是铸铁一块不可改善，修改整个切换时间的做法将会大幅度减少切换时间。因此他努力开发和创造了快速切换技术，成功地在丰田将切换时间缩小到几分钟之内。难怪人们提到的现在丰田生产方式的做法和小批量与切换时间减少有关。”

在丰田的企业中，由于产品需求少，种类多，工作中心需要经常切换生产不同的零件。所以大野耐一通过很大的努力来减少工作中心的切换时间，并且与此相适应的有许多多能工。

两产品切换生产的总用时为：产品A和产品B的工序总用时=产品A的工序总用时+产品B的工序总用时+转换所需总时间。当切换时间较多时，单件流是不经济的。大野耐一通过减少转换时间来达到单件流的目的，从而可以减少总工序用时。

在TOC中，TOC理论是不需要减少切换用时的，TOC理论将切换用时看成是给定条件。TOC理论通过切批和集批的方式来达到总生产用时最小。

TOC理论从系统的角度来分析问题，解决问题，可以适用于许多领域，包括思想领域。