在相关的学术性文献中,Cellproduction其实存在很长一段时间,其所代表的是当时盛行于欧美的单元化生产,我们将其称之为欧美式单元化生产。而日本式的单元化生产则称之为Seruseisan,Seisan,这其实是从汉语“生产”的日语的发音。尽管Seruseisan与Cellproduction二者单从字面上来看其实并没有什么太大的区别,但是他们所代表的两种生产方面却存在这不小的差异。
(1)理论基础及形成方式
欧美式单元化生产是成组技术理论的一个成功应用,它根据零部件和产品的特征、工艺过程和加工方法,把具有相似性的零部件或产品归为一个零部件族或产品族,加工设备也按其加工的产品进行分组。欧美式单元化生产是为了提高生产效率由Jobshop生产转化而来的,设备由按功能(工艺)的相似性进行布局转换为按产品族来组织生产,这样既保留了Jobshop生产的柔性,又发挥了成组的效率。但是,日本式单元化生产是在力求克服流水线的刚性又尽力维持较高生产效率的思想下,由流水线拆分而成的。其理论基础至今仍是学术界争论的一个焦点,有学者指出,日本式单元化生产的理论基础是精益生产和索尼株式会社始创的单人制生产的融合。
(2)应用领域和适用范围
欧美式单元化生产侧重在产品的加工生产阶段应用,而日本式单元化生产则多被应用于装配生产阶段。
Wemmerlov和Johnson和Johnson对美国46家金属制造企业进行的调查显示,每个生产单元基本上涵盖了成型、铸造、热处理、加工、装配、完成、检验和包装8道工序,这意味着欧美式生产单元常被应用于多种处理过程。而在日本,大多数情况下生产单元只用于总装配过程,属于组装单元,一般仅包含装配、测试和包装三道工序。
欧美式单元化生产已经成功地在许多行业实施,在欧美其发展已经经历了很长一段时间,但作为一种新兴的生产方式,日本式单元化生产主要被日本电子行业广泛采用。日本式单元化生产主要适用于依靠手工或简单设备生产的产品,对一些操作复杂、工序繁多的大型产品则具有一定的局限性。日本机械振兴协会经济研究所的调查数据与Isa和Tsuru针对日本制造业的四个主要行业(日本通用机械,电气机械,运输设备和精密仪器)的研究指出,来自电气、机械及精密仪器行业的约75%的受访企业已经或计划实施单元化生产,然而运输设备行业中几乎一半的受访企业表示并没有实施单元化生产的打算。但是,像汽车制造这样的复杂制造领域,日本式单元化生产的应用也有一些成功事例,如丰田汽车株式会社。
(3)设备和工夹具
欧美式单元化生产的实施只是对设备按功能(工艺)布局的方式进行适当调整,但是日本式单元化生产的实施,除了改变设备的布局方式外,为了适应生产单元的频繁重组,传送带和大部分机器人被移去,重型设备被简化成轻巧、易移动的低成本设备。尽管欧美式单元化生产下的生产单元与产品族相对应,但产品族包括的产品并不完全相同,所以在进行不同产品的生产时并不是所有设备和工具都能够得到充分利用。相比之下,日本式单元化生产下的生产单元仅致力于一种或少数几种产品的生产,其设备及工具利用率更高。由于要在多个生产单元内安装相同类型的设备和工夹具,所以建立欧美式单元化生产系统的投资会大幅增长。
日本式单元化生产下也会出现类似投资,但总的来说,组建日本式单元化生产系统所用投资不像组建欧美式单元化生产系统那样大幅增长,这是因为取代自动化设备的简单设备可能是在工厂内部制造的,其制造费用与那些复杂自动化设备的昂贵购置费相比微不足道,从而拆除昂贵的传送带和移除自动化设备可节省大量投资。另外,与复杂自动化设备相比,简单设备的折旧费用和维修费用也大幅下降。
(4)系统柔性
两种生产方式都具有较高的生产柔性,但这背后的机理是完全不同的。从生产单元布局上来看,欧美式单元化生产通过对那些按功能(工艺)布局的设备进行重组,广泛采用了丰田汽车株式会社始创的U型线布局。日本式单元化生产下,长流水线拆分形成生产单元后,出现了I型、U型、L型等多种布局方式,通过对生产单元进行有序组合,甚至可能出现更为复杂的布局方式。从转换产品时生产单元的灵活性来源来看,欧美式单元化生产下的生产单元是面向零件族或产品族的,所以在某一具体的产品族范围内转换产品比较容易。
日本式单元化生产下,生产单元分工更加明确,一个生产单元通常只致力于一种或少数几种产品的生产,但是容易移动的工作台、轻型设备和持续培训的多能工使生产单元可以迅速重组,进而提高了生产柔性。
(5)生产单元进化形态
从上面论述中我们已经知道,日本式单元化生产下生产单元形成于流水线的拆分。在流水线拆分之后,生产单元即进入一个持式续进化的过程。大量研究和生产实践表明,生产单元在进化过程中,一般表现出三种不同形态,即流程分割式单元、巡回式单元和单人货摊式单元,并且有学者认为单人货摊式单元是生产单元进化的方向和高级形态。我们研究认为,三种形态并没有严格意义上的优劣,也不能把单人货摊式单元看作是生产单元演化的唯一方向。流程分割式单元是否向单人货摊式单元演化,应该取决于企业的内外部条件。对于一个具体企业来说,上述三种形态的生产单元可以依据实际情况组合应用。对于日本式单元化生产下生产单元的演化,我们将在另一篇文章中做详细介绍。
但是在欧美式单元化生产下,目前还没有发现生产单元具有明确的演化方向,甚至在有些实施欧美式单元化生产的企业中,为了加强团队合作,出现了尽可能避免使用单人生产单元的现象。虽然欧美式单元化生产下的生产单元没有明确的发展方向,但降低内部物流费用却是一个极为普遍的目标。
尽管两种单元化生产存在诸多区别,但它们也具有一定的相似性,如都增加了对工夹具的投资、都降低了在制品和产成品库存、两种生产单元都具有自治特征等等。由于缺乏关于这两种生产方式区别与联系的系统性研究,导致了日本式单元化生产与欧美式单元化生产的混淆,从而在一定程度上制约了日本式单元化生产在日本境外的广泛传播,特别是影响了国际学术界对这一生产方式的认识与研究。