制造系统的物理层与信息层的分离、整合

1886年世界第一辆汽车诞生，人类的生活方式注定会被汽车改变。改变不仅于此，汽车制造业也彻底改变了人类制造产品的方式。人类开始握了大规模制造产品的方法，物质丰裕时代从此到来。

1903年，福特汽车公司成立。5年后福特公司推出了著名的T型车。在随后的近二十年里，福特公司一共生产了1500多万辆T型车。在20世纪初期那个制造水平低下的年代，这是一项足够伟大又惊艳的成就。

福特汽车的大批量生产模式在20世纪上半叶风靡全球，在世界范围内摧枯拉朽一般淘汰了落后的手工生产方式。20世纪中期，斯隆完善了大批量生产模式，使得通用汽车取得了巨大的成功。大规模生产方式便是汽车制造业推动的制造方式的第一次飞跃。

然而就在福特模式大放异彩的时候，丰田汽车开始了探索汽车制造的尽善尽美之道。麻省理工学院的“国际汽车计划”研究项目详细地研究了丰田生产模式之后出版《改变世界的机器》一书，并将这种新的“制造哲学”命名为“精益生产”。随后丰田的精益生产模式开始取代大批量生产模式，成为全球汽车制造业乃至所有行业竞相追求的最佳方式和最高境界。毋庸置疑，丰田模式再一次改变了世界，完成制造方式的第二次飞跃。人类不光可以制造出足够多的产品，而且可以使之更加多样化，人造物变得异彩纷呈。

那么为什么福特的大批量生产方式如此优秀呢？又是为何丰田的精益生产方式更加卓越呢？

1. 福特模式为何如此优秀

福特的伟大之处不仅限于汽车本身，更重要的是其制造汽车的方式。福特的大批量生产方式对美国乃至世界制造业来说都是一种翻天覆地的变革。由于福特公司成功实现了流水线生产，极大地降低了制造汽车的成本。使得汽车的价格大幅降低，汽车开始进入“寻常百姓家”。福特的流水线第一次改变了生产方式，手工生产方式几乎被大批量生产方式完全取代。如今绝大多数的制造企业所应用的制造方式的基础都源于福特的大批量生产方式。

大批量生产方式的成功得益于流水线生产，而流水线生产的关键是零件互换和工序划分。零件互换是极为重要的因素，几乎可以说它是大批量生产的根基。但因为零件互换是技术因素，所以在此不再过多赘述，这里我们主要探讨工序划分问题。

当生产工序未作划分时，工人只能通过观察其他人的作业或即时沟通来确定各自的任务，并保证工作不会发生重复和冲突。实际上工人们需要花很多时间来协调各自的任务。但仍然存在大量的重复作业和冲突存在于手工生产方式中。此外，当作业流程过长时，工人往往还需要查阅图纸和资料来确定作业方法。很多时候，汽车组装到了一半时才发现前面的某一个零件错装或者漏装了，又要花很多时间进行返工。

获取“下一步做什么”的信息就是大批量生产方式与手工生产方式的根本区别。在手工生产时代，工序内的信息传递与生产作业并没有分离，作业人员几乎浪费了一半的作业时间在“怎么做”的信息处理上。

决定流水线生产方式可实现且取得显著效果的根本原因就在于明确的工序划分。而明确的工序划分所解决的问题正是一直困扰传统手工业效率低下的主要原因之一，即获得“下一步做什么”的信息。每一个工人都会被明确地告知工序界限。他既不需要观察或者与前工序沟通以确定自己的任务，也不需要告知下一工序自己做到了哪一步，更不需要查阅厚厚的图纸和资料来确定自己要装配什么零件和如何装配。

福特生产方式解决了装配一辆汽车过程中的工序内信息传递问题。所有工人无需花时间去了解别人在做什么和自己需要做什么。每一个工序都经过了详细地划分和研究，使得工序内部的信息循环变得清晰明了。工人对于工序内的任务了如指掌。

工序划分是大批量生产方式的关键所在，它使得流水线的生产组织方式得以实现，制造产品的成本大幅降低，人类进入了大规模制造产品的时代。福特模式不可谓不优秀。

2. 丰田模式为何更加卓越

与美国巨大的市场和充足的资源相比，日本汽车工业建立之初所面临的情形恰恰相反。有限的市场和紧缺的资源迫使日本汽车工业只能建立在“多品种小批量”基础之上。但也正是这种天生的困境才使得丰田日后可以脱颖而出，成为世界上最成功的公司之一。

丰田之所以成功，其原因是多方面的。但是其最重要的基础便是丰田生产方式。丰田实现了以更低地成本生产出更多品种的汽车，以及更快更准确地交付。福特模式的成功在于更低的生产成本，通用汽车的成功在于其在福特模式上为客户提供更多的品种，而丰田模式的成功则是在低成本和多品种的基础上实现更快的产品交付。

丰田模式最大的优势在于其极大地降低了在制品数量和库存量。大批量生产方式的追求单个工序最高效率的思维并没有带来整体效率的最大化，反而是精益生产所追求的单个产品以最快速度通过生产过程的“制造哲学”最终实现了整体效率的最大化。

那么丰田生产方式为什么可以实现整体效率的最大化？实现丰田生产方式的关键技术在于准时化生产（Just in time），即在必要的时间生产必需数量的必需品。看板实现JIT的工具，即在“工序”间设立生产与搬运指令的传递工具，使得“前工序”清楚地掌握“后工序”的实际需求，也只生产后工序需要的产品。这就解决了大批量生产方式经常出现的“前工序”生产了大量的“后工序”不需要的产品，而又无法及时提供“后工序”急需的产品的情况。

如果说福特生产方式解决了“工序内部”的信息传递问题，那么丰田方式则是解决了“工序之间”的信息传统问题。福特模式解决了工序内部“怎么做”的问题，丰田模式解决了工序之间的协作问题，即“做什么”、“什么时候做”和“做多少”的问题。

由于传统的大批量生产方式没有解决工序之间的协作问题。生产计划必须下达至所有工序。每工序上的工人只顾完成自己的任务，而不管后工序真正的需求。这种信息传递的方式也使得工人无法获得后工序真正的需求。因此它只能不停地重复着“怎么做”的内部循环过程，其结果就是生产出了大量的产品，造成了严重的库存浪费。

准时化生产强调企业只生产“客户”需要的产品。其逻辑是先获得需求再生产产品，而不是先生产产品再寻找需求。企业销售的思维就从“我要买什么”变成“客户要买什么”。

丰田模式使得工序间的需求变得清晰明了，所有“工序”都只生产“客户”需要的产品，实现了在更低的成本上更快交付，使得企业的综合能力获得了极大的飞跃。因此丰田模式更加卓越就理所当然了。

3. 福特模式与丰田模式卓越的本质

福特模式的优秀是因为它解决了工序内信息传递问题；丰田模式更加卓越是因为它解决工序间的信息传递问题。那为什么信息传递在制造过程中会有如此重要的地位呢？这主要是因为信息指导作业过程，信息传递不畅必然使得作业过程效率低下，同时引发一系列不良反应。我们甚至可以推断下一轮制造方式的飞跃很可能也是由于它再次解决或者优化了制造过程中信息生成、传递和分析的问题。

从本质上说，制造系统是由物理层和信息层组成。信息层是由物理层抽象出来的所有信息构成的集合。信息产生于物理层，但它并不附属于物理层，它可以被完全抽象出来，透视整个物理层。这就如同一台电脑的硬件系统与软件系统的关系一样。福特模式和丰田模式本质上是都将物理层与信息层进行分离、整合与再融合的过程。只不过相比于福特，丰田对制造系统分离的更彻底、整合的更系统、融合的更深入。

随着丰田模式席卷全球，无数企业都在追求精益的生产方式。如果说丰田模式是极其卓越的方式，那它一定会对落后的生产方式产生巨大的冲击，甚至彻底摧毁大批量生产方式。但实际上，精益变革却困难重重，甚至是寸步难行。与之相反，大批量生产方式在摧毁手工生产方式时却易如反掌，只不过偶尔遇到了一些“工匠”心理上的抵触罢了。为何如此呢？

虽说福特生产模式解决工序内的信息传递问题是制造系统分离、整合与再融合的体现，但是推动大批量生产方式的根本动力却是零件互换的技术问题。只要企业实现了零件的互换，那么它就有足够的能力实现大批量生产方式。但是丰田模式却是完完全全的物理层与信息层的分离、整合与再融合的过程，属于系统问题。所有失败的精益变革，其最重要的原因都是对丰田模式错误的认识。他们所有变革的措施都集中在对物理层的持续改进上，而这根本不是要害所在。物理层的改进只不过是对信息层整合过程中的一个附带结果而已。

4. 展望未来的制造系统

如今制造系统的物理层与信息层分离得越来越明显，几乎所有大型制造企业的工厂里都运行着ERP、MES等工业软件。然而几乎所有的MES等软件都只是发挥一个制造过程信息的记录、提示、存储和汇总等工具性的功能。我们并没有看到其系统性地对物理层和信息层进行分离、整合和再融合。未来最卓越的制造系统很可能是将物理层与信息层彻底分离；对信息层进行系统性结构整合；最后将信息层与物理层进行再融合，用整合后的信息层来透视整个制造系统。

福特掀起大批量生产的浪潮，开启了第一次制造变革；丰田引发了全球的精益狂风，引领了第二次制造变革。然而大批量生产方式距今已有百年的历史了，精益生产的历史也超过了半个世纪。那么制造方式的未来在何处？

对于中国的制造业来说，“数字化工厂”、“智能制造”、“工业4.0”等这些概念都不重要。重要的是我们需要运用科学的方法寻找制造系统的底层逻辑和基本原理。它是开发卓越制造系统的根本所在，而不是仅仅模仿和复制已有的模式。

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