被AI狂轰滥炸的当代 丰田依旧坚持精益工匠精神

2017-09-13 10:14:00 作者:徐征 分类 : 比特网

  正当汽车行业的其它制造商越来越多地将智能机器人应用于生产当中,丰田却反其道而行之,强调人的工艺,主张自动化由人来驱动。


  在丰田肯塔基州乔治城的大型工厂的装配线上,工人的手艺用在了一些最让人意想不到的地方。例如,通常来说,在汽车工厂,安装油箱是一个单调乏味而又相对复杂的工序。因为油箱很重,通常要由升降架将它置于车架内。与此同时,员工在底盘下拧紧皮带和螺栓,这是一个非常累人且很耗时间的工序,需要长时间举起双手作业。

  为了解决这一过程显而易见的不足之处,丰田的一个团队也是借助智能化思路,设计了一款新颖的设备——该有多个手臂的工业机器可一下子就将油箱举在空中,将其置于缝隙,然后再将手臂伸到车身结构底下,将油箱固定在底盘上。这一过程相当快速,无缝顺畅,从工效学角度来看也很安全

  从固定螺栓的任务中解放出来的工人(新设备的设计师)似乎有些多余。然而,实际情况并非如此。在那条装配线上,员工数量仍然跟以前一样多。但他们不再是负责固定狭窄缝隙的螺栓,而是从事那些制造商在引入自动化技术后往往会剔除掉的看似没那么重要的人工任务;它们就是进行艰苦的手感和目视检查工作,检查和复查油箱的缺陷、它的连接性以及重要燃油管道的小孔或者薄弱环节。

  工人在乔治城工厂的这个角落扮演的重要角色,工厂的各个区域也都得到了不同程度的体现,这凸显了丰田独特的制造理念:走在行业前沿的同时,仍然出奇地致敬过往的传统。

  据估计,汽车行业占北美市场商用机器人销量的一半以上。

  “我们目前的自动化率没比15年前高。”丰田汽车制造总裁威尔·詹姆斯(Wil James)在占地810万平方英尺(约170个足球场那么大)的肯塔基州工厂接受采访时称。自动化率可以说偏低:至少在过去10年里,机器人承担了丰田全球装配线不到8%的工作。”他还说,丰田进行过内部调查来比较人工和机器装配汽车的时间;人工一次又一次胜出。

 


 

  机器人的奥秘

  三位麻省理工学院学者在1990年代初期合著的《改变世界的机器》(The Machine That Changed the World)一书出乎意料地成为了畅销书。尽管题材枯燥,但该书在商界内外都产生了很大的影响——首次揭开了日本工业技术的神秘面纱,同时也普及了多个术语,如精益生产,持续改进,Andon装配线,七大浪费,产品流程。在《改变世界的机器》出版以后,大大小小的制造商都至少口头表示要效仿丰田的生产战略。

  但数十年过去,你觉得那本书中描述的众多装配线系统已经被普及化,特别是那些涉及人类工人的系统。

  如今,那种理念似乎有些陈旧。在当前的工业世界,制造实力更多地看机器的敏捷性,而不是人的手艺。精益生产将让位于熄灯生产——特斯拉CEO伊隆·马斯克(Elon Musk)为他的Model 3工厂提出的一个制造概念:工厂最终将不需要用到照明,因为它将没有人类工人。我们还没有达到那一步,但总部位于韩国的起亚汽车公司,在制造业的机器人使用量超过所有其它的国家。他们已经声称自动化技术让它们的生产能力提升了近200%。部分工厂一条装配线上就有1000多台机器人——人类工人则不到1000人。

    老派思维

  人们对于自动化技术近乎迷信的热爱普遍存在。备受尊崇的领袖、高管和行业顾问所撰写的各种文章、白皮书和书籍描述了一个机器人无处不在的工业未来。

  然而,丰田创造了一条截然不同的路径。他们与大众和日产争夺全球市场头把交椅,而一直以来都拥有业界最高的利润率——通常达到8%或以上。为了维持这一表现,丰田没有寻求主要依靠削减成本(或者说自动化)来实现增长,而是通过专注于提升汽车的性价比。

    对于“丰田新全球架构”(TNGA)的解释,它并不是从人工着手来降低生产成本,而是倾向于依靠更加聪明地利用材料;再设计汽车,使得它们的零部件能够变得更轻更紧凑,它们的重量分布能够让性能发挥和燃油效率最大化;减少全球的引擎和汽车车型(从100多个不同的平台削减到不到10个);重新强调精益概念,比如实施流程让装配线能够无需停工就能接连生产不同的汽车。

  在TNGA的架构中,机器人并不是战略核心,而只是助益因素和辅助工具,帮助装配人员更好地完成工作,激发员工的创新能力,甚至提升成本收益。


  河合满

 

 

  丰田2015年做出了一次不同寻常的高层任命,仿佛是要强调这种思维方式如今多老派。该汽车厂商出乎意料地任命52岁的资深技工河合满(Mitsuru Kawai,15岁就进入丰田)来领导全球制造工作,这是一位曾是蓝领的员工获得过的最高职位。河合满是丰田仅存的与精益制造和丰田生产系统“教父”大野耐一(Taiichi Ohno)有过渊缘的员工之一。1990年去世的大野耐一标榜经验丰富的个体技工的重要性,认为整家公司的成功离不开他们。河合满回忆称,这种态度提升了员工的自尊感,反过来也提升了丰田装配线的工作质量。他刚进入公司的时候,经验老到的工厂员工被称作上帝,因为他们可谓大师,双手能够做出任何东西。他说,遗憾的是,近期丰田没那么热衷于“利用人的技艺和智慧”了。

  河合满现在的职责是,通过将人类技艺重新置于显要位置,给TNGA注入大野耐一的理念。他称他用来实现这一切的制造理念并不复杂:“人类应当手工生产商品,让整个过程变得尽可能简单。然后,当该过程经过完全简化以后,机器就能接管。但我们应当使用精于完成单一简单任务的设备,而不是巨型的多功能机器人。”

  一系列的基础创新

  TNGA的方方面面应用于丰田全球各地的多数工厂。不过,该公司投入了13亿美元来彻底改造乔治城工厂(它是丰田最大的一家工厂,每年生产55万辆凯美瑞、亚洲龙和雷克萨斯),以其作为全球推行TNGA之前的试点工厂。在肯塔基州工厂,河合满和大野耐一的印记在大大小小的方面都已经显而易见。

  例如,原来用于将引擎稳定运送到装配线的超大高架输送带,已经被置换,转而用来运送支架。通过去除错综复杂的输送带网络,丰田能够大大缩小工厂的规模:由3层缩小到只有一层。这反过来能够大量节省建设、不动产、冷藏、加热和维护方面的费用,这些占工厂网络管理成本很大的一部分。

  此外,支架的净负荷是由计算机控制的,每个引擎与客户订单直接匹配。也就是说,丰田理论上能够一个小时每生产1辆轿车就生产3辆SUV,下一个小时反过来,每生产1辆SUV就生产3辆轿车,具体看市场订单情况。这种灵活的依次生产堪称汽车行业难以捉摸的“圣杯”。

  同样重要的是,摆脱了输送带,装配线工作区相对比较整齐,没有滑轮、导管和管线。因此,装配工人能够将他们有限的时间(通常不到一分钟)用在完成他们的任务以及检查是否存在缺陷上。

  丰田乔治城工厂更为基础的一项创新是浮动椅,它与TNGA理念完全吻合。该装配线辅助工具可在车辆内外的钢轨滑行,可返回到车内,让安装工人不必弯腰或者做出不舒服的姿势就能畅通无阻地到达中控台等难以触及的地方。

  除了人体工学方面的好处以外,该浮动椅可帮助将生产时长减少数秒钟,这是丰田制造系统长久以来的一个目标。在装配线上反反复复减少一点时间,就能积累起显著的生产效益。丰田肯塔基工厂制造总裁詹姆斯说道,“我们鼓动我们的工人能将工序减少一两秒钟就减少一两秒钟。如果我们在整家工厂内多赢得55秒钟,那我们就能减少一个岗位,将那名工人转移到另一个岗位,让他们能够再一次开始创新过程。”

  乔治城工厂目前更引人注目的实验包括一项旨在灌输自动化应当仅依靠人类创新来有机发展的TNGA理念的培训练习。为此,装配工人被授予一项机器人任务——要求工人打造可依靠自己的力量提升工作车间的活力的复杂装置。一个团队重新打造了流动式货架,无处不在的流动式货架每个装配站旁边都有,用来存放执行本地任务所需的零部件。目前,货架清空的时候,工人必须要手动地将它们放在一边,然后用一整箱的零部件替代它们。而“现代化”版流动式货架,在按下按钮以后,则将同时依靠弹簧、绳索和重块完成该项任务。当该低科技设备完善好以后,丰田计划将该原型用作模拟该流程的机器人的蓝图。

  河合满用人工来替代自动化工厂区域的另一个目标是,带着清晰的头脑(从大幅提升产能的焦虑中解脱出来)重新评估机器人实际上是否有提升独立工厂活动的效率。该实验的部分结果让人意想不到。例如,在丰田的一家日本工厂,工人从自动化设备中接过从金属锻造曲轴的任务,他们后续的创新让材料浪费减少了10%,同时也将曲轴生产线缩短了96%。


  机器人真是威胁?

  值得注意的是,丰田厌恶自动化,是因为一个显而易见的原因:该汽车厂商是史上最具创造性、最成功的制造公司之一,从来不随大流,而是引领风向。然而,除此之外,同样值得密切关注的是丰田的方向选择所引发的一个问题:机器人究竟是扼杀工作岗位,还是创造工作岗位?当然,丰田会说,尽管部分制造商在热情拥抱自动化技术,未来也将如此,而且将会更大范围地采用,但机器人最好用来促进而不是减少人类的工厂活动。

  此外,从历史来看,生产力增长(机器人应该有贡献)和就业机会之间存在直接的关联性。理论上,能够更快更高效地制造产品的公司,会将销售额增长带来的资金投入到资产和创新当中,反过来创造了更多的工作岗位。又或者,它们可能调低产品价格,驱使人们增加消费支出,推升GDP,进而带来更好的就业前景。信息技术和创新基金会(以下简称“ITIF”)就该话题展开的深入研究,通过分析二战以后的经济数据来说明生产力与就业之间的关系。ITIF发现,在1960年代,美国生产力年增长率为3.1%,失业率平均在4.9%。数十年后,生产力年增长率下降至不到2%,失业率平均在7.3%。在1990年代和2000年代初期的互联网繁荣时期,生产力年增长率再一次接近3%;反过来,失业率出现下降。从2008年到2015年,生产力增长率再一次下行,至只有1.2%;与此同时,就业市场不如经济衰退前景气。

  这些生产力数据,促使研究者就当前的自动化技术作出了一些重大的结论。一方面,机器人到目前为止在制造活动中所占的比重并不是很大——根据一些估算,仅占工厂大约10%的工作——拥抱自动化的公司也还没有因此取得很大的回报,因为生产力增长率持续下行。此外,自动化对于就业的影响并不大。在这方面另一项值得一提的数据是:工作者离职没有过往数十年那么频繁了——根据经济政策研究所的数据,2000年代职业变换率比1940年至1980年的时期低出45%,比1990年代低出33%。

  不过,当未来大量的AI出现时候,下一波技术浪潮——机器人时代将随之到来。年度生产力增长率有望达到3.5%之高。这将会创造数十万个工作岗位,让人类与机器人共事,以及围绕它们工作。

  不管怎么样,那正是丰田在期望的事情——或者说,是它要确保发生的事情。

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