亨利·福特推出全钢车身的A型车已经过去60多年了。然而,全世界几乎所有汽车车身都还是由钢板冲压出的约300个金属零部件焊接而成。
汽车制造商采用了两种不同的方式生产这些“冲压部件”。第一种方式是少数小型手工制造商,比如阿斯顿马丁,先从金属板材(通常是铝板)上切下板坯,然后用手在一个模子上将这些板坯敲打成型(这种模子本身是一块超硬金属,其形状就是金属板需要被敲打而成的形状)。
第二种方式是都从一大卷薄板开始着手,任何一年生产超过数百辆汽车的制造商,从保时捷到通用汽车,都属于这一类。这种薄板通过自动化的冲床,生产出大量比最终想要的零部件稍微大一点的板坯。然后,将板坯放入大型冲床的上下冲模中。当这些冲模受到数千磅的压力压到一起时,平面的板坯就变成了立体形状。经过一系列的冲压之后,汽车的前挡板或车门就成型了。
在大野耐一看来,第二种方式的问题在于最小经济生产批量仍然太大。西方国家巨大且昂贵的冲压生产线被设计成每分钟运行约12次,每天三班,每年生产上百万的特定零部件。而早期的丰田汽车一年产量也才只有几千辆。
当然,这种冲模是可以更换的,因此,同一条冲压生产线可以生产多种零部件,但是这样做有几个困难。每个冲模重达数吨,而工人必须把冲模绝对精确地匹配到冲床中。稍微没对准,零部件就会有皱痕。更严重点的偏差就会导致噩梦:钢板嵌入到冲模里,这就需要极其昂贵且耗时的冲模修复。
为避免上述问题,在福特的底特律、大众的沃尔夫斯堡、雷诺的弗林斯和菲亚特的米拉菲奥里,都由专家指导冲模更换。换模具有一定的方法,从上一个冲模冲完最后一个零部件到换上新冲模冲出第一个合格的零部件,通常需要一整天时间。由于第二次世界大战后西方工业产量的急剧上升,他们想出了一种更好的方法来解决换模。制造商发现他们经常能够划出一组冲床来专门冲压某一种特定的零部件,这样就可以几个月甚至几年不用换模了。
但是对大野耐一来说,这个方法根本就不是一个解决方案。西方国家占优势的这一习惯需要成百上千的冲床来冲压汽车的所有零部件,而大野耐一的资金预算要求他仅用几条冲床线来生产整辆汽车所需的零部件。
他的想法是开发简单的换模技术并多频次换模——不是两三个月换一次,而是两三个小时换一次,他利用滚轴来移进和移出冲模,并且采用了简化的冲模调整方法。由于这项新技术易于掌握,生产工人在换模时反正也无所事事,大野耐一就心生一计,让生产工人也来执行换模。
从20世纪40年代后期开始,大野耐一购买了一些旧的美国冲床,无休止地进行试验,终于完善了他的快速换模技术。到20世纪50年代后期,他已将换模时间从一天缩短为令人惊讶的3分钟,且不需要换模专家。在这个过程中,他还意外地发现,小批量生产的冲压件比起大批量生产来,单件成本其实更低。
这个现象有两个原因。小批量生产消除了大批量生产系统中由于大量零部件库存导致的资金占用成本。而更重要的是,在汽车组装前只制造出少量的零部件,可以及早发现冲压过程中的质量问题。
第二个原因的影响巨大,即使冲压车间的人员更关心品质,也消除大批有质量缺陷的零件(以前只能在长时间大批量生产之后才发现这些缺陷)。修复质量不良零部件的费用高昂,有时甚至直接报废。但是要实现大野耐一的理想系统,只生产两个小时就换模或达到更少的中间库存,需要技术过硬并且积极主动的生产工人。
如果工人们不能事先预测可能出现的问题,事后又不主动想出解决方案,那么整个工厂的工作就很容易停下来。工业社会学家反复指出:保留知识和力气是所有大批量生产系统一个显著的特点,而这要是放在大野耐一的工厂很快就会带来灾难。