Factory Physics（工廠物理學）

引用

Hopp, W. J., & Spearman, M. L. (2011). Factory Physics (3rd ed.). Waveland Press.

章節概要

全書約700頁，分為三個部分，外加一個匯入性的第0章。第0章提出了全書的組織思路：以製造管理為關注點，以運營為範圍，以「工廠物理學」（用一般規律描述生產系統）為方法，以流水線為視角。第一部分回顧製造管理及其方法的歷史，第二部分建立「科學」，第三部分把它應用於計劃與控制。大多數章末有討論題、學習思考題或習題，有幾章還帶有附錄。

第0章：Factory Physics?（工廠物理學？）

對書名所問給出一個簡短的回答和一個詳細的回答。詳細的回答闡明瞭關注點（製造管理）、範圍（運營）、方法（工廠物理學）和視角（流水線），並以全書概覽結尾。

第一部分：The Lessons of History（歷史的教訓，第1–5章）

第1章：Manufacturing in America（美國的製造業）。 美國的經歷：從第一次工業革命，經鐵路、大眾零售商、卡內基和福特，到科學管理（泰勒等人）、現代製造組織的興起（杜邦、斯隆、霍桑、管理教育），以及美國製造業後來的巔峰、衰落和復興。第2章：Inventory Control: From EOQ to ROP（庫存控制：從EOQ到ROP）。 經濟訂貨量模型及其擴充套件、動態批次（Wagner–Whitin方法）和統計庫存模型：報童模型、基本庫存模型和(Q, r)模型。附錄複習基礎機率並彙集庫存公式。第3章：The MRP Crusade（MRP運動）。 物料需求計劃（輸入與輸出、步驟、批次、安全庫存、問題）、MRP II及其計劃層次，以及企業資源計劃、供應鏈管理和高階計劃系統。第4章：From the JIT Revolution to Lean Manufacturing（從JIT革命到精益製造）。 準時制的起源與目標、實施方法、全面質量管理、拉動系統與看板，以及從JIT到精益的轉變。第5章：What Went Wrong（哪裡出了問題）。 討論問題以及迄今嘗試的解決辦法（科學管理、計算機的興起和其他「科學」方法），最後追問今後的方向。

第二部分：Factory Physics（工廠物理學，第6–12章）

第6章：A Science of Manufacturing（製造科學）。 製造科學的根源、戰略與運營目標、模型與績效指標，以及改進方法論；附錄講作業成本法。第7章：Basic Factory Dynamics（工廠動態基礎）。 定義與引數、產出率、在製品和週期時間之間的簡單關係，以及受勞動力約束的系統。第8章：Variability Basics（變異性基礎）。 變異性與隨機性、加工時間變異及其成因、流動變異、通過排隊產生的變異相互作用、阻塞和變異彙集。第9章：The Corrupting Influence of Variability（變異性的破壞性影響）。 變異定律、流動定律、批次定律、週期時間、變異性對績效的影響，以及診斷與改進。第10章：Push and Pull Production Systems（推動式與拉動式生產系統）。 對拉動的看法、拉動為何有效、CONWIP，以及CONWIP與MRP和看板的比較。第11章：The Human Element in Operations Management（運營管理中的人的因素）。 基本的人性規律、計劃與激勵、責任與許可權。第12章：Total Quality Manufacturing（全面質量製造）。 質量觀、統計質量控制、六西格瑪，以及運營和供應鏈中的質量。

第三部分：Principles in Practice（原理的實踐，第13–19章）

第13章：A Pull Planning Framework（拉動式計劃框架）。 分解、預測、拉動式計劃和分層生產計劃，附錄給出一個配額設定模型。第14章：Shop Floor Control（車間控制）。 一般考慮、CONWIP配置、其他拉動機制和生產跟蹤，附錄講統計產出控制。第15章：Production Scheduling（生產排程）。 拉動框架下的排程。第16章：Aggregate and Workforce Planning（綜合計劃與人力計劃）。 綜合層面的計劃，包括人力決策。第17章：Supply Chain Management（供應鏈管理）。 持有庫存的理由，管理原材料、在製品、成品和備件，以及多級供應鏈。第18章：Capacity Management（產能管理）。 產能設定問題、建模與分析、改造現有生產線和設計新生產線，以及產能分配與生產線平衡。第19章：Synthesis—Pulling It All Together（綜合：把一切彙總起來）。 細節的戰略重要性、實施、團隊協作、一則「工廠物理學寓言」，以及未來。

核心概念

第一部分

• EOQ、基本庫存與(Q, r)模型：經典庫存模型及其統計擴充套件。
• MRP、MRP II與ERP：推動式計劃系統的發展脈絡。
• JIT、TQM與精益：受日本啟發的替代方案，看板是其中一種拉動機制。

第二部分

• 產出率、在製品與週期時間：由工廠動態的簡單定律聯絡起來的量。
• 變異性與排隊：加工時間變異和流動變異，以及它們如何相互作用而拉長週期時間。
• 變異定律、流動定律與批次定律：本書建立的幾組命名定律。
• CONWIP：本書拿來與MRP和看板比較的拉動系統。

第三部分

• 拉動式計劃框架：圍繞拉動組織的預測與分層計劃。
• 綜合計劃與產能管理：工廠和生產線層面的計劃。
• 供應鏈庫存：原材料、在製品、成品、備件和多級系統。

評析

優點

• 有原則的方法。 第二部分給出把產出率、在製品、週期時間和變異性聯絡起來的定律，使拉動、批次和緩衝等做法得到解釋，而不只是描述。
• 先講歷史。 第一部分追溯庫存模型、MRP和JIT的發展，並以題為「What Went Wrong」的一章結束，為隨後的科學做了鋪墊。
• 從理論走向實踐。 第三部分把這些定律應用於計劃、車間控制、排程、綜合計劃、供應鏈和產能，並以一章綜合收尾。
• 定量工具。 機率複習、庫存公式和章末習題支撐了定量論述。

侷限

• 數學和機率的前置要求。 第2章附有機率附錄，第8、9章處理變異性和排隊，因此後面的章節要求讀者對機率和統計比較熟悉。
• 聚焦製造。 第0章把關注點定為製造管理、把視角定為流水線，因此興趣在運營其他方面的讀者會發現這個框架比通用教材窄。
• 通向核心的路程較長。 在第二部分的定律開始之前，第一部分佔去700頁中的約180頁，不過它可以選擇性地閱讀。
• 篇幅大。 700頁、20章，超過一門課程能涵蓋的範圍。

在課程中的定位

這是運營管理書單中定量的、講原理的一本。Operations Management（Slack）、Operations and Supply Chain Management（Heizer）和 Operations Management: Processes and Supply Chains 是講運營與供應鏈的綜合性教材，是自然的先讀之選。Essentials of Supply Chain Management 是簡明的實務入門書，Chopra的 Supply Chain Management: Strategy, Planning, and Operation 則是以電子表格為基礎、把供應鏈當作整體來處理的進階讀物。

Factory Physics 與它們互補，集中講生產系統的行為，即第7至10章的工廠動態、變異性和拉動。建議在讀完概覽性課程之後閱讀，供應鏈內容則把第17章與Chopra一起使用。

如何使用本書

讀者需要熟悉機率、基礎統計和微積分，並對運營管理有所接觸。

• 核心： 第0章，然後是第6至10章，即這門科學的核心（目標、工廠動態、變異性、推動與拉動）。
• 背景： 第1至5章可以瀏覽，也可以按需閱讀；第2章提供後面章節用到的庫存模型。
• 應用： 第13、14章（計劃與車間控制），然後按興趣選讀第15至18章，最後讀第19章把它們彙總起來。
• 練習： 章末的討論題、學習思考題和習題。