安镁芝加哥标杆工厂

安镁于1949年在美国芝加哥成立，是一家传统中小型制造企业，专注于铝合金与锌合金的精密压铸和机械加工[1]。

铸造工艺其实最早出现在中国，战国时期就已经出现青铜铸造鼎和武器的成熟应用。基本原理很简单，具体如下。①制作模具，战国时期人们就已经熟练掌握失蜡法[2]制作模具；②将青铜熔化成液体，倒入制作好的模具；③冷却后，去除外壳获得需要的铸件毛坯；④对毛坯进行打磨等精加工。

经过几千年的发展，铸造的原理还是基本一样：制作模具，将合金材料加热到熔化温度，熔化成液体注入模具，待冷却后出模，获得铸件毛坯，然后对毛坯进行二次加工。随着现代科技和工业的发展，铸造也有了一些不同。

（1）使用寿命：随着模具材料的发展，铸造模具可以重复使用，铝合金的压力铸造模具使用寿命可以达到10万次以上，重力铸造的话甚至可以达到100万次以上。

（2）压力铸造：为了形成更加紧密的结构和更高的强度，用由液压驱动的机器来实现合金材料在极高的压力下铸造成型。压力一般以吨来表示，最大的压铸机可以提供超过4000吨的压力。

（3）自动化程度：相比之前的人工操作，压铸工艺已经实现了成熟的流程自动化，包括熔炼、给料、压铸、取出和后续加工。

（4）合金材料的发展：不同的合金材料（铝合金、锌合金、镁合金等）应用于不同的功能需要。

（5）效率：效率得到极大提高。自动化的压铸机可以在几秒到几十秒就完成一个生产循环（生产出铸件毛坯）。

由此可见，现代铸造工艺可以高效地制造出形状复杂的高强度金属零件。铸造工艺也就成了现代工业最重要的制造工艺之一。我们日常能接触到的很多产品都出自压铸工艺，比如笔记本电脑的外壳、汽车发动机缸体和缸盖、汽车刹车系统的制动钳等。据报道，特斯拉新专利“用于制作车架的多向单体浇铸机”或将实现车身一次压铸成型，大大减少后续的焊接工艺。

压铸出来的毛坯虽然可以达到0.1毫米的精度，但是对精密的机械工业来说，这个精度是远远不够的。很多机械零件需要达到0.01毫米和1微米级别的精度。这就需要对铸件毛坯进行后续的机加工，以达到尺寸精度的要求。

同时，很多工业和日常应用对零件的表面有外观或者性能的要求。比如，笔记本电脑的外壳需要美观，后续需要对铸件的表面进行处理，打磨抛光后进行喷油、氧化等；汽车刹车系统的制动钳对防腐蚀有较高的功能要求，需要进行电镀处理。

安镁通常的工艺流程如图1-1所示。

图1-1　安镁工艺流程图

第二次世界大战（简称二战）之后，美国科技和工业高速发展。在2001年之前，安镁在良好的大环境下，一直是一家运营良好的企业，财务状况健康，跟员工分享了巨额的利润。而后，随着互联网的兴起，对网络终端设备中的铝合金零件需求也一路攀升。那时候安镁超过50%的产品都是网络电信产品。图1-2是2002年时安镁芝加哥工厂的大批量生产情景，现场到处都是库存品和返工品，完全没有流动的影子。正如全球许多精益案例中提到的，好日子会掩盖一切问题——公司在盈利，管理层和员工自我感觉都挺好。

图1-2　2002年的安镁芝加哥工厂

2001年互联网泡沫破灭，加上“9·11”事件，公司订单骤然下降，几乎只有原来的50%。压铸机加工行业属于重资产行业，在传统的运营水平上，订单下降50%，就算把直接人工和间接费用控制下来，公司也会立即进入亏损和近乎破产的境地。因缘巧合，那个时候线模公司[3]正好是安镁的客户。安镁董事长马修·洛夫乔伊先生曾经在上海举办的全球精益高峰论坛中这样讲述那段往事：

我的精益第一课来自我的客户——线模公司的一个业务部门。有一天，我在和线模公司的总经理[4]吃饭时，听他讲精益的优点。那个时候我是怀疑论者，我马上提出一个问题来挑战他：我有很多不同的客户，总是没有办法准时交货，生产也没有办法来均衡不同客户的需求，应该怎么办？他很委婉耐心地指出我现在的运营方式是何等愚蠢，同时解释了流动可以怎样帮助公司提高每日产出、降低报废率和显著地降低在制品库存。

我至今仍然清晰地记得，他在餐巾纸上画了一个工作单元，同时将这个单元的节拍时间、周期时间和所需要的人力都简单地描绘在餐巾纸上。我感觉就如一道闪电划过，如雷轰顶。回到安镁，我就按照餐巾纸上的示意，重新设计生产布局。可能我当时也没有意识到，这是我的第一张价值流图。

随后，我读遍了市面上所有关于精益的图书，应该至少有50本书。我无法抑制我的兴奋，非常想要将所学到的所有知识都付诸实践。而我周围的员工却以为我疯了。当发现我的激情并未能影响到员工，他们也没有在车间将知识付诸实践时，我感到非常沮丧。那时我对什么是榆木脑袋有了新的认识。

学习得越多，接触到的精益案例越多，我越来越相信精益，但是当我们开始精益之旅的时候，我又感到非常困惑。说到底，我们不是丰田，如何才能把这些理念应用到一个代加工工厂呢？

变革必须从我自己开始。只有我愿意承担变革的风险，其他人才会愿意参与进来。

破釜沉舟，马修先生将自己的行军床搬到了办公室，卷起袖子亲力亲为，开始了安镁的精益变革之旅。坚持十多年，他不仅挽救了安镁，还在芝加哥建立了一个教科书式的工厂。

·取消纵向部门制，建立横向的价值流组织架构。

·在能够建立流动的地方建立连续流生产单元，不能建立连续流的地方建立超市拉动（例如在压铸后面）。

·有功能完善的ERP[5]，却不用MRP[6]来排产。建立一套订单拉动的可视化计划系统，现场的均衡化看板能一目了然地看到所有订单的状态（见图1-3）。面对多品种小批量的客户需求，全公司也不再需要设置一个专职计划员。

·即使是简单的辅料生产，也通过简单实用的可视化拉动系统来管理（见图1-4）。

图1-3　现场均衡化看板

图1-4　车间辅料可视化拉动管理

·建立标杆工厂之后，对整个供应链系统（从原材料产地、上游供应商，到安镁，再到安镁的客户，直至终端客户）开始进行价值流分析和改善。安镁芝加哥工厂的案例被收集在《纵观全局》[7]一书中。

[1] 工业界俗语，机械加工主要指通过车床、镗铣床等机械加工设备对金属零件进行加工。一般简称“机加工”。

[2] 失蜡法制模基本工艺过程：（1）采用易熔化的材料，如黄蜡、动物油等制成模型。（2）在蜡模表面浇淋细的泥浆，在表面形成一层泥壳。（3）在泥壳表面涂上陶泥等耐高温材料，达到一定厚度制成模坯。（4）高温烧制，蜡制的模型熔化流出，形成中空的铸模，模具就制作好了。

[3] 线模公司（Wiremold），在詹姆斯（吉姆）·沃麦克（James “Jim”Womack）博士的经典著作《精益思想》（机械工业出版社，2015）里有这个公司的精益案例。

[4] 阿特·伯恩（Art Byrne）先生，曾任线模公司总经理、首席执行官，后任丹纳赫集团执行总裁。畅销书《精益的转变》（中国电力出版社，2015）作者。

[5] ERP，Enterprise Resource Planning，企业资源计划。

[6] 物料需求计划（Material Requirement Planning，MRP）即指根据产品结构各层次物品的从属和数量关系，以每个物品为计划对象，以完工时期为时间基准倒排计划，按提前期长短区别各个物品下达计划时间的先后顺序，是一种工业制造企业内物资计划管理模式。MRP是根据市场需求预测和顾客订单制订产品的生产计划，然后基于产品生成进度计划，组成产品的材料结构表和库存状况，通过计算机计算所需物料的需求量和需求时间，从而确定材料的加工进度和订货日程。

[7] 精益企业研究所（Lean Enterprise Institute, LEI）出版的系列工具书之一，英文名Seeing The Whole，丹·琼斯（Dan Jones）和詹姆斯·沃麦克合著。