toyota production system - mit

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  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    1/49

    Toyota 

    Production 

    System

    Lecturer: 

    Stanley 

    B. 

    Gershwi

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    2/49

    TPS 

    • Primary  source:   Toyota  Production  System   by Ya

    Monden 

    • 

    See  

    also:  

    “Decoding 

    the 

    DNA 

    of 

    the 

    Toyota 

    Produ

    System” by Steven Spear and H. Kent Bowen, Har

    Business  

    Review  

    September-October, 

    1999. 

    • Goals of TPS: 

    � reduction of costs  — ie, reduction of waste 

    � 

    increase 

    of 

    total 

    sales/total 

    assets 

    � improvement of total productivity

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    3/49

    Context 

    TPS 

    • Developed by Toyota after WWII: 

    � In the postwar period, the West was pros

    was 

    important 

    to 

    satisfy 

    demand. 

    � 

    Japan 

    was 

    poor. 

    Cost 

    minimization 

    and 

    ewere

     

    most 

    important. 

    � 

    TPS 

    is 

    low 

    tech, 

    not 

    dependent 

    on 

    comp

    actions 

    easily 

    understandable. 

    Currently TPS is widely imitated Ford P

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    4/49

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    5/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Concepts

    • 

    Continuous 

    flow 

    of 

    production 

    � Just in time: produce necessary units in 

    necessary 

    quantities 

    at 

    the 

    necessary 

    tim

    � 

    “Autonomation” 

     — 

     jidoka 

     — 

    autonomouscontrol. 

    • Flexible work-force  — shojinka. 

    • 

    Creative 

    thinking 

     — 

    soikufu 

     — 

    capitalizing

    i

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    6/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Systems 

    and 

    me

    • kanban 

    • production smoothing 

    • reduction of setup time 

    • 

    standardization 

    of 

    operations 

    to 

    attain 

    line 

    • machine layout and multi-function workers

    • 

    improvement 

    activities 

    • visual control

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    7/49

    Basic ideas 

    TPS 

    “DNA” 

    Spear and Bowen: “We  found  that, for  outsiders, the  

    understand  

    that  

    the  

    Toyota  

    Production  

    System  

    createcommunity  of  scientists.”  

    The Four Rules: 

    1. All work shall be highly specified as to content, seq

    timing, and outcome. 

    2. 

    Every 

    customer 

    supplier 

    connection 

    must 

    be 

    directmust be an unambiguous yes-or-no way to send re

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    8/49

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    9/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Just in tim

    • In final assembly of a car, the subassemblies arrive

    they 

    are 

    needed. 

    • Inventories are therefore not needed. 

    • Cannot be achieved by central planning. 

    • People at each process withdraw from previous pro

    what they need. 

    • 

    People 

    at 

    each 

    process 

    produce 

    what 

    is 

    necessary

    what 

    has 

    been 

    taken 

    by 

    next 

    process. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    10/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Kanban 

    syst

    • A part   of TPS. 

    • 

    An 

    information 

    system 

    to 

    control 

    production 

    quantit

    • Kanban: a card in rectangular vinyl envelope. 

    • Withdrawal kanban: describes quantity that subseq

    process must withdraw. 

    • Production-ordering kanban: describes quantity tha

    process must produce. 

    • Kanbans circulate within factories and between fac

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    11/49

    TPS 

    a b A

    Withdrawal kanban Production kanban

    Basic ideas 

    Kanban 

    syst

    • Products: A,

    B C • Components

    • 

    a’s 

    and 

    b’s 

    a

    at 

    upstream 

    production 

    k

    attached to p

    they 

    are 

    put 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    12/49

    TPS 

    a b A

    Withdrawal kanban Production kanban

    Basic ideas 

    Kanban 

    syst

    • Worker from

    downstream

    withdraws 

    so

    from 

    storagewithdrawal k

    B C

    • He detaches

    production 

    k

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    13/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Kanban 

    syst

    a b A

    Withdrawal kanban Production kanban

    B C

    • 

    Unattached 

    kanbans 

    are

    to 

    tell 

    upstre

    how much to

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    14/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Fine 

    tuning

    • Engine line normally producing 100 engine

    • Next process requests lots of 5 with withdr

    kanban. 

    • 

    Withdrawals 

    occur 

    20 

    times 

    per 

    day. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    15/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Fine 

    tuning

    • If demand is reduced to 90 per day, withdr

    occur 

    18 

    times 

    per 

    day. 

    • The process is stopped after 90 are produ

    • 

    If 

    demand 

    is 

    increased 

    to 

    110 

    per 

    day, 

    withoccur

     

    22 

    times 

    per 

    day. 

    • The additional engines are produced in ov

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    16/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Production 

    smo

    • If kanban is used and production at a stag

    fluctuates, 

    the 

    previous 

    stage 

    must 

    hold 

    in

    and 

    have 

    excess 

    capacity. 

    • 

    Therefore, 

    final 

    assembly 

    will 

    use 

    minimal 

    reduce fluctuation. 

    • Also, final assembly will withdraw small lot

    previous 

    stages. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    17/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Example 

    • 

    Plant 

    produces 

    10,000 

    Toyota 

    Coronas 

    in 

    � 5,000 sedans, 2,500 hardtops, 2,500 wa

    • 1 month = 20 eight-hour shifts 

    • 

    Production 

    is 

    divided 

    equally. 

    Every 

    shift: 

    � 

    250 

    sedans, 

    125 

    hardtops, 

    125 

    wagons 

    • 

    eight-hour 

    shift 

    480 

    minutes. 

    Therefore 

    utime   = 480/500 = .96 minute = 57.5 secon

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    18/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Example 

    • 

    One 

    sedan 

    must 

    be 

    generated 

    every 

    min

    • One hardtop must be generated every 3 m

    • One wagon must be generated every 3 mi

    • 

    Possible 

    sequence: 

    sedan, 

    wagon, 

    sedan,sedan,

     

    wagon, 

    sedan, 

    hardtop, 

    ... 

    • 

    As 

    long 

    as 

    there 

    is 

    no 

    setup 

    cost, 

    seque

    this 

    is 

    preferable 

    because 

    it 

    minimizes 

    inve

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    19/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Setups 

    • Major emphasis on reduction of setup time

    • Pressing department setup times: 

    � 2-3 hours, 1945-1954. 

    � 

    15 

    min., 

    1955-1964. 

    � 

    min. 

    after 

    1970. 

    • External   setup: setup work that can be do

    operation 

    is 

    taking 

    place. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    20/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Process 

    Des

    • Previous layout: rows of machines organiz

    (lathe, 

    mill, 

    etc.), 

    and 

    one 

    worker 

    per 

    mach

    • TPS layout: 

    � 

    Machines 

    organized 

    to 

    smooth 

    material 

    fl�

     

    Each 

    worker 

    handles 

    three 

    different 

    mac

    � Worker deals with one piece at a time (o

    flow) 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    21/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Process 

    Des

    • Benefits 

    � 

    inventory 

    reduced 

    � fewer workers needed 

    � 

    workers 

    feel 

    better 

    about 

    their 

     jobs 

    � 

    workers 

    become 

    part 

    of 

    factory 

    team 

    bec

    their 

    increased 

    knowledge 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    22/49

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    23/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Job Standardiz

    • Late in the month, central planning office t

    production 

    department 

    the 

    volume 

    require

    next 

    month 

     — 

    ie, 

    the 

    next 

    month’s 

    takt 

    tim

    system). 

    • Process managers determine how many w

    needed. 

    • 

    Lines 

    are 

    rebalanced 

    so 

    cycle 

    time 

    takt 

    t

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    24/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Autonomati

    • Not automation. 

    • 

    “The 

    autonomous 

    check 

    of 

    the 

    abnormal 

    in

    process.” 

    • 

    Built-in 

    mechanism 

    to 

    prevent 

    production 

    oproducts.

     

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    25/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Autonomati

    • If a machine produces a defect, it stops the

    line. 

    • For manual operations, workers can stop t

    line. 

    • Pokayoke:   “foolproof” system for checking

    prevent 

    defects. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    26/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Visible 

    control 

    s

    • Andon:   electric light board. 

    • 

    Board 

    is 

    large 

    and 

    high 

    and 

    therefore 

    visib

    points in factory. 

    • 

    When 

    worker 

    delays 

     job, 

    he 

    turns 

    on 

    alight.

     

    • When a worker stops a  job, he turns on a 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    27/49

    Basic ideas 

    TPS 

    Improvement 

    ac

    • 

    Worker 

    suggestions 

    via Quality  Control  (Q

    • 

    This 

    provides 

    good 

    ideas, 

    and 

    workers 

    bec

    more 

    part 

    of 

    the 

    team. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    28/49

    Kanban 

    • 

    Kanban 

    is not   TPS. Kanban is a subsyste

    • 

    Information 

    flow 

    system. 

    • Low level shop floor control. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    29/49

    Non-kanban syst

    Kanban 

    • In ordinary production control systems, sch

    are 

    issued 

    to 

    all 

    processes 

    (push  

    ). 

    • It is difficult to adapt to demand fluctuation

    disruptions, 

    etc. 

    • Therefore, the company must hold invento

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    30/49

    Pull 

    Kanban 

    • Kanban is a Pull  system  . 

    • 

    When 

    scheduling 

    changes 

    occur, 

    it 

    is 

    enou

    notify final assembly. 

    • 

    All 

    preceding 

    stages 

    learn 

    about 

    changes the

     

    kanban 

    system. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    31/49

    Two cards 

    Kanban 

    Simplified 

    fl

    Production kanban Withdrawal kanban M

    movement movementm

    • When a machine is available, and it has a 

    kanban, a part and a withdrawal kanban m

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    32/49

    Two cards 

    Kanban 

    Simplified 

    fl

    Production kanban Withdrawal kanban M

    movement movementm

    • After the operation, the withdrawal kanban

    the 

    upstream 

    buffer, 

    and 

    part 

    and 

    prod

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    33/49

    Two cards 

    Kanban 

    Simplified 

    fl

    Production kanban Withdrawal kanban M

    movement movementm

    • When a buffer has a free withdrawal kanba

    moves 

    to 

    it 

    from 

    the 

    upstream 

    buffer, 

    and 

    a

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    34/49

    Two cards 

    Kanban 

    Simplified 

    fl

    • 

    The 

    number 

    of 

    each 

    kind 

    of 

    kanban 

    is 

    fixestage.

     

    • If a machine fails, the next machine can ke

    operating 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    35/49

    Two cards 

    Kanban 

    Simplified 

    fl

    • Each box in this picture can represent a 

    sub-process, 

    consisting 

    of 

    several 

    machine

    than  just a single machine. 

    � 

    It 

    could 

    be 

    an 

    entire 

    factory. 

    • Therefore, flow into and out of a box need 

    same, at each time instant. 

    • 

    Actual 

    movement 

    of 

    kanbans 

    can 

    be 

    more

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    36/49

    Two cards 

    Kanban 

    Withdrawal 

    ka

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    37/49

    Two cards 

    Kanban 

    Production-orderin

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    38/49

    Other kanbans

    Kanban 

    • Supplier  kanban:   same as withdrawal, ex

    external 

    supplier 

    • Signal  kanban:   same as production kanba

    sent 

    to 

    production 

    station 

    when 

    inventory 

    gto 

    reorder 

    point. 

    • Material  requisition  kanban:   same as prod

    kanban, 

    but 

    sent 

    to 

    material 

    storage 

    arealocal inventory goes down to a reorder poi

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    39/49

    Rules 

    Kanban 

    1. 

    Each 

    process 

    withdraws 

    the necessary   pr

    from 

    the 

    previous 

    in 

    necessary  

    quantities 

    necessary   time. 

    • 

    To 

    enforce 

    this, 

    workers 

    must 

    first 

    be 

    wo• 

    Kanbans 

    must 

    be 

    attached 

    to 

    the 

    produc

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    40/49

    Rules 

    Kanban 

    2. 

    Each 

    process 

    produces 

    only 

    what 

    is 

    withd

    subsequent 

    process. 

    3. Defective products are never moved to nex

    4. 

    The 

    number 

    of 

    kanbans 

    should 

    be 

    minimiz5.

     

    The 

    kanban 

    system 

    should 

    be 

    used 

    to 

    ada

    fluctuations 

    in 

    demand. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    41/49

    Smoothing   Total Productio

    Production 

    Quantities 

    • Minimize the variance of total output in a p

    � 

    Produce 

    the 

    same 

    amount 

    every 

    day. 

    • Amount produced in a day is the total for a

    period 

    (eg, 

    one 

    month) 

    divided 

    by 

    the 

    numdays

     

    in 

    month. 

    � The planning period should be as short a

    possible. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    42/49

    Smoothing   Total Productio

    Production 

    Quantities 

    Waste 

    Reduc

    • 

    System 

    must 

    be 

    set 

    up 

    for 

    peak 

    demand 

    in

    When 

    demand 

    is 

    less 

    than 

    the 

    peak, 

    capawasted.

     

    • 

    When 

    production 

    is 

    not 

    smoothed, 

    inventoaccumulates between stages. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    43/49

    Smoothing   Total Productio

    Production 

    Quantities 

    Adaptation 

    to 

    De

    • If demand increases, hire temporary worke

    shifts, 

    etc. 

    • If demand decreases, 

    � 

    dismiss 

    temporary 

    workers, 

    � 

    transfer 

    workers 

    to 

    lines 

    with 

    increased 

    d

    � decrease overtime, 

    � 

    fill 

    up 

    workers’ 

    time 

    with 

    quality 

    control 

    m

    i i

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    44/49

    Smoothing   Total Productio

    Production 

    Quantities 

    Each 

    Model’s 

    Pro

    • Mix models to minimize inventory. 

    • 

    Mix 

    models 

    to 

    maximize 

    utilization. 

    Examp

    �A parts require 70 minutes in a line; B p

    require 

    60 

    minutes; 

    C  

    parts 

    require 

    50 

    m� If they are produced 

    AAAA...BBBB...CCCC..., 

    the 

    produ

    of 

    the 

    line 

    changes 

    over 

    time 

    (1/70; 

    1/60� If they are producedABCABCABCA

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    45/49

    Smoothing   Comparison with 

    Production 

    Quantities 

    • MRP: more data handling. 

    • 

    MRP: 

    usually 

    weekly 

    time 

    buckets. 

    • Kanban designed to absorb fluctuations; M

    recalculate 

    master 

    production 

    schedule 

    we• MRP may be better with very short produc

    where 

    smoothing 

    is 

    difficult. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

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    5S 

    • 

    Seiri: 

    throw 

    out 

    what 

    you 

    don’t 

    need. 

    • 

    Seiton: 

    lay 

    out 

    things 

    neatly. 

    • Seiso: clean up 

    • 

    Seiketsu: 

    standardize 

    above 

    activities. 

    • Shitsuke:  inspire workers, and have them 

    conforming 

    to 

    rules 

    habit. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

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    TPS 

    Toyota’s Notion of th

    common 

    vis

    The output of an ideal   person, group of people, or m

    • 

    is 

    defect 

    free 

    (features, 

    performance 

    the 

    customer 

    • can be delivered one request at a time (a batch siz

    • can be supplied on demand in the version requeste

    • can be delivered immediately; 

    • can be produced without wasting any materials, lab

    or 

    other 

    resources 

    (such 

    as 

    costs 

    associated 

    with 

    i

    • can be produced in a work environment that is safe

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

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    TPS 

    • This has been a very   brief overview. 

    • 

    TPS 

    has 

    been 

    extremely 

    successful. 

    • TPS has been extremely influential. 

  • 8/9/2019 Toyota Production System - MIT

    49/49

    MIT OpenCourseWarehttp://ocw.mit.edu

    2.854 / 2.853 Introduction to Manufacturing Systems

    Fall 2010 

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