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“精益建造”背后的故事,你真的知道吗?
发布日期 : 2019-04-30来源 : 慧朴咨询 浏览次数 :

精益生产来自丰田生产系统,丰田生产系统由一些不关联的改进和创新组合而成。尽管被广泛宣传和学习,但精益生产背后的理论和哲学很少有人知道

精益建造的情况也类似,它最初是针对施工中的特定问题制定的一些对策。认识论的两个不同起点柏拉图主义和亚里士多德主义,在工程和管理的基本思想形成中发挥了重要作用。精益建造更多地体现了其亚里士多德认识论的一面。

精益建造如果没有一个好的、全面的基本理论和哲学解释,人们就很容易把精益建造看作是一种管理时尚,时尚的东西不能长久,很快就会消失。这种缺乏哲学解释的状况,也导致它无法适合教学和培训。所幸的是,理论研究目前已有长足进展。

本文参考了罗瑞•科斯凯拉(精益建造创始人)安德瑞•费兰特里等科学家对精益建造的最新研究,由慧朴咨询总监——周园老师整理编辑,供参阅!

工程的两个观点

(1)科学工程之父兰金

苏格兰人威廉·兰金,他利用自然科学,特别是物理学,运用在工程实践中。使用物理定律作为工程设计的理论起点,使我们能够通过推论准确地预测结构或机器的行为,并使我们能够准确预测结果。因此,他将新的工程风格定义为“科学实用的技能,以最少的材料和工作消耗产生最大的效果”。有趣的是,科学工程的所有这些特征今天仍然存在于工程的教学和研究中。基于物理定律的工程,它的定义主要是设计,强调最优解决方案,以及使用演绎作为主要的推理形式。兰金提供了一个传统的工程应用观,主要依靠演绎方法,以产生基于理论知识的工程解决方案。尽管这一观点在当今工程哲学中受到了质疑,但在工程研究和教育中仍然受到重视。

(2)品质之父休哈特

美国的沃尔特·休哈特被认为是统计质量控制的重要贡献者,后来发展成为全面质量控制。20世纪20年代,他的工作受到迅速发展的大规模生产的影响,这种大规模生产需要通过保证质量的方法以控制生产。

休哈特对工程设计并不特别感兴趣,但他需要它作为他的起点。他认为批量生产的起点是人类需求。工程师的第一步就是尽可能满足这些需求,把这些需求尽可能地转化到所制造产品的物理特征上。在这里,休哈特没有提到物理定律在工程中的应用。事实上,他对生产更感兴趣。工程师的第二步是建立方法,获得那种与主观武断建立质量特征标准不同的产品。休哈特关心的是缩小预期与实际之间的差距。这个差距是如何缩小的?通过科学方法。让我们回顾一下控制的三个步骤:制定标准、生产和质量检验。事实上,这三个步骤必须是一个圆而不是一条直线。从这个意义上讲,制定标准、生产和质量检验分别对应于假设、实验和检验。这三个步骤构成了获取知识的动态科学过程。这些想法后来被转变成计划-做-检查-行动循环(PDCA),现在广泛地被传播并应用于质量工作和精益生产

同样,休哈特的基本思想在当今工业工程中得到了广泛的应用,尤其是在质量和精益生产实践中:工业工程以科学方法为基础,工业工程以生产为重点,注重改进,并将归纳法作为一种新的方法,推理的主要形式

(3)兰金和休哈特的比较

兰金和休哈特的思想有一定的不同。兰金的主要兴趣是设计,而休哈特的重点是生产。在工程方面,兰金希望利用科学研究的成果,而休哈特建议使用科学方法,但要测试的假设并非来自科学,而是来自实际生产环境。在这一过程中,休哈特(及其追随者)推广了科学方法,这种方法应用于实际事务,而非科学。兰金专注于什么是预期的,理想的或最佳的解决方案。休哈特更感兴趣的是缩小预期与实际之间的差距。在兰金的计划中,推理通过演绎从思想发展到物质世界。在休哈特的方案中,制定标准代表演绎,而生产和检验与归纳有关;因此,推理既向前进行,又向后进行。

兰金和休哈特之间的区别,与一个更古老的对立,即柏拉图和亚里士多德关于科学的观点,本质上有着相似之处。

柏拉图和亚里士多德的认识论

希腊柏拉图认为对世界的全面了解不能仅仅依靠感知,它只提供了一种有限和天真的自然观。从根本上说,感知是建立在不断变化的基础上的。

 因此,柏拉图一方面辨别可感知的事物(不稳定的,因而不可靠的),另一方面辨别所谓的“形式”,后者是唯一可靠的知识来源。正确的科学推理只能通过从形式(或具体地说,公理)到可观察比较的事物的演绎,如图1(a)所示。因此,柏拉图认为,现实最基本的本质不属于物质世界,而是属于抽象概念的领域,即思想的世界。

相反,柏拉图的学生亚里士多德坚信正确的科学知识是建立在感知之上的。亚里士多德的科学是关于解释的,即发现被观察现象背后的原因。他的科学方法总是从具体的案例开始,通过观察,并通过归纳来寻求解释。然后,这些解释通过一种演绎方法应用于其他特定的案例,这种方法从公理假设出发,制定出新的普遍真理,应用于感官世界。

换句话说,一个人从归纳开始,从特定的到普遍的,用自下而上的方法;一旦制定了普遍的原则,演绎就朝着相反的方向(自上而下的方法)工作。整个过程从经验数据开始,然后产生新的普遍真理来解释新的观察结果,如图1(b)所示。 

柏拉图主义(理性主义),亚里士多德主义(归纳主义或经验主义),作为相互竞争的认识论,一直延续至今(图1)。物理学的某些分支,强烈赞同柏拉图主义,而数据科学,是极端的亚里士多德式的。

历史上受这两位哲学家影响的人物众多,受柏拉图影响的有开普勒、伽利略、莱布尼兹、笛卡尔。受亚里士多德影响的有:格罗塞斯特、约翰·洛克、大卫·休谟、牛顿。

在启蒙运动中,受亚里士多德影响的经验主义者(约翰·洛克、乔治·贝克莱、大卫·休谟)和受柏拉图影响的理性主义者(笛卡尔, 斯宾诺莎, 莱布尼兹)之间,产生了一场非常激烈的争论。前者认为人类出生时的心灵是一块空白的石板,知识是由感官经验书写的,后者认为感官经验是虚幻的,而知识的源泉则存在于心灵中。

尽管两种方法的交替作用已经形成了许多当代科学理论,但这种对立至今仍没有得到解决。非常有趣的是宇宙学的例子。牛顿之前,从托勒密到日心说,再到伽利略用望远镜和开普勒定律的观测,对宇宙学领域的每一个贡献,实际上都只是经验上的,或是基于观测。只有牛顿建立了他的万有引力理论,开普勒定律才能从基本原理中推导出来。

上述例子说明归纳推理和演绎推理的相互作用是形成我们科学理论的基础。我们甚至可以把这看作是一个完整的亚里士多德方法论的体现。

长期以来,经验主义与理性主义的争论标志着认识论和科学的历史,至今仍十分活跃。例如,爱因斯坦在1915年制定了他的广义相对论,爱德文·哈勃在1923年观察到宇宙正在膨胀。随后在20世纪30年代和40年代进行了严格的方法论讨论,将宇宙学家分成两个派别,即理性主义者和经验主义者。类似于300年前发生的事情。一段时间后,这场争论找到了一种解决办法,因为很明显,物理学界大多相信经验科学知识。然而,当代理性主义还远未被消灭,尽管许多人现在质疑一些成熟物理理论的适用性和认识论意义。

在整个科学方法论的历史中,哲学家和科学家要么加入了归纳主义,要么加入了演绎主义。总的来说,这场争论似乎没有公认的解决办法,因为数学和物理模型的复杂性越来越大,其特征也越来越复杂。

将认识论观点应用到工程和管理中

这里所考虑的工程和管理,当然不同于科学。然而,如果要取得进展,就需要回答认识论问题:从哪里可以获得知识,我们的设计、规划活动或生产活动建立在什么基础上?那些倾向于柏拉图主义的人认为,从广义上讲,理性或理论知识应该为思想世界提供基础。反过来,那些赞同亚里士多德的人主张,应该把经验观察作为一个起点。

有必要对最近关于工程(和技术)的性质和知识形成的哲学讨论作一个简要的概述。

一个极端是,将工程简化为科学知识的应用,或将工程科学视为自然科学的应用,这是兰金提出的工程愿景。伽利略是科学与工程紧密互动的一个著名的例子,他以一系列科学发现和工程发明而闻名。在前者方面,伽利略用材料和运动强度的定量描述取代了亚里士多德物理学基础上的定性描述。因此,他建立了一个机械传统,依然是现代科学实践的核心,寻找物质性质的数学描述。然而,伽利略的工程发明是由于试图利用数学和物理知识解决工程实践问题。他发明了一种几何罗盘和军用罗盘,用于大炮的平衡和多边形的构造,以及计算它们的面积。他还发明了水温计、复合显微镜、折射望远镜、通过木星卫星轨道测定经度的方法,以及钟摆的逃逸机构。

总体上工程和管理领域,特别是建造领域,在认识上受到三个方面的影响:(1)科学工程;(2)经济学;(3)定量方法。

以兰金为例,科学工程的概念是从理论知识开始的,柏拉图主义的特征很明显。尽管也存在着更多基于经验的工程方法,但柏拉图的工程观在第二次世界大战后占据了主导地位。因为许多工程师最终都是管理职位,柏拉图式的思维方式已经影响到了工程以外的领域。

在经济学上,当前的新古典主义范式在1870年后获得了立足点,其转折点出现在20世纪30年代。它采用牛顿物理学作为方法论模型(图尔明,2003),但误解了牛顿物理学的亚里士多德特征,只采用公理化的方法,吸纳了柏拉图特征的部分。在牛顿看来,宇宙学稳定性的概念具有特殊影响。经济系统中的平衡思想是宇宙学的直接类推。关于稀缺资源配置的最优决策成为主要的经济概念。这种对经济学的新理解从20世纪50年代开始迅速扩散到相关学科和实际决策中。这是通过将经济学纳入工程和管理课程来促进的。在工程学方面,第一本工程经济学教科书出现在20世纪上半叶;在管理方面,1959年著名的商业教育报告对在商学院课程中集中定位经济学起到了决定性作用。

定量方法尤其指运筹学,一个使用数学建模来解决问题的领域。运筹学在第二次世界大战中得到了成功的应用,在20世纪50年代人们对运筹学的民用化寄予了极大的期望,然而,当专业领域转变为一门学科时,其性质发生了变化,以前,起点是要解决具体的问题,但现在,学者们开始创造数学描述,越来越多地基于假定的问题——从亚里士多德式到柏拉图式的转变。关键路径法(CPM)是运筹学最成功的发明之一,它在20世纪60年代被热情地誉为解决建造和产品开发问题的现代解决方案。

值得注意的是,整个项目管理领域都是围绕关键路径法(CPM)及其基本思想发展的。其结果之一是,项目管理的知识体系主要集中在计划上,对执行几乎没有发言权。

总之,可以说,在生产活动、工程、生产和管理领域,柏拉图式的方法在20世纪后半叶提供了占主导地位的世界观,并在本世纪初继续这样做。其结果,重点是在思想世界中所发生的事情:基于理论知识的设计、最优决策或最优计划。对于后来在物质世界发生了什么,兴趣较少,甚至毫无兴趣。

当然,同时也有逆流。从休哈特的开创性努力中产生的质量运动可以看作是亚里士多德方法的一个例子。相关的精益运动是亚里士多德式的,由科学管理所预示,并像丰田生产系统一样而在本质上完成。