我的 “からくり改善” 學習之旅 (上)

✎【逢甲大學工業工程與系統管理學系】王逸琦 教授  |   2025-01-10

何謂からくり改善?

        からくり是指幾百年前日本江戶時代(西元1603-1868)的機構設置，這類機構設置常用齒輪、凸輪、連桿、槓桿、與繩子等組合搭配完成某些功能，而外型常被做成人形的機關人偶，可以模仿人的動作如端茶水的奉茶童子與取箭拉弓射箭的弓曳童子。

日本JIPM 所推動的TPM強調如何實踐出現場現地現物最適當的狀態(應有之姿)，尤其TPM八支柱中的核心支柱–自主保全與個別改善，要實踐這樣狀態，最佳的擔當者是第一線的從業人員，第一線的作業者必須培養“我會照顧好我負責操作的設備，對設備運作產生興趣並具備持續改善”的認知，而推動からくり改善即是培養員工具備如此能力的最佳工具。

       因此JIPM長期於製造業積極推廣からくり的思維，並早將「からくり改善」申請為註冊商標，根據JIPM對其的定義:「からくり改善」是指現代製造現場的從業人員對於其工作的內容與場域，運用智慧勇於試誤的進行各項改善事例，減少或消除各種損失與浪費，讓工作更輕鬆，藉此提高生產力、活潑職場提升士氣、進而降低成本。事實上自1994年起，JIPM每年皆舉辦為期兩日的からくり改善展覽，參展的企業必須提供實體的からくり改善案例，展示真實的改善成果。這項展覽活動通常在東京或名古屋等主要城市舉行，方便企業參與，三十年來已累積了數千件改善作品，並編纂出版了からくり改善事例集四冊。幾年下來，からくり改善展覽已成為企業交流改善經驗、學習應用からくり技術的重要平台，對推動日本製造業的持續改善的風氣，發揮了重要作用。

要改善甚麼，由哪開始?  3K & 3M

        からくり改善通常是針對製造現場的3K作業環境(危險、髒亂、辛苦)進行改善，這是最直接最有效的改善，然而對3K的負面影響需要先有基本認知:

• 危險(Kiken)的工作，作業者容易受傷甚至失去性命，安全第一是職場鐵律，但現實卻經常淪為口號與標語，常把生產力優先於安全，工作場所發生事故卻是很常見，且危險的工作環境往往伴隨髒亂。

• 髒亂(Kitanai)的作業環境如粉塵、地板油膩等，這樣的環境下設備保全不易，物料與或半成品有被污染的風險，直接或間接影響產品品質，甚至造成安全的疑慮與隱患。

• 需要非常辛苦(Kitsui)才能完成的工作，這樣的工作通常品質難以被維持，生產效率也可能低下，辛苦的工作容易導致疲勞，增加工作事故的風險。

上述的3K對於製造現場的這些負面衝擊等於直接影響企業的SQDCME - 安全(S)、品質(Q)、交期(D)、成本(C)、士氣(M)、環境(E)。除此之外，豐田的TPS之父大野耐一先生的所強調的3M(Muri, Mura, Muda) = (不合理、不安定、不需要)，也是常被鎖定需要改善的焦點，與3K類似，3M三者也互為因果:

• 不合理(Muri)常指是設備或人員超過能承受的負荷(重筋作業或不當的作業姿勢)，在人的方面會帶來安全與品質的問題，對設備而言Muri是發生故障和不良品的直接原因。

• 不安定(Mura)指的是各類的變異，供貨或領取的路徑、時間、與數量的變異，作業時間的變異，變異產生的後果即是浪費。

• 不需要(Muda)即是沒有提供任何價值的浪費，若再透過現場仔細地觀察，可再進一步區分: 完全沒有必要的浪費、因設備而產生的浪費、或作業本身的浪費。這些不同型態的浪費，有的明顯可立即排除，有的需要思考改變現場佈置或作業模式以後再作改善。

下表整理 からくり改善展覽中的案例類型與3K及3M的關聯。

實踐からくり改善不需要深奧的理論基礎

        からくり在幾百年前就已在日本被應用，學習からくり改善並不需要理解多深奧的理論，大多是簡單的物理學原理。例如兒童玩的蹺蹺板，其運作原理即為國高中的物理學中的力矩原理(力矩 = 力 x力臂)，這樣的應用在農業時代即有利用水力搗米的水碓，下圖為農業時代的水碓運作週期，木樁固定在右端，瞄準石臼裡的稻米，左端連著裝水的水勺，常以竹子當水管引水入水勺，水注滿後，重量使左端水勺往下沉，另一頭的木樁就被高高抬起；當水勺中傾斜將水倒完，相較右端，左端水勺已變輕便往上升起，另一頭的木樁就重重往下搗米，整個週期運作完全不需要人力干預。

      類似概念的例子可應用於固定數量的小物領取，下圖為からくり改善案例應用於固定數量的領取，小鋼珠每回領取固定5顆，供應端自左上藉由斜坡與物的重力沿滑道滾動至鋼珠容器，集足5顆左端重量便大於右端的配重(預先設計調整)，左端往下移動，受制於上下限的卡榫，移動至特定角度，鋼珠即藉由重離排出，排出後右端較重，右重左輕再將左端上抬特定角度至鋼珠入口，完成一個週期，不依靠人力，不需自動化元件如感測器、計數器、PLC控制器，甚至完全不需電力。

      上述兩例皆應用物的自重作出移動，類似兒童玩溜滑梯的概念，在製造現場中，前後工程之間物的移動，常見的案例如下圖，工件藉由自重將自右端移動至左端，此機構上下層皆鋪設滾輪，工件放置上層容器中，其在滾輪斜面的分力較下層配重更重，此力將物帶至左端，當工件從容器中被移走，下層配重在滾輪斜面的力較上層空容器在斜面的分力大，換下層配重驅動將空容器拉回右端，如此完成搬運該工件的週期。這樣的機構純粹以靠滾輪與滑輪，開發者僅需若干次實驗即可決定出上下層的斜度與合適的配重，完全不需要用到輸送帶、感知器、馬達、PLC等物，或者很“炫/華麗”的自動化設備如AGV等來完成如此單純的搬運作業。

       からくり改善展現了日本製造業的智慧與創新，它利用簡單的機械常識與原理提高效率、改善環境、激發創造力，不需要昂貴的設備或複雜的技術，而是依靠現場員工的智慧與經驗。からくり改善核心在於親臨現場、仔細觀察、思考與勇於改善，鼓勵員工成為問題解決者。更多的內容，關於からくり改善的執行與推動方式，將在下一期工工學會雜誌續談。