智能制造，精益生產(chǎn)的有效使能手段
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，精益生產(chǎn)已經(jīng)成為制造業(yè)的重要思想。在技術(shù)快速進(jìn)步的今天，智能制造又可以很好地促進(jìn)精益生產(chǎn)的落地與進(jìn)一步發(fā)展。
傳統(tǒng)精益生產(chǎn)目視管理有很多很有效的手段和方法，比如5S管理、安燈、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)三票、可視化看板等方法。這些方法可以直觀地提示發(fā)生問(wèn)題的區(qū)域、工位、或是機(jī)臺(tái)、材料等信息，但是要深究問(wèn)題的根本原因還需要大量的觀察與分析，當(dāng)變異的條件發(fā)生變化時(shí)，會(huì)給分析帶來(lái)很多困難。
而智能制造以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等新技術(shù)、新手段就可以較容易地解決這些問(wèn)題。比如：
識(shí)別浪費(fèi)是精益改善的重要組成部分，除了傳統(tǒng)的精益手法，通過(guò)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采集設(shè)備稼動(dòng)率、待機(jī)原因等，能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出設(shè)備利用等方面的浪費(fèi)；通過(guò)MES系統(tǒng)對(duì)物料、工具等進(jìn)行精益化庫(kù)存管理，可以明顯地減少庫(kù)存的浪費(fèi)；通過(guò)APS排產(chǎn)優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃，可以減少人員與設(shè)備等待的浪費(fèi)等等。
實(shí)現(xiàn)流的生產(chǎn)、均衡化生產(chǎn)是個(gè)不斷改善的過(guò)程，但在離散制造車間，生產(chǎn)設(shè)備動(dòng)輒上百臺(tái)、工序上千上萬(wàn)項(xiàng)，如何保證這些工序在不同設(shè)備上生產(chǎn)的均衡化、流動(dòng)化？如果只靠人的經(jīng)驗(yàn)很難實(shí)現(xiàn)這種生產(chǎn)方式，很容易造成設(shè)備忙閑不均，造成工序的等待或停滯。通過(guò)APS排產(chǎn)以及生產(chǎn)過(guò)程協(xié)同管理等信息化手段，就可以有效解決這些問(wèn)題，有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“流”的生產(chǎn)及生產(chǎn)的均衡化。
品質(zhì)改善的目的是確保輸出產(chǎn)品品質(zhì)一致。但由于生產(chǎn)條件各種變化，比如設(shè)備故障、熱處理溫度、磨損等，都可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。通過(guò)設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)、磨損等的實(shí)時(shí)，就可以快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，保證生產(chǎn)過(guò)程的受控，有效地提升產(chǎn)品品質(zhì)。
作為重要的使能手段，智能制造不僅可以有助于精益生產(chǎn)的落地，還可以促進(jìn)精益生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。
看板(Kanban)是精益生產(chǎn)中傳遞信號(hào)與控制生產(chǎn)的工具，分傳送看板和生產(chǎn)看板兩種。傳統(tǒng)的看板大多以卡片、紙張等形式存在，通常以手動(dòng)方式進(jìn)行填寫。但在智能制造進(jìn)程中，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)MES等信息化系統(tǒng)在電子屏等數(shù)字化終端上實(shí)時(shí)顯示，具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性與自動(dòng)性。
知識(shí)內(nèi)建與管理也是精益生產(chǎn)中的重要理念。在精益運(yùn)行良好的企業(yè)，都非常重視對(duì)知識(shí)的管理與傳承。以前主要是靠師傅言傳身教、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)文件與流程制度等傳統(tǒng)方式，存在學(xué)習(xí)時(shí)間長(zhǎng)、可復(fù)制性差等缺點(diǎn)。通過(guò)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等智能制造新技術(shù)、新手段，可以將知識(shí)體現(xiàn)在流程與系統(tǒng)中，隱性知識(shí)顯性化，對(duì)知識(shí)的沉淀、傳承、挖掘、使用都具有重要的促進(jìn)作用。
目前，大眾所熟知的精益生產(chǎn)管理方法與實(shí)現(xiàn)手段總結(jié)于上世紀(jì)八十年代，帶有明顯的時(shí)代特征。但事實(shí)上，如果現(xiàn)在重新去研究今天的豐田汽車，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)現(xiàn)方式已經(jīng)發(fā)生了巨大的改變，體現(xiàn)了自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等很多技術(shù)成果。因此，精益生產(chǎn)的理念與手段也應(yīng)該隨著智能制造的發(fā)展而發(fā)展。

對(duì)于數(shù)字化車間建設(shè)，我們可以參考德國(guó)工業(yè)4.0中對(duì)“智能工廠”的定義：重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。前半句“智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程”，指除了包括智能化的機(jī)床、機(jī)器人等生產(chǎn)設(shè)施以外，還包括對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的智巧化管控，站在信息化的角度，就是智巧化的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。而后半句：“以及網(wǎng)絡(luò)分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)”，是指將生產(chǎn)所用的生產(chǎn)設(shè)備與設(shè)施（如機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人、AGV、測(cè)量測(cè)試設(shè)備等各種數(shù)字化設(shè)備），進(jìn)行互聯(lián)互通、智巧化的管理，實(shí)現(xiàn)信息化系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的深度融合。目前很多企業(yè)實(shí)施的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)（包括傳統(tǒng)的DNC/MDC功能)是其重要的表現(xiàn)形式。

數(shù)字化車間建設(shè)有三條主線，一條是以機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人、測(cè)量測(cè)試設(shè)備等組成的自動(dòng)化設(shè)備與相關(guān)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的化執(zhí)行，這是數(shù)字化車間的物理基礎(chǔ)。第二條線是以MES為中心的智巧化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)劃調(diào)度、生產(chǎn)物流、工藝執(zhí)行、過(guò)程質(zhì)量、設(shè)備管理等生產(chǎn)過(guò)程各環(huán)節(jié)及要素的精細(xì)化管控，這是典型的賽博系統(tǒng)。第三條主線是在互聯(lián)互通的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，并以之作為橋梁，聯(lián)接起賽博空間的MES等信息化系統(tǒng)與機(jī)床等物理空間的自動(dòng)化設(shè)備，構(gòu)建車間級(jí)的CPS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了賽博與物理兩個(gè)世界的相互作用、深度融合。

精益生產(chǎn)，智能制造的重要思想
精益生產(chǎn)是管理學(xué)史上重要的實(shí)踐成果之一，深刻地影響著汽車工業(yè)，乃至全球制造業(yè)。精益生產(chǎn)基本思想和追求的管理目標(biāo)，并沒(méi)有隨著智能制造的發(fā)展而落伍，恰恰相反，精益思想是企業(yè)進(jìn)行智能制造體系構(gòu)建的重要思想之一。
在此，筆者總結(jié)出五條可以智能制造建設(shè)的精益思想原則。
① 關(guān)注客戶價(jià)值
精益生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)，流程中所有環(huán)節(jié)的輸入與輸出都應(yīng)當(dāng)用客戶價(jià)值這個(gè)標(biāo)尺去衡量。在前端要打通客戶真實(shí)需求之間的接口，在企業(yè)內(nèi)部，以客戶需求來(lái)定義自己的產(chǎn)品與服務(wù)。如果系統(tǒng)不能滿足客戶對(duì)高質(zhì)、、低成本、高滿意度的要求，即便是設(shè)備或技術(shù)非常，也不能算是一個(gè)成功的智能制造項(xiàng)目。
② 識(shí)別并消除浪費(fèi)
企業(yè)在實(shí)施智能制造系統(tǒng)之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)流程中各種浪費(fèi)進(jìn)行梳理與改善。精益生產(chǎn)中將制造過(guò)多過(guò)早、庫(kù)存、搬運(yùn)、等待、不必要的作業(yè)、不必要的動(dòng)作以及不良品流竄這七種形式，歸納為浪費(fèi)，這浪費(fèi)是企業(yè)生產(chǎn)效率不高、盈利能力不足的根源，需要不斷進(jìn)行完善與消除。如果這些問(wèn)題沒(méi)解決，就直接實(shí)施智能制造，很可能是用系統(tǒng)的方式把浪費(fèi)固化下來(lái)，既喪失了改善的機(jī)會(huì)，又增加了不必要的投入。
比如，沒(méi)有對(duì)庫(kù)存過(guò)多的浪費(fèi)進(jìn)行改善，就投入大量財(cái)力物力去建設(shè)智能化的立體倉(cāng)庫(kù)；沒(méi)有對(duì)動(dòng)作浪費(fèi)進(jìn)行改善，就引進(jìn)機(jī)器人或機(jī)械臂去從事這些本屬于浪費(fèi)的動(dòng)作，這些都造成了很大的浪費(fèi)。
③ 價(jià)值的快速流動(dòng)
精益生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)價(jià)值流的快速流動(dòng)，包括物理布局工藝流程化，信息傳遞自動(dòng)化，以及人、產(chǎn)線設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)物流之間協(xié)同化。如果在物理布局上有大量斷點(diǎn)存在，就會(huì)給智能制造的排產(chǎn)與調(diào)度帶來(lái)了更大復(fù)雜度。
在系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，盡可能多地消除停滯和等待，需要將人、產(chǎn)線設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)物流之間的相互協(xié)作機(jī)制、信息傳遞機(jī)制、防錯(cuò)與糾錯(cuò)機(jī)制，在統(tǒng)一的系統(tǒng)框架內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)與建設(shè)。
④ 高度柔性與適應(yīng)性
精益生產(chǎn)的柔性是指通過(guò)快速切換（SMED）的實(shí)施與改善，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線在生產(chǎn)不同型號(hào)、不同配置，甚至是不同種類產(chǎn)品時(shí)，可以根據(jù)需要進(jìn)行快速切換。
在小品種多批量、客戶需求千變?nèi)f化的今天，智能制造建設(shè)也必須要考慮產(chǎn)線柔性與適應(yīng)性等問(wèn)題，否則就可能造成大量投資的浪費(fèi)。
⑤ 盡善盡美原則
精益生產(chǎn)中標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)、自工序完結(jié)、良品條件創(chuàng)建與維持、質(zhì)量?jī)?nèi)建、安燈控制、防錯(cuò)與糾錯(cuò)機(jī)制、變化點(diǎn)管理、全員生產(chǎn)性維持（TPM）等術(shù)語(yǔ)之下，都有一套品質(zhì)維持的理念、原則與方法，這些原則和方法同樣可以智能制造的建設(shè)。
比如，上下工序之間，設(shè)備與零件部之間都需要建立全數(shù)良品的加工條件與標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)條件發(fā)生偏離時(shí)，應(yīng)當(dāng)向相關(guān)人員發(fā)出異常提醒，甚至停止生產(chǎn)。如果智能制造系統(tǒng)缺少這樣的機(jī)制，自動(dòng)化程度越高，損失往往越大。
聚焦痛點(diǎn)，扎實(shí)推進(jìn)
基于降本提質(zhì)增效、快速響應(yīng)市場(chǎng)的目的，從車間存在的實(shí)際痛點(diǎn)出發(fā)，打造一個(gè)能解決實(shí)際問(wèn)題的數(shù)字化車間管控系統(tǒng)，在工藝、設(shè)備、管理以及信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等各個(gè)方面有重點(diǎn)地進(jìn)行優(yōu)化、挖掘潛力，程度地提升企業(yè)生產(chǎn)效率及管理水平。
先要聚焦痛點(diǎn)。根據(jù)痛點(diǎn)明確要解決的主要問(wèn)題，比如，是生產(chǎn)效率不高，是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，還是生產(chǎn)過(guò)程不透明等，并以問(wèn)題為導(dǎo)向，制訂相應(yīng)的解決方案。
其次，還需要分步實(shí)施，扎實(shí)推進(jìn)。數(shù)字化車間建設(shè)有很多階段，其實(shí)施順序取決于存在問(wèn)題、生產(chǎn)特點(diǎn)、企業(yè)基礎(chǔ)及資金投入等多種因素，切忌貪大貪全，可從基礎(chǔ)、較易成功的地方著手。比如，從設(shè)備互聯(lián)互通做起，因?yàn)樵O(shè)備通訊、數(shù)據(jù)采集這些內(nèi)容都是客觀因素，不太涉及人員、管理等主觀因素，實(shí)施的可控性強(qiáng)，成功率高。項(xiàng)目成功后，大家對(duì)信息化建設(shè)的信心與熱情就會(huì)增加，就會(huì)主動(dòng)要求更多的改進(jìn)與功能擴(kuò)展。這時(shí)，再在前面成功實(shí)施的基礎(chǔ)上，逐漸推進(jìn)到MES等涉及人員、管理等信息化系統(tǒng)，由于這些系統(tǒng)需要部分變更人員工作習(xí)慣及車間生產(chǎn)管理模式，主觀成分較大，甚至?xí)|動(dòng)一些人的利益，實(shí)施的難度相對(duì)較大，可放在設(shè)備互聯(lián)互通等步驟之后，這也是一種較為務(wù)實(shí)的做法。當(dāng)然，基礎(chǔ)好、推進(jìn)力度大的企業(yè)，也可采取同步實(shí)施的方式。
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