精益生產(chǎn)與工業(yè)4.0：相互融合分析

劉興

摘 要：現(xiàn)階段具有競爭力的企業(yè)都在不斷追求生產(chǎn)率，不斷提高質(zhì)量和服務(wù)水平。伴隨著工業(yè)4.0優(yōu)勢逐漸被認(rèn)知，企業(yè)對自動化和系統(tǒng)集成越發(fā)重視。將精益生產(chǎn)與工業(yè)4.0相融合是企業(yè)發(fā)展經(jīng)營的重要途徑，工業(yè)4.0解決方案被用于減少浪費(fèi)（即精益生產(chǎn)）。文章通過相關(guān)文獻(xiàn)研究，梳理了工業(yè)4.0與精益生產(chǎn)管理的相互關(guān)系，并為企業(yè)在生產(chǎn)中減少價值鏈中的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效益，提供了建議。制造自動化與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的融合，是實現(xiàn)工業(yè)4.0的重要組成部分，文章通過簡要描述工業(yè)4.0的發(fā)展過程，提出精益生產(chǎn)的重要性，闡明其是實現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：精益生產(chǎn);工業(yè)4.0;大數(shù)據(jù)

中圖分類號：F270 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）01-036-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.015

1 精益生產(chǎn)介紹

生產(chǎn)定制產(chǎn)品的能力，已經(jīng)成為在一個動態(tài)的、全球化的和數(shù)字化連接的世界中保持競爭力的基礎(chǔ)。隨著質(zhì)量要求的不斷提高，客戶的要求越來越高，導(dǎo)致產(chǎn)品組合中的產(chǎn)品數(shù)量增加，并間接影響了生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性。因此，各公司引入精益生產(chǎn)管理與工業(yè)4.0，以解決工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性，同時也有助于增加價值。

精益生產(chǎn)的重要宗旨是減少價值鏈中的不必要浪費(fèi)，并可以減少制造中的總交貨時間。在不斷進(jìn)步改正的過程中關(guān)注客戶價值，并思考職工設(shè)計制造出的產(chǎn)品或者服務(wù)價值的重要性。工業(yè)4.0（智能制造）是在機(jī)器間快速收集、處理、分析和交換大數(shù)據(jù)集的能力。其都是為了解決當(dāng)下生產(chǎn)中遇到的困難。因此，文章通過相關(guān)研究梳理了兩者的關(guān)系和相互作用，對精益生產(chǎn)和工業(yè)4.0概念進(jìn)行融合并系統(tǒng)化處理，以助于積累經(jīng)驗用于實踐，使企業(yè)生產(chǎn)獲得更大的指導(dǎo)作用。

2 發(fā)展現(xiàn)狀分析

2.1 精益生產(chǎn)

1949年，豐田開始通過不斷減少各種浪費(fèi)來優(yōu)化運(yùn)營。準(zhǔn)時化生產(chǎn)是精益生產(chǎn)的起源和核心，看板操作是實施準(zhǔn)時化生產(chǎn)的具體措施，是對生產(chǎn)過程中各工序生產(chǎn)活動進(jìn)行控制的信息系統(tǒng)。其宗旨是通過生產(chǎn)過程整體優(yōu)化，改進(jìn)技術(shù)，協(xié)調(diào)物流配送，避免生產(chǎn)過剩，利用資源整合提高生產(chǎn)質(zhì)量，以實現(xiàn)少投入大回報的制造過程。從圖1所示的精益管理體系可以了解到精益生產(chǎn)管理的全過程。

2.2 精益制造的五大原則

2.2.1 價值

精益思想本質(zhì)上就是由產(chǎn)品的最終用戶來分析該企業(yè)產(chǎn)品的價值，只有滿足特定用戶的產(chǎn)品或服務(wù)等需求，價值的意義才會至關(guān)重要。

2.2.2 價值流

價值流是指從原材料到提供價值成品的整個活動范圍。識別價值流是實現(xiàn)精益思維和從最終用戶角度尋求整體最佳的起點。從精益思想角度分析企業(yè)價值，其創(chuàng)造過程可以概括為：從概念到投產(chǎn)的設(shè)計過程;從定貨到送貨的信息過程;從原材料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換過程;全生命周期的支持和服務(wù)過程。

2.2.3 流動

精益思維要求所有的活動（步驟）都要流動，以創(chuàng)造價值，強(qiáng)調(diào)“動”，是動態(tài)的。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為“勞動分工和大規(guī)模生產(chǎn)是有效的”，這種傳統(tǒng)模式在宏觀上是有效的。但精益思維認(rèn)為，大規(guī)模生產(chǎn)往往意味著等待和停滯，精益將所有的停滯作為企業(yè)的浪費(fèi)[1]。

2.2.4 拉動

“拉”的本質(zhì)是讓企業(yè)按照用戶需要驅(qū)動生產(chǎn)，而不是強(qiáng)迫用戶生產(chǎn)其不想要的產(chǎn)品，這種模式在實際案例中是有效的。驅(qū)動生產(chǎn)確保用戶通過正確的價值和壓縮的交貨時間，在必要時間內(nèi)獲得其需要的產(chǎn)品。

2.2.5 客戶價值

精益思維將企業(yè)的基本目標(biāo)定義為：通過完美的價值創(chuàng)造過程，為用戶提供完美的價值。

精益的主要思想是消除浪費(fèi)：運(yùn)輸;存貨;運(yùn)動;等待;加工過剩;生產(chǎn)過剩;缺陷等技能。

有學(xué)者認(rèn)為，重點不應(yīng)僅僅放在這8種廢物的消除上，還應(yīng)注重過程的可變性（即應(yīng)該對過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化以減少可變性）和過度的工作。

2.3 工業(yè)4.0

20世紀(jì)70年代在制造業(yè)開始使用信息和通信技術(shù)。工業(yè)4.0的概念是指第四次工業(yè)革命。工業(yè)4.0視為計算機(jī)集成制造的進(jìn)一步發(fā)展，是一種通過ICT補(bǔ)充CIM的網(wǎng)絡(luò)方法。這種方法得到了自動化技術(shù)的集成支持，如云計算、大數(shù)據(jù)、3D打印、物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)等。工業(yè)4.0的主要目標(biāo)是實現(xiàn)物理和虛擬世界的連接，這為將整個工廠連接到網(wǎng)絡(luò)中提供了機(jī)會，創(chuàng)造了一個智能環(huán)境。

工業(yè)4.0具有五大特點及九大技術(shù)支柱，其中五大特點包括互聯(lián)、數(shù)據(jù)、集成、創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型，九大技術(shù)支柱包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)大數(shù)據(jù)、知識工作自動化、工業(yè)機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實和3D打印，工業(yè)4.0戰(zhàn)略要點如圖2所示。

3 精益生產(chǎn)與工業(yè)4.0的融合

精益生產(chǎn)和工業(yè)4.0間的關(guān)系雖然存在差異，但在運(yùn)營管理中越來越重要。

支持TPS所需要的兩個支柱是準(zhǔn)時制和自主制。數(shù)字化供應(yīng)鏈可以支持準(zhǔn)時制，而CPS可以提高自主性。因此，實施精益是工業(yè)4.0成功轉(zhuǎn)型的先決條件。有學(xué)者認(rèn)為這兩個概念的結(jié)合會產(chǎn)生積極的協(xié)同效應(yīng)。

文章主要研究工業(yè)4.0與精益制造間的聯(lián)系，精益制造的重點是通過識別任何不必要的活動、簡化流程和創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的流程來消除生產(chǎn)過程中的各種浪費(fèi)。具有低復(fù)雜性的機(jī)器和工作站促進(jìn)了制造過程的自動化和數(shù)字化。因此，認(rèn)為精益生產(chǎn)是邁進(jìn)工業(yè)4.0智能生產(chǎn)的基礎(chǔ)前提，現(xiàn)階段我國提倡企業(yè)進(jìn)行精益生產(chǎn)，為全面步入工業(yè)4.0打下良好的基礎(chǔ)。我國的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，在這樣的大背景下，工業(yè)4.0指日可待。接下來，將研究在精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)上通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)，如何實現(xiàn)工業(yè)4.0的過程，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系如圖3所示。

由于大數(shù)據(jù)應(yīng)用在各個領(lǐng)域，所以目前的研究揭示了工業(yè)4.0的機(jī)會和應(yīng)用。從圖1可以看出，通過感知系統(tǒng)形成了數(shù)據(jù)的采集，然后通過虛擬運(yùn)動系統(tǒng)控制生產(chǎn)設(shè)備。圖3不能完全描述大數(shù)據(jù)的含義，但可以直觀體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)中重要的組織部分，起到主導(dǎo)和支配作用。在工業(yè)4.0背景下，數(shù)據(jù)收集、轉(zhuǎn)換、集成、建模、存儲、安全、隱私、分析、生命周期，在現(xiàn)有的研究文獻(xiàn)中都有詳細(xì)揭示。大數(shù)據(jù)在工業(yè)4.0中的主要應(yīng)用，包括商業(yè)信息、預(yù)測故障、預(yù)測機(jī)器健康狀況、提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)計劃等[2]。

中國的工業(yè)4.0也不是一蹴而就的，需要四個階段：自動化生產(chǎn)、數(shù)字化管理流程、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化信息管理、智能制造云端化。然而，文章認(rèn)為精益生產(chǎn)包括了其第一階段生產(chǎn)制造自動化，并通過生產(chǎn)過程整體優(yōu)化，改進(jìn)技術(shù)，協(xié)調(diào)物流配送，避免生產(chǎn)過剩，利用資源整合提高生產(chǎn)質(zhì)量，以實現(xiàn)少投入大回報的制造過程。

4 結(jié)語

精益生產(chǎn)是一個改善修正的過程，在生產(chǎn)過程中通過經(jīng)驗總結(jié)盡可能地減少浪費(fèi)，從而達(dá)到利潤和效益的最大化。在企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)4.0的目標(biāo)下，精益生產(chǎn)是實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)智能制造的一個過程。企業(yè)要按部就班地堅持做好精益生產(chǎn)，為實現(xiàn)工業(yè)4.0打下堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王瑞，張為民.面向精益生產(chǎn)的學(xué)習(xí)工廠建設(shè)[J].機(jī)械制造，2018，56（6）：1-5.

[2] 岳韜.精益生產(chǎn)思想在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用研究[J].科技資訊，2019，17（22）：79，81.