精益战略在未来工厂中的应用

今天的装配厂正在经历一个重大的演变，因为工业4.0技术正在许多行业迅速采用。这项技术将成为下一代制造业愿景的基础:未来的工厂。这个新工厂是一个智能、灵活和高度敏捷的生产环境，为工厂运营和管理人员提供实时、深入的信息，以最大化每台机器和生产单元的价值和性能。

虽然未来工厂听起来像是一个崇高的概念，但实现这一愿景的基础实际上已经存在一段时间了。迈向未来工厂的一个关键基础是精益制造的概念。精益制造是几十年前发展起来的一种提高生产力的方法，它强调消除浪费，实施持续改进，改善材料、人员和信息的流动——无论是在单个生产线内还是在整个制造企业内。

类似地，工业4.0技术正在被设计以实现本质上平行的目标:改善通信、以自动化方式捕获实时和历史制造数据，以及应用智能技术来提高生产率、吞吐量和质量，同时减少浪费的时间、能源和资源。

制造商和工厂经营者已经开始意识到工业4.0技术给他们的企业带来的影响。然而，最大限度地发挥该技术潜力的最佳方式是应用精益原则，并思考如何解决操作中的浪费和错误。否则，他们可能会把时间和资源浪费在无法帮助他们实现自己的未来工厂的技术上。

精益的价值和影响

精益制造已被证明是一套强大的原则和流程，帮助制造商变得更加富有成效，敏捷，能够提供最高质量的商品，同时控制成本并保持竞争力。精益制造提供了一种识别和消除浪费的系统方法。在最具元素的水平，精益制造是“拉”生产，由客户或市场需求推动。瘦生产优化企业的所有流程，以响应这种需求：材料流，人们流动和信息流。

成功应用精益的组织已经投入了时间和资源来了解材料和信息是如何在他们的制造过程中流动的。我们的目标是消除制造业中的七种浪费:生产过剩、等待、缺陷和错误、过度运动和运动、过剩库存、低效流程和过度运输。

精益满足未来工厂

它需要信息来彻底垃圾来源。在未来的工厂，工业4.0技术显着增加，丰富了制造系统信息的密度。在未来的工厂，一切都可以通过机器级和工厂级通信架构与基于云的系统的机器级和工厂级通信架构的单独机器组件连接。

复杂的软件收集、传输和处理数据的方式既能提供生产透明度，又能对有关生产瓶颈、低效的工作流程和需要预防性维护的设备等问题提供可操作的答案。

像这样的工业4.0技术使制造商能够以更可用、实时、可追踪的方式获取有关其工作流程的重要信息。例如，关于电机或轴承状况的实时数据可以更快地发挥作用，以防止意外停机或机器损坏。

除了实时，可操作的数据，可以收集和分析来自更广泛的输入范围的历史和趋势数据。可以根据精益原则自动收集此数据，以获得更深层次的生产系统性能的更深且更具凝聚力的图像。这有助于确定需要实施持续改进过程的领域。

释放人员以增加价值

这项技术提供的另一个关键好处是，它可以解放那些通常负责监控和汇编与精益相关的数据并在整个工厂内报告这些数据的人。在许多采用成熟精益实践的工厂，员工必须完成报告，并将其发布到董事会上，以便生产团队可以审查数据并做出生产决策。

现在，先进的通信系统可以更准确、更快地将大部分工作自动化。这些交互式通信平台实时处理和可视化生产数据，它们可以与IT应用程序(如生产计划、质量数据管理和电子邮件)联网，以提供信息作为决策和流程改进的基础。

通过这些工具，可以免费提供数据收集器和报告制作者来完成其他工作，例如实施实际的连续改进过程。简而言之，工人实际上可以提高效率，而不是报告正在发生的事情。

精益与工业4.0

许多公司在迈向未来工厂的道路上面临的主要挑战之一是智能管理工业4.0系统所能提供的海量数据。寻求将智能整合到其生产系统中的公司往往发现，他们无法知道他们需要首先测量哪些功能或过程点，以充分利用他们的技术投资。

对于在投资工业4.0技术之前，为未来的工厂带来下一步的组织至关重要的是，在工业4.0技术投资之前，为未来的工厂。除非他们了解精益驱动的业务和运营的改善，否则他们的风险将使不良数据乘以其技术投资的成本，同时在不可衡量的性能或投资回报方面取得了可衡量的改善。

对于组织来说，在他们意识到他们应该首先评估他们的精益程度之前，在工业4.0技术上投入大量的资金是非常容易的(但有害的)。但是，一个诚实的自我评估将确保他们的基础是坚实的，在他们进行任何重大投资之前。

例如，如果一家工厂正在监控装配线上的输出或停机时间，并且发现该线每周停机20至25分钟，简单地增加传感器或升级控制平台不一定表明持续停机的原因。相反，工程师应该退后一步，考虑哪些数据可以帮助他们改进操作。只有这样，他们才能有策略地部署正确的传感器，收集正确的数据，并将数据交给正确的人进行分析和采取行动。

一项新技术可以帮助实现这种改进的信息流，被称为工业4.0网关或物联网网关。这些工具的设计目的是聚集大量传感器和机器数据，并提供智能方法来表示这些数据，以便进行更高层次的分析。这些网关可以是独立系统，也可以集成到PLC平台中。他们可以从plc、机器驱动器和传感器中获取数据，监控一系列机器和制造条件。

通过这些网关，工厂管理可以识别出正常的人类观察可能捕捉不到的问题区域——从室温、湿度、噪音和振动水平以及其他输入的一切。这些数据可以以更有效的方式呈现给更高层次的分析系统。这些网关足够复杂，可以使产品性能管理或质量管理软件使用机器学习工具在整个工厂环境中比较类似的应用程序。他们甚至可以访问云计算来比较全球不同地区不同工厂的性能因素。

这些工具很容易让制造商被堆积如山的数据所窒息。然而，通过严格使用精益流程，可以确保这些系统捕获正确的数据，并帮助工程师找到停机和其他浪费或质量低下的根源。

技术增强了手动生产

精益制造极大地改变了手工装配。现在，精益原则和未来的工厂技术正在结合，使手工和混合(手工和自动化结合)的工作单元达到效率和灵活性的新水平。配备条形码阅读器或RFID扫描仪的柔性输送系统可以在需要时有效地将物料稳定地输送到工作站。智能分段确保工件始终处于最佳位置，以实现最大的人体工程学效率。

集成了交互式数字装配指导和视觉系统的智能工作站可以进一步减少错误。工人辅助系统可以通过编程以工人所选择的语言表示信息，并自动重新配置以匹配正在组装的部件。

可编程的拧紧工具可以自动重新配置扭矩和旋转设置基于被组装的设备。这些工具还可以记录每个紧固件已经安装，紧固件的安装顺序正确，以及正确的扭矩和角度被应用到每个螺栓。这些工具可以减少新员工所需的培训或主管支持的数量。更新的系统足够智能，可以帮助和跟踪装配过程的每个步骤。他们甚至可以在工人将要出错时通知他们。

智能装配辅助系统可以确保从正确的料仓拉出正确的零件，防止错误和减少运动浪费。而且，由于这些系统正在跟踪和报告每个工作单元的组装时间，它们提供了一个强大的工具来帮助解决节拍时间，以及可以采取哪些步骤来减少等待时间。