精益生產與工業(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)都在不斷追求生產率，不斷提高質量和服務水平。伴隨著工業(yè)4.0優(yōu)勢逐漸被認知，企業(yè)對自動化和系統(tǒng)集成越發(fā)重視。將精益生產與工業(yè)4.0相融合是企業(yè)發(fā)展經營的重要途徑，工業(yè)4.0解決方案被用于減少浪費（即精益生產）。文章通過相關文獻研究，梳理了工業(yè)4.0與精益生產管理的相互關系，并為企業(yè)在生產中減少價值鏈中的浪費，提高生產效益，提供了建議。制造自動化與互聯(lián)網、大數據、物聯(lián)網的融合，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，提出精益生產的重要性，闡明其是實現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎。

關鍵詞：精益生產;工業(yè)4.0;大數據

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

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.015

1 精益生產介紹

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

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

2 發(fā)展現(xiàn)狀分析

2.1 精益生產

1949年，豐田開始通過不斷減少各種浪費來優(yōu)化運營。準時化生產是精益生產的起源和核心，看板操作是實施準時化生產的具體措施，是對生產過程中各工序生產活動進行控制的信息系統(tǒng)。其宗旨是通過生產過程整體優(yōu)化，改進技術，協(xié)調物流配送，避免生產過剩，利用資源整合提高生產質量，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

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

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：從概念到投產的設計過程;從定貨到送貨的信息過程;從原材料到產品的轉換過程;全生命周期的支持和服務過程。

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，強調“動”，是動態(tài)的。傳統(tǒng)觀點認為“勞動分工和大規(guī)模生產是有效的”，這種傳統(tǒng)模式在宏觀上是有效的。但精益思維認為，大規(guī)模生產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[1]。

2.2.4 拉動

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

2.2.5 客戶價值

精益思維將企業(yè)的基本目標定義為：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：運輸;存貨;運動;等待;加工過剩;生產過剩;缺陷等技能。

有學者認為，重點不應僅僅放在這8種廢物的消除上，還應注重過程的可變性（即應該對過程進行標準化以減少可變性）和過度的工作。

2.3 工業(yè)4.0

20世紀70年代在制造業(yè)開始使用信息和通信技術。工業(yè)4.0的概念是指第四次工業(yè)革命。工業(yè)4.0視為計算機集成制造的進一步發(fā)展，是一種通過ICT補充CIM的網絡方法。這種方法得到了自動化技術的集成支持，如云計算、大數據、3D打印、物聯(lián)網、嵌入式系統(tǒng)等。工業(yè)4.0的主要目標是實現(xiàn)物理和虛擬世界的連接，這為將整個工廠連接到網絡中提供了機會，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支柱，其中五大特點包括互聯(lián)、數據、集成、創(chuàng)新和轉型，九大技術支柱包括工業(yè)物聯(lián)網、人工智能、云計算、工業(yè)網絡安全、工業(yè)大數據、知識工作自動化、工業(yè)機器人、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 精益生產與工業(yè)4.0的融合

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

支持TPS所需要的兩個支柱是準時制和自主制。數字化供應鏈可以支持準時制，而CPS可以提高自主性。因此，實施精益是工業(yè)4.0成功轉型的先決條件。有學者認為這兩個概念的結合會產生積極的協(xié)同效應。

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)建標準化的流程來消除生產過程中的各種浪費。具有低復雜性的機器和工作站促進了制造過程的自動化和數字化。因此，認為精益生產是邁進工業(yè)4.0智能生產的基礎前提，現(xiàn)階段我國提倡企業(yè)進行精益生產，為全面步入工業(yè)4.0打下良好的基礎。我國的互聯(lián)網發(fā)展迅速，在這樣的大背景下，工業(yè)4.0指日可待。接下來，將研究在精益生產的基礎上通過互聯(lián)網、大數據，如何實現(xiàn)工業(yè)4.0的過程，物聯(lián)網、大數據、云計算與互聯(lián)網的關系如圖3所示。

由于大數據應用在各個領域，所以目前的研究揭示了工業(yè)4.0的機會和應用。從圖1可以看出，通過感知系統(tǒng)形成了數據的采集，然后通過虛擬運動系統(tǒng)控制生產設備。圖3不能完全描述大數據的含義，但可以直觀體現(xiàn)出大數據是整個系統(tǒng)中重要的組織部分，起到主導和支配作用。在工業(yè)4.0背景下，數據收集、轉換、集成、建模、存儲、安全、隱私、分析、生命周期，在現(xiàn)有的研究文獻中都有詳細揭示。大數據在工業(yè)4.0中的主要應用，包括商業(yè)信息、預測故障、預測機器健康狀況、提高產品質量、生產計劃等[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、數字化管理流程、企業(yè)網絡化信息管理、智能制造云端化。然而，文章認為精益生產包括了其第一階段生產制造自動化，并通過生產過程整體優(yōu)化，改進技術，協(xié)調物流配送，避免生產過剩，利用資源整合提高生產質量，以實現(xiàn)少投入大回報的制造過程。

4 結語

精益生產是一個改善修正的過程，在生產過程中通過經驗總結盡可能地減少浪費，從而達到利潤和效益的最大化。在企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)4.0的目標下，精益生產是實現(xiàn)智能制造的基礎，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，為實現(xiàn)工業(yè)4.0打下堅實基礎。

參考文獻

[1] 王瑞，張為民.面向精益生產的學習工廠建設[J].機械制造，2018，56（6）：1-5.

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