995 精益精益生产与智能制造的联系和支撑.docx
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995精益精益生产与智能制造的联系和支撑
【精益】精益生产与智能制造的联系和支撑
微信号ai-cps
功能引见OT技术(工艺+精益+自动化+机器人)和IT技术(云计算+大数据+物联网+人工智能)深度融合,在场景中构建:
形态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的机器智能认知系统,实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新制造的产业互联生态链。
2019-09-15原文
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精益生产与智能制造的联系和支撑
一、智能制造的定义和特征
智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自顺应等功能的新型生产方式(定义来源于《智能制造进展规划(2016-2020年)》)。
智能制造具无形态感知、实时分析、自主决策和精准执行四大特点。
图1智能制造核心特征
二、精益生产的定义和核心准绳
精益生产(LeanProduction),简称“精益”,是衍生自丰田生产方式的一种管理哲学。
精益生产是通过系统结构、人员组织、运转方式和市场供求等方面的变革,使生产系统能很快顺使用户需求不断变化,并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简,最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好结果的一种生产管理方式。
目前精益生产理论和生产管理体系仍旧在不断演化进展当中,从过去关注生产现场的Kaizen转变为库存把握、生产方案管理、流程改进流程再造、成本管理、员工素养养成、供应链协同优化、产品生命周期管理产品概念设计,产品开发,生产线设计,工作台设计,作业方法设计和改进、质量管理、设备资源和人力资源管理、市场开发及销售管理等企业运营管理涉及的诸多层面。
精益生产的核心准绳可以归纳为:
价值-价值流-流淌-拉动-尽善尽美。
围围着五项核心准绳,精益生产供应了一系列的理念、方法和工具,从确定价值开头到保证价值流(链)越来越无效地流淌。
a.价值是是精确的确定产品的价值是,是精益生产的要前提和根本保证。
b.价值流是使一个特定产品通过任何一项商务活动的三项关键性管理任务时所必需的一组特定活动。
c.流淌是把制造价值的各个步骤流淌起来。
d.拉动的本质含义是让用户按需要拉动生产,而不是把用户不太想要的产品强行推给用户。
e.尽善尽美包含3个含义:
即用户满足、无差错生产和企业本身的持续改进。
图2精益生产的五项核心准绳
三、精益生产与智能制造的联系
精益理论起源于丰田生产方式,我们晓得丰田生产方式是在没无数字化手段的情况下诞生的,但是随着数字化技术的进展,精益制造的大部分理念、方法和工具能够通过数字化实现,甚至通过数字化和信息化的方式,让传统的精益制造焕发出新的活力,从而更好的支撑现代生产方式,例如智能制造的实现。
制造业的进展规律有其本身的规律,美国、德国等发达国家的现代制造业,是经过了上百年的进展和积累,才从工业1.0(机械化)走过了工业2.0(电力化、自动化)、工业3.0(信息化),开头向工业4.0时代迈进,在制造业这个进展过程中,每一个阶段都有其需要处理的问题和本身进展的规律,若是想走捷径或是绕过去,其结果则会是事倍功半。
所以北京航空航天高校李哲浩先生已经提出“三个不要”的观点:
a)不要在落后的工艺基础上搞自动化——工业2.0必需先处理的问题;
b)不要在落后的管理基础上搞信息化——工业3.0必需先处理的问题;
c)不要在不具备数字化网络化基础时搞智能化——工业4.0必需先处理的问题。
图3制造业进展规律中的“三个不要”
我国大多数企业仍处在2.0的阶段,企业内部还存在自动化程度不够,信息化建设落后等诸多不足之处。
在将来很长一段时间,急需实施“补课工业2.0”、“普及工业3.0”、“探究工业4.0”的并行推动战略。
在这一过程中,信息化和数字化的融合是智能制造的两个支柱,而精益生产是实现智能制造必由之路,
∙首先,从制造层面看,精益管理的本质是衰退铺张、制造价值;而智能制造是使增值活动柔性化、智能化,所以精益管理和智能制造的关系首先是相互融合。
∙其次,精益理念是打算智能制造质量的重要思想基础,精益理念与智能制造是上层建筑与物质基础的关系。
智能制造赐予精益理念一个物化的基础。
智能制造的理论基础很大一部分就是精益思想。
∙第三,智能制造的技术为精益管理供应史无前例的便利性;传统的精益管理工具可以在智能制造的基础上完善实现,某些精益管理的工具本身就是智能制造的一部分,如:
如安灯、看板等。
四、精益生产对智能制造的支撑
精益生产的核心思想、技术、方法和工具都能够很好的支撑智能制造的实现,简约总结如下如表1所示。
表1精益生产对智能制造的支撑
序号
业务力量
子序号
核心技术
1
定义核心价值力量
1.1
精益理念
1.2
顾客的声音VOC
1.3
质量功能开放QFD
2
价值流程分析力量
2.1
生产制造价值流分析
2.2
业务管理价值流分析
3
生产组织方式力量
3.1
精益加工单元
3.2
精益拆卸生产线
4
生产方案力量
4.1
均衡化生产
4.2
准时化生产
4.3
约束理论
5
工艺管理力量
5.1
成组技术
5.2
工艺标准化
5.3
工艺精益化
5.4
关键过程把握
5.5
工艺现场管理
6
执行与把握力量
6.1
可视化
6.2
按灯
6.3
根本缘由分析
6.4
分层例会
7
生产保障力量
7.1
物料保障
7.2
工装工具程序保障
7.3
设备保障
7.4
防错
8
持续改善力量
8.1
PDCA
8.2
加速改善活动(AIW)
8.3
3P
1.定义核心价值力量
1.1精益理念
∙技术内涵:
依据用户需求定义企业生产价值,依据价值流组织全部生产活动,使要保留下来的、制造价值的各个活动流淌起来,让用户的需求拉动产品生产。
让铺张无处藏身,让价值连续流淌,让改善成为素养,不断完善,达到尽善尽美。
∙技术方向:
定义价值
价值流
流淌
拉动
尽善尽美
∙进展路径:
首先,在核心制造环节实现精益转变;其次,向业务管理域纵向延展,实现业务管理域的精益转变;最终,向供应链、设计、售后服务等业务域横向扩展,实现全价值链的精益管理。
1.2顾客的声音VOC
∙技术内涵:
描述顾客的需求,以及他们对你组织的产品或服务的感知,捕获客户的声音,将客户想要的、需要的和期望的转化成CTQs,为智能制造设计、生产与服务等环节满足客户需求设计新的业务流程。
∙技术方向:
顾客和顾客分类数据统计分析
确定相关的反应性和前摄性数据源
顾客需求大数据分析—亲和图和狩野模型
精确 定义的CTQs
制定CTQs规范
∙进展路径:
确定谁是你的客户,全面了解客户需求信息内容;
收集信息。
典型的反应性VOC系统和典型的前摄性VOC收集各方面的数据;
分析整理客户需求信息和数据;
将需求转化为CTQs;
为CTQs设定规范。
1.3 质量功能开放QFD
∙技术内涵:
用“质量屋”的形式,量化分析顾客需求与工程措施间的关系度,经过数据分析处理后找出满足顾客需求贡献最大的关键措施,指点设计人员抓住次要冲突,开展稳健设计,开发出满足顾客需求的产品。
把顾客对产品的需求进行多层次的演绎分析,转化为产品的设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的质量工程工具。
为智能制造的实现精益设计供应工具方法支持。
∙技术方向:
顾客期望等级评估技术;
功能需求和功能之间的交互关系确定;
顾客期望与促其实现的功能需求间的关系程度的矩阵;
各项功能需求的重要等级评估技术;
关键质量特性CTQs的确定方法;
∙进展路径:
列出顾客期望并评估重要等级–QFD的“Whats”(顾客期望)收集信息;
专家挂念定义满足顾客期望的功能需求和功能之间的交互关系–QFD的“Hows”(功能需求);
完成、分析描述顾客期望与促其实现的功能需求间的关系程度的矩阵;
评估各项功能需求的重要等级,选择关键质量特性CTQ,并确立改进目标;
从顾客需求、设计要求、产品特性、工艺要求、生产要求的多层级的QFD迭代组合运用。
2.价值流程分析力量
2.1生产制造价值流分析
∙技术内涵:
生产制造价值流分析是一种可视化工具,用于观看和了解生产制造现场物料及信息的流淌,它涵盖了交付产品全部的举动。
价值流图是一张关注全面改进的图,识别生产制造流程中的铺张环节,有助于在智能制造设计和实施之前完成生产制造流程基础改善和优化,无效支撑智能制造的实现。
∙技术方向:
精确 定义增值与非增值活动;
多品种小批量、离散型生产过程中精确 收集基础数据的方法;
产品族划分及其典型产品的确定技术;
问题的缘由分析技术;
将来价值流形态设计到实现的保障措施;
∙进展路径:
选择产品/产品族;
绘制现状价值流图;
设计将来价值流图;
工作方案和实施。
2.2业务管理价值流分析
∙技术内涵:
业务管理价值流分析是一种可视化工具,用于观看和了解管理活动和相关信息的流淌,它涵盖了业务管理的全部举动。
价值流图是一张关注全面改进的图,识别业务管理活动中的铺张环节,有助于在智能制造设计和实施之前完成业务管理流程改善和优化,无效支撑智能制造涉及的业务管理的实现。
∙技术方向:
业务管理流程的优化与固化方法;
精确 定义增值与非增值活动;
精确 收集业务管理活动的基础数据的方法;
问题的缘由分析技术;
将来价值流形态设计到实现的保障措施;
∙进展路径:
业务管理流程确定与梳理;
绘制现状价值流图;
设计将来价值流图;
工作方案和实施。
3.生产组织方式设计力量
3.1精益加工单元
∙技术内涵:
精益加工单元是以机加零件为对象按零件加工流程紧密陈列设备、设备,在满足客户节拍时间的前提下实现少人化、连续流生产的生产组织方式。
运用精益思想设计生产规划,实现连续流生产,在缩短交付周期、降低在制品数量及提高产质量量等方面具有明显的改善效果。
为智能制造供应最优的生产规划的基础支持,提高智能制造的运营效率。
∙技术方向:
多品种小批量生产模式下的产品族划分的成组技术;
混线精益加工单元的生产节拍计算方法;
单元构建中瓶颈/共享资源的规划方法
生产线的平衡技术方法;
精益加工单元的自主运营管理方法;
∙进展路径:
选择产品族;
生产线平衡;
典型零件确定;
节拍时间计算;
生产线平衡;
计单元规划方案;
单元规划模仿和设备布置;
单元的运转与管理。
3.2精益拆卸生产线
∙技术内涵:
精益拆卸线运用精益制造思想,对拆卸过程进行流程再设计、优化和平衡,实现按设定节拍的站位式拆卸作业,达到缩短拆卸周期、满足客户要求的拆卸生产形式。
其形式次要包含脉动拆卸线与流水拆卸线两种形式。
精益拆卸线为智能制造拆卸作业工艺规划供应基础支持,提高智能制造的运营效率。
∙技术方向:
拆卸线节拍计算;
拆卸线的站位与人员数量计算;
拆卸工艺分别面的划分准绳;
拆卸线平衡方法
精益拆卸线的自主运营管理方法;
∙进展路径:
分析拆卸现状
设定目标
拆卸工艺优化
拆卸线平衡
拆卸作业标准化
脉动拆卸线方案确定
规划模仿和设备布置
精益拆卸线运转与管理
4.生产方案力量
4.1 均衡化生产
∙技术内涵:
均衡化生产是为避开铺张,后道工序不应接受集中连续的挨次配备同一产品,而应接受在某一时间单位内各品种消灭的比率均等的挨次进行拆卸,使产品稳定地平均流淌,避开在作业过程中产生不均衡的形态。
均衡生产包括均衡数量、均衡品种、均衡挨次。
均衡生产为智能制造调度策略的算法供应理论,提高智能制造的精益运营效率。
∙技术方向:
EPEI(EveryPartEveryInterval)计算
∙进展路径:
均衡数量
均衡品种
均衡挨次
4.2准时化生产
∙技术内涵:
准时化生产是一种通过只补充已消耗的资源来达到把握资源流淌的生产管理方式。
强调在需要的时间、按需要的品种、需要的数量,生产所需要的产品。
衰退在搬运、仓储、过时产品、修理、返工、设备、设备、多余存货(包括正在加工的产品及成品)的各种铺张,可视化管理一切资源,降低制形成本和管理成本,缩短从投产到产品交付的整个制造周期。
准时化生产为智能制造调度策略的算法供应理论支持,衰退各环节的铺张,提高智能制造的精益运营效率。
∙技术方向:
工艺系统的成熟度诊断与优化;
Kanban管理
特别处理机制和相关流程;
全员参与持续改善的精益文化;
∙进展路径:
首要任务是确定节拍、制定拉动目标;
前期预备工作是拉动成功的关键,特殊是工艺系统的预备工作是重点;
树立下工序是客户的观念;
看板品种和数量的确定与运转机制
特别处理机制和相关制度的建设是保障;
运用精益工具和方法可以处理现场问题;
全员参与的持续改善。
4.3约束理论
∙技术内涵:
约束理论是把企业看成是一个系统,从全体效益动身来考虑和处理问题,找出企业在实现其目标的过程中现存的或潜在的制约要素,通过逐一识别和衰退这些约束,使得企业的改进方向和改进策略明确化,从而更无效地实现其“无效产出”目标。
准时化生产为智能制造调度策略的算法供应理论支持,衰退各环节的铺张,提高智能制造的精益运营效率。
∙技术方向:
约束资源识别技术;
瓶颈驱动式生产方案法-DBR;
ECRS准绳。
∙进展路径:
识别约束资源;
使约束资源产能最大化;
非约束资源的支配听从于约束资源的需要;
提高约束资源的力量;
进行下一轮的循环。
5.工艺管理力量
5.1成组技术
∙技术内涵:
依据产品/零件的结构及工艺相像性进行聚类处理,建立产品/零件家族,通过编制家族化典型零件工艺路线、工艺方法、工艺参数、数控加工程序、工艺配备等,并进行不断修正成组,从而规范同一家族零件加工的工艺路线、工艺方法、工艺参数、数控加工程序、工艺配备,实现零件族加工工艺统一,以及工艺标准化、规范化、精益化。
在智能制造系统中,无效的成组技术可以提高设计质量,缩短换模时间,降低制形成本。
∙技术方向:
工艺成组:
对相像加工工艺路线进行归类成组化处理;
原材料成组:
产品加工使用的棒料、板材、管料等原材料进行归类成组化处理;
工装成组:
加工、检测、计量、拆卸过程使用工艺配备进行成组化处理。
包括:
工具、刀具、量具、模具、夹具、样板、仪器、仪表等;
设备成组:
对加工过程中使用机床、协助设备、试验设备、非标设备等进行成组化处理;
数控程序成组:
针对同类材料、同种结构外形、同种装夹方式要求下的数控加工,从数控刀具、走刀路线,切削加工参数等方面考虑进行成组化分类处理。
∙进展路径:
工艺成组化实施由工艺技术管理部门牵头组织,从宏观上按产品/零部件结构、材料及工艺相像性进行梳理分类,划分零件家族并进行工艺分工;
各分厂技术管理部门及生产现场管理人员针对具体零件加工工艺流程、数控加工程序、工具工装、加工方法和参数开展工艺成组化活动;
建立成组化工艺编码管理学问库,在后续工艺材料编制和使用中进行调用并不断地修正和完善。
5.2工艺标准化
∙技术内涵:
工艺标准化是标准化原理在工艺中的使用;在考虑工艺相像性、使用成组技术实施成组化工艺管理基础上,以家族产品、家族零件、某类工艺特征、某类加工设备为对象,从而对工艺方案、工艺参数、工艺配备、工艺文件进行标准化。
在智能制造系统中,可以通过工艺标准化技术缩短设计周期,削减换模时间,提高生产流程的增值比。
∙技术方向:
工艺方案标准化;
工艺参数标准化;
工艺配备标准化;
工艺文件标准化。
∙进展路径:
制定工艺操作方法标准;
制定工序间加工余量标准;
制定工艺配备标准;
制定工艺管理标准。
5.3工艺精益化
∙技术内涵:
工艺精益化是使用精益思想优化工艺流程,实现质量、加工时间和生产成本最优的一种工作方法。
工艺精益化技术通过优化工艺流程,衰退非增值工艺,为智能制造中增值活动的柔性化、智能化供应保障,提高生产流程的增值比。
∙技术方向:
pFMEA;
防错;
QC工具;
标准作业指点书;
快速换型。
∙进展路径:
设定改进目标和目标;
按工艺流程绘制零件的当前工艺路线图;
收集加工信息;
识别改善机会;
制定改善措施;
措施验证;
修订工艺规程/指令;
成果推广。
5.4关键过程把握
∙技术内涵:
对构成产质量量起打算作用的过程。
包括构成关键(重要)特性的过程,加工难度大、质量不稳定、易形成严重经济损失的过程等。
通过实施关键过程把握,对影响产质量量起打算性作用的工序过程各环节进行无效管理,从而确保产品在关键过程中所构成的产品关键重要特性满足设计图样要求。
在智能制造系统中,通过关键过程把握技术可以无效提高产品的合格率,削减由于质量问题带来的严重经济损失。
∙技术方向:
关键过程的识别和确认;
关键过程把握方法。
∙进展路径:
关键重要特性认定;
识别关键工序;
确定实施方案;
关键工序过程把握;
过程执行与把握。
5.5工艺现场管理
∙技术内涵:
工艺在生产现场执行过程中涉及的各方面工艺技术管理工作。
通过工艺现场管理,保证工艺现场执行的符合性,自动反馈现场技术问题和工艺优化需求,快速响应现场技术质量问题。
在智能制造系统中,通过工艺现场管理技术实时反馈工艺现场执行情况,现场执行情况通过反馈系统上传相关部门,通过系统智能分析,自主决策,对于明显不合理工艺过程生产设备自动停止,保证制造过程精确 性。
∙技术方向:
泛在感知技术;
自主决策技术;
数据实时分析技术。
∙进展路径:
工艺纪律检查:
工艺主管部门每年制定工艺纪律检查方案,明确工艺纪律检查的次要内容,组织进行工艺纪律检查。
依据检查结果,发出检查通报,对严重技术质量问题发出订正措施指令,限期整改;
现场工艺指点:
在生产过程中,分厂工艺人员应指点工人依据工艺要求进行操作;
生产过程跟踪:
工艺技术部门和各生产单位的工艺技术人员应按要求跟踪现场生产过程,准时发觉并汇总各类问题,同时结合外部反馈的质量信息,提出改进需求;
现场技术问题协调处理:
通过生产现场问题快速响应机制反馈出的现场工艺技术问题,主管工艺人员马上组织对问题予以处理。
当不能快速处理时,应马上反馈,并取得上级工艺管理者的技术支持;
改进点识别:
针对生产过程中的工艺技术问题、质量问题、效率、成本、生产资源调整等方面提出改进需求,识别改进点。
6.执行与把握力量
6.1可视化
∙技术内涵:
通过直观可视的方式揭示生产现场的全部信息,包括物流标识、标准工作流程、生产方案与进度、现场特别问题(如质量问题、设备毛病、物料问题)消灭及警示、问题处理进度等;可视化的形式要做到使任何人都能够快速地发觉现场现物的特别形态,并能够监控特别回到正常。
在智能制造系统中,通过可视化技术,实时把握生产现场形态,准时发觉特别问题,系统依据现场形态对生产方案作出精确调整,避开由于现场特别问题导致方案不行执行。
∙技术方向:
现场标识(6S):
工具踪迹标识,定量标识,平安标识;
按灯系统:
为使加工过程中的问题准时响应,添加现场问题处理需求的紧迫感,应安装按灯系统,使工人无需离开工位,即可将形成生产停滞的各类问题消灭,并快速将信息传递至支持团队;
工位可视化管理板:
工位可视化管理板次要用于张贴工位的每日派工方案信息,并准时在板面反应进度情况;
单元/班组自主管理板:
单元/班组自主管理板次要用于张贴班组基本信息、消灭班组每日生产动态、影响生产的各类问题和绩效目标差距,促进班组自主管理和改进,同时添加班组人员责任感;
分厂/工段可视化管理板。
∙进展路径:
把握点及把握方案确定;
可视化方案设计;
制造可视化载体;
可视化载体试运转;
可视化载体实施运转。
6.2按灯
∙技术内涵:
按灯系统是一种生产管理工具,次要用于生产的把握过程,依据“不制造缺陷,不传递缺陷,不接受缺陷”的生产准绳设计。
实施按灯系统处理了生产特别情况的中消灭的问题,提高了劳动生产率及产质量量。
按灯可以用来指示生产形态(例如,哪一台机器在运转),特别情况(例如,机器停机,消灭质量问题,工装毛病,操作员的延误,以及材料短缺等),以及需要实行的措施,如换模等。
此外,按灯同样也可以通过方案与实际产量的比值来反映生产形态。
智能制造设计和实施过程中,按灯系统流程和规律该当嵌于智能制造的系统中,保障设备毛病的准时预警和处理,并供应猜测分析。
∙技术方向:
特别信息接收;
特别形态报警;
特别问题分析与猜测技术。
∙进展路径:
在现有信息化集成平台中,对MES软件进行按灯系统功能模块开发;
直接购买已有的成熟按灯软件,与现有的信息化软件(MES、DNC等)集成。
6.3根本缘由分析
∙技术内涵:
严格的查找导致一个过程或产品失效或缺陷的工具。
它可以挂念我们找到客户埋怨、过程失效、供应商质量问题或延迟交付等问题产生的最根本缘由。
“根本缘由”是“当毛病或失败流程处理后,防止问题再次发生的基本要素”。
“根本缘由”必需是“可把握”要素,不属于“不行抗力”的范畴。
在智能制造的设计与实施过程中,仍旧无法避开问题的根本缘由分析的工具,准时运用大数据分析缘由和实施提前预防手段,也需要在问题缘由的数据库累积过程中,使用根本缘由分析的工具,对问题和其缘由不断迭代完善。
∙技术方向:
DIVE;
5WHY分析法;
鱼骨图;
根本缘由测试。
∙进展路径:
确定问题;
画鱼骨图;
影响力分析;
5个“为什么”分析;
收集数据分析;
根本缘由测试;
把握。
6.4分层例会
∙技术内涵:
每天通过围绕生产现场的分层级简短会议(一般为三~四层),来评估前一天的目标任务完成情况,支配当天的目标任务及留意事项,并针对现场问题制定处理方案,安排改进任务。
越低层级的例会应越关注对生产的过程把握、现场问题的准时反馈和处理,越高层级的例会应越关注生产绩效及改进。
在智能制造的实现过程中,仍旧无法避开问题的消灭和处理,所以规范的分层例会有助于现场问题的准时无效处理,加快问题的处理速度,也有助于智能制造系统中问题处理流程的规律设计。
∙技术方向:
5WHY分析法;
不同组织业态下的分层例会流程技术;
∙进展路径:
要素识别:
识别出各层例会的基本要素,包括掌管人,参与人员,时间,地点,次要议题;
方案设计:
设计分层例会的具体内容,包括各层例会的具体议题、需使用的表单、需使用的可视化管理板等,并构成规范的分层例会表单;
试运转:
试运转分层例会,评估及改进;
制度建立:
实施单位应基于上述过程产生的分层例会方案,编制符合本企业管理特点、组织结构的《分层例会管理制度》;
实施运转。
7.生产保障力量
7.1物料保障
∙技术内涵:
属于生产保障的一种,即为保障生产任务执行所进行的预备、维护、协助支持等工作。
物料保障与管理的核心功能是占用最少资金,最大限度地供应满足生产正常进行的一切必备条件。
其业务包括:
原材料、辅料选购、成品、标准件选购、机电备件选购、劳保用品选购以及保管、发放、配送等业务域。
∙技术方向:
物料消耗定额;
选购期量标准;
配送期量标准;
物料需求方案。
∙进展路径:
编制物料选购方案应依据公司主生产方案构成的物料需求方案、年度预算、物料消耗定额、选购期量标准、物料实际库存、历史消耗数据、合格供应商与市场供应信息等进行综合平衡;
物料需求方案:
一般依据主生产方案与生产作业方案要求,结合工艺规程材料、产品合格率、物料消耗定额、历史消耗数据、库存实物形态等进行平衡确定;
库存信息:
物资管理