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CPS与精益:“加法”与“减法”的融合

智能制造和精益生产在愿景和理念上是一致的,精益生产的目标原则与方法与智能制造的技术结合起来更能?#34892;?#20419;进生产。

自丰田汽车提出精益的理念,精益生产(Lean Production)已然成为制造业的运营标准和最佳?#23548;?#33258;2011年汉诺威MESSE大会上提出了工业4.0,与之类似的工业互联网、智能制造,等等,也成了制造业的热门话题。这些新提法到底是“旧瓶装新酒?#20445;?#36824;是对原有制造管理体系的强化、升级或替代?弄清后者与前者的区别和联系,对于企业的应用?#23548;?#21644;?#34892;?#36807;渡,是十分必要的。在?#25910;?#30475;来,智能制造和精益生产之间不是替代关系,它们在愿景和理念上是类似的,在实现的方式和方法上则需要有机地融合。更明确地说,精益生产的目标、原则、方法和工具,要与智能制造的技术支撑——CPS(Cyber-Physical System,信息物理网络)进行?#34892;?#34701;合。

(1)信息物理网络(CPS)

CPS是工业4.0和智能制造的主要技术支撑和赋能工具;离开了CPS,智能制造就是空?#26032;?#38401;。对于CPS的结构化定义,软件厂商、咨询机构或行业协会?#21152;?#30456;关模型(比如RAMI),但这些模型大都比较复杂。为了便于本文观点的展开,其实也可以用一个更普遍、更简单的模型架构——IPO来看CPS。IPO,Input-Process-Output,输入-处理-输出,可用于描述任何一个系统的基本架构。用IPO的模型视角来看,CPS的本质是关乎“数据获取-数据加工和存储-数据使用”的系?#22330;?/p>

CPS与精益:“加法”与“减法”的融合

图1:CPS的IPO式架构

借助物联网技术,CPS强化了企业对物理世界的连接、监测、理解、沟通和控制能力,借助机器学习、人工智能、云计算等技术,CPS强化了企业对数据的加工、存储和利用能力。另外,CPS还可以把对于物理过程的属性化、特征化、参数化信息提供上层的IT系统,以实现更整体、更全面的信息整合,为IT和OT的融合提供坚实基础。

(2)精益生产系统(LPS)

作为一种最佳?#23548;琇PS受到了全世界范围内制造业的推崇。专家和机构对LPS的阐述以“精益制造屋”来体现,人们也可以把这个体系分为目标、流程、原则、方法和工具等五个层次(精益“塔?#20445;?/p>

CPS与精益:“加法”与“减法”的融合

图2:精益“屋”和精益“塔”

LPS的灵魂是消除浪费,即通过?#20013;?#22320;消除各种浪费来达成最高质量、最低成本和最短交期的经营目标。按?#25910;?#30340;理解,精益生产中的标准化、均衡化、目视化、自动化、准时化等流程、原则、方法和工具都是为消除浪?#35759;?#26381;务的。当然,在精益的体系中,浪费的种类很多(八大浪费),各自的表?#20013;?#24335;不一,消除的方法也有不同。

(3)CPS与精益的融合

人有六根,可知六尘,但其实所知的也只是现实世界的极小部分。科学告诉我们,人的眼睛只能看到现实世界中的部分色谱,人的耳朵只能听到现实世界中的部?#21046;?#29575;,所以才有望远镜、显微镜、助听器之类的发明。同样,在企业?#23548;?#20013;,人们所看到的浪费也只是现实中的“冰山一角”。在精益思想中,库存之所以是“万恶之源?#20445;?#26159;因为库存可以掩盖企业的很多问题,它就像“海平面?#20445;?#25226;各种浪费掩盖在水平面下,让企业无视,无听,无?#23567;?/p>

CPS与精益:“加法”与“减法”的融合

“海平面”越低,露出的“冰山?#26412;?#36234;多,企业所能识别的浪费也越多;相应地,可以消除浪费的途径和方法也就越多,预防风险和杜绝错误的措施也更?#34892;АPS的基础作用可以帮企业“做加法?#20445;?#36890;过物联网、人工智能等数字化技术,尽可能地把一切物理过程数字化、可视化和透明化,从而降低生产现场的“海平面”。

有了CPS的“加法?#20445;?#31934;益就可?#24895;?#22909;地“做减法?#20445;?#20943;去各种浪费,消除各?#22336;?#38505;,杜绝各种错误,让企业始终保持健康、敏捷、安全地运行。CPS的“加法”是精益的“减法”的大前提,CPS是“指挥棒?#20445;?#31934;益是“冲锋 qiang?#20445;?#26377;了“指挥棒”的准确定位,“冲锋 qiang?#26412;?#21487;以实现“精?#21363;?#20987;”。

   CPS的“加法”和精益的“减法?#26412;?#26159;事物的“阴阳?#20445;?#21516;根互生,互相促进,协同发展。CPS的“加法”是加“数据?#20445;?#23558;物理世界数字化;精益的“减法”是减“浪费?#20445;?#20351;无效作业零发生。只有先做好“加(Jia)法?#20445;?#25165;有可能更好地做“减(Jian)法?#20445;籆PS和精益的相遇,就是“加法”和“减法”的美妙融合。

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