基于精益体系打造智能工厂

□文/李永刚



基于精益体系打造智能工厂

□文/李永刚

目前我国正大力推进“中国制造2025”和智能制造，这是中国制造业转型升级的路径和目标。而精益管理是全球最优秀的生产制造运营管理系统，通过精益管理体系的运行，可以大幅提高企业产品品质，降低产品制造成本。大量案例证明，精益是智能制造的基础，基于精益的生产信息化系统、基于精益的智慧工厂产线规划设计、基于精益的自动化设备配置均可使企业以最少的投资获得最大的收益。

笔者一直从事制造生产运营咨询和信息化咨询服务，十几年来走访了国内千余家制造企业，最近几年越来越深切地感受到目前中国制造业面临的巨大压力。举个最直观的例子，一些如New Balance、Nike、Adidas 的知名运动鞋已经不在中国生产，而全部将工厂迁到了越南和马来西亚。邻国印度的劳动力成本比中国更低，正在模仿中国在过去十几年的发展之路，也正在向中国这个“世界制造中心”的地位发起挑战。

中国制造业面临的压力

很多人认为，我国的制造业成本与发达国家相比依然具有比较优势，实际情况并非如此。在美国西南部地区，工人工资比我国略高，但厂房租金、运输成本、汽油价格、税收更低，银行贷款更加便利，而企业的管理水平和成本控制能力更强，已使美国西南部地区的制造成本低于中国沿海地区。

在装备制造业，虽然高铁和环保领域的市场还能够持续增长，并为装备制造企业带来不断增加的订单，但冶金、煤炭、矿山行业的装备制造业订单，正在大幅下滑。以河北省为例，因为要压缩6000万吨钢铁产能，很多冶金装备企业已经减少了40％～70％的订单，企业生存十分困难。

2015年初，汽车行业进入产能过剩阶段，不少汽车品牌出现销售收入断崖式下滑的情况。在汽车产业成本、品质和供应链管理方面，我国汽车企业落后于日本和美国。一位汽车行业协会的高管说，“世界上先进的国家都只有两三个汽车品牌，而中国有上百个品牌，最终很多品牌会被淘汰出局，也许最终只会留下三到五家企业。”

李永刚 理恩咨询总裁

低成本低在哪里？

在企业竞争中，如果企业能够在产品或服务上创新，实现与竞争对手的差异化，例如像苹果、谷歌一样拿出一款颠覆性的产品，让竞争对手无法企及从而可赚取高额利润。而另一条路则是让企业努力做到成本领先，如丰田公司不断降低全产业链的成本，从而在竞争中胜出。

丰田是全球范围内低成本战略贯彻最佳的企业，丰田高管认为，如果成本低到已经迫使对手在成本线上出售产品，不出几年，对手将被迫出局。中国大多数制造企业在短时间内难以构建出像美国企业一样的创新产品能力，如何降低成本来提高竞争力，成为众多制造企业的选择。

说到低成本，普遍认为要节约材料和人工，但恰恰在这两方面的成本很难节约。2009年，美国汽车企业陷入困境。在那一年，通用公司、克莱斯勒公司相继宣告破产、福特被迫出卖了SUV事业部。在通用宣告破产时候公布的数据表明，同级别的一款汽车，通用会比丰田的成本高出1000～2000美元。

无论是丰田还是其他汽车制造企业，其汽车配件以及采购价格差异并不大。丰田又采用终身雇佣制，每年都会为员工加薪，一旦员工坚持在企业工作满三十年，即会有一笔非常高昂的奖励，可见丰田的人工成本并不低。那么成本究竟省在了哪里？

丰田的秘密就在于“零库存”。通过辅导各级供应商，丰田帮助他们实现了接近每年五十次的库存周转。这与国内汽车企业有巨大差异。

由于国内汽车制造企业对一级供应商的压力，零部件需要放在整车厂内代管，装配之后才记入账期，记账以后还要拖欠一级供应商3个月账期。零部件厂的生产周期又偏长，不能满足整车厂每天计划的调整，整车厂还需备一些成品或半成品以应对变化。因此中国大多数一级汽车零部件供应商的资金周转大约为一年两次。如果一个企业的资产是1亿元，一年两次的周转所需占压接近5000万元资金。而丰田通过每年五十次的库存周转，可以让占压资金减少至200万元，这将释放一笔巨大的流动资金。

被占压的4800万元资产，一方面需占用企业的库房或作业现场，将继续耗费至少总资产2％以上的费用，同时还需要包装物、覆盖物、叉车、灯光、照明、管理人员等费用，如果涉及贷款，还会产生财务费用和贷款利息。

笔者认为，库存账面金额的25％～35％是因库存而形成的企业利润损失或直接成本。虽然各个行业的具体比例不同，但中国制造企业在资金周转方面，普遍弱于国际竞争对手。当前中国制造企业绝大多数还不具备辅导供应商的能力，而企业优先应做到缩短开料到产品完成的周期。

制造周期的缩短，其实对应库存资金降低、资金周转率的提高，同时给企业带来的一个价值就是面向市场的反应速度加快。例如国际知名服装品牌zara，其从完成款式设计到实现销售仅需十二天，留给生产的时间仅有1～2天。

优化计划生产物流供应的组织架构和管理流程，是目前制造业实现“零库存”的有效方法。龙工路面机械在经过优化后，大大提升了生产周期并节省了成本。

图1　工厂生产物流控制及转换节奏改造

图1中展示了龙工工厂内改造之前的情况，一台机床边有30箱物料，数百名工人每人按自己习惯的生产顺序生产，对工厂整体的协同运作是否高效，装配时是否缺少零件，是否能够减少库存并不关心，工厂也缺乏相对完善的约束机制。

如果构建一个可以按照市场节奏运作的部门架构和流程，对工人也是一个挑战。市场变化很快，单品种生产量变小，需要频繁更换模具、刀具，增长了时间却减少了生产量，将对工人造成很大困扰。

这需要重新规划工厂布局，考虑设备衔接、物流方式、品种切换等是否合理，也即是所谓的精益生产。提到精益生产，其目标就是让生产过程变快，并提高整个企业物流的节奏。

图1中龙工工厂经过初步改进，虽然加工一个物料的时间很短，但是将所有物料加工完再移走耗费了较长时间，如果有多个工序同时加工，加工时间将变得更长。这样的生产方式导致大量的物料和半成品要在工厂等待，因此一些企业从钢板开料到整机下线需30天之久。而经过组织体系、流程、生产转换方式持续优化后，从钢板开料到整机下线只需要5～7天。对于年销售收入20多亿元的龙工路面机械来说，意味着将为在制品资金节约2亿元，更意味着会给企业带来6000万元左右的利润。

精益是智能制造的基础

需要强调的是，中国制造企业的发展，一定不能跳过精益管理这一基础环节，而中国制造企业在接触到信息化和智能化后，则可很容易跳过这一环节。德国经历了20多年的精益管理准备，因为人工成本高和老龄化的背景，很早便开始学习日本企业消除浪费、提高效率。而未来需要在信息化方面加大投入，再运用经验去贴近智能化。

德国的工业4.0构建了一个基于互联网和物联网的智能、快速、自动化、个性化的协同模式，这样的协同使得从客户提出个性化要求、产业链联动到最终交货更加迅速。但这样做是否能够真正降低成本？企业是否更具竞争力？是值得探讨的问题。德国几家知名企业表示，通过未来15年的努力将有望实现工业4.0。

西方工业化基础深厚，泰勒在1911年即提出并完善了科学管理体系，强调用秒表计算定额及优化作业。此后，美国在50年代推出工业工程，丰田在上述基础上形成的丰田生产方式，将制造的生产物流管理水平和质量水平推向了新的高度。德国的工业4.0是站在德国企业坚持25年学习应用日本精益生产的基础上，与信息化、自动化结合后提出的理念，德国几家领先的企业也宣称，还需15年的时间实现工业4.0。可见工业化的管理基础，是制造企业不能绕过的“槛”。

打造精益体系智能工厂的路径

车间是否智能化、设备是否自动化、部门间协同是否高效，都是支撑企业更加高效、协同、成本更低的支柱，是最终达成低成本、短周期的快速反应战略的具体方式和方法。

假如一个全自动化的工厂车间，品种切换反应不够迅速或设备投入产出不划算，就不是一个具有竞争力的方案。

在单调重复的作业环节若用自动化设备替代人工，即是较好的选择。以目前的技术和成本来看，复杂多变的环节用全自动化的方案投入过大产出效益不足，人机结合的方案更加高效率和低成本。

笔者认为，中国制造企业试点智能工厂(车间)需要产业链协同和优化的基础。

管理基础的优化是第一步。包括组织设计要合理，流程要顺畅，设备、物流关系要合理，流转和切换要流畅。

管理流程要合理、内部信息化要深入，部门间需要协同。部门协同靠ER P，车间各环节的协同靠MES。

简单、重复、繁重、单调的作业环节较容易实现自动化，而需要复杂判断和非常频繁切换品种的环节对智能化要求过高、投入产出并不一定合理，要慎重考虑推行智能化。

仅有自动化是不够的

智能车间改造是优先展开的，政府的扶持力度也很大。但应该注意，智能不应只是生产物流体系的自动化，而应将优化后的管理流程、先进的生产物流布局和运作方式相结合，在此基础上实现人机结合的自动化应用，才能让智能工厂高效、低成本且更加灵活。

图2　智能工厂-信息化与自动化集成的结构和功能划分/分级

如图2所示，在生产线管理、物流管理、模具管理、质量管理与现场作业团队之间，建立了一个新一代智能MES（智能制造执行）系统，来实现工厂的智能化协同。ER P实现部门间的系统协同和财务记账，MES实现车间各班组间的协同，以及模具、物流、质量检验等环节的密切配合。

这样的系统，既包括接到订单后的生产科学排程，也包括现场的应变调度以应对设备故障、人员缺岗等临时性问题。在智能计划、智能调度、智能协同的基础上，快速实现生产执行数据的采集和分析，组合起来才是制造执行系统的核心价值。

综上所述，我国制造业过程管理、员工考核、流程约束现在都比较松散，工厂布局、设备布局传统落后，物流体系、品种切换体系缺失，信息化应用层次较肤浅，自动化还处于起步阶段，我们还处在工业2.0到工业3.0的进程中。距工业4.0的目标距离虽远、但行动却不能迟缓，需打牢精益基础、并做好信息化。

企业需要高度协同的生产物流组织架构及流程，以实现计划生产物流组织的高度协同而非各自为战。同时需要新的物流体系、品种切换体系，以适应市场的纷繁变化而并非预投多投。企业也需要先进的智能制造管理软件平台，将管理体系智能化、数字化和可视化。工厂的物流节奏和管理业务流程都能协同高效，企业从投料到产出的时间才能明显缩短，面向市场的敏捷反应体系才能构建，企业也才能拥有产品生产短周期、快周转、低成本、高品质的竞争优势。