過去100年，工業(yè)工程(industrialengineering，IE)／精益管理(lean management，LM)以其強(qiáng)大的整合能力，推動世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。面對當(dāng)今的現(xiàn)實(shí)需求和新一代信息技術(shù)帶來的發(fā)展機(jī)遇，ＩＥ／ＬＭ與新技術(shù)的融合進(jìn)一步豐富了ＩＥ／ＬＰ（ｌｅａｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）的理論體系，帶來了全新的生命力，在智能化浪潮中繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用。
在德國，精益被列入構(gòu)成未來智能工廠的四大模塊之一。為迎接“工業(yè)４．０”時代，德國企業(yè)界和管理學(xué)界提出了“管理４．０”這一新的管理體系，認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)工業(yè)４．０，必須先實(shí)現(xiàn)管理４．０。在我國，精益也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)國家制造戰(zhàn)略、加快轉(zhuǎn)型升級的基礎(chǔ)與保障，就企業(yè)而言，需要首先通過精益管理積累起與智能制造匹配的管理基礎(chǔ)，以標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建互聯(lián)互通的橋梁，支持?jǐn)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
然而，目前無論是在理論界，還是在實(shí)業(yè)界，關(guān)于ＩＥ／ＬＭ對智能制造作用的認(rèn)識并不統(tǒng)一。
如何認(rèn)識ＩＥ／ＬＭ與智能制造的關(guān)系，如何評價(jià)ＩＥ／ＬＭ對智能制造的作用，如何正確發(fā)揮ＩＥ／ＬＭ的作用，尚未有清晰的解答。為此，本文通過梳理分析美日德等先進(jìn)國家工業(yè)化過程中的規(guī)律性特征，明確ＩＥ／ＬＭ對企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的具體作用，并針對我國制造業(yè)的現(xiàn)實(shí)水平，探討智能制造滾滾大潮中ＩＥ／ＬＭ應(yīng)該承擔(dān)的歷史使命，從實(shí)施基礎(chǔ)準(zhǔn)備、實(shí)施方案選擇以及實(shí)施后的融合發(fā)展等角度深入分析ＩＥ／ＬＭ與智能制造的關(guān)系，為我國企業(yè)實(shí)施智能制造轉(zhuǎn)型提供戰(zhàn)略思考和初步的解決思路。
１美日德等發(fā)達(dá)國家發(fā)展路線的啟迪
?。保甘兰o(jì)以蒸汽機(jī)為代表的英國工業(yè)革命，開創(chuàng)技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)制造業(yè)發(fā)展的先河。后來，歐洲的德國、法國在電氣革命中占據(jù)領(lǐng)先位置，開創(chuàng)了歐洲制造業(yè)統(tǒng)治世界的局面。１８～１９世紀(jì)的市場特點(diǎn)是“資源稀缺”，只要在產(chǎn)品、工藝、設(shè)備、材料等方面實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)就一定賺錢，效益就好。
１９世紀(jì)末２０世紀(jì)初，以歐洲移民為主的美國，不僅繼承了前輩的技術(shù)創(chuàng)新基因，更是通過創(chuàng)造另外一種工程技術(shù)，即解決效率、質(zhì)量、成本（集成起來稱為效益）的工業(yè)工程，實(shí)現(xiàn)了對歐洲的超越。最典型的案例是，汽車誕生于德國，卡爾·本茨在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝上貢獻(xiàn)非凡，可德國的汽車生產(chǎn)組織模式卻是作坊式的，效率低下。大西洋另一端的美國密西根一位名叫亨利·福特的企業(yè)家發(fā)明了大批量流水生產(chǎn)線的新型生產(chǎn)組織方式，創(chuàng)造出比卡爾·本茨高幾十倍、幾百倍的生產(chǎn)效率。
亨利·福特憑借工業(yè)工程的原理和德國的創(chuàng)新技術(shù)，在汽車市場的競爭中取得了成功。工業(yè)工程支撐美國取得了一戰(zhàn)和二戰(zhàn)的勝利。美國人用兩個拳頭———技術(shù)創(chuàng)新與以工業(yè)工程為特征的管理創(chuàng)新打垮歐洲同行，獲得了制造業(yè)世界霸主的地位。
有趣的是，被美國人在二戰(zhàn)中打敗的日本和德國，不僅毫不猶豫地學(xué)會了美國的工業(yè)工程，還將其改造成自己的管理理論和方法，用“技術(shù)創(chuàng)新＋管理創(chuàng)新”兩拳頭武裝自己，在制造業(yè)競爭中迅速崛起，達(dá)到世界一流。日本的豐田生產(chǎn)方式（Ｔｏｙｏｔａ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ＴＰＳ）在２０世紀(jì)８０年代后期被驚奇的美國人概括為精益生產(chǎn)（后發(fā)展為精益管理），并成為風(fēng)靡全球的助力企業(yè)競爭力快速提升的利器。
產(chǎn)品、工藝、設(shè)備、材料的技術(shù)創(chuàng)新與效率、質(zhì)量、成本的管理創(chuàng)新的結(jié)合，成為當(dāng)今國際一流制造強(qiáng)國（美國、日本、德國）的最明顯特征。圖２按照時間線給出了美日德三國工業(yè)化１００多年來的ＩＥ發(fā)展歷程與各國ＧＤＰ增長之間的關(guān)系。
可以得到一些有啟迪性的結(jié)論。首先，盡管這些國家制造業(yè)發(fā)展起點(diǎn)不同，經(jīng)歷了不同的轉(zhuǎn)型升級階段，但在過剩市場競爭轉(zhuǎn)型升級時，都不約而同地經(jīng)歷了使用ＩＥ／ＬＭ的發(fā)展階段，并且在這些國家工業(yè)化的過程中，ＩＥ始終相伴左右，其應(yīng)用層次與國家工業(yè)化之間存在著顯著的相關(guān)性。ＩＥ作為工業(yè)化過程的助推器，每每在經(jīng)濟(jì)發(fā)展出現(xiàn)乏力之時，都會與新興技術(shù)結(jié)合，在不斷創(chuàng)新、發(fā)展自己的同時，推動工業(yè)化水平向更高層次邁進(jìn)。
其次，就ＩＥ本身的發(fā)展過程而言，美國作為ＩＥ的起源地，始終保持ＩＥ研究與應(yīng)用的領(lǐng)先地位外，其他國家無一例外都經(jīng)過了“模仿—改進(jìn)—融合—創(chuàng)新”的道路，從最初的單純模仿到結(jié)合本國國情進(jìn)行本土化改造，形成適合本國的生產(chǎn)制造模式。
再次，從ＩＥ應(yīng)用的水平看，上述三國都是遵循相同的基本路線，即從解決個體效率的基礎(chǔ)ＩＥ應(yīng)用到面向制造系統(tǒng)效率改善的精益生產(chǎn)，再到面向整個企業(yè)和供應(yīng)鏈協(xié)同的智能制造，實(shí)現(xiàn)不斷提升。這一過程中，ＩＥ與技術(shù)創(chuàng)新相生相成，推動制造模式和工業(yè)化水平的不斷提升。美國按照工業(yè)工程→精益生產(chǎn)→信息化與ＣＩＭＳ→互聯(lián)網(wǎng)和云制造的路線發(fā)展，日本經(jīng)過了工業(yè)工程→豐田生產(chǎn)方式→全面精益生產(chǎn)→信息化的過程，德國則經(jīng)歷了效率工程（標(biāo)準(zhǔn)化）→工業(yè)工程（道維斯計(jì)劃與方法時間測量（ｍｅｔｈｏｄ ｔｉｍｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＭＴＭ））→精益生產(chǎn)、流程改善→信息化→智能制造、工業(yè)４．０的發(fā)展路線。同理，我國的一汽、濰柴、華為等領(lǐng)先企業(yè)通過創(chuàng)新性的ＩＥ／ＬＭ應(yīng)用始終保持行業(yè)的優(yōu)勢地位。
由此，我們可以得到這樣的結(jié)論：從“放任式管理”到“科學(xué)管理／工業(yè)工程”，到“豐田生產(chǎn)方式／精益管理”，再到“智能制造／數(shù)字化管理”是企業(yè)管理創(chuàng)新的基本路線，ＩＥ／ＬＭ是智能制造的理論基礎(chǔ)和方法基礎(chǔ)。
事實(shí)證明，管理的有序性、不可超越性，決定了只有夯實(shí)ＩＥ／ＬＭ的基礎(chǔ)，才可能實(shí)現(xiàn)智能制造等高端制造。沒有現(xiàn)場改善的基礎(chǔ)，任何先進(jìn)的管理技術(shù)應(yīng)用都難以奏效。制造業(yè)發(fā)展是“技術(shù)＋管理＋人”的系統(tǒng)競爭過程，從工業(yè)１．０到工業(yè)４．０，任何一次技術(shù)的重大突破、轉(zhuǎn)型升級都注定與生產(chǎn)模式的變革、管理技術(shù)的創(chuàng)新相伴而行，它們共同推動工業(yè)經(jīng)濟(jì)向更高層級邁進(jìn)。
２企業(yè)實(shí)施ＩＥ／ＬＭ的幾點(diǎn)思考
２．１馬車模型
制造企業(yè)猶如一駕馬車（圖３），由兩個輪子、一匹馬和駕駛者（人）所組成，同時集成了韁繩、車軸、車轅等子系統(tǒng)。
?。ǎ保R車模型中的“兩個輪子”是技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新。馬車要跑得快，必須兩個輪子一樣大，如果一個大、一個小，馬車肯定跑不快，甚至原地打轉(zhuǎn)。我國制造企業(yè)如果僅在技術(shù)、裝備上領(lǐng)先國際，會因?yàn)樾?、質(zhì)量、成本等管理創(chuàng)新要素上不去而在競爭中敗下陣來。只有管理與技術(shù)雙輪驅(qū)動，才能支撐這駕馬車在工業(yè)化的道路上順利前行。
２０多年前，一汽－大眾買下德國大眾的全套生產(chǎn)系統(tǒng)，其廠房、環(huán)境幾乎完全相同，企業(yè)總經(jīng)理、車間主任等重要崗位都是德國大眾的人，只有員工是中國人。然而一汽－大眾生產(chǎn)的車在質(zhì)量等方面還是比不上德國大眾原裝進(jìn)口車。其原因在于當(dāng)時一汽－大眾的另一個輪子———管理創(chuàng)新的能力低于德國大眾。近幾年，一汽－大眾意識到問題所在，將精益生產(chǎn)管理推動得如火如荼，也因此，他們在產(chǎn)能過剩的情況下仍然在同業(yè)中處于領(lǐng)先地位。
（２）馬車模型中的“馬”代表企業(yè)的動力。馬是否有活力即企業(yè)是否有活力，取決于企業(yè)文化的質(zhì)量和這種企業(yè)文化下企業(yè)出臺的一系列政策、機(jī)制等。一個企業(yè)如果死氣沉沉、沒有活力，那一定是機(jī)制、文化、政策出了問題。所以，企業(yè)文化是企業(yè)的“源動力”。
?。ǎ常R車模型中的“人”是企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者、管理者、工程師和生產(chǎn)者的集合。精益管理的成功實(shí)施，一定會最終培養(yǎng)、鍛煉出一大批精益人才，這是企業(yè)真正的，也是最大的財(cái)富。
?。玻玻桑牛蹋偷幕咎卣?/div>
?。玻玻眲?chuàng)新性（不可復(fù)制性）
產(chǎn)品、工藝、設(shè)備、材料等技術(shù)都具有可復(fù)制的特征，所以創(chuàng)新出來的技術(shù)必須申請專利，用法律來保護(hù)，防止被別人盜用。
管理創(chuàng)新不具有復(fù)制性，必須與本企業(yè)相結(jié)合，進(jìn)行本土化自主創(chuàng)新。日本豐田的ＴＰＳ、德國大眾的管理體系、美國福特的公司管理方法都是結(jié)合本國文化和本企業(yè)實(shí)際形成的創(chuàng)新性管理成果，不需要專利來保護(hù)，而且還歡迎同行來參觀學(xué)習(xí)。近年來，我國制造企業(yè)有成千上萬的人去日本豐田學(xué)習(xí)，日本豐田公司熱情接待，還想方設(shè)法進(jìn)行講解。但多數(shù)情況下我國企業(yè)還是無法實(shí)現(xiàn)ＴＰＳ那樣的中國生產(chǎn)系統(tǒng)，其原因在于文化不一樣、人的行為不一樣。
同樣，我們從２０世紀(jì)８０年代就開始學(xué)習(xí)美國、德國的制造模式，但事實(shí)證明，完全的自動化、無人化不符合國情，結(jié)果只能是花費(fèi)了巨大精力、財(cái)力，卻收效甚微。導(dǎo)致這個問題的原因是沒有注意到ＴＰＳ制造模式不僅包含技術(shù)要素，更包含有文化屬性和不可復(fù)制的管理要素。近年來，隨著我國管理實(shí)踐的不斷深入，包括一汽、華為、海爾、中車在內(nèi)的眾多制造企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到文化對管理理論與技術(shù)引進(jìn)效果的重要作用，開始有意識地在管理創(chuàng)新實(shí)踐中融入國文化，形成了自己獨(dú)特的管理模式，一汽的ＪＭＳ、中車的動車模型都是其中的代表，為這些企業(yè)在激烈的市場競爭中帶來了新的活力，奠定了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
?。玻玻怖鄯e性
企業(yè)的競爭力與企業(yè)對技術(shù)和管理的投入成正比，只有二者有效匹配，技術(shù)投入才能發(fā)揮價(jià)值。我國許多企業(yè)在技術(shù)投入上肯花錢，在管理投入上卻謹(jǐn)小慎微，所以很難與美日德企業(yè)抗衡。這種重技術(shù)輕管理的思想屬于“農(nóng)民意識”，還未進(jìn)化到工業(yè)化的層級。
管理基礎(chǔ)需要通過不斷累積而提升。累積的特征使得管理創(chuàng)新難以跨越式發(fā)展（技術(shù)創(chuàng)新可以），必須一步一步地進(jìn)行。只有基礎(chǔ)打好了，才能蓋“高樓大廈”。所以，精益管理只有起點(diǎn)，沒有終點(diǎn)。管理理論和方法一般不隨時間的推進(jìn)而有先進(jìn)或落后之分，但管理方法實(shí)施的手段有所謂的先進(jìn)或傳統(tǒng)之分。制造企業(yè)的現(xiàn)場管理、勞動定額、期量標(biāo)準(zhǔn)、物流系統(tǒng)、均衡生產(chǎn)、目視管理、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)等，這些基礎(chǔ)性的管理工作未達(dá)到一定程度時，實(shí)施信息化、智能制造等都是紙上談兵。從這一點(diǎn)看，我國的工業(yè)企業(yè)可能還要補(bǔ)上從２．０到３．０發(fā)展的課，然后才能向４．０發(fā)展。
３智能制造環(huán)境下的工業(yè)工程與精益生產(chǎn)管理
３．１ＩＥ／ＬＭ先行筑牢智能制造基礎(chǔ)
智能制造是一種面向產(chǎn)品全生命周期，實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造。智能制造的發(fā)展為企業(yè)感知變化、及時響應(yīng)、正確決策提供了新的可能。
智能制造不可能建立在低效的生產(chǎn)模式之上，精益生產(chǎn)是必須要走的第一步，而且是投資回報(bào)最高的一條路徑。通過ＩＥ／ＬＭ構(gòu)筑數(shù)字化、規(guī)范化的管理基礎(chǔ)，之后才是數(shù)字化，以此為基礎(chǔ)才可能實(shí)現(xiàn)智能化。盲目超前不會帶來效益，只會帶來浪費(fèi)，削弱企業(yè)競爭力。對于圖４所示的生產(chǎn)系統(tǒng)，如果不先行改善而直接上先進(jìn)系統(tǒng)，則無法從根本上消除系統(tǒng)生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高、可能存在質(zhì)量缺陷等問題，其結(jié)果必然是失敗。應(yīng)用ＩＥ／ＬＭ的設(shè)施規(guī)劃技術(shù)調(diào)整該系統(tǒng)的生產(chǎn)布局（圖５），可在不增加任何投資的情況下，將生產(chǎn)效率提升９２％！這為后期的智能制造系統(tǒng)的實(shí)施奠定了良好的管理基礎(chǔ)，以此為基礎(chǔ)來實(shí)施智能制造，其效果會事半功倍。
智能制造的核心是數(shù)據(jù)驅(qū)動。沒有數(shù)據(jù)的支持，任何資源都只是擺設(shè)。沒有及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，決策往往是無效的，甚至錯誤的。如果企業(yè)管理基礎(chǔ)薄弱，數(shù)據(jù)總是處于變動中，生成的決策無法正常執(zhí)行，都會導(dǎo)致智能制造系統(tǒng)的效力無法發(fā)揮，形成巨大浪費(fèi)，甚至造成不可彌補(bǔ)的巨大損失。很多企業(yè)在實(shí)施ＥＲＰ或者ＥＲＰ升級換型的過程中，花費(fèi)時間最多的就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理。ＥＲＰ系統(tǒng)運(yùn)行不起來的主要原因是無法獲得標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒有理順，卻大談“工業(yè)大數(shù)據(jù)”，注定是難以取得實(shí)效的。
精益生產(chǎn)管理正是數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)揮效益的基石。基于ＩＥ／ＬＭ的精益管理覆蓋產(chǎn)品整個生命周期，貫穿產(chǎn)品研發(fā)、工廠設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、分銷服務(wù)和退市回收的全價(jià)值鏈，并且致力于通過精益管理實(shí)現(xiàn)流程標(biāo)準(zhǔn)化、全面質(zhì)量管理和消除浪費(fèi)等，是企業(yè)信息化取得成功的基礎(chǔ)，也是智能制造的基礎(chǔ)和目標(biāo)。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，精益管理為企業(yè)提供成熟的管理思想、理論與工具方法的支持。基于精益管理奠定的良好管理，智能制造系統(tǒng)才能獲得準(zhǔn)確及時的數(shù)據(jù)，才可能實(shí)現(xiàn)對制造過程的可感、可控，從而有效支持企業(yè)決策和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。因此，實(shí)施智能制造，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程必須與精益生產(chǎn)或工業(yè)工程同步推進(jìn)。
３．２ＩＥ／ＬＭ相伴支撐智能制造理性實(shí)施
中投顧問發(fā)表的《２０１６－２０２０年中國智能制造行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測報(bào)告》顯示，僅１６％的企業(yè)進(jìn)入智能制造應(yīng)用階段，５２％的企業(yè)的智能制造收入貢獻(xiàn)率低于１０％。事實(shí)上，即使在工業(yè)４．０的發(fā)源地德國，對中小企業(yè)而言，工業(yè)４．０也是一個奢侈的口號。企業(yè)的根本目標(biāo)是贏利，提高效率、降低成本、改善質(zhì)量、贏得競爭優(yōu)勢是企業(yè)永恒的主題。
智能制造不是目的，而是手段，其核心目的是幫助企業(yè)提升競爭力，因此絕不能搞面子工程。所以即便企業(yè)已經(jīng)具備較好的管理基礎(chǔ)，具備智能制造系統(tǒng)發(fā)揮作用的前提條件，在選擇實(shí)施智能制造的策略時也需要開展有效的投資分析和系統(tǒng)規(guī)劃，選擇對企業(yè)最有利的實(shí)施方案。麥肯錫的調(diào)研顯示，在工業(yè)４．０的大潮里獲益最多的是根據(jù)企業(yè)自身管理、業(yè)務(wù)、戰(zhàn)略情況有取舍地融合工業(yè)４．０技術(shù)的企業(yè)。
一個真正的智能工廠，應(yīng)該是精益、柔性、綠色、節(jié)能和數(shù)據(jù)驅(qū)動的，能夠適應(yīng)多品種小批量的生產(chǎn)。智能工廠不是無人工廠，推進(jìn)智能工廠絕不是簡單地實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人。以減少多少人作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在很大程度上會讓企業(yè)深陷泥潭，投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)成本不但沒有下降、反而大幅上升：因?yàn)殡m然操作人員減少了，但設(shè)備維護(hù)人員增加了；技術(shù)投資帶來的折舊、能耗和財(cái)務(wù)成本大幅上升，難以收回投資，甚至拖垮企業(yè)。更遑論現(xiàn)實(shí)中，機(jī)器在很多時候并不能達(dá)到人的效能，比如汽車制造的總裝和質(zhì)檢環(huán)節(jié)。脫離實(shí)際的“技術(shù)崇拜”、過度追求生產(chǎn)自動化讓有著明星光環(huán)的特斯拉公司在Ｍｏｄｅｌ３項(xiàng)目上邁入“產(chǎn)能地獄”，拖累公司幾近破產(chǎn)。直到將總裝環(huán)節(jié)挪入“帳篷工廠”，重新定義超級工廠模式，即以一定程度的半自動化和人工裝配取代部分全自動化，才再次“王者歸來”。
?。玻埃保鼓?，特斯拉將這種模式復(fù)制到上海生產(chǎn)基地，其可行性被再次驗(yàn)證。類似地，南京某工廠有一條裝配線，一開始設(shè)置的自動化率是９０％，后來自動化率調(diào)整為７０％并增加若干人工工位后，整體質(zhì)量和效率反而更優(yōu)。
自動化與數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)智能制造投資最大的部分，必須慎重對待。投資前需要明確轉(zhuǎn)型升級的目的和投資回報(bào)率，以競爭力提升為根本目標(biāo)展開系統(tǒng)分析，研究使系統(tǒng)運(yùn)行效率最高、成本最低的方案，通過人－機(jī)系統(tǒng)的有效配置充分發(fā)揮智能資源的作用，在更高的技術(shù)平臺上更好地服務(wù)顧客。實(shí)施智能制造時，ＩＥ／ＬＭ是其合理布局的基本原則，依靠ＩＥ／ＬＭ從精益的角度去系統(tǒng)評估先進(jìn)設(shè)備投入的必要性、進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、開展項(xiàng)目規(guī)劃、制定項(xiàng)目實(shí)施方案與實(shí)施路線、開展預(yù)實(shí)驗(yàn)等管理決策與優(yōu)化活動是智能制造項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。
?。常常桑牛蹋腿诤腺x能智能化轉(zhuǎn)型升級
ＩＥ／ＬＭ不僅是智能制造的基礎(chǔ)，更是智能制造的加速器。通過與智能制造技術(shù)的裂變?nèi)诤?，?chuàng)造出新的生產(chǎn)模式、管理模式與生產(chǎn)技術(shù)，通過乘法效應(yīng)推動企業(yè)發(fā)展進(jìn)入快車道，持續(xù)保持競爭優(yōu)勢。“工業(yè)工程＋新技術(shù)”的復(fù)合技術(shù)形態(tài)能為企業(yè)實(shí)現(xiàn)雙向賦能、增能、使能。
?。桑牛蹋偷膭?chuàng)新性源于ＩＥ與專業(yè)工程技術(shù)之間與生俱來的強(qiáng)大融合能力。自ＩＥ誕生以來，每次大的產(chǎn)業(yè)需求迭代都與重大ＩＥ創(chuàng)新相伴，不斷吸收先進(jìn)技術(shù)的最新成果，推動ＩＥ從一個能級躍升到更高能級，在更高更廣的平臺上發(fā)揮更大作用。從最初主要采用工程學(xué)、物理學(xué)的技術(shù)方法、實(shí)驗(yàn)方法研究現(xiàn)場效率與成本的優(yōu)化，到２０世紀(jì)４０年代吸收運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、心理學(xué)等多學(xué)科思想與方法，研究企業(yè)整體競爭力的改善，ＩＥ的研究領(lǐng)域已擴(kuò)展到復(fù)雜工業(yè)和社會生產(chǎn)系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，ＩＥ的數(shù)據(jù)分析與處理能力顯著增強(qiáng)，管理范圍也跨出企業(yè)邊界而關(guān)注供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的管理。
當(dāng)今，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、５Ｇ、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、數(shù)字孿生等新技術(shù)賦予了ＩＥ更強(qiáng)的分析、處理和解決問題的能力，反過來進(jìn)一步增強(qiáng)了新技術(shù)的威力。精益與智能的有機(jī)融合正在形成新的精益智能模式，這一模式既可以使智能化的靶點(diǎn)對正關(guān)鍵需求，又可以使智能化過程全面提質(zhì)、增效、降成本。
４面向我國制造企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的智能精益管理體系架構(gòu)
綜上，智能制造是未來發(fā)展的必然選擇。在企業(yè)邁向智能制造的過程中，無論是在實(shí)施前的管理基礎(chǔ)構(gòu)建、實(shí)施過程規(guī)劃，還是運(yùn)行階段的管理優(yōu)化與控制，始終需要ＩＥ／ＬＭ提供全面支持。
?。桑牛蹋褪切畔⒒幕A(chǔ)，ＩＥ／ＬＭ＋ＩＴ又是智能制造的基礎(chǔ)，不可跨越發(fā)展。在不同階段，開放的ＩＥ／ＬＭ在為企業(yè)提供管理思想與技術(shù)支持的同時，不斷融合新技術(shù)，催生出新的“ＩＥ／ＬＭ＋新技術(shù)”的復(fù)合管理模式與技術(shù)，如訂單驅(qū)動的精益生產(chǎn)模式升級為數(shù)據(jù)驅(qū)動的智慧精益模式正成為發(fā)展趨勢。在基礎(chǔ)ＩＥ／ＬＭ技術(shù)、數(shù)字化ＩＥ／ＬＭ技術(shù)、智能制造管理技術(shù)的共同作用下，支持企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、快速柔性響應(yīng)。圖６初步給出了面向我國制造企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的智能精益管理體系架構(gòu)。
在新的智能精益制造系統(tǒng)中，精益管理為智能制造提供了成熟的管理思想、體系與方法工具，強(qiáng)調(diào)全過程持續(xù)改善，通過采用自動化和準(zhǔn)時化等方法，消除各種形式的浪費(fèi)，不斷提升價(jià)值流動效率。新的數(shù)字化、智能化技術(shù)為精益管理提供數(shù)字化手段，促進(jìn)精益管理升級創(chuàng)新。二者互相促進(jìn)，推動企業(yè)不斷打破物理因素限制，實(shí)現(xiàn)對變化的及時響應(yīng)和實(shí)時優(yōu)化，加速企業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。圖７所示為智能精益制造系統(tǒng)運(yùn)行圖。
5 基于智能精益的成組制造單元改造實(shí)例
本節(jié)以Ｄ公司智能精益成組制造單元改造實(shí)例說明智能精益管理體系的應(yīng)用模式。Ｄ公司是一家航空制造企業(yè)，其核心產(chǎn)品的生產(chǎn)需要集成大量高性能、高精密組件，這些組件又由若干類高精密零件構(gòu)成，零件制造的精度與穩(wěn)定性對產(chǎn)品性能至關(guān)重要。如Ａ產(chǎn)品的Ｘ面功分焊接件和差器焊接件的差分性能決定著Ａ產(chǎn)品的精度和靈敏度。傳統(tǒng)上，采用單面、單工序、螺釘裝夾、定位孔找正方式實(shí)現(xiàn)單個零件的加工，待齊套后組合焊接，電性能測試合格后完成交付。但制造系統(tǒng)運(yùn)行不連續(xù)、過程質(zhì)量波動大、廢品率高等問題，造成單元系統(tǒng)內(nèi)人員、設(shè)備、工藝、環(huán)境、信息等全要素質(zhì)量控制相對被動，無法消除人工擾動與系統(tǒng)不穩(wěn)定性，無法滿足現(xiàn)代高精密智能制造的質(zhì)量過程控制要求。與此同時，該產(chǎn)品的需求持續(xù)增加，２０２３年的預(yù)計(jì)交付量將達(dá)到２０２１年的２倍，接近２０２０年交付量的３倍，產(chǎn)能和生產(chǎn)柔性壓力劇增。同時，產(chǎn)品生產(chǎn)周期將縮短至２０１６年的２５％、２０２０年的４０％，生產(chǎn)效率要求顯著提高。
本項(xiàng)目應(yīng)用豐田工作法（Ｔｏｙｏｔａ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ＴＢＰ）將兩臺傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行集成單元智能化改造，使之具備系統(tǒng)防錯、智能控制和高度自動化的功能，減少人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)自主加工，顯著提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
?。担眴栴}與原因分析
通過梳理精密加工車間各零件的加工工藝和設(shè)備布局、物料流轉(zhuǎn)、質(zhì)量控制等基本信息，調(diào)取、分析了制造系統(tǒng)全流程要素圖，對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地觀察和系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，歸納了生產(chǎn)過程中存在的７類問題，依次是設(shè)備利用率（２９％）、生產(chǎn)斷點(diǎn)（２４％）、齊套性（１８％）、一次交付合格率（１１％）、物流布局（６％）、技能要求（６％）、工藝通用性（６％）。
課題組成員利用團(tuán)隊(duì)的力量，發(fā)動頭腦風(fēng)暴，集思廣益，對前期板類零件配套生產(chǎn)過程進(jìn)行回顧總結(jié)，從人、機(jī)、料、環(huán)、法、測六個方面，分析每個影響交付的問題，確立真因，最終確定７個主要影響因素。
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從進(jìn)一步提高加工設(shè)備自動化功能來提升制造系統(tǒng)能力的視角出發(fā)，結(jié)合柔性制造系統(tǒng)基本架構(gòu)（圖８）通過分析底層系統(tǒng)的流程信息，明確后續(xù)執(zhí)行改進(jìn)的目標(biāo)對象（系統(tǒng)設(shè)備人員在系統(tǒng)運(yùn)行之外，不予考慮）。具體的控制要素包括：工藝信息（工藝技術(shù)方案、數(shù)控程序信息流），系統(tǒng)測量控制（數(shù)控機(jī)床控制手段、刀具在線測量方法、零件在線加工測量控制、機(jī)器人控制、工裝物流控制等數(shù)據(jù)信息流），系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)（工裝硬件、工裝運(yùn)行、機(jī)床與工裝集成、數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人集成、數(shù)控機(jī)床與刀具集成能量流）
?。担承Ч?yàn)證
２０２１年６月１０日，在精密加工分廠和公司質(zhì)量管理部門支持下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)順利完成成組單元改造工程，并通過初期驗(yàn)證和局部改進(jìn)，達(dá)成了改進(jìn)目標(biāo)。６月下旬，分廠結(jié)合新的工藝標(biāo)準(zhǔn)，通過必要的培訓(xùn)和現(xiàn)場指導(dǎo)，將功分板零件加工作為成組單元功能集中的驗(yàn)證對象，開展了功分板系列２０套（合計(jì)８０個零件）２４ｈ連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)加工實(shí)驗(yàn)，最后的結(jié)果滿足精雕機(jī)自動化加工單元生產(chǎn)要求，綜合生產(chǎn)效率提升５０％以上，其中，正面加工時間縮短２９％，反面加工時間縮短６６．７％，功分器零件生產(chǎn)齊套性達(dá)到１００％，極大縮短了向總裝廠的交貨周期。改造后的自動化加工單元具備２４ｈ連續(xù)生產(chǎn)能力，具備根據(jù)裝配需求快速加工２類產(chǎn)品８種零件的能力，產(chǎn)能水平滿足２０２３年產(chǎn)量預(yù)期能力要求。改進(jìn)后的產(chǎn)品加工質(zhì)量顯著提高，４種零件同步一次交驗(yàn)合格率達(dá)到９９．２％，較改進(jìn)前提高１３．２個百分點(diǎn)，質(zhì)量合格率提升１５．３％，單元設(shè)備綜合效能（ｏｖｅｒａｌｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ，ＯＥＥ）水平也達(dá)到８５％以上。
６面向中國企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的智能制造管理關(guān)鍵技術(shù)
中外歷史經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，管理與技術(shù)雙輪驅(qū)動是保持競爭力的源泉，不斷升級的ＩＥ／ＬＭ是推動制造業(yè)不斷創(chuàng)新發(fā)展的規(guī)律性支撐技術(shù)，不可或缺。工業(yè)４．０時代，制造企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型給ＩＥ／ＬＭ提出了更高的要求。與此同時，新平臺、新技術(shù)、新需求也為ＩＥ／ＬＭ提供了新的發(fā)展機(jī)遇。如何與新技術(shù)有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)ＩＥ／ＬＭ新發(fā)展，在新環(huán)境下煥發(fā)新的活力、發(fā)揮更大的作用是全體ＩＥ人的共同責(zé)任。在對中國制造企業(yè)需求系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合新一代信息技術(shù)為ＩＥ／ＬＭ提供的創(chuàng)新機(jī)遇，筆者認(rèn)為，為快速提升我國制造企業(yè)的管理水平、構(gòu)建智能制造的實(shí)施平臺、全面支持我國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需求，當(dāng)前我國ＩＥ／ＬＭ領(lǐng)域急需在以下幾個方面實(shí)現(xiàn)理論和技術(shù)的突破。
６．１精益現(xiàn)場管理與流程優(yōu)化
智能制造有效實(shí)施的基礎(chǔ)是建立標(biāo)準(zhǔn)化、精益化的管理體系?；ヂ?lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)在改變企業(yè)經(jīng)營基礎(chǔ)的同時，也為企業(yè)流程的變革提供了可能。企業(yè)在實(shí)施數(shù)字化改造之前，必須首先梳理業(yè)務(wù)流程，按照先進(jìn)技術(shù)的要求優(yōu)化流程，并按照新流程的要求構(gòu)建適當(dāng)?shù)臋C(jī)制，保證流程的運(yùn)行效果。依托ＩＥ／ＬＰＭ，通過ＩＥ與ＩＴ的有機(jī)集成，確定企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方案與路徑、發(fā)揮智能設(shè)備的效用是智能制造實(shí)施中面臨的重要課題。
?。叮捕嗥贩N小批量生產(chǎn)模式下的精益物流管理
隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用，物流與供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)也迎來了向智慧化轉(zhuǎn)型的革命。物流與供應(yīng)鏈的智慧化是新制造的核心與基石，全產(chǎn)業(yè)鏈的互聯(lián)互通與可感可視可控從根本上改變了制造業(yè)的商業(yè)模式與運(yùn)營理念，也為智能制造目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了可能。智慧物流與供應(yīng)鏈對智能制造的支撐作用主要體現(xiàn)在研發(fā)、生產(chǎn)管理、庫存管理、采購管理等方面，全方位幫助企業(yè)提升快速響應(yīng)訂單的能力。通過物流、信息流與資金流的整合、協(xié)同、互動，打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，在生態(tài)協(xié)同的基礎(chǔ)上真正提升企業(yè)運(yùn)營效率。
?。叮尘嬷悄苤圃焐a(chǎn)組織、計(jì)劃、調(diào)度管理與流程創(chuàng)新
智能制造環(huán)境下，面對客戶的個性化需求，制造企業(yè)必然面臨著敏捷化、柔性化轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。
面對瞬息萬變的不確定環(huán)境，企業(yè)的生產(chǎn)組織也需要作出相應(yīng)調(diào)整。大數(shù)據(jù)、人工智能、ＡＲ／ＶＲ、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)與企業(yè)生產(chǎn)組織活動相結(jié)合，形成了一系列新的生產(chǎn)組織范式與計(jì)劃調(diào)度技術(shù)，圍繞Ｃ２Ｍ（２Ｂ２Ｓ）、智能調(diào)度、云制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造等的研究方興未艾，為準(zhǔn)確預(yù)測、掌握甚至引領(lǐng)用戶需求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)目標(biāo)提供了有效工具和手段。
?。叮疵嫦蛑悄苤圃斓娜藱C(jī)協(xié)同與人因工程
人機(jī)協(xié)同是智能制造管理中不能回避的問題，人因工程是高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐技術(shù)。工業(yè)革命的發(fā)展使人機(jī)關(guān)系發(fā)生了深刻變化。人因工程科學(xué)思想、設(shè)計(jì)方法論，以及信息化與工業(yè)化的深度融合，為人因工程的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。
如何管理智能產(chǎn)品與裝備，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同是智能制造管理下的新課題。智能裝備、可穿戴智能產(chǎn)品、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人機(jī)交互等技術(shù)快速發(fā)展，人因工程與綠色制造技術(shù)、新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智慧城市和數(shù)字社會技術(shù)等國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的結(jié)合，對于提升中國制造核心能力與工業(yè)化水平具有重要意義。
６．５工業(yè)工程在制造服務(wù)領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)、方法與應(yīng)用
全球經(jīng)濟(jì)時代，企業(yè)的競爭已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?yīng)鏈與供應(yīng)鏈的競爭，并進(jìn)一步向生態(tài)競爭轉(zhuǎn)變。面向產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)，依托互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)，轉(zhuǎn)變運(yùn)營模式，建立高度網(wǎng)絡(luò)連接、知識驅(qū)動的制造模式，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)向體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)化，是智能制造時代企業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向。這些新興的智能制造服務(wù)優(yōu)化了制造行業(yè)的全部業(yè)務(wù)和作業(yè)流程，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的可持續(xù)增長、高經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)。智能制造服務(wù)結(jié)合信息技術(shù)和工程技術(shù)，將從根本上改變產(chǎn)品研發(fā)、制造、運(yùn)輸和銷售過程，全面提升制造服務(wù)領(lǐng)域的決策能力，進(jìn)而支撐智能制造的發(fā)展。
新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展為企業(yè)運(yùn)營提供了無限可能，基于海量的數(shù)據(jù)、無處不在的網(wǎng)絡(luò)，如何有效處理并正確決策是所有企業(yè)在新的競爭平臺上必須解決的新問題。除了以上提到的幾個問題，還有許多其他問題，如智能制造標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建、智能制造中的工作分析與人力資源管理、供應(yīng)鏈整合與協(xié)同、新的生產(chǎn)組織方式（如Ｃ２Ｍ）、智能制造中的信息管理，等等，也需要工業(yè)工程人協(xié)同智能制造推動者共同努力，研究構(gòu)建適合我國國情的解決方案。只有如此，才能保證我國的智能制造戰(zhàn)略在正確的道路上不斷前行。
