吴凡 马志鸿
上海船用曲轴有限公司 上海 201306
【摘要】：本文认为与时俱进的精益生产需要和智能制造技术发展相结合，这是一条比较适合中国船舶工业发展的精益转型之路，可很大程度帮助解决中国船舶工业企业当下面临的各种运营问题。
【关键词】：精益化 智能制造 信息化
一、精益生产理论介绍
1、精益生产的发展
精益生产的核心是在客户需求基础上，通过减少生产过剩或盲目生产，进而达到控制生产成本的目的，从而实现企业利润最大化。它强调的是整个过程的生产能力与上下游生产过程的协调之间的平衡，注重的是生产系统的有效运行以及成本投入的不断优化。如今随着精益生产理论的发展与完善，精益管理形式也开始从上到下渗透到企业的销售部、财务部、以及设计开发部等。同时也从相关船舶制造企业转向船舶工业的服务性企业。
此外，随着精益生产理论不断发展与应用范围的扩大，企业界也出现了很多新的理念与使用方法，比如目前大家非常熟悉的“6S”管理，精益六西格玛管理等。进入 21 世纪之后，做的比较突出的是美国制造企业，他们在自身实际生产和经营情况，通过应用ERP 系统管理与精益生产相互结合，使得精益生产不再流于概念，而是可以将其真真切切实际体现在整个生产过程中。
2、精益生产的作用
通过对精益生产发展的了解，可以得知精益生产对于提升中国船舶工业的市场竞争力具有很重要的作用，这主要体现在以下几方面：
（1）中国船舶类企业可以通过实施精益生产，对传统的管理理念与制度进行优化。中国船舶企业的发展是基于中国本身国情基础上的，由于起步时间比较晚，因此学习与借鉴国外先进管理经验，对于我国船舶类企业健康发展具有很强的现实意义。
（2）从本质上而言，精益生产所倡导的企业文化与我国传统企业文化有着许多类似的地方，尤其是在降低不必要的损耗、优化生产步骤等对于进一步明确中国船舶类企业改革方向具有很好的辅助作用，同时也有助于帮助我国企业构建更具特色的企业文化，从而进一步促进整个行业的发展。
（3）企业实施精益管理，可以很大程度上提升企业的核心竞争力，而核心竞争力是企业综合实力的最主要体现。中国船舶类企业要提升在世界船舶工业中的话语权，综合实力的整体提升非常重要，而精益生产则是企业提升自身核心竞争力最重要方法。
二、智能制造技术介绍
智能制造的理论丰富，但在实际建设过程中，往往主要表现为（陈雅梦，2020年）通过在产品的生产中建设数字化、网络化的模式，通过引进相关技术和设备，软硬件结合，应用大数据等方式，最终完成智能化，使企业在制造过程中达到交付时间短、生产透明化、降低生产成本等效果。 而Chen-Fu &Chien等学者则认为智能制造的目的是通过适当的技术和方法提高产品质量、性能。Gao Q 等人则指出平衡系统中生产能力可以应用可视化、透明化及网络化等先进信息技术，通过加大现场监督力度来提高生产装配效率和产品质量、降低生产成本。上述这些智能制造理念的具体实施，和精益生产的初衷保持高度一致。其一致性主要表现在下述三方面：
（1）质量管理
对企业生产流程的质量控制可借助信息管理系统更好地完成。比较典型的是（张晶晶，2018年）通过MES 与六西格玛的分析工具的集成、质量追踪等方法，将质量的控制由事后向作业过程把关转变，由定性管理向数据统计的质量管理转变。
②作业管理
对精益生产各项作业的管理从可视化管理和价值流（VSM）分析入手，使 MES 集成进一步集成，并采用数据交互来验证 MES 对整体生产的支持。刘帅基于利用 MES 采集过程信息生成 OPC、FPC、VSM等，可进一步找到非精益生产的瓶颈，从而确定下一步目标的优化方向。
③计划及订单管理
市场普遍认为智能制造重点在于全面打通企业业务流程，以订单驱动在云端进行商务运作、智能管控及服务、线上虚拟工厂，整合产品、设备、价值链等数据，创立一体化平台下的设计与生产协同管理，同时应用 ERP 处理销售分销、采购、财务、排产等业务。这些流程的疏通与重构与精益生产保持高度一致。
三、精益生产下的智能制造改善方案设计
如今，随着信息技术的发展，智能制造技术正推动各个行业迈向互联化和智能化。而精益生产的理念受此影响，也进一步升华。因此，现代意义上的精益生产需要与智能化的生产制造深度融合。即表现为（孔凯良，2019年）通过信息化、数字化技术手段指导下的精益生产模式将会比传统的精益管理模式大大提高生产品质，快速响应市场。本文尝试以精益生产理念为基础，在公司船用曲轴生产中探索智能制造生产改善方案，初步设计如下：
1、改善的总体目标
（1）促进生产模式转变：基于精益生产单元设计理念和单元式生产，实现从大批量生产模式向模块化生产模式转变，同时从单一生产从混合生产模式转变，最终更加高效的满足多品种、短交期、定制化的市场需求。
（2）促进运营问题解决：通过精益生产并积极采用各项智能制造技术，有针对性解决企业运营中普遍存在的浪费，效率不高等方面的问题。
（3）达成效率提升目标。通过生产模式转变和运营问题解决，最终实现运营效率提升目标。参考行业先进企业，制定并达成各项量化运营效率改善目标。
2、改善方案设计
（1）总体改善方案
本项目拟以船用曲轴的生产为基础，以信息技术应用等为手段，用数据连接曲轴生产运营过程的不同单元，对整个生产进行规划、管理、诊断和优化，从而实现船用曲轴制造的高效率、低成本以及高质量。本文中对于曲轴生产的改善方案拟由车间执行层、控制层、设备层三个层面构成。
车间执行层是船用曲轴生产的核心层，包括车间生产计划与执行、车间工艺管理、车间设备管理、质量控制、生产物流、成本管理等功能单元。通过执行层，从上层信息系统接受生产计划，车间执行层进行生产任务分解及处理后，将生产指令及工艺文件下达到控制层；控制层主要实现设备联网、数据采集与控制等功能，同时提供进行二次开发的工具和中间件接口。设备层则主要包括制造设备、物流设备、检测设备及网络通信基础设备，设备层采用现场总线技术实现其统一联网。
（2）生产单元具体设计
①精益生产下的信息化布局
船用曲轴生产模块的精益生产信息化布局主要包括下述模块的建设：车间计划与调度模块实现车间生产计划的管理；工艺执行与管理模块实现工艺数据库管理、工艺执行以及工艺的可视化；质量管理模块实现质量检验计划、质量检验执行、质量检验记录；物流管理模块主要包括出入库过程管理、库存管理、出入库记录与查询三部分；车间设备管理模块完成对设备基本信息、使用信息及维保信息的全过程管理；成本管理模块实现成本分析、成本控制、成本核算。而生产执行系统则将设备、人力、物料、过程集合为生产资源进行统一管理，最终实现目标优化。
②精益生产下的智能化设备布局
精益生产下智能化设备布局包括制造设备、检测设备、物流设备和辅助设备等。除这些设备的引进，最核心的部分是智能化设备之间的互联互通，这需要系统与系统、系统与设备、设备与设备之间能够传送完整的信息。即在车间层通过建立内部交换网络将车间自动化设备联网，通过现场数据采集系统获得车间设备运行状态信息，最终实现对车间多台设备进行联网。同时利用异构网络中间件实现统一接口标准，对车间现场的各种自动化设备进行统一联网和管理。