□文/李永剛

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基于精益體系打造智能工廠

□文/李永剛

目前我國正大力推進“中國制造2025”和智能制造，這是中國制造業(yè)轉型升級的路徑和目標。而精益管理是全球最優(yōu)秀的生產(chǎn)制造運營管理系統(tǒng)，通過精益管理體系的運行，可以大幅提高企業(yè)產(chǎn)品品質，降低產(chǎn)品制造成本。大量案例證明，精益是智能制造的基礎，基于精益的生產(chǎn)信息化系統(tǒng)、基于精益的智慧工廠產(chǎn)線規(guī)劃設計、基于精益的自動化設備配置均可使企業(yè)以最少的投資獲得最大的收益。

筆者一直從事制造生產(chǎn)運營咨詢和信息化咨詢服務，十幾年來走訪了國內(nèi)千余家制造企業(yè)，最近幾年越來越深切地感受到目前中國制造業(yè)面臨的巨大壓力。舉個最直觀的例子，一些如New Balance、Nike、Adidas 的知名運動鞋已經(jīng)不在中國生產(chǎn)，而全部將工廠遷到了越南和馬來西亞。鄰國印度的勞動力成本比中國更低，正在模仿中國在過去十幾年的發(fā)展之路，也正在向中國這個“世界制造中心”的地位發(fā)起挑戰(zhàn)。

中國制造業(yè)面臨的壓力

很多人認為，我國的制造業(yè)成本與發(fā)達國家相比依然具有比較優(yōu)勢，實際情況并非如此。在美國西南部地區(qū)，工人工資比我國略高，但廠房租金、運輸成本、汽油價格、稅收更低，銀行貸款更加便利，而企業(yè)的管理水平和成本控制能力更強，已使美國西南部地區(qū)的制造成本低于中國沿海地區(qū)。

在裝備制造業(yè)，雖然高鐵和環(huán)保領域的市場還能夠持續(xù)增長，并為裝備制造企業(yè)帶來不斷增加的訂單，但冶金、煤炭、礦山行業(yè)的裝備制造業(yè)訂單，正在大幅下滑。以河北省為例，因為要壓縮6000萬噸鋼鐵產(chǎn)能，很多冶金裝備企業(yè)已經(jīng)減少了40％～70％的訂單，企業(yè)生存十分困難。

2015年初，汽車行業(yè)進入產(chǎn)能過剩階段，不少汽車品牌出現(xiàn)銷售收入斷崖式下滑的情況。在汽車產(chǎn)業(yè)成本、品質和供應鏈管理方面，我國汽車企業(yè)落后于日本和美國。一位汽車行業(yè)協(xié)會的高管說，“世界上先進的國家都只有兩三個汽車品牌，而中國有上百個品牌，最終很多品牌會被淘汰出局，也許最終只會留下三到五家企業(yè)。”

李永剛 理恩咨詢總裁

低成本低在哪里？

在企業(yè)競爭中，如果企業(yè)能夠在產(chǎn)品或服務上創(chuàng)新，實現(xiàn)與競爭對手的差異化，例如像蘋果、谷歌一樣拿出一款顛覆性的產(chǎn)品，讓競爭對手無法企及從而可賺取高額利潤。而另一條路則是讓企業(yè)努力做到成本領先，如豐田公司不斷降低全產(chǎn)業(yè)鏈的成本，從而在競爭中勝出。

豐田是全球范圍內(nèi)低成本戰(zhàn)略貫徹最佳的企業(yè)，豐田高管認為，如果成本低到已經(jīng)迫使對手在成本線上出售產(chǎn)品，不出幾年，對手將被迫出局。中國大多數(shù)制造企業(yè)在短時間內(nèi)難以構建出像美國企業(yè)一樣的創(chuàng)新產(chǎn)品能力，如何降低成本來提高競爭力，成為眾多制造企業(yè)的選擇。

說到低成本，普遍認為要節(jié)約材料和人工，但恰恰在這兩方面的成本很難節(jié)約。2009年，美國汽車企業(yè)陷入困境。在那一年，通用公司、克萊斯勒公司相繼宣告破產(chǎn)、福特被迫出賣了SUV事業(yè)部。在通用宣告破產(chǎn)時候公布的數(shù)據(jù)表明，同級別的一款汽車，通用會比豐田的成本高出1000～2000美元。

無論是豐田還是其他汽車制造企業(yè)，其汽車配件以及采購價格差異并不大。豐田又采用終身雇傭制，每年都會為員工加薪，一旦員工堅持在企業(yè)工作滿三十年，即會有一筆非常高昂的獎勵，可見豐田的人工成本并不低。那么成本究竟省在了哪里？

豐田的秘密就在于“零庫存”。通過輔導各級供應商，豐田幫助他們實現(xiàn)了接近每年五十次的庫存周轉。這與國內(nèi)汽車企業(yè)有巨大差異。

由于國內(nèi)汽車制造企業(yè)對一級供應商的壓力，零部件需要放在整車廠內(nèi)代管，裝配之后才記入賬期，記賬以后還要拖欠一級供應商3個月賬期。零部件廠的生產(chǎn)周期又偏長，不能滿足整車廠每天計劃的調(diào)整，整車廠還需備一些成品或半成品以應對變化。因此中國大多數(shù)一級汽車零部件供應商的資金周轉大約為一年兩次。如果一個企業(yè)的資產(chǎn)是1億元，一年兩次的周轉所需占壓接近5000萬元資金。而豐田通過每年五十次的庫存周轉，可以讓占壓資金減少至200萬元，這將釋放一筆巨大的流動資金。

被占壓的4800萬元資產(chǎn)，一方面需占用企業(yè)的庫房或作業(yè)現(xiàn)場，將繼續(xù)耗費至少總資產(chǎn)2％以上的費用，同時還需要包裝物、覆蓋物、叉車、燈光、照明、管理人員等費用，如果涉及貸款，還會產(chǎn)生財務費用和貸款利息。

筆者認為，庫存賬面金額的25％～35％是因庫存而形成的企業(yè)利潤損失或直接成本。雖然各個行業(yè)的具體比例不同，但中國制造企業(yè)在資金周轉方面，普遍弱于國際競爭對手。當前中國制造企業(yè)絕大多數(shù)還不具備輔導供應商的能力，而企業(yè)優(yōu)先應做到縮短開料到產(chǎn)品完成的周期。

制造周期的縮短，其實對應庫存資金降低、資金周轉率的提高，同時給企業(yè)帶來的一個價值就是面向市場的反應速度加快。例如國際知名服裝品牌zara，其從完成款式設計到實現(xiàn)銷售僅需十二天，留給生產(chǎn)的時間僅有1～2天。

優(yōu)化計劃生產(chǎn)物流供應的組織架構和管理流程，是目前制造業(yè)實現(xiàn)“零庫存”的有效方法。龍工路面機械在經(jīng)過優(yōu)化后，大大提升了生產(chǎn)周期并節(jié)省了成本。

圖1　工廠生產(chǎn)物流控制及轉換節(jié)奏改造

圖1中展示了龍工工廠內(nèi)改造之前的情況，一臺機床邊有30箱物料，數(shù)百名工人每人按自己習慣的生產(chǎn)順序生產(chǎn)，對工廠整體的協(xié)同運作是否高效，裝配時是否缺少零件，是否能夠減少庫存并不關心，工廠也缺乏相對完善的約束機制。

如果構建一個可以按照市場節(jié)奏運作的部門架構和流程，對工人也是一個挑戰(zhàn)。市場變化很快，單品種生產(chǎn)量變小，需要頻繁更換模具、刀具，增長了時間卻減少了生產(chǎn)量，將對工人造成很大困擾。

這需要重新規(guī)劃工廠布局，考慮設備銜接、物流方式、品種切換等是否合理，也即是所謂的精益生產(chǎn)。提到精益生產(chǎn)，其目標就是讓生產(chǎn)過程變快，并提高整個企業(yè)物流的節(jié)奏。

圖1中龍工工廠經(jīng)過初步改進，雖然加工一個物料的時間很短，但是將所有物料加工完再移走耗費了較長時間，如果有多個工序同時加工，加工時間將變得更長。這樣的生產(chǎn)方式導致大量的物料和半成品要在工廠等待，因此一些企業(yè)從鋼板開料到整機下線需30天之久。而經(jīng)過組織體系、流程、生產(chǎn)轉換方式持續(xù)優(yōu)化后，從鋼板開料到整機下線只需要5～7天。對于年銷售收入20多億元的龍工路面機械來說，意味著將為在制品資金節(jié)約2億元，更意味著會給企業(yè)帶來6000萬元左右的利潤。

精益是智能制造的基礎

需要強調(diào)的是，中國制造企業(yè)的發(fā)展，一定不能跳過精益管理這一基礎環(huán)節(jié)，而中國制造企業(yè)在接觸到信息化和智能化后，則可很容易跳過這一環(huán)節(jié)。德國經(jīng)歷了20多年的精益管理準備，因為人工成本高和老齡化的背景，很早便開始學習日本企業(yè)消除浪費、提高效率。而未來需要在信息化方面加大投入，再運用經(jīng)驗去貼近智能化。

德國的工業(yè)4.0構建了一個基于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的智能、快速、自動化、個性化的協(xié)同模式，這樣的協(xié)同使得從客戶提出個性化要求、產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動到最終交貨更加迅速。但這樣做是否能夠真正降低成本？企業(yè)是否更具競爭力？是值得探討的問題。德國幾家知名企業(yè)表示，通過未來15年的努力將有望實現(xiàn)工業(yè)4.0。

西方工業(yè)化基礎深厚，泰勒在1911年即提出并完善了科學管理體系，強調(diào)用秒表計算定額及優(yōu)化作業(yè)。此后，美國在50年代推出工業(yè)工程，豐田在上述基礎上形成的豐田生產(chǎn)方式，將制造的生產(chǎn)物流管理水平和質量水平推向了新的高度。德國的工業(yè)4.0是站在德國企業(yè)堅持25年學習應用日本精益生產(chǎn)的基礎上，與信息化、自動化結合后提出的理念，德國幾家領先的企業(yè)也宣稱，還需15年的時間實現(xiàn)工業(yè)4.0?？梢姽I(yè)化的管理基礎，是制造企業(yè)不能繞過的“檻”。

打造精益體系智能工廠的路徑

車間是否智能化、設備是否自動化、部門間協(xié)同是否高效，都是支撐企業(yè)更加高效、協(xié)同、成本更低的支柱，是最終達成低成本、短周期的快速反應戰(zhàn)略的具體方式和方法。

假如一個全自動化的工廠車間，品種切換反應不夠迅速或設備投入產(chǎn)出不劃算，就不是一個具有競爭力的方案。

在單調(diào)重復的作業(yè)環(huán)節(jié)若用自動化設備替代人工，即是較好的選擇。以目前的技術和成本來看，復雜多變的環(huán)節(jié)用全自動化的方案投入過大產(chǎn)出效益不足，人機結合的方案更加高效率和低成本。

筆者認為，中國制造企業(yè)試點智能工廠(車間)需要產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同和優(yōu)化的基礎。

管理基礎的優(yōu)化是第一步。包括組織設計要合理，流程要順暢，設備、物流關系要合理，流轉和切換要流暢。

管理流程要合理、內(nèi)部信息化要深入，部門間需要協(xié)同。部門協(xié)同靠ER P，車間各環(huán)節(jié)的協(xié)同靠MES。

簡單、重復、繁重、單調(diào)的作業(yè)環(huán)節(jié)較容易實現(xiàn)自動化，而需要復雜判斷和非常頻繁切換品種的環(huán)節(jié)對智能化要求過高、投入產(chǎn)出并不一定合理，要慎重考慮推行智能化。

僅有自動化是不夠的

智能車間改造是優(yōu)先展開的，政府的扶持力度也很大。但應該注意，智能不應只是生產(chǎn)物流體系的自動化，而應將優(yōu)化后的管理流程、先進的生產(chǎn)物流布局和運作方式相結合，在此基礎上實現(xiàn)人機結合的自動化應用，才能讓智能工廠高效、低成本且更加靈活。

圖2　智能工廠-信息化與自動化集成的結構和功能劃分/分級

如圖2所示，在生產(chǎn)線管理、物流管理、模具管理、質量管理與現(xiàn)場作業(yè)團隊之間，建立了一個新一代智能MES（智能制造執(zhí)行）系統(tǒng)，來實現(xiàn)工廠的智能化協(xié)同。ER P實現(xiàn)部門間的系統(tǒng)協(xié)同和財務記賬，MES實現(xiàn)車間各班組間的協(xié)同，以及模具、物流、質量檢驗等環(huán)節(jié)的密切配合。

這樣的系統(tǒng)，既包括接到訂單后的生產(chǎn)科學排程，也包括現(xiàn)場的應變調(diào)度以應對設備故障、人員缺崗等臨時性問題。在智能計劃、智能調(diào)度、智能協(xié)同的基礎上，快速實現(xiàn)生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)的采集和分析，組合起來才是制造執(zhí)行系統(tǒng)的核心價值。

綜上所述，我國制造業(yè)過程管理、員工考核、流程約束現(xiàn)在都比較松散，工廠布局、設備布局傳統(tǒng)落后，物流體系、品種切換體系缺失，信息化應用層次較膚淺，自動化還處于起步階段，我們還處在工業(yè)2.0到工業(yè)3.0的進程中。距工業(yè)4.0的目標距離雖遠、但行動卻不能遲緩，需打牢精益基礎、并做好信息化。

企業(yè)需要高度協(xié)同的生產(chǎn)物流組織架構及流程，以實現(xiàn)計劃生產(chǎn)物流組織的高度協(xié)同而非各自為戰(zhàn)。同時需要新的物流體系、品種切換體系，以適應市場的紛繁變化而并非預投多投。企業(yè)也需要先進的智能制造管理軟件平臺，將管理體系智能化、數(shù)字化和可視化。工廠的物流節(jié)奏和管理業(yè)務流程都能協(xié)同高效，企業(yè)從投料到產(chǎn)出的時間才能明顯縮短，面向市場的敏捷反應體系才能構建，企業(yè)也才能擁有產(chǎn)品生產(chǎn)短周期、快周轉、低成本、高品質的競爭優(yōu)勢。