【精益生产】数字化转型探索之路——基于精益生产管理的数据决策分析体系
随着“工业4.0”、“两化”融合、《中国制造2025》等理念或政策的提出，粗放式的制造生产模式的弊端被越来越多的暴露出来，中国制造昔日冠以“世界工厂”的称誉近年来已被“夕阳产业”这个词所替代，管理无疑是最大的问题，其中数字化管理也是最容易被人忽视的，本文基于精益生产理论，给大家介绍下如何构建统一的数据决策分析体系。
一、何为精益生产？
“如果TPS的信息量是100，那么最早的LP的信息量大约是30，这是信息抽象带来的损失”，从这句话里我们可以发现精益生产LP（Lean Production）理论最早起源于丰田生产方式TPS（Toyota Production System），TPS最早由大野耐一提出并推广应用，LP的概念最早是在《改变世界的机器》书中提出，后来通过不断实践完善，LP已趋于成熟，现在被广泛应用于多品种、小批量型生产企业，这与其中准时生产JIT（Just in time）理论是密不可分的。
1.精益生产理论体系：
精益生产理论体系中包含了准时生产、自动化、单元生产方式与多能工、快速换模SMED、现场管理、可视化管理等部分，智能制造的实现也参考了其中的自动化、快速换模、可视化管理等模块。
2.精益屋：
实现精益生产理论体系的方法就是搭建企业自己的精益屋，精益屋包含目标层、准则层、方法层和运作环境共四层。运作环境是精益屋的地基，包括人、机、料、法、环等方面，方法层是构建精益屋的砖瓦，准则层是精益屋的承重梁，方法层围绕四大承重梁层层搭建，构成了精益屋的主体，目标层是精益屋的屋顶，通过降低成本和现金流最大化来实现最终的利润最大化。
3.精益生产的核心思想：
上述精益屋不一定适用所有企业，比如流程型制造或者以计划型生产为主的制造企业，但是我们可以围绕精益生产理论的核心思想，取其精华，形成适用于自己企业的精益生产方式。
消除一切浪费是精益生产的核心思想，TPS的创始人大野耐一曾说过“减少一成的浪费就等于增加一倍的销售额”，在10%固定利润的前提下，要想将利润提升一倍，要么将基数（即销售额）增加一倍，要么从90%的成本中缩减10%的成本。销售额增加一倍会在市场饱和的情况下导致产能过剩和库存积压，对企业长期发展不利。
成本结构中存在大部分的增值活动，是生产产品过程中必不可少的环节，而我们减少10%成本的前提就是识别非增值活动，包括马上可以消除的浪费和改变条件可以消除的浪费。
二、基于LP的决策分析平台架构搭建
1.打通双向数据链路
在整个供应链环节中融合精益生产理论思想，以客户个性化需求为导向的订单型生产模式逐步取代大批量推式生产模式、以零库存为目标的原料采购管理、以柔性生产为主的个性化制造方式、以消除搬运等候浪费为目的的智能物流系统，构建横向集成的数字化平台。
将上述所有环节的数据采集分为四个层级，分别为传感器级、自动化控制级、制造执行系统级、企业资源级，构建纵向集成的数字化运营体系。
2.IT实现架构
通过搭建开放共享的数字化平台，实现全过程的信息化管理，以“54321”协同管理模式提升供应链运营质量和效率，以信息化技术促进管理的全方位创新和提升。
打通各个业务系统间的数据壁垒，通过ETL工具进行数据的抽取、清洗、转化等操作，搭建ODS层（查询即时性较高的业务数据，转移业务系统查询压力）和DW层（面向分析主题的历史汇总数据仓库）。
三、基于LP的数据分析模型
1.数据分析三要素：
数据分析三要素包含指标、维度、分析方法，针对精益生产分析报表按照三要素梳理出分析结构，不仅对我们后期的报表制作有很大帮助，还可加深我们对业务逻辑的理解。
2.数据分析金字塔模型：
采用金字塔模型搭建企业数据分析平台，按使用对象需求层级可分为企业级领导战略驾驶舱、各业务模块经营管理分析、基层业务人员数据查询。结构清晰且职责明确，在设计指标和报表时就会事半功倍，避免同一指标既要给领导看又要给业务人员看且他们需要的展现样式不同导致的矛盾
3.基于LP的数据分析模型：
精益生产关注计划、设备、质量等，通过分析产能和计划，调节生产节拍，做到在客户需求时间点完成让客户满意的多少数量的产品，符合准时生产的思想；通过对设备的监控，做到设备最大利用率，避免闲置，对生产异常通过设备报警来实现，减少问题处理的等待时间，体现精益生产中避免浪费的思想；通过报表驾驶舱对产线直通率、不良品的实时监控，体现了精益生产中的可视化管理模块。
针对厂长级领导制作QCD驾驶舱，反馈生产三要素质量、成本、交期相关信息；针对车间主任制作车间管理驾驶舱，便于实时管理产线人员、开线情况、7S、生产情况等；针对班组间制作班组竞技场，创造良性竞争体系，实现自我管理。
四、基于LP的数据分析应用案例
帆软提供并支持多屏可视化应用方案，包括大屏展示、台式或笔记本、平板电脑、手机移动应用、数据移动提醒等，下面介绍一些基于帆软产品制作的数据分析报表案例。
1.大屏应用：
制作QCD驾驶舱，监控生产车间实时情况，将设备状态、人员效率、报警信息、产能、良率等指标通过环形图、柱状图、折线图等方式展现，清晰明了，提高生产管理水平和问题处理及时性。
2.PC端应用：
对成品备货进行追踪，对批量备货影响计划和库存周转的要责任到人，设定动态阈值，不断降低库存空间，提升库存周转率，体现了PDCA问题闭环和持续改进的管理理念。
TQM质量管控分析，区域、车间、生产线、产品、工段多层钻取分析，质量问题逐本溯源，责任到人。
3.移动端应用：
厂长、车间主任巡视时，直接打开移动产线管理报表进行工作指导；晨会直接打开报表开会，复盘昨日生产情况，异常指标现场问责；生产管理者出差，实时掌握一线生产情况。
五、总结
精益生产的理论是有局限性的，针对不同类型的企业有不同的应用方式，其核心思想——消除一切浪费，却是适用于所有企业的，包括非生产制造型企业。推广施行精益生产理论的重点在于如何识别企业中的非增值活动并找到将其消除的方法。
文|帆软数据研究院 任敏
工业4.0倒逼传统生产模式大变革——中兴精密精益生产管理体系
帆软
文 | 帆软数据研究院 任敏
随着“工业4.0”、物联网、智能制造等理念的提出，传统的制造企业遭受到了前所未有的冲击，以高效率、大产量为主的生产模式已经不能完全适应市场需求的变化，本文以浙江中兴精密工业集团有限公司为例，讲述以数据分析和信息技术为手段基础的、基于智能制造的精益生产管理体系，这必将取代原有的生产管理模式，逐步成为现代企业生产管理发展的新趋势。
一、公司简介
浙江中兴精密工业集团有限公司授权承担集团管理功能（下称“中兴精密”）。中兴精密是一家有限多元化发展的集团公司。产业跨消费类电子部品、汽车部品、光学部品等零部件事业、装备事业、环境环保事业和信息技术及咨询等领域。
中兴精密集团创建于1990年，起步于消费类电子调谐器机构部品，2003年实现以日本企业客户为主的供货占全球50%以上的份额，2006年新加坡上市，2009年开始规模化转向汽车部品业务，并逐步开始投资于健康事业、装备事业和信息技术与咨询行业。目前总部设在浙江省宁波市，产业地域主要布局于长三角、珠三角地区7个省市。
集团确立以“企业的价值在于员工的幸福和客户的感动”为经营理念，专注学习和践行圣贤文化和稻盛和夫哲学思想，持续转型和发展，打造一个给予未来多元化高收益和永续发展的幸福家园。
二、传统生产管理模式的变革
1.传统生产管理模式的弊端
随着社会的发展、人民生活水平的日益提高，个性化的需求将会更加激烈，传统制造业正面临着如何适应市场需求变化的严峻挑战，这让以中兴精密为代表的传统制造行业意识到当前的生产管理模式存在着很多的弊端，主要包括以下四点：
成本控制较为困难。定制化产品导致产品更新附加成本增加；成本管理停留在成本核算，缺乏有效的成本计划和成本控制；成本数据依靠人工统计，及时性、准确性不高。
生产运营与生产现场方面。没有完善的生产计划与控制体系；产、供、销、人、财、物之间的信息交换不及时、不准确、不共享。
盲目生产。跟风制造，没有合理的预测采购计划、生产计划、销售计划，导致产品库存与企业资金周转出现问题。
质量管理存在问题。质量管理局限于喊口号，或仅限于检验和事后纠错，没有完善的计划、执行、监督、预防体系，问题处理得不到闭环，导致质量问题长期得不到改善或反复发生。
2. 传统生产管理模式变革的思路
针对以上弊端，中兴精密大胆创新、敢于尝试，将精益生产的管理理念融入进来，一步步细耕，从IT的角度结合智能制造，以数据的采集、融合、应用三个方面提供解决思路，逐步推出一整套适合中兴精密自己的精益生产管理体系。
1)IT角度解决思路：管理离不开数据，数字化转型之路势必要打通产、供、销、人、财、物之间的数据壁垒。
2)学习并践行精益生产管理理念：从目标层、准则层、方法层来逐层解读，以消除浪费为核心思想，以人为本，强调现场管理和可视化管理。
3)结合智能制造：信息化与自动化的有机融合，从计划、调度、生产现场、质量、人员、设备等角度打造智能制造体系。
三、精益生产体系建设规划
中兴精密在深入研究精益生产管理理念之后，结合上述的思路，搭建了自己的精益生产管理平台，建设包括生产相关的计划排程、设备管理、出入库、条码系统、质量追溯、电子看板以及数据分析等功能，平台框架如下图所示。
精益生产体系离不开管理决策，而决策离不开数据的支撑，所以中兴精密引入了帆软产品搭建了一套数据分析平台，将涉及到的产、供、销、人、财、物等数据进行整合处理，建立自己的指标体系和分析体系。
四、精益生产体系的建设成果举例
1.可视化管理：
中兴精密践行精益生产体系中的现场管理和可视化管理，结合帆软的报表工具将其应用在工位可视化、设备状态可视化、供料可视化、现场管理可视化、生产状态可视化等方面，极大的提高了生产管理水平。
1)现场管理可视化：
采用电视屏，结合数据分析工具，将生产进度、异常情况、开线情况等信息展示出来，厂长、车间主任巡视时对车间情况一目了然，便于进行工作指导与交流。
每条产线的拉头一个电视屏，用于展现该产线目前的产能、人员编制、质量情况、订单信息等，便于各班组长进行产线管理。
2)生产状态可视化：
将各产线机台的目标产量和实际产量以及达成率、工时情况用电子看板的形式展现，对生产进度实时监控，产能不足时可及时反馈并进行调整。
3)供料可视化：
将物料的需求量、当前供应量、剩余供应量用电子看板的形式展现，便于物料组发料和生产领料，另外通过计算出物料使用剩余时间，设定预警线，可以避免产线缺料影响生产进度以及避免线上物料堆积导致损坏。
4)工位可视化：
对关键岗位和瓶颈岗位进行一对一的工位安排，记录其个人信息、工作状态、工时、产能、良品数与不良品数等，提高质量管理水平以及对IE进行工序优化提供了数据支撑。
5)设备状态可视化：
将所有机台进行编号，监控其运行状态、工单号、产品类型、工单数量等，有利于设备运行计划的调整。
2.数据决策分析：
1)生产运营驾驶舱
将生产领导关注的几个主要指标用图表的形式清晰的展现出来，体现了自下而上的数据透明原则，实时监控提高了信息处理的及时性。
对接MES系统取数，结合人工补录数据进行综合分析，对产品不良原因分类、设备异常分类进行占比统计，找出其中的主要原因，利用二八原则解决问题，提高生产质量。
2)库存分析
监控每天的出库金额，便于根据剩余库存制定生产计划和销售计划。
分别对原材料、半成品、成品库龄进行分析，找出超期库存并找到对应责任部门或责任人进行改善，优化库存结构，提高库存周转率。
设定安全库存警戒线，避免出现产供销不平衡的现象，对于低于警戒线的值进行自动推送报警，做到及时反馈处理。
3)设备分析
对于各机台的运行状态、工单信息、负责员工进行实时监控，便于设备运行计划与生产计划之间的协调管理。
对设备故障进行分析，便于针对性的制定设备保养维护计划，节约定期保养带来的成本浪费以及避免遗漏问题。
五、总结与展望
中兴精密基于智能制造和精益生产理论以及帆软数据分析平台搭建的精益生产管理体系，以自动化、现场管理和数字化管理为基础，在其传统生产管理模式变革的进程中发挥了积极作用。
中兴精密将精益生产作为一种管理理念而不是管理方法来推行，其重视的是推行过程中获得的改善和增值，单元化生产与零库存的目标不适合现在的产品结构和生产管理阶段，而在自动化、现场管理和可视化管理方面却做得很好，这是将企业战略目标和精益生产理论有机结合的结果。
人工智能赛博物理操作系统
AI-CPS OS
“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。
AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化，这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。
领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位：
重新行业布局：你的世界观要怎样改变才算足够？你必须对行业典范进行怎样的反思？
重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？
重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必须如何去做？
AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了领导力模式，使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置：
精细：这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。
智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的能力。
高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。
不确定性：数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。
边界模糊：数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。
AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：
创造虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化解决方案；
对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升，提高资本效率；
人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开辟崭新的经济增长空间。
给决策制定者和商业领袖的建议：
超越自动化，开启新创新模式：利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能，为企业创造新商机；
迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新
评估未来的知识和技能类型；
制定道德规范：切实为人工智能生态系统制定道德准则，并在智能机器的开
发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践；
重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略帮助面临
较高失业风险的人群；
开发数字化+智能化企业所需新能力：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说，创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。
子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和 人工智能，像君子一般融合，一起体现科技就是生产力。
如果说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富模式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！
新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。
产业智能官 AI-CPS
用“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能），在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能；实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链。
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新技术：“云计算”、“大数据”、“物联网”、“区块链”、“人工智能”；新产业：“智能制造”、“智能农业”、“智能金融”、“智能零售”、“智能城市”、“智能驾驶”；新模式：“财富空间”、“数据科学家”、“赛博物理”、“供应链金融”。
官方网站：AI-CPS.NET
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