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精益和自动化制造和物流

贝尔纳多·尼科尔蒂

意大利罗马大学托尔韦尔加塔采购硕士

info@bernardonicoletti.com

抽象。本文介绍了精益和自动化方法，即如何在一些先进技术的支持下，利用精益六西格玛，同时简化和自动化生产和物流流程，以提高质量，减少浪费，提高敏捷性。该方法基于研究表明，为了将精益六西格玛的最佳应用应用于生产和物流，应改进新工艺，同时考虑可能使用先进的自动化。案例研究提供了先进技术在生产中的应用和影响的良好实践实例，并具有理论基础的见解。研究结果表明，精益和自动化可能是精益六西格玛在制造组织中的关键推动者。

关键词： 精益六西格玛，生产，物流，自动化，信息通信技术。

介绍

经济危机促使各组织变得更加敏捷和精简，以便迅速适应不断变化的社会经济状况。生产和物流流程的再设计必须考虑到这一必要性。精益六西格玛结合了两种不同的方法中更好的[1]：六西格玛，这有助于减少缺陷的数量和输出的变化，精益思维，这有助于减少周期时间。一定数量的组织在不同领域采用这些方法取得了优异的成绩。在优化本方法未包含的流程方面，还有另一个极其重要的方面，即流程及其活动的灵活集成。精益方法包括流动原则。实现流程的秘诀是平衡过程中的工作。这种方法通常具有恒定的生产。它成为硬编码集成。

精益和自动化旨在同时简化和自动化生产和物流流程，使其同时灵活和精益。在不同类型的组织的长期经验以及生产和物流流程设计和管理以及工具和数字化技术[2]方面的若干研究工作中，此方法清楚地显示了将业务流程改进和自动化方法整合到任何生产和物流组织中的活动顺序。

V. 普拉布、泰施和 D. 基里西斯 （埃德斯）：APMS 2013， 第二部分， IFIP AICT 415， 第 278–285 页， 2013.

2013年国际信息处理联合会国际信息处理联合会copy;

文学 评论

精益六西格玛包括一套原则和工具，帮助识别和稳定地消除废物（Muda），减少工艺质量和生产和物流成本的缺陷和变异性是战略要素[1]，灵活性在现代至关重要。在生产和物流领域，需要使用灵活的自动化技术，现在越来越多的技术以更低的成本提供，并将其应用于重新设计的工艺。

精益六西格玛实现提供了几个好处，其中包括：成本降低，生产力提高，质量提高，交货时间缩短，供应减少，客户满意度提高。精益思维通过精益生产研究应用于生产环境中，但是，这些研究没有考虑到越来越多的新技术可用。 事实上，苏吉莫里等人。认为使用自动化生产带来了不必要的成本、生产过剩和不确定性[3]。这一理论与80年代以来的趋势形成鲜明对比，当时人们对MSP和ERP系统、数控机和全自动生产线的兴趣是巨大的。高度自动化的组织不太容易受到体力劳动的典型问题的影响。然而，在自动化方面存在过度投资的例子，使灵活性和应对需求变化的能力恶化（80年代的通用汽车公司;CIM），仅提高性能的自动化仍不确定[4]。这就是为什么自动化必须灵活，并与流程的改进相连接的原因。鲍威尔和斯克尔斯塔德[5]在制造过程中应用了特定的传感器技术（RFID）。他们提出了一种方法和两个商业案例，证明这种先进技术在制造企业中的用处。

本文是一个描述性的研究[6]。电感推理用于提出一个概念框架，用于利用先进技术作为开发的推动者，并进一步支持精益六西格玛方法。部署的主要研究方法是多个案例研究。研究的科学基础是生产和物流管理文献，重点是先进的自动化技术[7]和[1]。

精益和自动化 方法

精益和自动化方法可分为六个宏观相和20 1微相（见图^1）1。第21阶段是可选的。

宏观阶段0：初步

• 背景：确定利益攸关方和 EHS的要求;
• 文化：检测组织和社会的文化 ：
• 愿景：处理有效性、效率、经济性、质量和 灵活性：
• 战略：确定需要改进的流程和 计划：

1 这是 [1] 中提出的精益和数字化方法的修改版本，以 考虑 制造环境的特殊性。

宏观阶段1：定义和测量

• 启动：启动项目并通知 利益相关者：
• 治理：确定谁以及如何管理项目：成立 团队;
• 客户之声：倾听客户的声音（Voc）：
• 指标：在关键到质量 （CtQ） 因素中翻译 VoC;
• 现为：绘制现有流程的地图 ：

宏观阶段 2：分析和过程设计

• 精益：定义如何在研讨会期间改进流程 ;
• 开赞计划：确定改进干预计划。

宏阶段 3：架构设计

• 架构设计：定义流程和自动化架构：

宏观阶段 4：构建、测试和部署

• 构建和测试：实施和测试所选 解决方案：
• 变更管理：管理转型：
• 部署：实施选定的解决方案：
• 文档：签发/更新新自动化流程的文档 ;

宏观阶段 5： 验证

• 验证：控制改进，
• 效益：评估外部和内部利益：
• 吸取的教训：从倡议中吸取教训 ：
• 庆祝：认可团队 的工作：

可选的宏阶段 6：在类似情况下复制

• 推出：将解决方案复制到不同的 部门。

为了不断改进，一旦项目完成，必须使用 DMAIC。这通常会导致技术变革的需要。

图1。 精益和自动化方法

组织必须将初始精益和自动化项目视为产生持续改进的迭周周期的开始。流程改进不应由 问题触发，而 应成为组织文化的一部分。

不断变化的 环境

对生产趋势的研究表明，改进最相关的方面之一是工艺²的技术优化。现代技术提高了流程的效率。制造商将购买越来越多的设备，以节省成本和优化业务流程。

我们指出，从机器自动化转向流程自动化非常重要。加工中心是先进的计算机数字控制机器，可以使用各种工具在同一地点进行铣削、钻探、敲击和钻孔操作。他们仍然被孤立。一个重要的发展是自动化整个过程，而不仅仅是其组件之一。为了实现这一目标，必须整合生产周期的不同机器或整个部门。本文专注于基于四种技术的架构，这些技术可以帮助这方面：物联网（IoT）、传感器技术，无论是条形码还是 RFID：大数据;和业务流程智能。

以下各节定义了这些技术中的每一项，并分析其中的每一项及其对工艺改进的可能贡献。他们的实施应该按照几代人，一次实施一项技术，并使用一些通用的中间件管理界面在一个更标准化的方式^3。

游艇

物联网（IoT），也称为机器对机器（M2M），是指允许无线和有线系统与其他设备通信的技术。这种通信可以通过将远程机器网络将信息传回中央中心进行分析来实现。通常，多层架构用于在较低级别交换信息物联网与互联网和云计算相结合，是增加灵活性和投资节省的极好方式，也与供应商的合作 [8]。对 IoT 的一个变体是使用 ZigBee 网络。

RFID

射频识别（RFID）是使用无线非接触式系统，允许射频电磁场从连接到对象的标签传输数据。目的是自动识别，可能存储数据，

2 http://en.wikipedia.org/wiki/ Productivity_improving_technologies_（历史）

3 接口标准的一个例子是 XLM 和 OAGIS，由

OAGi（http://www.oagi.org/dnn2/， 访问 2013年3月10日）。

跟踪。与条形码不同，标签不需要在读者的视线之内。它可能嵌入在跟踪对象中。产品在生产过程中附加的RFID标签可用于通过生产线跟踪其进度。在过去几年中，三个关键因素推动RFID使用显著增加：设备和标签成本降低，性能提高至99.9%，国际标准提高[9]。

大 数据

大数据是一个数据集合的特点是体积大，品种多（结构化和非结构化）， 速度（在访问速度方面）如此复杂，以至于很难使用传统的数据库管理工具或数据处理应用程序进行处理。数据集的大小越来越大 ，部分原因是它们越来越多地通过信息感应移动设备、航空感官技术（例如RFID遥感）、软件日志、视频、摄像机、麦克风、射频识别读卡器和无线传感器网络收集。

业务流程 智能

业务流程智能（BPI）是一种创新方法，不仅侧重于测量和报告，还专注于管理流程。通过他们的数据和工作流程，不同于传统的商业智能。BPI还支持分析，包括统计、报告和仪表板的生成。它们允许更清楚地了解流程。例如，在生产情况下，分析工具允许分析 KPI 并帮助采取行动。

灵活集成 技术

随着传感器技术和网络技术的发展，计算机系统（或机器）正在变得能够通过与其他机器通信来收集有关现实世界的信息，而无需人类的任何帮助。在传统的物合网系统中，单独开发用于从机器收集和分析信息的服务器。现在，虚拟化和云技术已启用物联网云或ZigBee网络，其中所有功能（如与各种设备的通信以及大数据和BPI的收集、存储和使用）都可以集中管理。这些云具有以下功能：

• • 1. 数据收集和存储：物料网云可以与任何设备通信、收集、存储数据和管理设备。由于有大量可用的信息，可以轻松分析多个数据源的组合：
    2. 数据分析：大数据允许执行统计 计算：
    3. BPI 可以灵活地操作决策 。

集成解决方案的一个例子是使用电子看板，用RFID标签替换看板卡。这允许在不操作员干预的情况下，以更高的可靠性完全自动化流程状态的'识别'

[10]和[11]。电子看板可以降低正在进行的工作库存水平（WIP），保持严格控制，并与供应商整合。

另一个应用程序是使用自动传感器、无线网络和 大数据

更新数字广告牌。这允许组织实施所谓的安东，并允许快速更改消息[1]。系统可能包括停止生产，以便可以纠正问题。某些现代警报系统集成了音频警报、文本或其他显示器。

图2。 最终架构

最后的架构显示在图2中。构建需要时间。重要的是要有一个愿景，一个人想要到达的地方，然后建立一个多代计划。每一代人本身都会带来巨大的利益。最后一代将所有组件聚集在一起，并收获协同效应。

新技术对精益和自动化方法的支持

此架构允许从灵活集成中获益。IoT、RFID、大数据和业务流程智能本身就带来了额外的好处。

• RFID 可以在过程中带来自动感应的好处 。
• 物联在线可以改善价值流中活动的灵活整合 ：
• 大数据可以帮助客户拉流量，允许添加客户需求的智能 ：
• BPI 可以带来商业智能与流程工作流程管理相结合的好处。

所有这些技术和流程的改进都可以通过其特性增加价值：可追溯性、可见性、内存和定位/本地化。精益和自动化可以改善精益六西格玛方法的这些宏观阶段：

• 定义和测量，并 验证：
  • 管理组件的生命周期（即 工具）：
  • 合规性;
  • 常规和非常规 维护计划;
  • 确定与特定地段相关的问题，并立即采取维护 行动;
  • 由于立即采取措施，生产得到改善 ;
  • 用于定义过程改进和材料分析的统计数据来源 ;
  • 组件上的标识和状态更改;
  • 节省纸张。
• 分析和过程 设计：
  • 通过存储相关权重、需要资格、质量保证要求等来提高安全 性：
  • 配置 管理：
  • 改进了关键数据的通信 。

新的架构尤其有助于减少精益六西格玛中列出的七种废物中的一部分，例如等待时间，通过缩短搜索时间、等待和移动：由于识别非标准部件、任何故障或盗窃，并有助于分析根本原因，因此可减少维修/错误/故障：库存减少，由识别成分不好要逐步淘汰。

案例 研究

为了探索精益和自动化的实际相关性，我们报告了两个案例研究的摘要，比较了使用先进技术的情况与未使用[12]的情况。在这两种情况下，都考虑

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