将精益制造工具与正确的自动化系统相结合可以提高生产力
精益制造原则和自动化系统可以共存，尽管许多精益纯粹主义者认为精益目标与使用自动化相冲突。然而，自动化的智能应用可以部署自动化和精益的系统，以及可以随着工厂运营变化轻松重新配置的灵活制造系统。
Fanuc Robotics 配备视觉的智能机器人提高了精益自动化环境中的效率。灵活自动化解决方案是制造商采用适合精益制造环境的自动化的关键。精益学习中心（密歇根州诺维）的创始人兼合伙人 Jamie Flinchbaugh 表示，在评估潜在的精益自动化系统时，适当的测试是必不可少的，他建议雇用以科学方法分析制造过程需求。
试图将精益原则应用于自动化系统的制造商应执行计划、执行、检查、行动 (PDCA) 步骤，即开发和测试假设的过程，然后再进行Flinchbaugh 指出，要全面实施精益自动化，他是一名精益实践者，也是《精益漫游指南》一书的合著者。 “每个人，当他们致力于改进时，无论是业务流程还是制造流程，他们都会找出技术可以帮助他们的地方，”Flinchbaugh 说。 “我要注意的是，您确实需要测试该解决方案。
“说'这是应该解决这个问题的技术'是一回事。知道它解决了问题又是另一回事'不要让情况变得更糟，”Flinchbaugh 补充道。 “同样努力的观察——直接观察工作，了解真正的问题陈述，并通过实验进行改进——也许在这里更适用。说起来很容易：“这项技术旨在解决这个问题”，但它所做的只是让问题变得更糟，并增加三个问题。
笛卡尔机器人系统与 Bosch Rexroth 基于托盘的装配输送机相结合，以加快产品通过工作单元的速度.“我认为我们在使用技术时最常错过的就是计划、执行、检查、行动循环中的那种实验，”Flinchbaugh 说。 “我们也不测试这个概念，我们不测试这个想法，在我们跳到解决方案之前，所以我们真的必须更好地找到廉价和简单的方法来测试这个想法。假设它是计算机技术——如果我不能让这个过程在纸上运行，那么计算机所做的就是让它运行快点。因此，如果它在纸面上是一个失败的过程，那么它只会是一个在计算机上运行得更快的失败过程。”
虽然关于自动化和精益的争论仍在继续，但制造商应该摒弃这些神话，转而关注关于解决方案，Flinchbaugh 说，他最近在自动化开发商 Bosch Rexroth Corp. 网站上的播客采访中讨论了将自动化技术与精益实践结合起来的话题（有关更多信息，请参见 /lean）。 “我的经验是，在许多制造环境中实施精益意味着它确实是解决制造问题的一种方法，”他指出，“如果特定问题的最佳解决方案涉及自动化，那么这就会使自动化变得精益。”
在精益工具箱中，防错或防错是精益制造持续改进工作的关键要素。除了部署PDCA，制造商还必须寻找灵活的自动化解决方案Flinchbaugh 说，这些管理系统易于修改，还可以改进流程、节省时间并减少错误。 “首先，我们真的希望该技术具有内在的灵活性。精益就是改进，如果它不灵活，我们就无法改进。”
提高制造质量就是减少错误和缺陷，他补充说，防错是一个可以使用的好工具，利用自动化。 “一个很好的例子是视觉系统；他们可以检测到什么时候安装不正确，或者传送带或载体只能以正确的方向接收零件，以便在下一步中正确处理零件，”他观察到。 “它绝对应该成为我们改进精益的解决方案工具箱的一部分。通过使用自动化，我们首先防止质量缺陷的发生，或者一旦发生，就阻止它们继续发生。自动化可以做的事情有很多，其他的解决方案做不到，而自动化可以做到。”
精益从业者对自动化的怀疑部分源于这样一种观点，即精益系统通常涉及手动工作流程，而自动化不符合这个等式. “我想这在一定程度上取决于你所谈论的自动化类型，因为很多时候人们认为自动输送系统是硬自动化系统中最浪费的部分，”博世公司的 Kevin Gingerich 说。博世力士乐公司（伊利诺伊州霍夫曼庄园）的力士乐直线运动和装配技术部门（布坎南，密歇根州）。 “在许多情况下，这种想法源于对输送机的制造和部署方式以及可用输送机类型的过时理解。
“在认为手动流程最好的精益论点中，人们认为库存是浪费，因此在制品库存也是浪费，”Gingerich 解释道。“因此，如果某物在传送带系统上从一个地方运输到另一个地方，它就是废物的自动化处理。”
博世力士乐认为，借助精益自动化系统，精益生产不仅仅是简单的手动装配单元，实际上是关于消除浪费的时间、浪费的动作、浪费的生产。虽然该公司提供全系列的自动化系统，但 Gingerich 表示，是否将精益制造操作自动化的决定取决于具体情况。
“我们不认为每个流程都应该自动化，只是因为我们“销售自动化系统的人，”他补充道。 “我们相信，您可以通过测试、发现、分析和尝试找到最佳流程。在某些情况下，您真的不想使流程自动化，因为如果您只是重新安排工作并平衡工作，并尝试将 tr 最小化，那么您可以通过现有的体力劳动有效地完成它平均距离，然后简单地使用精益工具来创建更高效的装配系统或生产系统。然而，有些产品可能需要轻柔的处理，人类无法搬运。”
医疗或半导体制造等某些行业适合这种情况，在这些行业中，体力劳动无法复制自动化细胞可以做到。 “这就是一个例子，”Gingerich 补充道，“或者假设你有某种必须进行的粘合过程，你正试图沿着某个组件的非常窄的边缘涂上一层薄薄的粘合剂，以将两个组件配合在一起。一个人在沿着这个顶部边缘引导胶枪而不溅出胶水方面有多好？
“所以你可能想要一个机器人，即使在一个固定的自动化单元中也只做那个过程——确保流程快速准确地完成。有很多精益思想家可能正在重建在这种情况下建立联系以保持精益。当谈到输送系统时，很多人、许多精益专家和顾问在需要设计同步系统时都会想到输送机——工作速度与输送带的速度有关。”
他警告说，在向精益制造运营添加任何自动化之前，必须对流程进行适当的分析。 “如果你要探索精益，你的第一个工具可能应该是一个秒表，这样你就可以看到别人做你需要做的事情，”Gingerich 说。 “您只需为制造过程或装配过程的每一部分计时，您就会开始了解所浪费的时间。
“在制造领域，人们越来越聪明地使用精益技术。但是世界不只是一毛钱就发生了变化；你有很多人都接受过以一种方式进行制造的培训，而且他们一直以这种方式进行五年或 10 年，当您开始重新设计流程和安装新设备，或改变事情发生的方式时，您经常会遇到阻力。”
改变的阻力经常发生在手动环境，Gingerich 补充说，因为制造员工对他们的工作流程感到满意。 “公司可能会犯的一个错误就是将这个过程自动化，因为他们厌倦了与不妥协的员工或倒退或类似的事情打交道，而当公司真正需要找到最好的方法时——他们需要实施那个方法，这可能是手动方法，也可能是自动方法——只有情况会决定这一点。如果事实证明自动化是最好的方法，那么寻找一个非焊接钢的灵活系统就很重要；如果您以后需要更改流程，也许它是可以让您改变它的螺栓连接技术，b因为你可能会去。这就是精益的全部意义所在，即持续改进。”
智能自动化（自动化）是精益系统的支柱之一，另外还有减少浪费和准时制制造。通过在制造过程中部署智能、灵活的自动化，制造商可以帮助改善产品流程和质量，同时延长工厂设备的正常运行时间。
精益制造系统在许多方面都得到了机器人应用的补充，Dick Johnson 表示， Fanuc Robotics America Inc.（密歇根州罗切斯特山）物料搬运总经理。较新的视觉系统为机器人技术增加了智能，并在提高零件质量方面发挥了重要作用，这可以优化精益制造。
在机器装载应用中使用机器人有助于减少浪费并延长机器正常运行时间，Johnson 指出。 “机器利用率得到提高，因为机器人装载机比操作员更快。更快，因为你不’不必关闭冷却液，不必打开门，实际上可以将机器人安装在里面；机器人会把原始零件放进去，当它抓住成品零件时，它会快速旋转，然后机器又开始切割零件。我保证机器人将永远、永远击败操作员。
凭借其新的 ACE PackXpert 软件，Adept Technology 为用户提供了一种将机器人和其他自动化设备配置到工厂生产线中的简便方法。“第二点是质量将会提高，”约翰逊补充道。 “在精益中，七种浪费之一与缺陷有关。由于几个原因，这将会有所改善；因为机器人不断地装载机器，只要有零件，机器就会达到温度并且很高兴——它可以制造出更好的零件。它使更糟糕的部分轧花生产。当机器人装载机床时，它不需要上午休息、午餐休息或下午休息——机器在连续运行，它更快乐，而且你正在制造质量更好的组件。”
Johnson 指出，视觉系统现在部署在 Fanuc 近四分之一的材料处理应用程序中，这对质量改进大有裨益。 “有了视觉，机器人就可以检查自己的质量。视觉的使用基本上呈爆炸式增长，如果你追求 6 Sigma，并且你正在寻找每百万 3.4 个视觉缺陷，我保证视觉系统会找到它。”精益和约翰逊说，自动化系统可以共存。 “我拜访了一家大型汽车零部件制造商，他们说他们正在精益生产。我说，“精益对你来说意味着什么？”他们说，“我们不会使用任何机器人！”他们来自给人的印象是一个人更灵活，更容易适应系统的可变性。我相信他们被误导了。基本上，如果你要处理一些东西，你只有三个选择：你可以手动完成，这对复杂的工匠来说可能是一个相对简单的应用程序；你可以通过硬自动化来做到这一点，它相对不灵活，可能不会帮助你实现精益；或者您可以使用灵活的自动化和机器人来完成。机器人可以使系统比固定自动化更精简，并有助于将操作员从日常和重复性任务中解放出来。”
配备最新视觉的智能机器人可在精益环境中提供高度灵活的自动化，他补充道。 “你必须赋予机器足够的智能，以便当它们工作异常时，它们会为人类标记操作。在这种情况下，人类将不必监控正常生产，而只关注异常或故障情况，”约翰逊说。 “机器人可以容纳一个零件或整个零件系列，也可以适应零件放置的变化。在硬自动化中情况并非如此，如果你有一个翘起的零件，你就倒下了，红灯亮起，工作人员过来，每小时修理两次翘起的零件，然后它就会恢复运行.因此，相对于固定自动化，机器人的适应能力可以提高精益系统的吞吐量。
“愿景是关键。你知道，在过去，你必须为机器人固定零件，这样它们才能绝对定位，但今天他们只需把它放在传送带上，它就会找出零件的位置，然后把它捡起来。如果你要做一个part family，视觉系统可以先识别是part A，part B，还是part C，然后它可以识别零件的位置，并指示机器人去拾取它。然后机器人可以告诉上游设备这是 A 部分、B 部分或 C 部分。或者它可以使用它来加载不同的机器或操作。情报是关键。最大的区别在于视觉变得更加直观且成本更低。我还记得当愿景是 80,000 美元时，你还需要大约 80,000 美元来进行应用工程。今天，视觉的成本要低得多。我们的视觉指导是 5995 美元，我们的视觉防错是 2995 美元。它也更容易编程，因此不再需要昂贵的应用程序工程。”
现在，所有 Fanuc 机器人都内置了视觉功能，并且该公司最近添加了一个新的诊断视频监视器 (DVM) 来帮助查明在无人值守操作期间发生的错误，或者当操作员在休息期间离开单元时发生的错误。 Fanuc DVM 使用连接到 Fanuc R-30iA 机器人控制器的 iRVision 相机。据 Fanuc 称，用户使用示教器设置基于事件的触发器，该系统可以捕获制造商零件或过程的数字图像，用于 com合规性和可追溯性要求，使用事件前后捕获的视频来解决根本原因问题。 “如果你真的要精益，你需要自动化，”约翰逊说。 “您需要灵活的自动化，而机器人在其中可以发挥重要作用。”
机器人单元中的安全问题也是一个问题，Fanuc 有一个新的软件包，即双重检查安全 (DCS)速度和位置检查软件，有助于安全地缩小机器人工作单元的尺寸。 Fanuc DCS 安全等级机器人软件允许机器人系统的安全设计，以将机器人用于某些安全功能。 “它允许机器人使用冗余硬件进行一些自我检查，这为客户带来了巨大的好处，”约翰逊说。 “它可以让你安全地减小细胞的大小——浪费空间是浪费。在某些情况下，尺寸减小非常显着。它甚至可以使某些应用成为可能erent，按照旧规则。”
焊接自动化供应商 SmartTCP（密歇根州法明顿希尔斯）为客户提供适用于多品种、小批量生产的机器人焊接解决方案。 SmartTCP 创始人兼首席执行官 Efi Lebel 表示，它的解决方案可帮助建筑商减少库存并缩小工厂占地面积，同时加快生产高质量零件。
量就是库存，”Lebel 指出。 “您可以及时生产并减少库存，因为在灵活的制造环境中，您希望准确地生产满足市场需求所需的组合。 SmartTCP 专注于多品种、小批量生产，该解决方案可以帮助您减少库存并更快、更准确地构建零件。精益的另一个方面是，当你比较 SmartTCP 时，它比手工焊接更有效率——如果你用自动化代替手工焊接，你绝对会获得收益通过减少空间并节省耗材。”
机器人开发商 Adept Technology Inc.（加利福尼亚州利弗莫尔）的新编程软件为制造商提供了一种在精益环境中增强自动化和生产线优化的方法。根据 Adept 系统工程师 Travis Armstrong 的说法，Adept 软件包 ACE PackXpert 建立在其自动化控制环境 (ACE) 编程环境之上，允许用户轻松地将机器人和其他自动化添加到精益系统中。该系统针对封装应用，但 Adept 计划为太阳能行业和总装应用添加类似的系统。
“作为一家自动化和运动控制公司，我们经常被排除在外在关于精益制造的讨论中，我一直对此感到有些困惑，”阿姆斯特朗指出。 “我们一直致力于提高效率。自动化通常被视为一种在试图变得更精简、减少浪费，优化生产流程。我们现在正在开发的软件是它的延续。”
Adept 的 ACE 为用户提供了一个框架，可以将其产品与生产线上的其他机器和系统连接起来，SME 成员 Armstrong 指出自动化制造和装配技术社区。 “通过连接不仅可以进行机器人运动和视觉，还可以与您的操作员界面通信的东西——无论它们是机器面板、HMI、OPC、PLC 和机床，跟踪传送带系统、进料器，所有这些都在一个单一环境——当你调试某些东西或收集数据时，它确实让生产线上的事情变得更容易，”阿姆斯特朗说。 “这种环境为您提供了连接一切的工具——记录数据、通信——甚至将其共享到生产线管理系统，工厂经理可能希望在其中查看每台机器在做什么行。”
本文首次发表于 2009 年 2 月版的《制造工程》杂志。
