精益新工厂规划

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  精益思想是企业数字化的底层逻辑,唐道述不单单从理论层面讨论数字化转型对企业的影响,而是基于数十年在企业一线精益变革实战经历,分享下我们的经验和最佳实践。正是这些宝贵的变革经验,让我们现在得以能够帮助众多企业通过精益数字化变得更具竞争力和进化能力。

  行业领先的精益数字化工厂是无法从外部“买来”的,因为你能买到的精益数字化工厂规划方案,你的对手也能从市场上买到,通过“买”方案你是无法形成真正的行业领先的竞争优势!

  行业领先的精益数字化工厂是结合了公司竞争战略、行业领先的精益运营系统和优秀的工厂规划方法论,通过企业内部组织学习、探索、消化、迭代演变而成。

  精益数字化工厂

  规划和实施(3P)

  精益是数字化工厂的底层逻辑,其内涵是精益是从客户的角度出发,设计一个浪费最少的基于数字化管理的工厂,从而获得持续的市场领先优势。

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  很多企业在开展新工厂设计的时候,对老工厂的布局、产线设计、物流配送、品质的过程控制考虑不周,导致新工厂投产之后,造成设备的利用率低、产能和效率低下。有些工厂甚至把老工厂现有的布局管理模式一成不变地搬到新工厂来,造成新工厂后续在运作当中需要大量的改进和提升,造成巨大的浪费。

  所以在新工厂的设计阶段,就要考虑到这些浪费,就要把布局、产线设计、物流、品质方面的浪费在新工厂设计阶段就消除。所以在新工厂设计阶段导入精益原则就变得非常重要了,通过新工厂的设计,让我们打造一个精益数字化的领先的工厂,其思想是从新工厂的事后改善,到现在新工厂的事先设计

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  3P是三个英文单词Production、 Preparation和Process的首字母缩写——生产准备流程,是丰田用在建设新工厂和新产品设计导入当中用的高阶的精益工具。用3P高阶的精益工具来设计工厂的产品和流程,从而能达到最佳的品质、最低的成本、最快的交付以及最具柔性的系统,这3个P是新工厂设计的核心方法论。

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  那么3P的新工厂设计的目标是什么?我们叫一击就中,也就是说在3P工厂投产的时候,就是垂直投产。传统新工厂设计要花很多时间爬坡,解决工厂当中很多投产当中的问题,3P的工厂在投产之后,在第一天就可以按客户的需求节拍能够单件的流动,并且做出了产品又是零缺陷的,它的环境又是世界级的环境,安全有序的工作环境

  所以3P的数字化精益工厂的设计,目标就在投产之时就能一击即中,达到高水平的新工厂设计。

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  3P精益数字化工厂的核心价值是什么呢?如果和原有工厂相比较而言,3P精益数字化工厂至少要做到四个核心价值。

  第一个是1/2的员工,也就是说3P的新工厂设计,一定在老工厂的基础上,人员至少是50%的减少;同时场地更加紧凑,也就1/4的场地,用1/4的场地既可以完成原来工厂所有的工作能力;更重要的是从客户的角度出发,提供高质量的产品,不良率只有原来工厂的1/8;3P的精益数字化工厂最重要的特征是流动性,也就是说它的库存的周转率非常快,库存的周转率就代表工厂赚钱的速度,库存是减少到老工厂的1/12

  所以3P数字化工厂设计的核心价值,包括1/2的员工、1/4的场地,1/8的不良以及1/12的库存,这就是推行3P精益数字化工厂的核心价值。

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  模式 转变

  如果是把原来的工厂简单地搬到新工厂,它就能实现数字化功能吗?肯定是不能的。要把整个的运作的逻辑或者它的模式要改变,没有模式的改变,上面的四个价值是无法实现的。

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  如何转变3P精益数字化工厂的设计的模式呢?我们从下面的四个层次来看。

  首先是生产模式的转变,大部分的工厂都是所谓的“乱流的生产模式”,乱流有什么特征呢?你会看到工厂一定有共享的设备,其管理关注点是设备的利用率,而没有从整个的生产流动的角度来进行。

  所以3P数字化工厂的核心第一个模式转变,是从乱流的生产模式到整流的生产模式。没有这样的模式的转变,那么数字化工厂是没有意义的,其价值点很难真正体现。

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  这其中的难点在哪里呢?难点就在于需要对共享的设备进行改造,怎么改造呢?比方说机加工的企业,清洗机都是共享设备。如果在精益数字化工厂设计的时候,把原来的清洗机照搬不动,搬到新工厂,虽然可以采用数字化管理其作业,但是生产模式没有转变,上面所说的1/2的员工,1/4的场地,1/8的不良以及1/12的库存的价值点就无法实现。

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  3P精益数字化工厂首先要进行生产模式的转变,从集中的共享的清洗机变成单件流动的清洗机,从共线的混线的生产线变成专线的生产线,这样就从乱流的模式变成整流的模式。生产模式突破之后,在库存、品质的响应、效率,也就是人员方面可以获得大幅提升,同时场地也可以大大地减少。

  生产模式转变之后,随之而来的就是管理模式转变。原来共享型的设备和功能型的工厂布局,从投料到入库,它的周期非常长,其管理方式还是按照职能化的管理,比如说机床在一起管理,压铸一起管理,装配在一起管理。3P精益数字化工厂在生产模式转变的同时,非常重要的进行管理模式的转变,也就是从职能型的孤岛管理变成价值流的管理。

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  管理模式不一样的背后就是管理的颗粒度不一样。职能型管理的颗粒度是按天、按周来计算,也就是说投料到入库可能要一周之后才能入库,但是价值流的精益管理模式的管理颗粒度是以小时来计算的,每个小时都知道目标是否达成,如果有问题及时的处理问题。整个的管理系统所管理的颗粒度,从周变成了小时级。

  数字化工具在精益管理阶段可以发挥重要的作用。其核心数字化管理模块包括:

  精益数字化管理

  模块1 - 层级会议

  模块2 - 电子看板

  模块3 - 生产进度屏

  模块4 - 安灯和快速响应

  模块5 - 分层审核和纸卡系统

  上面介绍了两个模式的突破,一个是生产模式的突破,一个是管理模式突破,在生产模式和管理模式突破的基础上,要进行第三个模式突破,就是物流模式的突破。生产线的“血液”是由谁补充的呢?是由物流体系补充了。很多精益数字化工厂都有AGV这样的设施,但是AGV本身只是一种无人化的运输工具,没有涉及到物流模式的转变。

  什么是物流模式的转变?原有的工厂物流的模式属于“点对点”的物流模式,也就是说一般用铲车或叉车把一个长板的物料送到相应的生产线边。精益3P工厂的物流模式是“水蜘蛛”模式或者叫“大巴”模式,定时的配送,一小时送一次,这样生产线边的库存就是一小时的库存。

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  从中可以看到,工厂的设计不仅要进行生产模式的转变和管理模式转变,还要进行物流模式转变。在物流模式的转变的基础上,像AGV这样自动化的物流设备才能真正地发挥效果。

  3P设计方法论

  和其他规划工具不同之处

  3P的设计方法跟一般的工厂设计有什么不一样呢?

  首先是创新型的设计方法,3P的精益数字化工厂设计的方案至少是七种,不能只有一种方案,至少是七种方案,在七种创新的方案里面选择一种最佳的方案。也就说领先的工厂是从七个方案里面选出一个最佳的方案,得到未来的精益数字化工厂。

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  在创新的背后七个方案从哪里来呢?这就是3P精益数字化工厂独特的仿生工程(月光工作室-Moonshine Shop),所有的解决方案在大自然里面已经有答案了,大自然经过数百万年的演练,已经提供给未来工厂非常精炼的例子。

  上面的七种方案就要从大自然里面去学习,也就是说我们未来的精益数字化工厂,不是在工程师的脑子里,而是在大自然的仿生学里面。所谓的领先的工厂一定是经过数百万年的演进,得到的最佳的进化方案。

  创新不仅是数量的创新,还有质量的创新。高质量的方案源自于大自然数百万年验证的仿生学方案。所以,设计行业领先的精益数字化工厂,很大一块的创新方案是源自于大自然。

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  创新的背后是大量的科学的验证,也就是说创新是一个发散性的思维,创新到了新工厂设计的时候,形成一种方案,需要进行科学的验证。

  采用的精益工具叫月光工程,快速地把未来的工厂用模型搭建出来,不是采用头脑风暴的方式,而是采用尝试风暴的方式,把未来方案中可能存在的风险问题点都是在尝试风暴里得以验证,在设计阶段就把老工厂所有的问题都能够发现、消除至少要优化。

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  3P精益数字化工厂不仅需要数字化的工具,还需要进行四个转变。第一个是生产模式的转变,第二个是管理模式的转变,第三个是物流模式的转变,第四个是设计方法的转变,这样才能达到一个世界领先的工厂。

  应用 场景

  那么这一套方法论在什么地方可以用呢?上面提到在新工厂建设时,当然需要采用3P精益数字化工厂设计的方法论。在老工厂改造的时候,也可以使用3P的方法,领先的公司在新产品导入阶段已经用到了3P的方法,更领先的公司在任何需求变化和需要资本性投入的时候,都可以用3P精益数字化工厂的设计方法论。

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  通过3P精益数字化工厂的设计方法论,让企业把老工厂固有的问题消除在萌芽当中,也就是说在设计阶段就把这些问题消除,而不是花很多时间在事后改善。

  下面和大家分享一下世界级企业精益工厂布局,从这些布局里面我们可以洞察一些实践的真知。

  知难 行易

  在开展精益转型过程,核心管理思想是改善,非常强调知行合一,也追求循序渐进的螺旋式上升,这种改善是日常进行改善所追求的,但在做布局规划的时候,不能才有改善的思想(Kaizen),而是采用改革的思想(Kaikaku)。

  为什么呢?因为新工厂的布局规划是十年一遇的窗口期,每个工厂在进行规划之前,企业团队必须要获得真知,才能够更好的开展布局规划。所以在做布局规划时,是知难行易,也就是说一定要获得真知,在真知的基础上,才能更好地开展布局。

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  世界级企业案例

  这些真知是什么呢?就是世界级企业留下的科学方法以及实践。下面通过三个案例来给大家做一个分享。第一个是丰田汽车的案例,另外两个是美国的波音飞机和洛克希德马丁的案例。

  丰田汽车的精益管理做的最好,也是精益起源的地方,他们做布局规划的基础理念,依然很少有企业能做到。举个例子,第一个是投产之时便是赚钱之日,也就是说工厂能做到垂直投产,工厂一旦投产运行,产能可以快速的爬坡,这个很多企业是做不到,因为丰田前期规划做了大量的模拟和一些实践。

  除了这个以外,追求30%以上的效能提升,所有的指标,包括人员的效率、单位面积的产出、不良率的降低、物流距离的缩短等等,这些都追求30%以上的效能提升,有清晰的目标和原则去引领丰田汽车做这样的规划。

  第三个是追求平面和空间的集约,这三点很少有企业能够达到丰田的要求,这是丰田的一个基础理念。正是在这种基础的理念的引领下,才会有丰田汽车工厂布局规划的卓越成果和实践。

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  除了非常优秀的理念之外,在这些理念下可以催生什么样的原则和结果呢?来看一下丰田的布局,在这里面有丰田布局规划的七种流动,丰田的产线为什么是这种结构吗?

  七种流动包括产品流动、工具流动、操作流动、容器流动、物料流动等。这里面的物料和产品的流动是协同的,也是有边界和衔接的。第六个是人员流动,第七个是信息流动,一共是七种流动。

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  在观察丰田产线的时候,有没有洞察到这些原则呢?优秀的理念催生优秀的原则,然后再催生优秀的产线的布局,这些也展示出来,布局只是一个产物,是优秀理念和优秀布局原则的一个产物。

  一些美国企业能够洞察到丰田汽车非常优秀的理念和原则,然后迅速地把这些理念和原则用到自己的产线上去。这一点美国的航空工业嗅觉是非常敏锐的,所以在波音飞机、洛克希德马丁等等这些优秀的军工企业,他们开始导入精益的理念,也优先使用了精益管理的一些思想和原则,对生产线进行布局和规划。

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  波音飞机的脉动生产线是基于流动的原则,上面给大家介绍的丰田的七种流动,这七种流动可以演化成非常多的小的原则,这些小的原则指导着波音飞机在布局上每一个工位的整体布局和每一个工位上具体的工装夹具的设计、生产线的协同以及主线和支线之间的搭配,当然也包括物流的成套配送等等。

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  洛克希德马丁的 F35战斗机生产线也是遵循这样一些原则,是连续流动的、没有天车的、具有诸多防错工位的生产线。

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  这些都是精益思想以及一些长期的理念产生的布局。总结一下,上面介绍了三个实践案例,丰田汽车、美国波音飞机以及洛克希德马丁,这三个企业都是优秀理念催生了原则,正是基于这些优秀的理念和原则,才有了优秀的布局,所以布局是优秀的理念和原则的“产物”

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  卓越 密码

  明白了这样的道理,就要去洞察这些先进的理念是什么,以及这些关键的原则是什么。今天要给大家分享的是实践,即精益数字化新工厂布局设计的卓越密码,主要有两个密码需要去解码,第一个就是理念,第二个是原则。

  第一个卓越密码——理念,用24个字来形容它。第一个是战略协同,第二个是目标引领,第三个方法协同,第四个是流程为纲,第五个是管理变革,第六个是精益为魂。除了这些以外,还有一个古训——兵法家孙子说:胜兵先胜而后求战,意思是说,我们在做布局规划之前,在理念上,在方法上,在目标上已经获得超越,然后再去执行布局。圣兵先胜而后求战,就是这样一个道理。在优秀理念的引领下一定会得到优秀的布局。

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  下面对这几个内容做下阐述。

  第一个战略协同,战略协同是基于企业的竞争优势,也就是说在做布局规划之前,有没有充分地考虑到这个布局所承载的产品是什么,这个产品的竞争优势如何通过布局来获得。如果没有做这一步的思考,可以取得进步,但是,这是小的进步,这种进步不是我们想要的。如果认为十年一遇的窗口期,取得这种进步可以吗?当然是不可以的,要取得突破性的进步才可以。

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  第二个是目标引领,上面介绍的战略协同是基于竞争优势的,目标引领是基于内部运营水平提升的一个构建,例如:成本要降低多少,效率要提升多少,单位面积产出要提升多少等等,这些都是清晰的目标引领的具体要求。

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  第三个是方法保证,什么是方法呢?方法可以理解为是一种可以达成目标的结构化的操作组合,3P的方法前期可以用来设计产品,然后在这种产品设计的多种方案的引领下,可以设计工艺流程,逐层地去过滤多种工艺流程,得到最优的工艺流程,在这个基础上再谈优秀的布局。方法保障一定要去获得这种真知,这种方法究竟是什么,理解其背后的理念,理解其核心流程。

  第四个是流程为纲,在做布局规划时谈到的流程为纲,重点说的是两个流程,第一个是管理流程,第二个是工艺流程。

  第五个内容叫管理变革,这也是非常多的企业在做布局规划的时候没有去关注的。布局规划和管理变革有什么关系呢?一谈到变革,大家肯定想到的是人,想到的是组织,为什么布局规划涉及到管理变革呢?那是因为布局只是布局本身,实际上布局包含两部分,一部分是布局,一部分是布局的使用方法。

  布局的使用方法是什么呢?包含物流、组织结构和布局管理方法,这一切都是属于管理变革的内容。也就是说你不能用原有的组织、原有人的行为和原有人的理念去运作一家新的工厂,这种方法肯定是不对的,要进行管理变革。

  最后一个精益为魂,这个概念是说要把客户价值的传承以及内部过程浪费的消除作为一个基本点,贯穿始终,包括上面的战略协同、目标引领、方法保证、流程为纲、管理变革等等,这些都是要关注两个基点,一个是客户价值,一个是消除浪费。

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  明白了第一个卓越密码,就可以更好地去理解第二个卓越密码——原则。上面给大家介绍了丰田汽车在做布局规划时的七种流动,这七种流动是最基础的管理原则,在这些原则的引领下,很多企业会把它们演化成更多的原则。

  看一下庞巴迪制造部所定义的20个原则,还有物流部的20个原则,这里面的一些原则是在做工厂布局的时候,必须要遵守的,就像庞巴迪所承诺的那样,他们会说:我们坚持如下原则,不会去妥协,同时也要求其他人不要妥协。为了达成目标,坚持这些原则是非常重要的。

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  比如说单件流动,在这个时候定义的原则是不允许有人来问:为什么要单件流动呢?如果原则定出来,你再问这个问题,他会告诉你这是一个愚蠢的问题,不允许问这种问题。因为一旦定下来的原则是不可以问的。改善作战十条里面有一条叫不允许问愚蠢的问题,明确的原则需要大家去遵守。

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  在做布局规划之前,有两个基点非常的重要,第一个是正确的理念,第二个是要有清晰定义的关键原则。

  在理念的引领下和清晰布局原则的规则下,就可以开始设计布局了。那要经过什么样的阶段呢?简单来讲,经过五个阶段。每个阶段里面都有一个黄色的点,这个点是一个审核点或者称为“阶段门”。意思是说如果第一个阶段没有通过,那么是不允许开展第二个阶段,“阶段门”是一个高阶诊断过程,和领导以及管理团队一起进行审核,如果通过进入到第二阶段,不通过第一阶段继续开展。

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  第一个阶段是项目筹备阶段,实际上是筹备组织做战略协同,定义目标,定义原则,它是这样一个非常关键的阶段。如果要问哪个阶段最重要,回答是项目筹备阶段最重要。也印证了上面提到的那句话——胜兵先胜而后求战。如果一开始的理念和原则不对,后面一定是错的,一开始不对就是谬误知识,所以项目筹备阶段非常重要,一定要高层亲自参与。

  第二个阶段是现状调查,在现状调查这个阶段,要把所有的产品、工艺、原则以及以前犯过的错误,全部要理清楚。充分地了解现状,就可以去规避这些错误,同时也对未来要做哪些产品,工艺流程是什么,这些基础的理念都在现状调查阶段,发挥巨大的功能。

  第三个阶段是概要性的设计,这是把整个工厂的轮廓和框架全部定义出来。

  概念性设计结束以后,进入到第四个阶段——详细设计,把每一条生产线具体的指标如何实现,生产线里面具体的工装、夹具、标准作业、人员运行、操作员操作等等,都要进行非常细节的设计。

  最后一个阶段要为后续的实施扫平道路,也就是说我们要开始去重点去培养人,做培训,以及把实施规划做得更加清晰。

  错误 范式

  新工厂布局规划设计常犯的9个错误,也叫九大错误范式,希望大家在做精益数字化新工厂布局规划的时候,能够很好地规避。

  比如说:没有战略协同,没有考虑供应链的战略,没有端到端的优化,自动化和信息化的规划脱离精益思想的基础,像空中楼阁,使用者没参与,高层没有洞察,没有定义这些先前的理念和一些原则,后面还做了决策,这个也是巨大的风险,以及只关注物理的,没有关注组织的,没有关注大家认识上的,这些都是常犯的一些错误。

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  精益数字化

  模块1 - 精益数字化工厂规划和实施(3P)

  模块2 - 云MES

  模块3 - 云ERP系统

  模块4 - 云评估系统

  模块5 - 精益云(迅驰智能)

  模块6 - 设备数据采集(物联网)

  模块7 - 安灯系统

  模块8 - 电子看板拉动系统

  模块9 - Wintool(刀具数字化管理)