数字化转型和精益数字化方法

大多数数字化转型(DX)计划的首要目标听起来可疑的类似于精益生产方法最小化操作的浪费和成本，同时最大化客户梦寐以求的产品的质量(无缺陷)吞吐量．精益制造方法受益于制造业以外的大量行业，今天，精益制造方法被应用于允许收集数据为决策或设计提供信息的大多数环境中。那些融合DX技术来实现精益目标的方法被称为精益的数字或者(不太常见)数字精益．

这些所谓的精益数字方法正在推进并永久地改变现代自动化，支持组织抵御供应链问题和自然灾害的市场影响，以及最近大流行和全球原材料价格通胀的影响。精益数字化的适应性也有助于企业适应熟练劳动力短缺的情况。

图片:Pop Nukoonrat

作为六西格玛等精益管理方法的补充，精益数字化也解决了传统方法所针对的同样的浪费问题——包括不受欢迎的产品的过度生产;内部资源分配不当导致交货期过长;生产不合格的成品;材料或工件通过生产设备的路线过于复杂;以及库存中某些物品的错误库存。许多此类问题都可以通过精益数字化实时数据报告和控制数量、时间、流程、标准和当前操作条件的纠正来解决。

生产、准备、流程精益方法(3P精益方法)强调非孤立的跨团队协作，使用自动化设置的简单2D或3D物理模型(例如，由钉板上的笔记卡或桌子上的纸板块制成)来设计新流程。相比之下，精益数字3P方法将已经运行的设施中的现有设备或未来设施的数字孪生连接到数据聚合IIoT系统。然后，数字3P团队访问这些模型(以及它们支持的数据分析)，以概念化和考虑改进的操作迭代，使其比当前或建议的设计具有更少的瓶颈和问题。这种数字3P方法允许远程工作人员加入协作，以优化他们最熟悉的参数或机器部分。

当然，这种新的设计应该考虑到最终将推动行动的人员。自动化安装一直都很复杂，但最近几十年，生产或打包一组给定产品的操作变量迅速增加。COVID-19只是加速了这一趋势，并使高效的员工入职和培训工具对于那些旨在接受数字化转型持续改进的公司更加重要，同时允许新员工和老员工参与不断发展的业务方法。

看板精益方法是预先定义的通信系统，当工作需要转移到补充硬件、子部件或原材料仓时，向工厂人员发出信号。在传统的操作中，补给人员的工作是标记这些箱子以便重新填充。相比之下，精益数字看板方法采用垃圾箱监控传感器(通常采用RFID技术)，在垃圾箱需要重新填充时自动并立即检测和发出信号。互补的软件技术，如机器学习和数字双胞胎，可以模拟典型的提货和再填充，以进一步优化其库存再交付。

大多数数字化转型(DX)计划的最高目标听起来与精益制造方法非常相似——最小化操作的浪费和成本，同时最大化客户梦寐以求的产品的质量(无缺陷)吞吐量。

全面生产维护或TPM精益方法通过在发生故障(或大或小)之前定期触发服务调用来支持设备健康。这种检查和调整的调度取决于机器运行时间、周期强度和各种环境因素。另一方面，精益数字方法采用控制、力、温度和振动传感器以及机器学习软件来通知预测性维护程序，这些程序既更有效，又对维护人员的要求更低。例如:一些工业pc (ipc)和加固型自动化控制器提供实时数据记录和处理-后者通过软件包括统计过程控制，多元回归分析，人工智能功能(包括类似波形识别)和马氏-田口系统多元数据诊断和预测技术。这种分析软件可以向工厂车间发送实时反馈，从而将工业物联网数据与经验丰富的工厂人员专业知识相结合，从而产生全面的预测性维护计划。同样，工业物联网数据可以实时提供，以立即推动决策。

一些作为DX平台的工业控制器通过赋予机器与IIoT连接来支持精益数字TPM。这反过来又使生产过程能够快速、智能地根据机器需求、供应限制或市场需求进行调整。

Heijunka精益方法(很像准时生产或JIT方法)旨在通过战略性地安排和正确调整不同产品的生产运行来平滑生产周期。被交替的产品只会偶尔出现在平顺家日历上。相比之下，精益数字Heijunka利用软件分析以前运行的历史数据来计算给定机器和资源可用性状态下最合适的运行大小和顺序。通过这种方式，精益数字化平骏佳帮助运营部门充分利用当今适应性特别强的自动化机械，并为工厂人员执行复杂的手工任务提供最大限度的支持。

阅读相关文章:工业4.0和未来工厂．在决定安装什么传感器和在哪里安装之前，重要的是首先应用精益原则来绘制价值流，并确定浪费时间或产生废料的地方。精益原则可以用于传感器和数据收集技术的初始投资可以产生最大影响的地方。

软件和其他DX设计支持

正如刚才所说明的，将自动化开发的各个方面统一起来的软件是精益数字化和数字化转型工作的关键。这样的软件通常提供一个通用工程环境或者更常见的是集成开发环境(IDE)，让工程师在一个熟悉的软件窗口中将机械与IT和其他设施架构连接起来。实际上，ide还可以帮助最小化停机时间——这是大多数制造、包装和加工的主要敌人。

考虑一下传统执行的机器切换如何降低吞吐量。随着精益数字概念被越来越多地采用，转换(以满足消费者对更大的产品定制和个性化的需求)更加频繁，也更容易执行。在实践中，这就是ide真正的亮点所在——使自动化安装既模块化又可扩展。一些供应商的软件结构说明了这一点，当与其他生产线安排连接或重新连接时，这些软件结构使机器模块能够自动耦合和自我协调。

标准化ide的另一个优点是，它们可以促进更多外来自动化设备的集成。考虑线性电机输送机——一种相对较新的智能运输系统或线性运输系统，旨在取代不灵活的机械重型安排，这些安排需要复杂的转换程序(如果它们允许转换)。一些此类系统的编程相对简单，部分原因是供应商允许系统在相同的软件和基于以太网的网络中设置，就像控制较少的运动系统一样。这简化了这些灵活的自动化选项的采用，因此机器制造商和工程师在设计专属工厂时可以在适当的地方使用它们，而不必担心。

这里展示的是一个可能的设置Lenze的FAST软件．它是功能构建块软件，可以让机器设计人员虚拟地组装预先设计的控制模块。该软件包括摄像头系统的接口，用于检测机器人要处理的物体。

一些供应商的软件允许动态的程序转换;在云连接的智能工厂中，该软件甚至允许工程人员远程执行更新。这些功能支持灵活的批量生产，小到一个批量生产。

对于没有时间学习全新编程平台的工程师来说，许多自动化供应商的软件包含自动化、工业和运动控制库(包括点对点、NC、齿轮传动、凸轮、飞锯和后者的避碰例程)，所有这些都在一个生态系统中。许多集成了标准的ide，如Microsoft Visual Studio，以及通过IEC 61131-3语言和计算机科学标准进行编程。否则，工业控制器可能会接受既定的IEC 61131-3编程方法，并可选择添加更适合工业物联网应用的新代码，或适应在自动化应用中既存在又存在的编程语言，包括PLCopen, C/ c++， Node-Red, Python, block, Java和G-Code。所有这些软件标准化带来了与多功能硬件格式(如网关、hmi、控制器和电机)协同的好处，这些硬件格式不会将设置的机器功能严格地绑定到特定组件上。

消费级计算为数字精益方法提供了信息

考虑到微控制器在过去20年里的惊人进步。树莓派和类似的产品以及智能手机和平板电脑现在能够以低廉的价格获得惊人的计算能力，并且已经在自动化计算中找到了直接的用途(以及革命性的方法)。如今的硬件功能如此强大，如今消费产品的主要价值在于软件。

特别是在制造业中，工业计算最终也看到了同样的趋势。毕竟，今天的工业自动化处理器几乎可以安装在任何地方——在独立的外壳中，在驱动器中，或者在电机上。举例说明:对于许多应用程序，plc不再是硬件部件，而只是系统众多软件模块中的一个。Paramount是在系统处理器上运行的程序。因此，在一些旨在支持数字化精益的新平台上，工程师可以在硬件上运行，并通过软件进行扩展，以简化零件的维护和更换。应用功能就像下载必要的软件一样简单，就像在智能手机上一样。