伴隨社會的不斷進步，市場需求不斷轉型，從原先具有大眾性、單一性的市場轉變為多元化的市場。且近年來勞動供給逐年下降，勞動成本不斷上揚。這樣的轉變導致企業的市場競爭越來越激烈，企業的利潤空間越來越小。因此，眾多制造型企業選擇以自動化生產代替人工生產的方法來提高產品品質以及生產效率，使自家的產品物美價廉，能在市場競爭中占據一席之地。然而現今眾多企業在采用自動化生產方式的過程中存在著諸多困擾，如何判斷設備功能的合理性，如何規劃設備布局方案，如何實現生產線平衡，如何提高設備的利用率，都已成為企業亟待解決的重要問題。

1 精益生產與精益自動化

1.1 精益生產與自動化

豐田式生產方式被稱之為TPS，1985年麻省理工學院為TPS冠上了名號Lean Production，即“精益生產”。精益生產有兩大支柱，一個是準時化生產（JIT），另一個就是自動化。精益生產的構成見圖1。

圖1 精益生產的構成

自動化生產可以實現產品品質化，作業省人化。在自動化生產中以生產100%的合格品為大前提，在生產過程中設備能夠自動檢測出設備異常和產品質量異常等，并能夠自動停止，堅決不把不良品流向下到工序。且又因設備能夠自動停止，這樣就不需要專人時刻注意設備運行，從而實現作業省人化。

1.2 精益自動化

精益自動化生產是在精益生產的理念上衍生而來，是將JIT，IE，5S，等思想與改善手法融入到自動化生產中，配合生產節拍進行生產作業。通過程序分析，作業分析，動作分析等IE手法，減少浪費，提高生產效率。再結合快速換模，信息目視化，6σ等技術，提高產品質量，適應柔性生產。從自動化層面來優化連續流，實現生產的全面精益自動化，再輔以大數據、物聯網等信息化技術工廠便能邁入智能制造的行列。

2 精益自動化與智能制造

2.1 精益自動化的導入

在確保生產安全的前提下，自動化導入共分為4大模塊，23個子項。4大模塊分別為工具自動化，工序自動化，產線自動化，工廠自動化。

2.1.1 工具自動化

工具自動化主要以減輕作業人員勞動負擔為主，在作業時使用一些簡單的輔助工具完成生產作業，是由“人的工作”向“工具的工作”進行轉變。主要子項如下：

1.工具道具化：通用工具加工為專用化工具，以方便使用。

2.加工自動化：手工作業工具動置為電動、氣動等小設備作業。

3.位置固定化：固定道具、小設備的使用位置。

4.自動輸送：道具、小設備的工作和人的工作分開。

5.原位置復位：作業完成后道具及小設備可恢復原位置。

2.1.2 工序自動化

工序自動化主要是以人機分離作業為主，作業員只需做裝夾，拿取工件即可，為實現一人多機，少人化創造條件，是由“人的工作”向“機器的工作”進行轉變。且因機器出錯率比人員手工作業小，產品質量得以大幅度提升，主要子項如下，工序自動化級別見圖2：

1.自動夾具：工件的位置通過夾緊裝置固定。

2.自動加工：工件的加工通過電動、油壓、氣壓等自動方式進行。

3.自動傳送：工件配件的傳遞通過電動、油壓、氣壓等自動方式進行。

4.自動停止：機器加工部位在工件加工完成后自動停止運動。

5.自動原位置復位：機器加工部位在停止加工后自動返回原位置。

6.自動彈出：工件加工完成后會自動彈出。

7.自動搬運：工件被彈出后自動搬運到下一作業工位。

8.自動測定：工件加工完成后全部自動檢測。

9.自動安裝：工件配件的安裝通過電動、油壓、氣壓等自動方式進行。

10.自動啟動：工件裝夾完成后機器自動啟動工序內加工程序。

圖2 工序自動化級別

2.1.3 產線自動化

綜合安全、工具自動化、工序自動化，以降低制造成本，提高產品質量為目標，從生產上的“點，線”升至“面”的水準。而升級至面首做的就是生產線的自動化，主要子項如下，產線自動化示范圖見圖3.

1.節拍時間：不論何種工件，皆在其必須在規定時間內制造完成。

2.前后控制：前工序有工件，后工序無工件才設備才進行運作。

3.單件流：各工序內只有一個工件在流動。

4.先導系統：某些設備有安裝控制調節系統。

5.U型生產線：設備布局依工序按U型排列。

圖3 產線自動化示范圖

2.1.4 工廠自動化

經過“點”、“線”、“面”的整和生產線實現了精益自動化，接下來要實現的就是工廠的精益自動化，主要子項如下：

1.交貨備齊：出貨有異狀探測系統。

2.目視管理：工廠生產狀態均可通過目視化了解。

3.大部屋化：結合相關部門快速解決問題。

2.2 精益自動化設備開發

精益自動化設備進行開發時必須滿足如下6項基本原則。

1.設備機動性強，管線分配整齊且有彈性，接頭可隨插隨用，方便與上下工站的連結。

2.設備穩定性強，加工工件質量高，且穩定，設備本身故障少。

3.設備利用率高，專機專用，空運行時間短，動作同步性高，且無多余附加功能，滿足既定產能需求，無過多產能浪費。

4.設備操作、調試方便，放料與取料為同一位置，工作臺高度便于員工操作，使人的工作范圍最小化，且高度一致性強，前制程出后為后制程入口，窄縱深入便于連接，有專用維護調試“窗口”。

5.輸送帶為成長式，員工作業動作與輸送同步，作業時間在輸送線節距與線速比范圍內，線速可依產距設定，節距線兩側有“接棒區”，員工作業區內有線體運轉啟動、停止開關，且線體動作變化時伴有聲音與視覺警報。

6.設備柔性化強，通用設備通過搭載專用零部件既能成為專用設備，專用設備通過更換不同零部件既能生產不同型號的產品，或可增加產能，設備通過部分零部件改造可變換其自身功能。

2.3 精益自動化與智能制造的對接

智能制造是借助新技術（大數據、物聯網、云計算等）在多個維度對企業及價值鏈的革命性整合、重塑與創新，使整個產業鏈的參與者（研發、生產、供貨、銷售、使用）在一個靈活、自主、開放的合作體系中參與完成產品的開發到銷售乃至產品生命結束。制造型企業通過實施精益自動化生產方式，加之工業3.0時代的MES、ERP、CRM、PLM等信息化技術，輔以大數據、物聯網、云計算等新技術，便能邁入智能制造的行列。

3 總結

隨著機械與信息技術的發展，工業工程與精益生產知識的普及，智能制造的提出，精益自動化生產方式開始逐步在制造業滲透，并對產品的生產制造起到了明顯的推動作用。制造型企業正可借此“東風”逐步導入精益自動化生產方式，增強生產效率，提升產品質量，以應對復雜多變的市場，更可以此為階梯借助大數據、物聯網、云計算等新技術實現工廠的智能制造。使企業自身產品的知名度與企業形象得以提升，讓企業在時代的洪流中屹立不倒。