自働化

会不会有人看到这个働，就觉得是笔者写错字了，好端端的为什么要用繁体字呢？沿用上一篇“冷知识”的习惯，其实动的繁体字是動哦~在日语中“动”与“働”是两个不同的汉字，发音和意义都不相同。“动”是直接从中文引进的，“働”则是日造汉字，也称和字。

所以是“自働化（Jidoka）”而非“自动化”。自働化是有人字偏旁的，它强调的是人机最佳结合，而不是单单的用机械代替人力的自动化。它是让设备或系统拥有人的“智慧”。当被加工零件或产品出现不良时，设备或系统能即时判断并自动停止。

“一有异常马上停机，绝对不生产次品”，“人不做机器的看守奴”，这是丰田佐吉专注于‘自働化’发明的根本所在。丰田公司将其命名为：人字旁的“自働化”，它让一个工人可以同时照管30-40台设备，将人的价值创造能力提高了30倍以上。

通过"自働化"改善的设备或系统，可以达到两个目的，一个是不生产不良品，即用简便的机械替代人的劳作，减轻作业强度，提高工作效率；另一个是可以节省监控设备运行的看护人，即异常发生时的自动停机功能。

自働化也分为七个水平，层级越高，自働化的水平越高。大家可以通过下图来做一个简单的测试，你所在的企业目前自働化水平是几层呢？

图 自働化的七个水平

那么如何达到高水平的自働化管理，实现现场质量管理，让问题可视化呢？我们依然从丰田屋中提及的六点展开讲解。

1、自动停止

自动停止，当被加工零件或产品出现不良时，设备或系统能即时判断并自动停止。这种自动判断并停止的功能，可以让成品的不良率大大降低的同时，将人力也进行了解放。

其最早出现在丰田佐吉发明的自动织布机上自动停止装置，这个装置的作用为一旦发现有纺线断掉，随之就会引起叶片掉落，织布机就会立即停止运转，等接好纺线后才能重新启动。

图 丰田佐吉的纺织机自动停止装置

目前市场上带有自动停止装置的设备，大多是通过传感器电路检测温度、湿度、光度甚至压力、气味等等，一旦超过了工艺设定值就被视为异常，系统驱动设备自动停止设备运转。

佰思杰拥有自主产权的IOT和SCADA产品，可支持常见的PLC产品及行业通用通讯协议，具备丰富的设备互联经验，能够与MOM深度集成。可以直接在MOM系统中下达停止等指令，通过PLC对设备进行控制。

这样就可以将人的执行变为设备自动化的执行，向下驱动产线/设备和物流，提高生产效率以及质量稳定性，自底向上夯实实物制造流程。

如下图，MOM可以将指令通过佰思杰IOT模块下达给设备，也可以采集设备的实时数据。

图 与MOM深度集成

其主要实现的设备集成对象包括：机械加工类设备，热表处理类设备，SMT设备，工业机器人，视觉检测，检验测试仪器等。主要集成的数据包括：设备运行状态采集监控，设备运行参数采集监控，仪器计量结果采集，运行指令及参数下发至设备。

IOT Enabler提供支持主流PLC、智能终端、智能设备的接入，而且可以自己扩展采集通信协议，当产线有调整，或引入新的硬件时，通常通过配置建模就可以解决问题，不会受限于传统FMS系统为特定的设备所编写的固化的代码。

图 佰思杰IOT组态界面

IOT平台支持市面常见的数据采集和控制协议；支持高并发低延迟的存储设备数据；具有强大的实时数据库压缩能力；支持基于Web的组态画面设计；支持在网页、微信客户端中展示组态画面；支持互联网以及云端运行；支持边缘计算架构以及分布式部署模式。

2、安灯（Andon）

Andon也称“安灯”，原为日语音译，日语意思为“灯”、“灯笼”，最早起源于丰田汽车公司，用来实现“立即暂停制度”，及时解决质量问题，达到持续高品质的生产。而现Andon系统仅是灯光，一个声光多媒体多重自动化控制系统，是一套专门为汽车生产、装配线设计信息管理和控制系统，已经成为装配生产线中不可缺少一部分。Andon系统能够收集生产线上有关设备和质量管理信息，加以处理后，控制分布于车间各处灯光和声音报警系统。

佰思杰MOM系统可与Andon系统集成，实现实时监控并通过Andon显示状态信息，监控的内容包括生产状态、设备运行状态、物料消耗状态、实时产量分析、现场呼叫请求信息等。如果生产现场配备安灯等报警设备，可与其进行集成，通过生产执行系统触发安灯的灯光或声音进行报警。

系统支持与操作、物料、质量及看板等多类型安灯的集成，通过消息推送，将各类需要协调和异常事宜准确推送到相关负责人，还支持逐级告警和推送。

图 工位安灯看板

下图为佰思杰客户案例，中车戚墅堰所的集成智能工作台情况。

图 集成智能工作台

该工作台包含了RFID读卡器、条码枪、智能引导器、智能套筒选择器、安灯系统、工位一体机、智能工具盒等。

其工作原理为：MOM系统与工位的智能工具、智能引导器、安灯系统等进行集成，且将工位定值格内的具体物品同步至MOM系统中。通过刷卡或指纹等方式在身份识别器上验证身份后，使用工位一体机可进行登录MOM系统，可以针对工单中所需的工具，将信息传输至引导器，只需关注引导器所指的位置即可准确快速的定位工具工装。

当有操作异常时，系统可通过识别智能工具中的参数自动进行报警，或手动进行报警，使安灯亮起，以通知异常。

3、人机分离

人机分离，即当设备在运行时，人可以离开，去操作另一台设备或进行其他工作。其按照智能化可分为ABCD四个等级，下图为划分详细。

图 人机分离等级的划分

与自动停止相类似，在MOM系统上进行相关参数的设置，就可以对设备进行相应指令的下达，以实现设备自动且准确的运行，大大减化了机器对人的依赖程度，实现一个人在办公室可以对一整个车间设备的运行情况进行实时的掌握，真正实现人机分离。

再进一步讲，我们可以将这种技术手段与实际的业务场景相结合，以更贴合企业的实际需求。例如我司的案例中山东金麒麟股份有限公司全自动产线的其中一个场景：对于热压、磨削等工序，如果连续三次所生产的产品均不合格，则该道工序会自动停止并自动触发系统中的事件报告进行报警，实现对产品质量卡控的自动化，进而减少次品，减少浪费，实现精益生产。

4、防错技术

防错技术就是指在作业过程中通过对自动采集或识别的信息分析后，进行报警、标示、分类等手段，对错误进行预防、控制、消除。

防错分为三大类：设备防错、物料防错、人工防错。

对于设备防错，佰思杰MOM平台可以与IOT平台无缝集成，并直接在MOM系统中对设备运行时的参数进行相关的设置，当设备运行时的参数不在所设置的区间内，则会进行相应的预警或停机，以防止设备在错误的参数设定下进行生产。

同时，佰思杰Nebula平台还具备内置的看板、报表设计器，支持丰富的数据源配置以及多种动态的图形图表控件，还可将多个看板组件设置为一个组合看板，具备数据钻取、动态提示、数据联动的功能。

图 内置看板设计器

下图为我司在其他案例客户中的设备看板示例展示，对设备运行时的相关参数及状态进行实时的监控，以确保设备运行无误。

图 设备看板示例

对于物料防错，佰思杰MOM平台可以在开工前对本工序所需的物料、工具工装等进行开工检查；在生产时可以对物料及相关生产要求进行自动核对并进行卡控。

对于人工防错，可以通过建立标准的操作要求及操作规范，以及完善在生产过程中的自检、目检等检验的相关规范，来进行生产过程中的人工防错管理。

根据防错的效果，防错技术可分为如下三个等级：

l 第一级：不制造缺陷的防错，即不可能制造出坏零件，可能损坏的零件数为零；

l 第二级：不传递缺陷的防错，即不可能将坏零件传递到下一工位；

l 第三级：不接受缺陷的防错，即后续工位不接受坏零件。

错误是不可避免的，但缺陷是可以被消除的。如果借助系统在错误产生前就对其进行严格的卡控，并将其进行反馈且采取相应的措施，错误就不会转变为缺陷。防错技术的理想状态是不制造缺陷的防错，这是最主动、最经济、可预见并防止错误的控制技术，这样才能从源头上控制失误，减少缺陷，减少返工和残次品成本，实现企业精益化生产。

5、现场质量控制

对于现场质量控制，坚持“三不”原则是对待不良品的基本原则，也是保证品质零不良的基础。“不接受不良品、不制造不良品、不流出不良品”。

不接受不良品是指员工在生产加工之前，先对前面传递的产品按规定检查其是否合格，一旦发现问题则有权拒绝接受，并及时反馈到前工序。前道工序人员需要马上停止加工，追查原因，采取措施，使品质问题得以及时纠正，并避免不合格品继续加工造成的浪费。

聚焦至佰思杰Nebula平台，可以对生产所需的原材料进行来料检验，支持多种用途的检验，并在生产开工前对该道工序所需的物料及其他生产资源进行开工检查，以遵守不接受不良品的原则。

图 支持多种检验用途

图 工单开工点检

不制造不合格品是指接受前道的合格品后，在本岗位加工时严格执行作业规范，确保产品的加工质量。对作业前的检查、确认等准备工作做得充分到位；对作业中的过程状况随时留意，避免或及早发现异常的发生减少产生不合格品的概率。准备充分并在过程中得到确认是不制造不合格的关键。只有不产生不良品，才能使得不流出和不接受不良品变为可能。

聚焦至佰思杰Nebula平台，可以对各工序或子工序进行人机料法环等相关生产因素的设置，还可以对一些特定的参数规格进行设置，以确保严格按照生产标准进行生产，遵守不制造不合格品的原则。

图 支持工序中生产因素的设置

不流出不合格品是指员工完成本工序加工，需检查确认产品质量，一旦发现不良品，必须及时停机，将不良品在本工序截下，并且在本工序内完成不良品处置并采取防止措施，本道工序应保证传递的是合格产品，否则会被下道工序或“客户"拒收。

聚焦佰思杰Nebula平台，可以结合实际业务场景，在生产工序或子工序中添加相应的检验序，以对生产过程中的质量进行严格的管控，尽早发现错误并直接在当前工序进行返工返修，遵守不流出不合格品的原则。

图 支持检验工序的定义

6、从根源处解决问题（问5次为什么）

从根源处解决问题，其具体的做法为“问5次为什么”。

丰田生产方式的创始人大野耐一先生曾举了一个例子来找出生产线停机的真正原因。

有一次，大野耐一发现生产线上的机器总是停转，虽然修过多次但仍不见好转。

于是，大野耐一与工人进行了以下的问答：

为什么机器停了？
因为超过了负荷，保险丝就断了。
为什么超负荷呢？
因为轴承的润滑不够。
为什么润滑不够？
因为润滑泵吸不上油来。
为什么吸不上油来？
因为油泵轴磨损、松动了。
为什么磨损了呢？
因为没有安装过滤器，混进了铁屑等杂质。

经过连续五次不停地问“为什么”，才可以找到问题的真正原因和解决的方法，就是在油泵轴上安装过滤器。如果我们没有这种追根究底的精神来发掘问题，我们很可能只是换根保险丝草草了事，真正的问题还是没有解决。

“问5次为什么”是为了恰当的定义问题背后真正的问题，是一种诊断性技术，被用来识别和说明因果关系链。通过对任何问题，连问5个为什么，不断提问为什么前一个问题会发生，直到回答“没有好的理由”或直到一个新的故障模式被发现时候才停止发问，从而找到问题的根源，从根本上将问题彻底解决，防止再次发生。其核心精髓是把各种投入和预防大多数问题症状的方法直接联系起来。

问5次为什么只是一个比喻，有时候可能问完3次为什么就得到了重要的启示，但还有时候，或许需要问6次为什么才能获得新启发。

问5次为什么，看似简单，却从根本上解决一个企业的问题，比如企业担心的营销问题，从源头说也许是产品研发问题；企业担心的人员执行力问题，也许是薪资激励问题，遇事多追问几个为什么，才会找到问题背后的真正问题。

总之，自働化就是使设备具备发现异常和报警功能。通过MOM系统的实时数据采集，可以实时掌握生产状态，当出现生产错误、设备故障、安全隐患等异常情况或潜在风险时，MOM能够立刻触发相应的处理流程，将损失降到最低。

四、结语

精益生产促进了机械工业生产线的又一次革命，再经过上百年的演变，从锤子扳手变成了一排排自动化的机械臂，但这就是精益制造的尽头了吗？精益生产的理念是减少浪费，消除制造多余的、不必要的消耗。

那么，如何知晓浪费在哪里？多余的东西在哪里？这个问题传统精益基本上靠人，难以分析得清楚。

这就需要通过IT系统掌握具体的、实时的生产信息，支撑对生产过程瓶颈问题的准确分析。在此基础上，支持企业在生产过程中，实现精细化的生产管理与过程控制，从而减少浪费、实现精益生产。

MOM系统是支撑实现精益生产理念的一个平台，是精益生产落地的重要载体。精益生产的规章制度及其落实，都可以在系统中体现出来。概括来说就是：先进的生产管理方式要靠先进的技术来推动，反过来，先进的技术也要和先进的生产管理方式融合起来。

佰思杰Nebula平台就可以很好的支撑精益生产理念，分层架构一体化平台也有力的保障了项目实施可以更高效地进行交付落地。下图为佰思杰Nebula平台架构，保证单一数据源的同时，精益生产的规章制度及其落实，都可以在系统中固化和体现出来。

图 佰思杰Nebula平台