精實管理4.0之自働生產管理環
✎ 楊大和教授．李兆華『引興精實管理顧問公司』 | 2021-04-21
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1. 前言：兩種作法-同一個目標
精實管理和工業4.0是兩種作法，同一個目標(Rauen et al., 2018)。精實管理的做法是建立在豐田生產方式 (Toyota Production System, TPS)兩大支柱—及時生產(Just-in-Time, JIT)和自働化(Jidoka) (日本能率協會，1978)。JIT強調配合顧客需求，不過度生產。反映於生產管理就是單件流和順序生產的執行。Jidoka強調人機分離和自動停止。當異常能夠自動停止，就可以讓人脫離機器，並停止製造不良。精實管理目標在追求零浪費，因浪費是以停滯和存貨的形式存在，零浪費就是零存貨。當100%落實單件流和順序生產時，就無工程間的存貨。零浪費是終極目標，而更積極的目的在於活用低庫存環境所產生的暴露正確的問題，讓全員不斷執行Plan-Do-Check-Act (PDCA)的改善循環(Cycle)。
工業4.0作法包含三大要素的依序執行—物聯網 (Internet of Things, IoT)、大數據 (Big Data, BD)、人工智慧 (Artificial Intelligence, AI)。取三大要素的第一個字，就可以匿稱「大人物」。工業4.0的實踐非一蹴可幾，也是個不斷的PDCA改善循環。對於三要素也應該是漸進式改善過程。到達IoT前可能經歷數位轉型過程—Intranet、Internet、4G、5G等。IoT帶來資料的增加，逐步成為BD。因數位轉型帶來的資料量增加，逐步由統計樣本分析進展到BD對母體的分析。BD的資料可能呈現大量、不規則、無結構等特性，使得統計分析產生限制。因此，AI因應而生。機器學習(Machine Learning)是實現AI的主要方法之一，常見的機器學習法包含：監督式學習、非監督式學習、強化學習(秋庭等人，2021)。工業4.0終極目標是以無遠弗屆資源共享，達成終極的資源零浪費(Kagermann et al. 2013)。因此，精實管理和工業4.0是兩種作法，同一個目標—零浪費。
2.精實管理4.0
精實管理4.0是結合TPS和工業4.0，善用數位帶來的改善機會，如圖一所示。其目標在以數位化支援PDCA改善循環，以達成更高層次的卓越(Rauen et al., 2018)。
資料來源：Rauen et al. (2018)
圖一、精實管理4.0—善用數位帶來的改善機會
如圖所示，藍色代表傳統的改善專案，綠色代表數位改善，彼此之間是以穿插方式發生。精實管理4.0是不斷的PDCA改善循環，數位改善與傳統改善活動是以穿插的方式，逐步邁向更高的卓越層次。
3.從簡易自働化到簡易智慧化
精實管理4.0從現場管理的標準化和合理化開始，去除立即可見的浪費。工業3.0是以自動化科技為主，進一步提高生產效率。數位轉型帶來的機會，而進展到智慧化，最終邁向工業4.0的虛實整合系統，如圖二所示。
圖二、精實管理4.0到智慧製造工業4.0
TPS在工業3.0階段強調「簡易自働化」或是「大小適中的設備」，因為簡易，所以現場人員就可以提案自行改善設備，以發揮人的智慧。強調採用低成本/高彈性的自動化，以減少改善成本。數位環境下的「簡易自働化(工業3.0)」將進化為「簡易智慧化(工業4.0)」。
本文提出的簡易智慧化，主要是建立在既有的數位環境，善用工業4.0的「大人物」發展高彈性/高客製化數位系統，以支援豐田生產方式的兩大支柱的改善循環，我們稱之為自働生產管理環 (Jidoka-JIT Cycle, JJC)，如圖三所示。TPS兩大支柱(Jidoka-JIT)加上改善循環(Cycle)。
▲ 圖三、自働生產管理環 (Jidoka-JIT Cycle, JJC)
如圖所示，藍色代表傳統的改善專案，綠色代表數位改善，彼此之間是以穿插方式發生。精實管理4.0是不斷的PDCA改善循環，數位改善與傳統改善活動是以穿插的方式，逐步邁向更高的卓越層次。
4.JJC範例—金屬家具及健身器材
案例的員工人數約400人，主要產品為金屬家具及健身器材。現況無製品別生產順序排程，也無及時生產進度資訊，工程間存貨高。透過JJC的數位看板，可以即時管理生產進度，快速看到順序生產問題，進而排除生產問題。圖四為JJC系統架構圖，已經具備簡單的「大人物」元素。圖五為局部即時生產進度顯示板，以目視管理的即時資訊支援順序生產。
▲ 圖四、JJC範例—系統架構圖
▲ 圖五、JJC範例—即時生產進度顯示板
案例JJC具備進度顯示板可以即時顯示目前個別工程進度。灰色代表不需經過的工程、白色代表尚未開工、黃色代表進行中、綠色代表已經完成。有了即時生產進度顯示板，可以促成前後工程連結的順序生產。JJC案例已經廣泛被用於其他案例，例如—光學眼鏡製造、板金製造、模具開發與管理、大型空調機製造等。
5.總結
精實管理在數位環境下，從TPS「簡易自働化(工業3.0)」進化為「簡易智慧化(工業4.0)」，本文提出簡易智慧化-自働生產管理環(JJC)，其作法在以「機器智慧」成就「人的智慧」，依此實現智慧製造/工業4.0的目標。
6.參考文獻
Kagermann, H., W. Wahlster and J. Helbig, 2013. Recommendations for Implementing the Strategic Initiative Industrie 4.0: Securing the Future of German Manufacturing Industry; final report of the Industrie 4.0 Working Group, Forschungsunion.
Rauen, H. Mosch, C., and Prumbohm, F., 2018, Industrie 4.0 meets Lean, VDMA, Frankfurt, Germany, pp. 6-8.
日本能率協会，1978，トヨタの現場管理，日本能率協会，東京。
秋庭伸也、杉山阿聖、寺田學著，周若珍譯，2021，零基礎入門的機器學習圖鑑，采實文化，台北。
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