机器人解决方案：精益制造的下一阶段
今天的制造商面临着飞速增长的需求，但满足这种需求的资源有限。许多人正在寻求通过精益生产来减少浪费和提高生产力，但这些举措往往不尽人意。机器人技术可以提供答案。制造业对机器人技术并不陌生，但这些技术通常在精益战略中并不突出。然而，适当实施机器人解决方案可以帮助制造商实现他们的目标。
什么是精益生产？
精益生产起源于丰田生产系统，这是一家汽车制造商在20世纪中期提出的理念。精益原则的核心是将价值最大化，同时将浪费降到最低。这种浪费分为七类。
●生产过剩
●库存
●运动
●缺陷
●过度处理
●等待
●运输
减少或消除这些废物类别让制造商变得更有利可图，并为他们的客户提供更多价值。最终的目标是去除任何不能让最终用户满意的东西。当这种情况发生时，制造商将变得更具成本效益，并建立一个忠实的客户群。
精益生产自其诞生以来一直在不断发展。一些制造商包括第八种浪费：未被充分利用的人才。此外，曾经流行的做法，如及时生产，已经不再受欢迎，因为企业已经认识到他们并不像他们看起来那样精益求精。该理念的下一个转变可能是对机器人技术的更大强调。
机器人如何实现精益制造
如果使用得当，机器人完全符合许多精益原则。以下是机器人解决方案实现和扩展精益制造可能性的几种方式的详细介绍。
（1）最小化等待时间
机器人在精益制造中的最大优势之一是它们的速度。他们可以在更短的时间内创造更多的吞吐量并提高利润，这是精益的主要目标之一。更短的周期时间也只是这些节省的开始。
机器人不需要换班，可以通宵工作，周末不休息。这消除了某些领域的换班，并有助于避免因换班而导致的生产力损失，这对人类工人来说是必要的。研究表明，轮班工作可以使每个工人的生产力降低多达 7.7%，因此改变这个系统可以带来实质性的改进。
消除转换让制造商减少等待的浪费。设施无需每天或每周关闭并重新启动，而是可以 24/7 保持高效，几乎没有停机时间。
（2）提高资源效率
机器人技术还可以帮助制造商从他们的材料中获得更多收益。在加工、切割或执行其他消耗材料的工作时，机器人比人类提供更高的精度。因此，他们可以使用更少的资源生产更多产品。
这种提高的材料效率还减少了回收过程或回收废料中的能源和运动浪费。现代材料很坚韧，有些材料的耐热性高达 220 摄氏度，这对于最终产品来说非常出色，但重整或回收利用能源密集型。机器人通过更精确产生更少的废料，所以这不是一个问题。
减少废料和相关能源和运动的制造商变得更加有利可图和效率更高。这些精益改进很难与手动流程相匹配。
（3）确保始终如一的质量
同样，机器人解决方案也可以产生更一致的质量水平。缺陷是精益制造的主要七大浪费之一，它们很可能与手动流程有关。即使是优秀的员工也会感到疲倦、无聊、心烦意乱，并且只会犯错误，从而产生缺陷。相比之下，机器人可以重复产生相同的结果。
机器不会分心或疲倦。只要它的编程和任何传感器都是准确的，只要它处于良好状态，它每次都能提供相同质量的工作。这意味着更少的缺陷，意味着更少的材料浪费和返工。
这些系统还将从确实出现的缺陷中学习。错误日志将提示错误的来源，让制造商根据需要调整流程或机器，以防止将来出现类似问题。因此，随着时间的推移，机器人技术将消除更多问题。
（4）减少过度运动
机器人对精益制造的一个不太明显的好处是它们如何减少运动。机器可以以人类无法做到的方式移动，让它们以较少的物理运动将零件或产品从一个区域运送到另一个区域。例如，自动化物料搬运工可以垂直扩展货架来取回包裹，而不是爬梯子或抬起它们。
机器人还可以通过处理与运动相关的过程来减少过度运动，而人类工人则专注于其他任务。步行需要工人花费大量时间从货架上挑选物品，从而导致浪费。更精简的方法是让机器人在员工工作时进行挑选。
虽然这种替代方案仍然涉及运动，但运动不再减损增值过程。因此，这种基于机器人的方法减少了浪费，帮助制造商接受精益原则。
（5）提高安全性
另一种容易错过的浪费形式来自安全事故。员工的健康和福祉是提高工作场所安全的最重要原因，但事故代价高昂且造成浪费。受伤导致的停机时间相当于6500 万天的生产力损失。
机器人可以通过自动化最危险的任务来预防这些事件。处理危险最安全的方法是完全消除它；自动化有助于实现这一目标。不必接近最大危险的工人可以避免这些风险。
这些安全改进还减少了等待和运输的精益浪费。更少的伤害意味着更少的计划外停机时间和更少的将人员运送到医院的需要。考虑到某些制造工作的危险性，这些改进可能会产生重大影响。
在精益环境中实施机器人
机器人技术可以实现和扩展精益制造，但重要的是要认识到机器人不一定是精益制造。他们是否改进战略取决于他们的实施。
使用不当甚至会阻碍精益制造目标。简单地提高生产速度和产量只会更快地产生废物。考虑到这一点，制造商可以遵循一些步骤来实施机器人技术以改善精益环境。
（1）确保灵活性
制造商在设计机器人系统时必须牢记灵活性。制造业中的许多机器人执行单一的、高度专业化的功能。这对效率很有好处，但对于精益环境来说并不理想，因为它不灵活。
重大供应链中断现在至少每 3.7 年发生一次，因此生产线必须能够适应不可预见的情况。否则，干扰将产生重大损失，这并不精益。制造商可以通过在刚性单任务系统上使用协作机器人和多功能机器人来解决这个问题。
（2）考虑人类变量
精益制造在实施机器人时必须记住人的变量。公司几乎可以控制机器人系统的各个方面以优化其性能，但他们无法对人做到这一点。人们不可避免地会引入一些不确定性和不均匀性，因此机器人必须考虑到这一点。
即使是高度自动化的工作流程也不能在每次因素都保持一致的假设下运行。这意味着机器人应该能够适应和调整他们的速度和流程，以匹配工作流程中人类部分不断变化的结果。如果他们继续以相同的速度运营，尽管工人放慢了速度，他们只会制造更多的浪费。
（3）仔细分析成本
制造商必须记住，机器人很昂贵。这看起来很简单，但很容易被他们的潜力所吸引，而忽略他们在特定场景中的实际投资回报率。公司必须仔细分析各种机器人解决方案的成本和回报，以尽量减少中断和最初的金钱浪费。
一般来说，机器人的总成本通常在其价格标签的三倍以内，因此制造商应该将预算建立在慷慨的高估之上。然后，他们应该分析实施机器以获得最快 ROI 的最佳位置。这些详细的成本和回报分析将有助于最大限度地减少实施过程中的浪费。
机器人技术可以释放精益制造的潜力
机器人不一定是精益技术，但它们对制造商来说具有巨大的潜力。了解他们如何实现这些改进并仔细应用它们的公司可以减少浪费并最大化利润。在许多情况下，精益制造计划忽视了机器人的潜力，但这应该会改变。随着越来越多的企业认识到这些好处，机器人解决方案可能成为精益制造的下一阶段。
