精益制造與管理、精益生產、精益管理在國內制造業已非常流行。究其概念來說，大同小異。20世紀80年代日本的豐田生產方式(Toyota production system，TPS)創造了舉世聞名的效益，被美國學者概括為精益生產(lean production，LP)，也因為創造了非常驚人的管理效益，又稱為精益管理(lean management，LM)。對於精益制造與管理(lean manufacturing and management，LMM)，文中簡稱精益制造，其含義與上述概念差不多。根據我國制造業的現實需要，可以說精益制造與管理包括精益設計、精益生產、精益管理之含義。
那麼為何精益管理當前會在我國制造業被廣泛應用？這應從我國制造業發展階段來考慮。我國制造業真正高速發展應是近三四十年的事，比美、日、德等制造強國晚一百年以上，在技術、管理等各個方面經驗不足。因而深入研究分析西方發達國家制造業發展的歷史規律就極為重要，使我們不至於走錯路、走彎路而影響我國制造業的健康發展。
作者基於三方面的認識和觀點，確立了本書的基本內容，供廣大讀者和相關專家參考。
1. 基於美、日、德等發達國家制造業發展路線的規律分析
18世紀以蒸汽機為代表的英國工業革命，開創了技術創新引領制造業發展的先河。後來，歐洲的德國、法國因在第二次工業革命中的領先地位，開拓了歐洲制造業統治世界的局面。由於18—19世紀市場主體上是一個“稀缺市場”，所以有產品、工藝、設備、材料等方面的技術創新，企業效益就好。
到了19世紀末、20世紀初，國際市場的形成和市場過剩競爭的產生，使以歐洲移民為主的美國不僅要繼承前輩的技術創新能力，還必須創造另外一種工程技術，即解決效率、質量、成本(集成起來稱為效益)問題的工業工程(industrial engineering，IE)。最典型的案例是汽車發明於德國，卡爾·弗雷德裡希·本茨(Karl Friedrich Benz)在汽車的產品設計、制造工藝上貢獻非凡，可是其生產組織形式則是作坊式，效率低下； 幾十年後大西洋另一端的美國密歇根有個叫亨利·福特(Henry Ford)的企業家，他發明了大批量流水生產線的新型生產組織形式，創造出比本茨的生產模式高幾十倍、幾百倍的生產效率。也就是說，亨利· 福特以工業工程的原理加上德國本茨的汽車技術創新，實現了市場競爭的成功。此後，技術創新和以工業工程為特征的管理創新支撐美國取得了第一次世界大戰和第二次世界大戰的勝利，打垮了歐洲同行，取得了制造業世界霸主的地位。
有趣的是，被美國人在“二戰”中打敗的日本和德國，學會了美國的工業工程並改造成自己的管理理論和方法，結合技術創新，使得日本和德國在制造業競爭中逐漸成為世界一流。特別是日本的豐田生產方式，成為風靡全球的助力企業競爭力快速提升的利器。綜上所述，產品、工藝、設備、材料的技術創新能力和效率、質量、成本的管理創新能力的結合成為當今國際上一流制造強國(美、日、德)的最明顯特征，如圖0-1所示。
圖0-1 發達國家制造業發展路線示意圖
對西方發達國家生產與管理的產生與發展過程進行總結，可以發現美、日、德先後都經歷了不同的轉型升級階段，其共同規律是，在過剩市場競爭轉型升級時，不約而同地經歷了使用IE/LP的發展階段(圖0-2)。換言之，發達國家的制造業在轉型升級的過程中都經歷了采用IE/LP的階段，確切地說是在工業工程和精益管理的基礎上累積上百年纔實施信息化、數字化、智能化改造。我國許多企業未經IE/LP的累積而天真地認為憑借信息技術、智能技術，就可提高企業的競爭力，其結果是花了大量的資金和時間卻未達到預期的效果。
圖0-2 生產與管理方式的產生與發展過程示意圖
美國按照工業工程→精益生產→信息化與計算機集成制造繫統（computer integrated manufacturing systems,CIMS）→互聯網和智能制造的路線發展，日本則是經過工業工程→豐田生產方式→全面精益生產→信息化的過程，而德國則經歷了效率工程(標準化工程)→工業工程(道維斯計劃)與標準工時測量法（method-time measurement,MTM）→精益生產、流程改善→信息化→智能制造、工業4.0的發展路線。我國的一汽、濰柴、華為等領先企業則是憑借創新性的IE/LP應用而能夠始終保持行業優勢。
歷史發展過程證明，制造業發展是“技術 管理 人”的繫統競爭過程，任何一次技術的重大突破注定與生產模式的變革、管理技術的創新相伴而行，共同推動工業經濟向更高層級邁進。從工業1.0到工業4.0，美、日、德的企業轉型升級本質上也是在管理上選擇工業工程和精益管理的應用時代，如表0-1所示。
表0-1 技術創新、管理創新與工業階段的關繫
工業階段 技術創新 生產模式 管理創新 工業1.0 蒸汽機(人類體力的延伸) 單件生產 經驗管理 工業2.0 電動機(人類組織能力的延伸) 大批量流水生產 工業工程、科學管理 工業3.0 計算機、信息技術(人類腦力的延伸) 多品種小批量生產 TPS、精益生產、企業資源計劃（ERP） 工業4.0 智能技術 智能制造 智能管理、互聯網管理等
如今,面對百年未有之大變局，智能轉型是我國制造業未來發展的主攻方向。在這一背景下，我們更需要提高企業管理競爭力。2022年4月26日，新華社發文指出，很多大型制造企業紛紛進入數字化轉型的進程……有些企業在智能制造方面投入巨大，但實際效果不如預期，很大原因在於沒有練好“內功”，即要通過精益生產打好管理基礎。企業中技術與管理不平衡，重技術輕管理是我國企業普遍存在的問題，快速提升管理能力是當前數字化轉型關鍵所在。
面對當今的現實需求和新技術帶來的新發展機遇，IE/LP與新技術的強大融合能力同樣能夠提供有效的解決方案，在智能化浪潮中繼續發揮關鍵作用。在德國，精益制造與管理被列入構成未來智能工廠的四大模塊之一。為了迎接工業4.0時代，德國企業界和管理學界提出了管理4.0這一新的管理體繫，認為要實現工業4.0，得先實現管理4.0。在我國，精益制造與管理也被認為是實現《中國制造2025》、加快轉型升級的基礎與保障，企業需要首先通過精益生產改善管理基礎，在數字化、網絡化的基礎上纔能搞智能化，精益生產要貫穿產品的全生命周期。
然而，目前無論是理論界還是實業界，對於IE/LP對智能制造的作用認知觀點都不統一。如何認識IE/LP與智能制造的關繫？如何評價IE/LP對智能制造的作用？如何正確發揮IE/LP的作用？這些問題尚未有清晰的解答。為此，本書通過分析梳理美、日、德等先進國家工業化過程中的規律性特征，明確IE/LP對企業創新發展的重要作用，並針對我國制造業的現實水平，探討在智能制造的滾滾大潮中IE/LP應該承擔的歷史作用，從實施基礎準備、實施方案選擇以及實施後的融合發展等角度深度分析IE/LP與智能制造的關繫，為我國企業實施智能制造轉型提供戰略思考和初步的解決思路。
2. 基於我國制造企業實施IE/LP的幾點考慮
1) 馬車模型： 基於企業的分析與研究
對於制造企業來說，其運營結構猶如一駕馬車(圖0-3)。馬車主要由兩個車輪、一匹馬和駕駛者(人)組成，除此之外，還有韁繩、軸等。
圖0-3 馬車模型
模型中的兩個車輪，一個是技術創新，另一個是管理創新。馬車要想跑得快，必須兩個車輪一樣大，如果一個大，一個小，馬車肯定跑不快，還會原地打轉。這就說明如果我國制造企業僅在技術、裝備上國際領先還不夠，在競爭中也會因為效率、質量、成本等管理創新要素敗下陣來。隻有管理與技術雙輪驅動，纔能支撐企業這駕馬車在工業化的道路上順利前行。
例如： 20多年前，一汽大眾買下德國大眾的全套生產繫統，連廠房都幾乎建造成一樣的。企業總經理、車間主任等重要崗位都是德國大眾的人，隻有普通員工是中國人。即便如此，一汽大眾的車在質量等方面，還是比不上德國大眾原裝進口車。原因何在？一汽大眾的管理創新能力低於德國大眾。近幾年，一汽大眾公司意識到問題所在，精益生產管理推動得如火如荼，也因此它在產能過剩的情況下仍然在同行中處於領先地位。
馬車模型中的馬代表著企業的動力。馬是否有活力，即企業是否有活力，這取決於企業文化的質量和這種企業文化決定的一繫列企業政策、機制等。一個企業如果死氣沉沉，那一定是機制、文化、政策出了問題，所以，企業文化是企業的“源動力”。
馬車模型中的人是企業的領導者、管理者、工程師和生產者等的集合。精益管理如果成功實施，最終一定會培養、鍛煉出一大批精益人纔，這是企業自己真正的財富。
2) IE/LP的基本特征
企業中的管理行為都有這樣的特征：
(1) 不可復制性。產品、工藝、設備、材料等技術要素都具有可復制的特征，所以技術創新必須申請專利，用法律來保護。
而管理創新不具有復制性，必須與本企業相結合，進行本土化自主創新。如： 日本豐田的TPS，德國大眾的管理體繫，美國福特的企業公司管理方法等，都是結合本國文化和本企業實際形成的創新性管理成果。它們不需要通過申請專利來保護，甚至還歡迎同行來參觀學習。近年來，我國制造企業有成千上萬的人去日本豐田公司學習，日本豐田公司不僅熱情接待，還詳細講解，可是這些人回國後就是復制不出TPS那樣的中國生產繫統。原因是文化不一樣，人的行為不一樣。很多人還照抄照搬美、德、日的制造模式，花費了巨大精力、財力，最終收效甚微。這都是因為沒有注意到文化和社會的差異太大。
(2) 累積性。企業的競爭力與企業對技術和管理的投入成正比，並且隻有二者有效匹配，技術投入纔能發揮價值。我國許多企業在技術投入上肯花錢，在管理投入上卻斤斤計較，所以很難和美、日、德企業抗衡。這種重技術輕管理的思想很落後，無法適應現代工業化的發展。
管理的基礎是需要累積的。累積性的特征使得管理創新不可能出現跨越式發展(技術創新可以)，必須一步一步地進行。隻有基礎打好了，纔能蓋高樓大廈。因此，精益管理隻有起點，沒有終點。管理理論和方法不隨出現的時間先後區分先進和落後。制造企業的現場管理、勞動定額、期量標準、物流繫統、均衡生產、目視管理、標準作業等，這些基礎性管理水平沒達到一定程度時，做信息化、智能制造等都是紙上談兵。我國的工業企業可能還要補上從工業2.0到工業3.0發展的課，然後纔能向工業4.0發展。
3. 精益制造與管理是信息化和智能制造的基礎與推動力
信息化和智能制造的核心是數據驅動。沒有數據的支持，任何資源都隻是擺設； 沒有及時準確的數據，決策往往是無效的甚至是錯誤的。管理基礎薄弱，數據總是處於變動中，生成的決策無法正常執行，都會導致智能制造繫統的效力無法發揮，形成巨大浪費甚至造成不可彌補的損失。之前很多企業在實施企業資源計劃的過程中，花費時間最多的就是基礎數據的整理。企業資源計劃繫統運行不理想很大程度上也是由於無法獲得標準化、規範化的數據。基礎數據沒有理順，卻大談“工業大數據”，注定是難以取得實效的。
例如，對如圖0-4所示的生產繫統進行改造，如果不先行改善而直接套用先進繫統，無法從根本上消除繫統生產周期長、庫存大、生產成本高、質量缺陷等問題，其結果必然是以失敗告終。
圖0-4 改善前的生產布局示意圖
在對該生產線進行精益設計、流程再造和布局調整後(圖0-5)，生產效率提升了92%！在優化後的生產布局基礎上，信息化、智能化纔有可能實現。
圖0-5 改善後的生產布局示意圖
我國的制造業整體上大而不強，管理基礎差，管理水平低，其關鍵問題在於(和發達國家相比)缺少IE/LP這門課。例如在電子行業，中國企業的平均庫存周轉時間為51天，而美國為8天； 在紡織服裝行業，中國企業的平均庫存周轉時間為120天。信息化、數字化、智能制造不可能建立在這種低效的生產模式之上，精益制造與管理必須是前道“工序”，構築數字化、規範化的管理基礎，之後纔可能實現智能化。無此基礎，盲目超前進行信息化、智能化改造不僅不會帶來效益，反而會帶來浪費，削弱企業競爭力。
根據中投顧問發表的《2016—2020年中國智能制造行業深度調研及投資前景預測報告》，僅16%的企業進入智能制造應用階段，52%的企業其智能制造收入貢獻率低於10%。事實上，即使在工業4.0的發源地德國，對中小企業而言，工業4.0也隻是一個奢侈的口號。
一個智能工廠，應該是精益、柔性、綠色、節能和數據驅動的，能夠適應多品種小批量生產模式。智能工廠不是無人工廠，推進智能工廠絕不是簡單地實現機器換人。如果以減少多少人作為評價標準，很大程度上會讓企業深陷泥潭，投產後發現成本不但沒有降低反而大幅上升了。雖然操作人員減少了，但設備維護人員增加了，同時技術投資帶來折舊、能耗和財務成本的大幅上升，難以收回投資，甚至拖垮企業。更遑論現實中很多時候機器並不能達到人的效能，比如汽車制造的總裝和質檢環節。脫離實際的“技術崇拜”，過度追求生產自動化，讓有著明星光環的特斯拉在Model 3項目上也曾邁入“產能地獄”，公司幾近破產。直到將總裝環節挪入“帳篷工廠”，重新定義超級工廠模式，即以一定程度的半自動化以及人工裝配取代全自動化，之後特斯拉纔再次“王者歸來”。2019年，特斯拉又將這種模式復制到上海生產基地的建設上，可行性被再次驗證。同樣地，南京某工廠有一條裝配線，一開始設置的自動化率是90%，後來發現調整為70%，增加若干人工工位，整體質量和效率反而是最優的。
自動化與數字化是實現智能制造投資最重要的部分。企業在做自動化改造前千萬要慎重，必須明確升級自動化的目的和投資回報率情況，並展開繫統分析，圍繞競爭力提升研究使繫統運行效率最高、成本最低的方案，通過“人-機”繫統的有效配置充分發揮智能資源的作用，在更高的技術平臺上更好地服務顧客。在實施智能制造時，IE/LP是其合理布局的基本原則，依靠IE/LP從精益的角度去繫統評估先進設備投入的必要性、進行技術經濟分析、開展項目規劃、制定項目實施方案與實施路線、開展預實驗等管理決策與優化活動是智能制造項目成功的關鍵。
IE/LP不僅是智能制造的基礎，更是智能制造的加速器。通過與智能制造技術的裂變融合，創造出新的生產模式、管理模式與生產技術，通過乘法效應推動企業發展進入快車道，持續保持競爭優勢。“工業工程 新技術”的復合技術形態，為企業實現雙向賦能、增能、使能。
IE/LP的這種創新性源於IE與專業工程技術之間與生俱來的強大融合能力。自IE誕生以來，每次大的產業需求迭代總是與重大工業工程創新如影隨形，不斷吸收先進技術的最新成果，推動IE從一個能級躍升到另一個更高能級，在更高更廣的平臺上發揮更大作用。從最初主要采用工程學、物理學的技術方法、實驗方法研究現場效率與成本的優化，到20世紀40年代吸收運籌學、繫統科學、心理學等多學科思想與方法，面向企業整體競爭力改善，大大增強了IE對於復雜的工業和社會生產繫統進行量化分析與繫統設計的能力。隨著計算機技術和網絡技術的快速發展與廣泛應用，IE的數據分析與處理能力顯著增強，管理範圍也跨出企業邊界而關注供應鏈、價值鏈、產業鏈的管理。在當今的智能化時代，工業工程進一步與物聯網、大數據、人工智能、5G、區塊鏈、雲計算、數字孿生等新技術相結合，這一方面賦予了IE更強的分析處理和解決問題的能力，另一方面在IE/LP加持下的新技術也具有了更高能級的生產力。精益與智能的有機融合形成了新的精益智能模式，既可以使智能化的靶點對準關鍵需求，又可以使智能化過程全面提質、增效、降本。
本書闡述了精益制造與管理的意義、概念、基本原理和精益設計、精益制造與管理的主要技術體繫，說明了精益與智能制造的關繫，並提供了若干典型實施案例。
本書由劉洪偉和齊二石擔任主要撰寫人，其中第1章、第2章由劉洪偉和齊二石主寫； 第3章中3.2節由霍艷芳和寶斯琴塔娜主寫，3.4節案例由聶斌、藺宇編寫，其餘部分由劉洪偉主寫； 第4章、第5章由劉洪偉主寫。由於作者水平有限，不免有疏漏之處，敬請各位讀者給予批評指正。
作者
2023年5月
