Бережливое производство 4.0: цифровые технологии в повышении качества продукции и услуг

Цифровые технологии открывают новые возможности в повышении качества товаров и услуг от уровня отдельно взятого производства до национального масштаба. Обратим внимание, что информационно-коммуникационные технологии и электроника, обусловившие возможность автоматизации производства, в рамках которых развились единые информационные системы, специализированное программное обеспечение являются технологиями третьей промышленной революции. Основой четвертой промышленной революции являются кибер-физические системы, обуславливающие возможность взаимодействия огромного количества людей и машин в режиме реального времени. Данный факт имеет ключевое значение для производства и управления качеством, так как обуславливает возможность создания гибкого производства, реагирующего на постоянные изменения количественного и качественного состава спроса наиболее эффективным способом с учетом существующих ограничений и возможностей. Каждая промышленная революция может быть охарактеризована основными технологиями, обуславливающими изменение производственных и социальных отношений. Вместе с эволюцией технологий развиваются и подходы к управлению качеством. Исключение не составила и цифровизация концепции бережливого производства, что привело к созданию новой концепции «бережливое производство 4.0», интегрировавшей теоретические и методологические основы традиционного бережливого производства и возможности, создаваемые технологиями четвертой промышленной революции.

Основателем концепции «бережливого производства» является Тайити Оно, создававший производственную систему Тойоты в 1950-е годы. Суть этой концепции заключается в том, чтобы устранить потери и затраты, не создающие ценности для потребителя, тем самым обеспечить требуемое потребителям качество с минимально возможными затратами. Когда Тайити Оно изучал завод Тойоты, он использовал один очень полезный метод, а именно – чертил круг мелом в определенном месте завода, становился в этот круг и наблюдал за производственным процессом. Данный метод известен как «Генти Гинцубу» или «Иди и смотри».

В настоящее время продукция становится все более сложной и высокотехнологичной, что отражается на количестве и сложности производственных процессов. Увидеть и распознать неэффективность процессов своими глазами становится практически невозможным, тем более для предприятий, уже оптимизировавших свою деятельность методами традиционного бережливого производства. Цифровые технологии сегодня открывают новые возможности в использовании методов бережливого производства.

Наряду с тем, что исследователи и практики признают необходимость внедрения цифровых технологий в бережливое производство, сомнения не вызывает и тот факт, что цифровые технологии могут не принести желаемого эффекта или нанести вред функционированию производства и качеству продукции.

Необходимо понимать, что бережливое производство есть глобальная концепция, в основе реализации которой лежит организационно-личностный подход, в то время как Индустрия 4.0 и цифровые технологии концепцией не являются, это лишь набор аппаратных и программных средств, способных обеспечить взаимодействие физического и киберфизического мира в режиме реального времени.

Бережливое управление ориентировано на внедрение методов самими сотрудниками. Основа этих методов заключается в том, что сотрудники должны быть вовлечены в процесс изменений, только тогда будет иметь место процесс непрерывного улучшения. Основа бережливого производства – увеличение ценности за счет организационных изменений, активного вовлечения и непрерывного развития сотрудников. Напротив, Индустрия 4.0 представляет собой технологический подход. С помощью киберфизических систем, датчиков и программных кодов все производственные системы связаны через Интернет вещей. Внедрение цифровизации в производственные системы создает ки-берфизические производственные системы, которые обеспечивают единообразное представление продукта, средств производства и производственных систем с учетом меняющихся процессов в цифровой среде. Большая часть процессов станет самооптимизирующейся без непосредственного участия сотрудников. Осознание данного противоречия важно при внедрении цифровых технологий в бережливое производство [1] .

В то же время стабильность производства и стандартизация процессов являются также основой бережливого производства и, когда стандартизация будет поддержана цифровыми технологиями и наоборот, цифровизация создаст возможности для гибкости и адаптивности.

Принцип контроля также реализуется с использованием цифровых технологий более эффективно, позволяя организации динамично реагировать на изменения. Сбор, обработка и анализ информации станет доступен на постоянной основе в режиме реального времени без использования рабочих, улучшения станут основаны не на субъективных представлениях персонала, а на значительных объемах проанализированных данных.

Рассмотрим матрицу инструментов цифрового бережливого производства компании «Бэйн» (рис. 1). На основании своего многолетнего опыта в области стратегического и операционного менеджмента и практики реализации концепции бережливого производства компания разработала матрицу интеграции цифровых технологий и рычагов повышения эффективности производства на цеховом уровне и уровне предприятия. Данная матрица представляет интерес не столько с точки зрения комплексности представленных на ней технологий и рычагов, сколько с точки выбора классификационных признаков для анализа. Необходимо понимать, что аналитики «Бэйн» отразили в матрице результаты ограниченного практического опыта и представили лишь основные технологии и рычаги, матрица не претендует на академичность, но позволяет сделать ряд интересных выводов.

Матрица цифрового бережливого производства компании «Бэйн» помогает нам взглянуть на особенности применения цифровых технологий в бережли- вом производстве с точки зрения уровня и масштабности решаемых задач: цифровые технологии могут быть применены для оптимизации работы цехов, отдельных цехов, групп цехов, групп оборудования и рабочих. При этом технологии могут быть применены к работе отстающих цехов и участков, в целях их вывода на определенную результативность, так и к работе передовых цехов для демонстрации и дальнейшей диссеминации лучшего опыта. Конечно, наибольший эффект будет давать применение цифровых технологий на уровне предприятия в целом. Обратим внимание, что ряд цифровых технологий, включающий в себя аддитивное производство, автономные транспортные средства, робототехнику может быть использован в настоящее время исключительно на уровне цеха. Более широкое применение у таких технологий, как интеллектуальная автоматизация. Технологии умного и адаптируемого производства и Интернета вещей применяются на всех этапах от получения заказа до отгрузки товара покупателю, тем самым обеспечивая постоянный рост соответствия продукции и услуг гибким требованиям потребителей.

Передовые технологии

Рычаги на уровне цеха

Рычаги верхних уровней

Качество доходность

Предупрежда ющие меры

Эффективность процесса производства

^Прозрачность^ цепочки поставок Е2Е

Использование оборудования и ОЕЕ loT J платформы и катализатору

Инструменты 7 цифровой фабрики X

Умное и адаптируемое планирование производства Машинное обучение и ПО для моделирования Расширенное моделирование

Интеллектуальная автоматизация

Аддитивное производство Автономные ТС и дроны Робототехника

Инструменты мониторинга деятельности предприятия Системы камер и устройства дополненной реальности

Интернет вещей (сенсоры и датчики) Кибербезопасность, инфраструктура и вычислительная способность

Условные обозначения:

OEE – Overall Equipment Effectiveness – общая эффективность оборудования;

S&OP – Sales and Operations Planning – планирование продаж и операций;

E2E – End-to-end – управление полным циклом от заказа до поставки.

Рис. 1. Матрица инструментов цифрового бережливого производства [2]

Следующей мы рассмотрим модель интеграции инструментов бережливого производства и цифровых технологий, предложенную научным сообществом. Немецкие исследователи в качестве измерения матрицы по оси бережливого производства предложили использовать основные инструменты бережливого производства, а цифровые технологии разделили на три основные группы: обеспечивающие сбор и обработку информации, взаимодействие машин с машинами и взаимодействие человека с машинами.

Немецкие исследователи задались вопросом о том, насколько сильное действие оказывают цифровые технологии на реализацию инструментов бережливого производства. С целью нахождения объективного ответа на данный вопрос был проведен семинар для 24 представителей лидеров автомобильной промышленности, занимающихся руководством проектами в сфере Индустрии 4.0. На настоящем семинаре авторы матрицы ознакомили представителей бизнеса с представленным видением возможных пересечений и попросили оценить силу влияния цифровизации на бережливое производство. Результаты исследования представлены в форме таблицы, где один плюс означает низкое влияние, а три плюса - сильное влияние (табл. 1).

Таблица 1

Влияние цифровых технологий на эффективность использования инструментов бережливого производства [3]

Инструменты	Сбор и обработка данных				Машина - машина		Машина -человек
	s Оч н О у И ей о Ч и s	о S 2 И К о У Ч ей О Ц S Ю У О з CQ	о ей о К 3 ^ Ч О и	ей К к <	5 9 ^ м S ч § & S о н н О S m	и в: й S Й & О О со Н s m & s го	W ей ьП М Н	к: СЗ Л И н я и 2 §
5S	+	+	+	+	+	+	++	+++
Кайдзен	+	++	+++	+++	+++	+++	+++	+++
Точно в срок	++	++	+++	+++	+++	++	+	++
Дзидока	+	+++	+++	+++	++	++	+	+
Хейдзунка	++	++	+++	+++	+++	++	++	+
Стандартизация	++	+++	+++	+++	++	++	+++	+++
Время такта	+	+	+++	+++	+++	+++	+	+
Втягивание	++	+	+	+	+++	+++	+	+
Разделение машин и людей	+	+	+	+	+	+	+++	+++
Люди и команды	+	+	+	+	+	+	+++	+++
Сокращение потерь	+	+	++	+++	+++	+++	+	+

Таким образом, исследователи пришли к выводу, что все цифровые технологии поддерживают инструменты бережливого производства в той или иной степени, обеспечивая рост качества процесса производства, сокращение потерь, не приводящих к созданию дополнительной ценности для потребителя. К схожим выводам пришли исследователи Бразилии, изучившие результаты сторонних исследований в области бережливого производства 4.0 [5] .

Исследователи Германии, Англии, Италии поставили вопрос о поддержке цифровыми технологиями практик бережливого производства и выявили 8 основных механизмов повышения качества продукции и услуг за счет интеграции бережливого производства и цифровых технологий. В целях количественной оценки влияния технологий на выделенные механизмы, исследователи провели 12 фокус групп, в которых приняли участие эксперты, имеющие в среднем 14-летний опыт работы на таких должностях, как менеджер цепи поставок, менеджер операций или старший консультант (табл. 2). В графе баллы отмечено совокупное влияние выбранных цифровых технологий на реализацию механизма бережливого производства.

Количественная оценка поддержки цифровыми технологиями механизмов бережливого производства [6]

Таблица 2

Механизм	Технологии	Баллы
Видимость	Расширенная аналитика для улучшения прогноза спроса Интернет вещей для автоматической балансировки производственных линий	162
Точность исполнения	Автономные транспортные средства для уменьшения количества человеческих ошибок Аддитивное производство для производства очень сложных продуктов по конструкции	108
Скорость исполнения	Автономные транспортные средства с использованием планирования маршрута для сокращения времени транспортировки Робототехника для синхронизации операций и сокращения времени настройки	100
Обратная связь	Виртуальная и дополненная реальность для выявления дефектов и ошибок Интернет вещей для создания самокорректирующейся системы	95
Вовлечение	Робототехника для уменьшения лишних движений операторов Виртуальная и дополненная реальность для более эффективного обучения	86
Гибкость во времени	Аддитивное производство для производства небольшими партиями Расширенная аналитика для лучшего соответствия требованиям клиентов	44
Гибкость в пространстве	Интернет вещей для поддержки выбора местоположения Робототехника для создания более компактного макета	41
Предупреждение	Расширенная аналитика для прогнозирования износа инструмента Аддитивное производство для эффективного создания специальных запасных частей	29

Результаты настоящего исследования ещё раз доказывают существенные возможности, отрываемые цифровизацией в оптимизации механизмов бережливого производства. Особое значение приобретают технологии, обуславливающие возможность проведения расширенной аналитики и взаимодействия объектов управления в режиме реального времени (Интернет вещей). Что касается механизмов, то, по мнению экспертов, больших успехов цифровизация добивается в области повышения видимости, точности и скорости исполнения.

Технологии индустрии 4.0 сегодня действительно способны повысить качество выпускаемой продукции и услуг, что доказано исследователями на примере интеграции концепции бережливого производства и цифровых технологий. В настоящей статье мы показали, как именно цифровые технологии обеспечивают рост качества, за счет сочетания каких инструментов и механизмов организации способны добиться наибольших успехов. Тем не менее, необходимо помнить, что бережливое производство является основополагающей концепцией, а цифровые технологии способны лишь совершенствовать уже оптимизированные процессы, создавая возможность реагирования на изменения во внутренней и внешней среде в режиме реального времени с минимальным участием человека, тем самым обусловливая возможность создания производственных систем будущего – гибких адаптивных систем, реализующих исключительно полезные функции производства и управления в целях максимального удовлетворения потребностей потребителей с минимальными затратами.