以下是本指南将讨论的主要主题：
第1 章：什么是精益制造、精益浪费和 WIP？
第 2 章：七种精益浪费以及如何减少或消除它们。
第 3 章：什么是 RTLS 以及它有何帮助？
第 4 章：案例研究：线性流程中的 WIP 跟踪
第 5 章：案例研究：非线性过程或电池制造中的 WIP
第 6 章：案例研究：质量控制和翻新中的 WIP
第 7 章：维护和维修中的 WIP
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在我们深入探讨之前，有必要澄清 WIP、精益制造和精益浪费的定义，以及它们如何结合在一起。
精益制造
精益制造已经存在很长时间了。“精益”一词是 20 世纪 80 年代末由麻省理工学院国际机动车辆项目 Jim Womack 博士领导的研究小组创造的，用于描述丰田生产系统 (TPS)。有许多与精益制造相关的术语。
简而言之，精益制造的主要目标是消除浪费。TPS的开发是为了创建精益制造框架，该框架基于以更少的工作保持（或增加）价值的理念。任何不能增加客户眼中价值的东西都必须被视为浪费，或“Muda”。
六个西格玛，一种为组织提供工具来提高其业务流程能力的方法，其程序也源自 TPS。绩效的提高和流程变化的减少有助于减少缺陷并提高利润、员工士气以及产品或服务质量。
精益浪费
最初的七种浪费（Muda）是由丰田总工程师大野耐一（Taiichi Ohno）开发的，作为丰田生产系统（TPS）的一部分。
七种浪费是运输、库存、移动、等待、生产过剩、加工过度和缺陷。它们通常被缩写为“TIMWOOD”。未利用的人才或工人“技能”的第八次浪费后来在 20 世纪 90 年代西方世界采用丰田生产系统时出现。
WIP（work in progress）
在制造业中，WIP 通常指“已进入制造过程但尚未制成成品的库存”。
这可以描述正在组装的单元、正在车削的部件、正在准备的生物制剂、正在处理的纺织品或许多其他过程。
在这里，我们将讨论制造在制品中的原始精益浪费，以及如何减少或消除它们，以帮助您成为精益制造商并提高您的利润。
七个浪费领域是：运输、库存、移动、等待、生产过剩、加工过度和缺陷。
运输是指制造工厂周围以及进出制造工厂的货物运输。库存是指过剩或损失的库存。移动是指任何不必要的运动，其中可能包括寻找不合适或丢失的部件。等待是指工人因各种原因（例如等待零件到达）而浪费宝贵的时间。生产过剩意味着生产超出需求的商品，并且不得不浪费宝贵的空间来存储、管理和跟踪它们。过度加工是指对商品进行不必要的生产，超出了所需的范围，例如产品或功能超出了客户的需求。缺陷可能会引起各种下游问题，如维修、更换、客户不满意等。
值得注意的是，所有这七种精益浪费都是重叠且相互关联的。
让我们来讨论一下这些精益浪费，它们如何影响您的制造过程，以及您可以采取哪些措施来改进或消除它们。
运输
任何制造过程都可能是复杂的、无组织的和危险的，并可能导致不必要的和昂贵的浪费。当产品通过制造工厂时，设计不当的工作流程可能会在工作站和生产站之间造成间隙，导致工人和产品不必要地移动、浪费时间，并造成交通和拥挤的安全问题。它还可能造成盗窃、货物错放或损坏，当工人重复覆盖同一地面时，尤其浪费。创建高效的工作流程对于平稳、精益的制造流程至关重要。
工作流程包含许多内容，从工作站到在工作流程中移动的部件，再到与部件、流程和其他必要的工作人员进行交互的工作人员。那么，如果无法重组物理工作流程，您该怎么办？例如，如果您的制造流程是多年前使用无法移动的重型且昂贵的设备来创建更高效的工作流程，该怎么办？有没有一种方法可以实现流畅的工作流程，从而实现 WIP，而无需物理移动设备或工作站？简短的回答是肯定的。
如今，无需物理移动制造设备即可实现高效的工作流程。相反，可以实施虚拟解决方案，帮助您跟踪所有资产在制造流程中的移动情况，从而创建更高效的 WIP 工作流程。我们将在讨论其余的精益制造废物后讨论这一点。
库存
过剩的库存几乎在各个方面都是昂贵的，从管理库存所需的人力到处理、存储和跟踪。此外，还要支付额外的保险费用，以及损坏、变质、被盗和过时的可能性。公司最终出现库存过剩的原因有很多：由于库存丢失或放错地方而导致生产过剩、工作流程效率低下、跟踪库存的手动流程（通常会导致错误）或者只是为了安心地知道自己始终有足够的库存手头有——以防万一。
您对库存的控制越多，您对整个流程的控制就越多。
移动
如上所述，不必要的移动与交通一样造成浪费。它浪费时间，并产生安全问题。当员工花时间搜索或检索工作所需的物品时，他们并没有以最 佳状态工作。如果工作人员由于工作流程杂乱而需要花时间寻找零件或工具，或者零件丢失、需要维修或需要在使用前组装，那么您就会为工人造成不必要的移动，浪费他们的时间，并且您钱。
此外，过度运动会增加工人受伤的风险，增加工具和设备的磨损，增加产品丢失或损坏的可能性，并增加工作区域的拥堵，同时绝 对不会为您的产品或流程增加任何价值。这意味着您确实在不遗余力地降低生产力潜力。
等待制造
在制品延迟的几个常见原因是等待产品完成上一步、等待材料从另一个地点到达或找到丢失的物品。小的延误和排队等待的产品可能会导致大规模的延误，从而带来意想不到的后果，例如当材料有保质期或失效日期时。
生产过剩
当产品的生产时间早于需要或生产数量超出需要时，就需要额外的资源，例如劳动力、增加的空间和库存管理，因为每种新资源都会增加成本。如果你生产了太多易腐烂的产品，它最终可能会被扔掉。有时，当无法找到产品时，就会出现生产过剩，开始新批次后，却发现缺少的产品。
过度加工
当制造过程中的某个项目未得到充分评估时，例如，当某个项目在制造过程中需要进行安全性或可靠性测试时，可能会因不必要地重做相同的测试或因测试被误解而将产品发回返工而被过度加工。当轮班变化造成重复工作时，新来的工人没有意识到流程中的步骤，也可能会发生这种情况。拥有实时数据可以防止这些情况的发生。
缺陷
同样， 当制造过程中的步骤（例如测试）由于缺乏跟踪而被跳过时，必然会出现包括缺陷在内的各种类型的事故。发生这种情况的原因有多种，包括换班或新员工涌入。而且，如果库存中缺少某件物品，然后又发现了，您如何知道它是否经过测试并获得批准以继续下一步？
我们如何改善或消除制造过程中的这些浪费？使用实时定位系统 (RTLS)。
RTLS是指用于实时定位物体实际行踪的技术。因此，当 RFID 或条形码识别一个物体时（如果您能首先找到它进行扫描），RTLS 会为您提供该物体的当前位置。RTLS 通常包含其他数据，如对象标识、存储参数、到期日期等，它可以准确地告诉您扫描发生的位置，例如，某些 RTLS 技术可以直接与仅识别系统配对，如条形码和 RFID。
在任何特定时刻了解事物的位置对于理解 WIP 非常有帮助。
几乎根据定义，WIP 涉及多个移动部件。这种杂耍行为的范围可能会给制造商带来许多挑战，例如预测产品完成情况、保持足够库存和过多库存之间的适当平衡，以及确定库存损失或损坏的来源，正如我们在第 2 章：精益浪费中讨论的那样。
各种制造商已经实施了各种用于 WIP、资产跟踪和相关流程改进的工具。这些范围从剪贴板到电子表格以及专用的 WIP 软件和硬件解决方案。这些 WIP 跟踪措施的目的通常是为了提供以下好处：
1. 减少花在报告上的时间
2. 更好地掌握产品质量参数
3. 收集有关生产周期和计划的新数据
4. 识别瓶颈和瓶颈
5. 自动跟踪库存
6. 防止意外停机
7. 明确改进的机会
8. 提高整体生产力和收入
除此之外，WISER 的 RTLS 使用了超宽带 (UWB) 技术。这就是 WISER 技术如此精 确的原因。
什么是超宽带？UWB 是一种无线电技术，其核心有点类似于蓝牙和 WiFi。与其他无线电技术一样，它如今的主要用途包括传输各种类型通信的数据。然而，UWB 的独特特性可以实现极其精 确的位置和距离测量。前几代无线技术的定位精度可以达到几米或英尺，而 UWB 却多次实现了几英寸的定位精度。
如果对位置数据的关注使这听起来像 GPS，那么值得注意的是 UWB 本质上是一种短距离技术。更短的射程和发射要求也使其功耗更低并且更难以拦截。由于 UWB 结合了较低的功率输出、较短的范围和更准确的定位，因此是精 确定位服务的理想无线技术。
与其他行业一样，RTLS 在制造业中的主要优势之一是 RTLS 可以补充甚至消除许多容易出错的手动流程。以扫描为例。一些工厂在制造过程的每个关键步骤安装固定的自动扫描站或门户，以便批次或单个组件在每个节点都有清晰的进度和合规标记。然而，扫描技术的局限性，加上许多制造工艺的昂贵的物理要求，使得自动扫描具有挑战性并且通常是不可能的。
许多制造商通过实施手动扫描和数据输入流程来跟踪 WIP 来弥补这一点。这些过程非常容易出现人为错误。
当您的工作流程是公式化的、可预测的连续性和线性时，有很多方法可以跟踪进度。例如，通常将纸质订单与生产一起通过物理流程，或者如果制造流程允许使用条形码或 RFID 来标记未成品，则在每个站点扫描组件。然而，两者都需要一些手动操作，还存在人为错误或疏忽的风险。
RTLS 解决此问题的一种简单方法是为每个工作站划定空间区域。基于区域的跟踪使工厂经理可以立即查看每个区域中有多少件（贴在每个需要跟踪的资产上的标签）、已经有多少件物品、它们在每个区域中停留的时间以及瓶颈在哪里正在发生——所有这些都无需扫描项目或更新电子表格。
例如，一个示例是基于区域移动来执行动作。当 RTLS 标签进入或离开某个区域时，该运动会触发系统移动到流程中的下一个阶段（区域），以实现不间断生产。
拥有可信的位置数据并不能解决所有问题，但它确实可以帮助工厂经理知道出现问题时首先要查找哪里。将当前基于位置的更新与制造执行系统 (MES) 集成还可以自动更新需要报告的流程。
这就是 RTLS 真正发挥作用的地方，因为电池制造过程比线性过程更难监控。因此，对于不一定遵循一系列步骤、地点或事件的工作来说，回报会更高。
如果工厂是加工车间，这种制造方法可能会更加复杂。这些制造商通常加工较小批量的货物，每个加工订单都与下一个加工订单不同。他们可以生产定制或半定制产品，或者对客户而不是他们自己拥有的产品进行表面处理/喷漆或维修。他们的客户通常要求快速周转和准确的工作报价，因此满足客户要求至关重要。
为了适应不同订单的独特需求，加工车间通常采用小批量生产，其中每项工作都通过不同订单的多个工作站进行处理。有时他们会跳过电台甚至重复电台。由于这种制造过程非常灵活，因此管理起来最为复杂，任何低效率都会导致时间浪费的大量增加，
以加工定制金属零件的制造商为例。一天之内，制造商可能会收到数百份不同数量的金属板、专用弹簧、螺栓或螺钉以及其他定制零件的订单。
也许订单B是一组需要冷锻、热处理的螺丝，有些最后还需要镀锌。他们必须在检查和运输之前完成第 1、3 和 5 站。
该订单轻松通过了工位 1，但工位 3 的工作人员正忙着处理另一个订单，并将订单 B 放在一边。事情必须等待，这在灵活的作业车间中很常见。如果订单 B 妨碍其他人处理订单 C，就会出现问题。订单 B 被移动。再经过几轮等待后，订单 B 可能会被洗到距离 3 号站很远的地方，并最终失败。3号站的高技能工人现在需要离开她的站去寻找被跳过的订单B。现在，这会延迟站点 3 上所有后续订单的工作。搜索订单 B 会浪费该工人的移动并导致不必要的等待。
条形码或 RFID 无法找到丢失或放错地方的物品，而且在没有位置信息的情况下，连续的站点检查是一个耗时的过程。然而，RTLS 解决方案将标记订单 B 的容器，以便可以对其进行实时跟踪。然后，工作人员只需在应用程序上查找该订单的位置即可在最短的时间内找到它。
通过 RTLS，可以快速找到订单 B，工作人员可以在站点 3 完成该订单，然后将其转移到站点 5。
在这种情况下，5 号站工作人员的机器出现故障，她需要更换维修棚中的零件。站 5 的工作被搁置，导致订单 B 和后续订单需要额外等待。操作员联系或拜访修理厂，希望有人能快速找到零件。即使数据库存储了备件信息，也无法提供准确的位置信息。即使采取了最 佳的组织实践，零件也会经常在维修区域内移动。
借助 RTLS，如果零件被标记，工作人员可以轻松识别可用零件，并通过简单的查找确定其实时位置。如果没有可用的维修部件，工人和经理可以快速找到合适的替代方案，无论是更换机器、切换站、标记立即维修、
最后，订单 B 到达检验并发货。除了需要镀锌的螺丝外，一切都已准备就绪。他们在另一栋大楼的最后一层，那群人就在后面。检查员不知道这些电镀零件何时准备好。他必须将订单 B 的容器及其文件放在一边，并检查下一个订单。订单 B 的容器很容易被移走并丢失，同时占用繁忙区域的宝贵存储空间。
通过 RTLS 解决方案，工人可以确定缺失的螺钉在精加工过程中的位置（等待电镀、正在电镀等），并利用该信息确定是否将 B 的容器存放在附近或长期存放区域中更远的路。这减少了将订单 B 运输到错误存储区域所浪费的时间。
在这种情况下，RTLS 具有：1. 确保工厂不丢失订单；2. 最 大限度地减少寻找订单零件、工具或维修零件的等待时间和行动；3. 为工人和管理人员提供有关订单状态和位置的及时信息，以便做出更好、更高效的决策。
另一个好处是，管理人员可以利用 RTLS 中的历史信息来获取有关不同类型订单的一般工作流程的信息，以便更好地适当分配站点、机器和人员，并减少运输浪费。有了这些信息，他们可以更准确地报价订单并更好地控制现金流。
在某些行业中，产品在生产线上必须经过严格的筛选，以确保其在各种条件下安全可靠地使用。最常见的电子产品生产线测试是环境应力筛选 (ESS) 其目的是识别设备中可能导致其在生命周期早期出现故障的缺陷。
子组件和成品可以在整个制造过程中的特定点通过热（非常热或冷）、振动、湿度、闪电、机械应力和其他测试进行测试。在每次测试中，组件或产品都被放置在压力环境中，并在预先指定的时间范围内进行测试。该测试的目的是在不损坏组件或产品的情况下寻找缺陷。如果设备在规定的时间之前出现故障，则需要对其进行维修和重新测试，或者从生产线中移除。
对于某些产品，例如飞机发动机或航天技术，100% 的生产单元可能会经过 ESS 测试。对于一些安全可靠性要求较高但设计和生产方式非常成熟的行业，企业可能会选择ESS取样。两者都需要工厂经理和制造团队的仔细协调。
以一家正在为飞机组装传感器阵列的航空电子设备制造商为例。这些可以跟踪天气、障碍物、高度和其他数据，并将这些信息提供给仪表板。为了飞机的安全运行，传感器必须准确可靠，并且通过仪表板向飞行员传输的信息也必须同样准确可靠。
为了组装该阵列，该设施将有几个工作站，每个工作站都由熟练工人操作，他们将向整个传感器阵列和附加仪表板添加新组件。在大多数情况下，所有传感器阵列都将以相同的顺序经过相同的站点。
在组装过程中的精 确点，阵列将被转移到特定的测试室进行 ESS 测试。为了生产这种特殊的传感器阵列，也许会有 5 个点进行 ESS 测试。在每一点，阵列将行进到一个或多个测试室进行不同的测试。如果阵列测试失败，它将返回到添加组件的最后一个站点，工作人员将排除问题，修复问题，然后将其返回测试室重新测试。
如果阵列失败次数过多，它可以从生产线中移除以进行进一步分析或拆卸。该设施可以使用 RFID 或条形码来扫描传感器阵列的处理状态。然而，拥有像 WISER Locator 这样的完整 RTLS 可以收集有关时间和位置的实时信息，可以显着减少生产线在等待、移动、运输和过度加工方面的浪费，并减少产品缺陷。
在第 一个简单场景中，没有发现任何缺陷，条形码扫描或 RFID 可能就足够了。
3 号站的一名工作人员向 Array1 添加了一个关键组件。完成后，她将其转移到A测试室等待测试。经过 20 分钟的测试（通过所需的时间）后，它会移动到第 4 号站。条码扫描或 RFID 系统可以通过记录阵列通过与相应扫描相关的规定步骤来轻松处理这种情况。但随着更多变化的增加，例如当阵列在不同点测试失败时，RTLS 的价值就会增加。
在阵列发生故障的第二种情况下，条形码将不够充分，而 RTLS 是确保过程准确性的唯 一解决方案。
3 站的工作人员完成了阵列 2 并将其发送到 A 室进行测试，但在 A 室中测试失败并返回到 3 站进行分析。虽然条形码或 RFID 系统可以让 3 号站的工作人员知道它在测试室，但它无法告诉他们它在测试室中的时间足以通过或失败。
有了 RTLS，任何人都可以检查阵列 2 在测试室中停留的时间，并发现时间太短，不足以让它过去。相反，它确定该组件需要维修并且需要等待，从而增加了丢失的可能性。
在第三种情况下，RTLS 可提供显着的投资回报率，但产品可能会因缺乏信息而丢失或延迟：
3号站的工作人员第 一次将阵列3发送到A室。她再也没有拿回它，所以假设它通过了所需的测试。实际上，A 室的工作人员已备份并忘记了阵列 3。使用条形码扫描或 RFID，尽管有人扫描时可能会记录每个步骤，但可能会出现漏扫描/人为故障的情况。也很难看出步骤之间发生了什么。
借助 RTLS，3 号站的工作人员或管理人员可以轻松检查该阵列是否已位于室内，并在等待时间过长时对其进行标记。
场景四是在一天结束时：
阵列 4 经过 3 次测试，每次都失败，导致其停产维修或报废。新工人接管了 A 室，无法通过条形码扫描或 RFID 看到真实的历史。
借助 RTLS，这位新工作人员可以查看 Array 4 的历史记录，并了解它在维修站和测试室之间经过的位置以及在每个位置花费的时间。即使她一整天都没有看到这个阵列，她也可以很快决定将其移出生产线。这节省了工作人员访问数据库以详细查看复杂数据的实时流的时间。
人们可以清楚地了解 RTLS 如何在减少具有严格测试要求的产品的精益浪费方面提供巨大优势。在这种情况下，RTLS：1. 确保敏感设备正确地接受所有测试；2. 最 大限度地减少复杂过程中的等待时间和运动，其中测试可能需要不同的时间，并且单元有时可能会重复一个站点；3. 向工人和管理人员提供有关单位状态和位置的及时信息，以便更有效地制定决策。
RTLS 系统还可以防止因不必要地重新测试产品而导致的生产过剩。对于安全至关重要的复杂产品，这些知识增强了人们对产品安全性的信心，同时也提高了效率和现金流。
对于昂贵的设备，例如飞机发动机和医疗设备，维护和修理可能会成为一个高度复杂、多变的过程，且规格狭窄。在大多数情况下，正在维修的机器归客户所有，而不是维修店所有，因此更换丢失或意外损坏的任何零件可能会显着增加成本。
有时还需要进行组件或系统 ESS 测试，这会进一步增加修复过程的复杂性。由于每个作业订单的独特要求以及每个作业通过维修线的方式各不相同，像 WISER Locator 这样的完整 RTLS 可以显着减少整个维修过程中不必要的等待、移动和运输。
以维护和修理飞机发动机的设施为例。与上面的作业车间示例类似，发动机维修车间包括几个由高技能工人操作的工作站，他们完成不同的清洁、检查和维修步骤。发动机需要经过哪些站点取决于需要维修的内容。根据问题的严重程度，每个站点花费的时间会有所不同。如上所述，RTLS 可以让工作人员和管理人员始终实时查看每个部件的位置，从而防止不必要的等待和移动。
修理大型复杂发动机的另一个挑战是第 一步需要拆卸发动机，以便多个工作站可以同时对其进行维修。在最后一步，所有零件必须同时组装在一起，以确保重新组装整个发动机，并且不使用其他发动机的零件。
有了实时定位系统，工人和管理人员就可以确保所有正在清洁和维修的零件都按预期通过工作站。如果由于维修时间过长或其他问题而被困在维修站，经理可以重新分配资源，以便及时准备好该零件进行组装，或者将该发动机进一步推回到生产线上，以便所有零件在重新组装时都准备好步。
RTLS 还使重组站的工作人员能够更轻松地快速识别迟到或丢失零件的位置，从而最 大限度地减少等待时间或不必要的搜索。最后，RTLS 将提供所有零件经过车间的历史记录，以向客户保证所有适当的零件都已组装在最终修复的零件中。
由于维修店面临着独特的挑战，实时定位系统可以减少不必要的等待、移动和缺陷、不必要的运输、过度生产和过度加工，并帮助用户管理其业务的复杂性。这意味着更高的效率、更好的质量控制以及运营费用的减少。
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