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科学直接
Procedia CIRP 134(2025)455-460
2025 年第 58 届 CIRP 制造系统会议论文集
价值流图自动化：通过数字孪生增强精益制造工具的案例研究
玛雅·雷斯兰*A、马修·J·特里比亚、里沙布·文凯特莎、阿什利·J·哈特韦拉
国家标准与技术研究所，100 Bureau Dr，盖瑟斯堡，马里兰州 20899，美国
*通讯作者。电话：+1-240-316-7776。电子邮件地址：maya.reslan@nist.gov
摘要
精益制造作为一种资源高效的制造方法在过去几十年中越来越受欢迎。智能工厂和数字孪生的兴起带来了在下一代精益工具中利用
数字技术和计算的机会。本文论证了将数字孪生纳入精益工具的可行性。具体来说，为实验室规模的制造单元设计制造过程，使用
价值流图（VSM）来改进过程。传统上，生产环境使用手动 VSM。我们将数字孪生与 VSM 集成，通过实时数据和更准确的生产线可视
化来增强流程。开发数字 VSM 是为了直接从机器收集数据，并进行改进以减少非增值处理时间。更广泛地说，本文旨在展示数字孪
生如何通过允许实时过程监控、预测模拟和动态价值流优化来支持精益制造环境中的决策，从而使公司能够主动识别和减少浪费，
提高资源利用率，并适应不断变化的运营条件，以实现持续的效率和竞争力。
©2025 作者。由爱思唯尔公司出版。
这是 CC BY-NC-ND 许可下的开放存取文章(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0)
由第 58 届 CIRP 会议国际项目委员会科学委员会负责的同行评审
制造系统
关键词：精益制造；数字双胞胎；价值流图
1. 介绍
精益制造(LM)是一种备受推崇的解决资源效率和减少
浪费的方法。自从引入精益以来，制造业经历了巨大的创
新，包括智能制造的发展，即将先进技术和数字化融入传
统流程和方法[1]。智能制造是有吸引力的，因为它扩大
了生产范围，可以满足更高的效率目标[2]。这项工作探
索了如何将智能制造时代的技术与 LM 等成熟的方法结合
起来，以获得综合效益。
本文重点研究了单一的 LM 策略，并展示了其数字化的
价值。具体来说，本文提供了一种通过创建 LM 数字孪生
（DT）和验证（包括两部分组件的生产和检查）来数字化
价值流图（VSM）的方法。本文的目的是提供一种使用
DTs 对传统精益工具进行现代化改造的方法，允许真实-
2212-8271©2025 作者。由爱思唯尔公司出版。
时间过程监控、轻松决策和改进/见解的预期。这些见解
消除了浪费，优化了资源，并提供了制造运营的持续改
进。VSM 是 LM 的基础工具，用于管理制造和向客户交付产
品所需的材料和信息流。然而，在 VSM 中集成过程变化传
统上需要手动改进，这可能具有挑战性。本文通过建立一
种方法来解决这些挑战，该方法为制造商提供来自制造单
元的实时反馈，用于工艺规划。此外，该方法通过自动化
劳动密集型步骤来提供决策支持，有助于维持精益方法的
优势——提高流程效率并减少制造浪费。
2. 文献综述
LM 起源于 20 世纪 50 年代的丰田生产系统，旨在减少
浪费和非增值流程，最终减少从客户订单到交付的时间
[3]。虽然许多公司了解 LM 的潜在好处，但研究表明，一
个关键问题是
这是 CC BY-NC-ND 许可下的开放存取文章(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0)
第 58 届 CIRP 制造系统会议国际项目委员会科学委员会负责的同行评审
10.1016/J.PROCIR.2025.02.15 9
