20世纪初，从美国福特汽车公司创立第一条汽车生产流水线开始，大规模的生产流水线一直是现代工业生产的主要特征，改变了效率低下的单件生产方式，被称为生产方式的第2个里程碑。大规模生产方式是以标准化、大批量生产来降低生产成本，提高生产效率的。这种方式适应了美国当时的国情，汽车生产流水线的产生，一举把汽车从少数富翁的奢侈品变成了大众化的交通工具，美国汽车工业也由此迅速成长为美国的一大支柱产业，并带动和促进了包括钢铁、玻璃、橡胶、机电以至交通服务业等在内的一大批产业的发展。大规模流水生产在生产技术以及生产管理史上具有极为重要的意义。但是第二次世界大战以后，社会进入了一个市场需求向多样化发展的新阶段，相应地要求工业生产向多品种、小批量的方向发展，单品种、大批量的流水生产方式的弱点就日渐明显了。为了顺应这样的时代要求，由日本丰田汽车公司首创的精益生产，作为多品种、小批量混合生产条件下的高质量、低消耗进行生产的方式在实践中摸索、创造出来了。精益生产方式在实践应用中根据丰田实际生产的要求而被创造、总结出来的一种革命性的生产方式，被人称为“改变世界的机器”，是继大量生产方式之后人类现代生产方式的第3个里程碑。
总体来说，根据精益生产方式的形成过程可以将其划分为三个阶段：丰田生产方式形成与完善阶段，丰田生产方式的系统化阶段（即精益生产方式的提出），精益生产方式的革新阶段（对以前的方法理论进行再思考，提出新的见解）。
丰田生产方式的形成与完善阶段
1950年一个年轻的日本工程师丰田英二到底特律对福特的鲁奇厂进行了三个月的参观，当时鲁奇厂是世界上最大而且效率最高的制造厂．但是丰田英二对这个庞大企业的每一个细微之处都作了审慎的考察，回到名古屋后和生产制造方面富有才华的大野耐一一起很快得出了结论：大量生产方式不适合于日本。因为第一，当时日本国内市场狭小，所需汽车的品种又很多，多品种、小批量并不适合大量生产方式的要求；第二战后的日本缺乏大量外汇来大量购买西方的技术和设备，不能单纯地仿效鲁奇厂并在此基础上改进；第三缺乏大量廉价劳动力。由此丰田英二和大野耐一开始了适合日本需要的生产方式的革新。大野耐一先在自己负责的工厂实行一些现场管理方法，如目视管理法、一人多机，U型设备布置法等，这是丰田生产方式的萌芽。
随着大野耐一式的管理方法取得初步实效，他的地位也得到了逐步提升，大野耐一式的管理在更大的范围内得到应用，他的周围同时也聚集了一些人，进一步完善方法。通过对生产现场的观察和思考，提出了一系列革新，例如三分钟换模法，现场改善，自働化，五问法，供应商队伍重组及伙伴合作关系，拉动式生产等。同时这些方法是在不断地完善中，最终建立起一套适合日本的丰田生产方式。
1973年秋天发生石油危机以后，日本经济下降到负增长的状态，但丰田公司不仅获得高于其他公司的盈利，而且与年俱增，拉大了同其他公司的距离。于是丰田生产方式开始受到重视，在日本得到了普及推广。得到了学术界的认可，吸引了一些教授对其进行研究，完成了内容的体系化。
随着日本汽车制造商大规模海外设厂，丰田生产方式传播到了美国，并以其在成本、质量、产品多样性等方面巨大效果得到了广泛的传播。同时，并经受住了准时供应、文化冲突的考验，更加验证了丰田生产方式的适宜性，证明了丰田生产方式不是只适合于日本的文化，是普遍适用于各种文化、各种行业的先进生产方式。例如，在丰田生产系统中，最重要之处在于一旦发生小故障等问题，就停止生产线运转。但如果是在美国，一旦停止生产线的工作，就毫无例外地要被解雇，因为工人没有被授予可以停上生产线的权力。而且在美国这个责任自负的国度中，一旦行为失误，将被追究责任。这种情况不仅行在于美国的汽车产业，在其他产业中也都如此，所以大家都害怕停止生产线的运转。这就是两国文化差异的—个例子.
丰田生产方式的系统化阶段——精益生产方式的形成
为了进一步揭开日本汽车工业成功之谜，1985年美国麻省理工学院筹资500万美元，确定了一个名叫“国际汽车计划”(IMVP)的研究项目。在丹尼尔 “鲁斯教授的领导下，组织了53名专家、学者．从1984年到1989年，用了五年时间对14个国家的近90个汽车装配厂进行实地考察。查阅了几百份公开的简报和资料．并对西方的大量生产方式与日本的丰田生产方式进行对比分析，最后于1990年著出了《改变世界的机器》一书，第一次把丰田生产方式定名为 LeanProduction，即精益生产方式。这个研究成果汽车业内的轰动，掀起了一股学习精益生产方式的狂潮。精益生产方式的提出，把丰田生产方式从生产制造领域扩展到产品开发、协作配套、销售服务、财务管理等各个领域，贯穿于企业生产经营活动的全过程，使其内涵更加全面，更加丰富，对指导生产方式的变革更具有针对性和可操作性。
接着在1996年，经过四年的“国际汽车计划”(IMVP)第二阶段研究，著出了《精益思想》这本书。《精益思想》弥补了前一研究成果并没有对怎样能学习精益生产的方法提供多少指导的问题，而这本书则描述了学习丰田方法所必须的关键原则，并且通过例子讲述了各行各业均可遵从的行动步骤，进一步完善了精益生产的理论体系。
在此阶段，美国企业界和学术界对精益生产方式进行了广泛的学习和研究，提出很多观点，对原有的丰田生产方式进行了大量的补充，主要是增加了很多IE技术，信息技术，文化差异等对精益生产理论进行完善，以使精益生产更适用性。
精益生产方式的新发展阶段
精益生产的理论和方法是随着环境的变化而不断发展的，特别是在20世纪末，随着研究的深入和理论的广泛传播，越来越多的专家学者参与进来，出现了百花齐鸣的现象，各种新理论的方法层出不穷，如大规模定制（mass customization）与精益生产的相结合、单元生产（cell production）、JIT2、5S的新发展、TPM的新发展等。很多美国大企业将精益生产方式与本公司实际相结合，创造出了适合本企业需要的管理体系，例如：1999年美国联合技术公司（UTC）的ACE管理（获取竞争性优势Achieving Competitive Excellence），精益六西格玛管理，波音的群策群力，通用汽车1998年的竞争制造系统 (GM Competitive MFGSystem)等。这些管理体系实质是应用精益生产的思想，并将其方法具体化，以指导公司内部各个工厂、子公司顺利地推行精益生产方式。并将每一工具实施过程分解为一系列的图表，员工只需要按照图表的要求一步步实施下去就可，并且每一工具对应有一套标准以评价实施情况，也可用于母公司对子公司的评估。
在此阶段，精益思想跨出了它的诞生地——制造业，作为一种普遍的管理哲理在各个行业传播和应用，先后出成功地在建筑设计和施工中应用，在服务行业、民航和运输业、医疗保健领域、通信和邮政管理以及软件开发和编程等方面应用，使精益生产系统更加完善。
单元生产方式（cell production）于20世纪末首先诞生于电子产品装配业,是指由一个或者少数几个作业人员承担和完成生产单元内所有工序的生产方式，也有学者将其称为“细胞生产方式”，因为它就像人体中的细胞一样，在细胞内部包含了新陈代谢的所有要素，是组成生命的最小单位。单元生产方式以手工作业为主,不使用传送带移动生产对象,根据需要也使用一些简单的机械和自动化工具，工序划分较粗，一个人或几个人完成所有的工序。由于用于细胞生产方式的作业台的布局,往往成Ｕ字型,很像个体户的售货摊儿,所以在日本也被称之为“货摊儿生产方式”(日语叫“屋台方式”)。细胞生产方式可具体分为1人生产方式、分割方式和巡回方式3种形式。
精益六西格玛是将六西格玛管理法与精益生产方式二者的结合得到的一种管理方法，即LeanSigma，它能够通过提高顾客满意度、降低成本、提高质量、加快流程速度和改善资本投入，使股东价值实现最大化。六西格玛是过程或产品业绩的一个统计量，是业绩改进趋于完美的—个目标，是能实现持续领先、追求几乎完美和世界级业绩的一个质量管理系统。六西格玛管理法是一种从全面质量管理方法（TQM）演变而来的一个高度有效的企业流程设计、改善和优化技术，并提供了一系列同等地适用于设计、生产和服务的新产品开发工具。六西格玛管理法的重点是将所有的工作作为一种流程，采用量化的方法分析流程中影响质量的因素，找出最关键的因素加以改进从而达到更高的客户满意度。因此，精益和6西格玛要相互融合，一方面可以克服了精益不能使用统计的方法来管理流程的缺点；另一方面克服了6西格玛无法显著地提高流程速度或者减少资本投入的缺点。
