智能制造的內(nèi)涵和難點(diǎn)
智能制造雖然是近幾年的熱門詞，但與之類似的提法，比如集成制造、敏捷制造、柔性制造、精益制造，等等，實(shí)際上已經(jīng)講了幾十年，很多企業(yè)也投入了相關(guān)實(shí)踐。從實(shí)際成效來(lái)看，可以說(shuō)差強(qiáng)人意，真正達(dá)到預(yù)期目標(biāo)可能不到5%。究其原因，很多企業(yè)沒(méi)有做好認(rèn)知和行為上的改變，只是把它當(dāng)成工具或技術(shù)上的改變，甚至成為工具或技術(shù)的奴隸，而沒(méi)有轉(zhuǎn)型成為工具或技術(shù)的主人。
我們常常講數(shù)字化、智能化，但往往對(duì)“化”的內(nèi)涵認(rèn)識(shí)得不夠徹底。在漢字造字法中，“化”字是由兩個(gè)“人”字組成，左邊是正立的“人”，右邊是“倒立”的人?？梢?jiàn)，“化”的內(nèi)涵是人要實(shí)現(xiàn)翻天覆地的改變。因此，數(shù)字化也好，智能化也好，檢驗(yàn)其成功的根本標(biāo)準(zhǔn)是“化”，是人的認(rèn)識(shí)和行為模式要完成根本性改變。
正是認(rèn)識(shí)到人在變革中所起的決定性作用，認(rèn)識(shí)到人的轉(zhuǎn)變才是變革的重點(diǎn)和難點(diǎn)，日本人的精益生產(chǎn)體系中，把自動(dòng)化的“動(dòng)”字加上了單人旁，變成“自働化”，就是要強(qiáng)調(diào)，在自動(dòng)化潮流中，人不能淪落為機(jī)器的奴隸，而是要主動(dòng)成為機(jī)器的主人。
人要想成為工具和技術(shù)的主人，首先要全面系統(tǒng)地了解工具和技術(shù)，進(jìn)而適應(yīng)工具和技術(shù)，最終完全掌握工具和技術(shù)。下面，我們就對(duì)智能制造的內(nèi)涵做一個(gè)簡(jiǎn)要和系統(tǒng)性介紹，讓大家多認(rèn)識(shí)智能制造。注意，本文講的智能制造是僅限于工廠內(nèi)部的狹義智能制造，不是包含了產(chǎn)品研發(fā)等在內(nèi)的廣義智能制造。
智能制造的基本內(nèi)涵
即使是狹義的智能制造，三言兩語(yǔ)也很難講清楚，如果要嘗試為之，我們可以通過(guò)下圖1做個(gè)簡(jiǎn)要和系統(tǒng)的了解。
如圖1所示，我們可以用“一個(gè)使命、五層架構(gòu)、雙向信息流和一個(gè)整體目標(biāo)”來(lái)概括狹義智能制造的基本內(nèi)涵。
1. 一個(gè)使命
所謂智能制造，“制造”是主語(yǔ)，“智能”是修飾詞。因此，智能制造的基本使命還是“制造”，即，在計(jì)劃（推式生產(chǎn)）或訂單（拉式生產(chǎn)）的驅(qū)動(dòng)下，按照制造工藝的要求，在設(shè)備等制造能力的使能下，將原材料轉(zhuǎn)化為客戶所需要的產(chǎn)成品。如果用系統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)看“制造”，輸入是生產(chǎn)計(jì)劃或客戶訂單、原材料，等等，輸出是產(chǎn)成品和生產(chǎn)成效，中間過(guò)程是在制品流。
2. 五層架構(gòu)
我們可以參考自動(dòng)化金字塔模型，把智能制造系統(tǒng)分為五層架構(gòu)：決策層、計(jì)劃層、執(zhí)行層、操作層和控制層。
1）決策層主要做各類生產(chǎn)決策，比如產(chǎn)品、零部件的自制或委外決策，生產(chǎn)何種產(chǎn)品的決策，產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)批量決策，工藝優(yōu)化決策，產(chǎn)品上市或退市等切換決策，工程變更決策，零部件替代決策，產(chǎn)品目標(biāo)成本決策，等等。在智能制造的背景下，各種形式的制造決策要在數(shù)據(jù)和算法模型的加持進(jìn)行，即，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)景化決策。
2）計(jì)劃層的主要要求是拉通訂單交付OTD全過(guò)程中研、產(chǎn)、供、銷等職能的流程和數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)研、產(chǎn)、供、銷的高效協(xié)同和目標(biāo)互鎖，工作形式上是銷售與運(yùn)作計(jì)劃、主生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃等各種形式的滾動(dòng)、集成式業(yè)務(wù)計(jì)劃，這需要有賴于產(chǎn)銷協(xié)同會(huì)議等組織機(jī)制來(lái)落實(shí)。
3）執(zhí)行層的主要要求是優(yōu)化生產(chǎn)排程和智能生產(chǎn)調(diào)度，目的是實(shí)現(xiàn)一個(gè)流或單件流的“在制”和均衡化生產(chǎn)。如果企業(yè)的生產(chǎn)模式是多品種、小批量，生產(chǎn)排程的優(yōu)化和智能生產(chǎn)調(diào)度就顯得尤為重要。
4）操作層的主要要求是在實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等生產(chǎn)要素精確匹配的同時(shí)，盡可能實(shí)現(xiàn)加工、裝配、質(zhì)檢、物流等生產(chǎn)作業(yè)的簡(jiǎn)便化，既能滿足訂單和工藝的要求，又能降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，其主要手段主要是作業(yè)的自動(dòng)化或智能化，而智能化可以理解為半自動(dòng)化。
5）控制層的主要要求是對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等生產(chǎn)要素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保其運(yùn)行狀態(tài)能符合訂單和工藝的要求，這需要OT和IT進(jìn)行完美融合。
3. 雙向信息流
雙向信息流指的是在智能制造系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、訂單、工單等生產(chǎn)指令的自上而下式層層下發(fā)，以及生產(chǎn)報(bào)工、質(zhì)量判定、生產(chǎn)異常等的自下而上式實(shí)時(shí)反饋。
4. 一個(gè)整體目標(biāo)
一個(gè)整體目標(biāo)指的是智能制造最終要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量好（Q）、制造成本低（C）、訂單交期準(zhǔn)（T）、員工士氣高（M）、安全可持續(xù)（S，實(shí)際至少包括環(huán)境友好E、員工健康H、生產(chǎn)安全S等三個(gè)方面，這里以S作代表）等管理要求，或者說(shuō)QCTMS整體最優(yōu)。
“一個(gè)使命、五層架構(gòu)、雙向信息流和一個(gè)整體目標(biāo)”既是智能制造的基本內(nèi)涵，也可視為智能制造的實(shí)施路徑和階段成效。在實(shí)際工作中，我們可以從易到難，從生產(chǎn)實(shí)時(shí)報(bào)工和在線統(tǒng)計(jì)入手，逐漸在生產(chǎn)防錯(cuò)、排程優(yōu)化、智能調(diào)度、集成計(jì)劃、產(chǎn)銷協(xié)同等方面擴(kuò)展，最終向QCTMS整體最優(yōu)的目標(biāo)邁進(jìn)。否則，要么調(diào)子起得太高而找不準(zhǔn)抓手，要么只停留在點(diǎn)上的應(yīng)用而效果有限，這都不利于智能制造的深入推進(jìn)。
行為模式的轉(zhuǎn)變重塑
文首說(shuō)過(guò)，智能制造的重點(diǎn)和難點(diǎn)是人的轉(zhuǎn)變，是人的認(rèn)知和行為模式的重塑。
在傳統(tǒng)制造中，我們習(xí)慣于作“加法或減法”，只在生產(chǎn)要素上做文章，用更多的能源消耗、更高的工廢料廢、更高的退貨、更高的庫(kù)存、更長(zhǎng)的交期、更多的員工、更長(zhǎng)的工作時(shí)間，或是偷工減料等方式來(lái)完成生產(chǎn)訂單，得到的是“兩高三低（高消耗、高成本、低質(zhì)量、低效率、低效益）”的結(jié)果，賺的是疲勞換來(lái)的辛苦錢。
我們實(shí)施智能制造，要善于作“乘法和冪法”，更多地在生產(chǎn)方式上做文章，在控制生產(chǎn)要素的狀態(tài)和合理減少生產(chǎn)要素的消耗的前提下，通過(guò)不斷優(yōu)化生產(chǎn)方式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制造的“兩低三高（低消耗、低成本、高質(zhì)量、高效率、高效益）”。
從只關(guān)注生產(chǎn)要素到既關(guān)注生產(chǎn)要素，更關(guān)注生產(chǎn)方式的改進(jìn)，是行為模式的轉(zhuǎn)變，而生產(chǎn)方式的改進(jìn)是個(gè)循序漸進(jìn)和不斷迭代的過(guò)程，智能制造的更大價(jià)值就在于生產(chǎn)方式改善的快速迭代，每周迭代一次，進(jìn)而每天迭代一次，乃至實(shí)時(shí)迭代。
如圖2所示，生產(chǎn)方式的快速迭代，本質(zhì)上是找到生產(chǎn)要素、生產(chǎn)方式和以QCTMS整體最優(yōu)為代表的生產(chǎn)力之間的因果關(guān)系，這種因果關(guān)系可以用函數(shù)式表示。
以質(zhì)量改善為例，在傳統(tǒng)制造中，我們往往是在收到市場(chǎng)反饋的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題之后，借助魚(yú)刺圖等工具進(jìn)行質(zhì)量問(wèn)題的根因分析，進(jìn)而找到制造過(guò)程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等影響因素，通過(guò)消除或改進(jìn)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等方面的質(zhì)量隱患來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量。如果把每次質(zhì)量改善視為一個(gè)循環(huán)，這個(gè)循環(huán)周期可能持續(xù)數(shù)月，乃至一年以上。
在智能制造中，人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等生產(chǎn)要素的運(yùn)行狀態(tài)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，產(chǎn)成品的質(zhì)量水平也可以快速，乃至即時(shí)進(jìn)行判定，可以在產(chǎn)成品下線后就進(jìn)行質(zhì)量的根因分析，再倒逼人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等生產(chǎn)要素中質(zhì)量隱患的整改，這種質(zhì)量改善循環(huán)的持續(xù)時(shí)間不會(huì)超過(guò)一周。
與傳統(tǒng)制造中每半年或一整年才進(jìn)步（改善）一次，智能制造中可以每周或每天進(jìn)步（改善）一次。顯然，在智能制造的加持下，產(chǎn)品質(zhì)量可以實(shí)現(xiàn)快速改善和迭代，這其實(shí)就是“摩爾效應(yīng)”在制造業(yè)的體現(xiàn)。質(zhì)量改善是如此，成本、交期、安全、員工士氣等方面的改善也是如此，都可以在智能制造的加持下快速迭代。
小結(jié)
最后，我們可以對(duì)智能制造的內(nèi)涵和難點(diǎn)做個(gè)小結(jié)。從基本內(nèi)涵來(lái)看，智能制造可以概括為“一個(gè)使命、五層架構(gòu)、雙向信息流和一個(gè)整體目標(biāo)”，這可以幫助我們明確智能制造的推進(jìn)路徑和階段目標(biāo)。從重點(diǎn)和難點(diǎn)來(lái)看，智能制造之難就在于它要實(shí)現(xiàn)人的認(rèn)知和行為模式的轉(zhuǎn)變，要從關(guān)注生產(chǎn)要素的“加法減法”式生產(chǎn)管理轉(zhuǎn)變?yōu)榧汝P(guān)注生產(chǎn)要素更關(guān)注生產(chǎn)方式的“乘法冪法”式生產(chǎn)管理。更為重要的是，要善于做好智能制造加持下生產(chǎn)方式或生產(chǎn)改善的快速迭代，從過(guò)往的一年才進(jìn)步一次，重塑為每天都在進(jìn)步，最終打造出國(guó)家所大力倡導(dǎo)的“新質(zhì)生產(chǎn)力”。
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