智能制造:愿景、挑战与实践

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智能制造:愿景、挑战与实践


导语:智能制造,是最近几年业内谈的比较多的词汇,各种行业论坛基本上讲滥了。但笔者觉得,讲它的很多,把它讲透的比较少。很多人讲智能制造,主要是从技术和工具层面讲,比如物联网、机器人、工业大数据、光学识别、人工智能,等等,这些都是形式上的东西。


  智能制造,是最近几年业内谈的比较多的词汇,各种行业论坛基本上讲滥了。但笔者觉得,讲它的很多,把它讲透的比较少。很多人讲智能制造,主要是从技术和工具层面讲,比如物联网、机器人、工业大数据、光学识别、人工智能,等等,这些都是形式上的东西。光停留在技术和工具层面,要想落地还很难。尤其是考虑到中国的制造企业普遍管理水平还很低,智能制造与企业实际,一个在天上,一个在地下。天上飘的东西,听听很美好,真落实到实处,让企业感觉无从着手。为了让智能制造能够落地,并指导我们的日常工作,笔者尝试从智能制造的愿景、挑战和实践等方面谈谈自己的看法,希望对大家能够有借鉴意义。


  制造的本质


  智能制造,制造是主语,是核心内涵;智能是形容语,是表现形式。要了解智能制造,首先必须弄清楚制造的本质和核心内涵。制造有广义和狭义上的不同意思,广义指的是包含了研发、采购、生产等各种活动的制造业,狭义指的是产品的生产过程。本文主要从狭义的角度讲智能制造。


  产品制造作为一种社会活动,具有社会活动的一般表现形式。老子在《道德经》中讲过这么一句话:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”笔者认为,产品制造就是“三生万物”的过程,即人、机、料、法、环、测等要素转化为产品的过程。


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  图1:智能制造的本质


  具体来讲,产品制造活动分为两个阶段。第一阶段是企业的制造系统将客户对产品的需求(具体以生产订单来表示)转化为对人、机、料、法、环、测等要素的需求,并确保对上述要素的需求能够保障到位,这类活动是在生产准备环节来完成。第二阶段是企业的制造系统将人、机、料、法、环、测等要素按订单的(时间和空间)要求有序地投入到生产线并组装成产品,这类活动是在生产执行环节来完成。第一阶段是个分解过程,从一到多,要求的是分解的准确性。第二阶段是个合并过程,从多到一,要求的是合并的效率。


  在产品生产订单的分解阶段,数据基础是客户需求、产品建模(制造BOM等)和工厂建模,面临的挑战是日益个性化的客户需求所带来的复杂度。客户的个性化需求越多,产品建模和工厂建模的复杂度也越高,制造系统的复杂性也就加大,越需要更高的制造管理水平。客户的个性化需求越来越多是必然的,制造系统为应对上述复杂性需求的适应性和准确性也是必然的,即生产系统的适用性要能够应对复杂多变的个性化需求,同时也能将客户对产品的需求准确地转化为产品对人、机、料、法、环、测等要素的需求。


  在工厂生产订单的执行阶段,人、机、料、法、环、测等要素在时间、空间和数量上能够完全适配并有序地投入到生产现场,从而有效地转化为产品。每个转化过程都有个转化效率的问题。转化效率高的制造过程,能够以更短的时间,更小的消耗,更低的成本,更好的质量,生产出客户所需要的产品。因此,生产订单的执行阶段,主要挑战就是提高转化效率,其收益就是成本、交期、质量等方面所赢得的竞争优势。高的转化效率是怎么得来的呢?就是用更好的生产方式来优化这个转化过程。生产订单的执行过程,无非是人、机、料、法、环、测等要素在一起发生物理反应或化学反应的过程,是可以用严谨和量化的逻辑关系来说明的,这种逻辑就是生产方式。


  智能制造的着力点和目的


  智能制造的着力点就是优化企业制造系统的生产方式,从而提高其转化效率。这种生产方式包括准确分解和有序匹配两个方面。


  准确分解就是将代表客户个性化需求的产品订单准确分解成对人、机、料、法、环、测等要素在时间、空间、数量等方面的需求。准确分解的前提是产品建模(制造BOM)和工厂建模(工艺路线,等等)。产品建模和工厂建模是在产品的研发和工厂的建设环节就完成了,但笔者要说的是,研发和工厂建设等部门要以终推始,站在客户个性化订单准确分解的角度去设计产品建模和工厂建模。好的产品建模和工艺建模,不仅可以应对日益复杂多变的客户个性化需求,而且不增加制造系统的复杂度(具体以零部件数量、员工技能要求、设备的数量和程序复杂度、工序的复杂度等等来衡量)。准确分解客户的个性化需求,与其说是制造系统的挑战,还不如说是产品研发和工厂建设部门的挑战,这是个广义智能制造所要研究的课题,笔者不在此做过多讨论。


  产品订单准确分解后的结果可以指导人、机、料、法、环、测等要素等计划和供应活动。一旦这些要素按订单的时间、空间和数量要求组织到位以后,如何匹配和有序地投放到生产现场,就是生产订单执行环节需要解决的问题。


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  图2:以智能制造来改进生产方式


  改进生产方式的目的就是提高人、机、料、法、环、测等资源要素转化为产品的转化效率。资源的转化效率高,企业制造系统的经济效益就好;资源的转化效率低,企业制造系统的经济效益就差。经济效益可以从资源消耗、成本、质量、效益等方面来评价。


智能制造


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