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瀚码CEO钟惟渊谈制造业智能化进击之路(上)

瀚码CEO钟惟渊谈制造业智能化进击之路(上)

编者荐语:

瀚码技术CEO钟惟渊 谈制造业的智能化之路

以下文章来源于5G产业时代 ,作者钟惟渊

01到底什么样的工厂能称之为 #智能工厂# 

“化”这个词很有意思,比如我们经常听到什么标准化,自动化,智能化,数字化之类的词,“化”都是作为后缀词,加在这些说烂了的词里,立刻给人一种神秘感,让人觉得似懂又非懂。如果我们深入一点思考,“化”这个词到底是什么意思呢,相信很多人是回答不上来。

这很正常。“化”这个词,其实包含了很深的哲理,其内涵是“变化、转化”,道家说道生一(从无到有,从 0 到 1),一生二(从有到阴阳),二生三(三为多),三生万物,整个宇宙无时无刻不在变化当中。当我们说“化”的时候,其实我们就是在说变化,“数字化”,就是原来不是数字形式的东西,转化为数字的形式,智能化就是原来不怎么智能的东西,转变为智能的东西。

我经常遇到一些制造业的朋友,问我能不能帮忙规划一下智能工厂,这让我哭笑不得,笑的是好歹有人找我,说明我还是有点价值。哭的是,大家好像普遍低估了智能化工厂的建设难度,大家好像把自动化加点 IT 系统就等同了智能工厂。作为服务于制造业的从业者,我觉得有必要做些“科普”工作了。我先下个结论:智能化就好比“共产主义”,谁都不曾见过,但这并不妨碍我们走向他。工厂的智能化是一个方向指引,需要经历很长的过程,目前业界主流的看法是五步法,即五化。

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精益化

前两个过程,可以统合为精益化。精益的基础也是标准化,把工作活动进行分析、格式化、模板化,再梳理工作流程(对制造来说就是工艺路线),把流程显化出来,再对流程进行再造,优化合并一些不增值的活动的过程,减少浪费。只要我们能把工作活动进行标准化,再按照流程要求执行这些活动,那此流程的产出物的质量是可以得到保障的。

有的公司精益的底子好,所以上自动化,上 IT 系统,是比较快的,反观一些不太注重精益的公司,在进行后续的自动化上,会很痛苦,因为该补的课还是要补的。

自动化及数字化 

瀚川是做自动化设备和产线起家的。设备/产线层面的自动化,其本质就是对标准化的工艺和工艺路线(流程),用机械或电气的技术来固化和封装,前置条件就是工艺的标准化和工艺路线(流程化)。

瀚川做了十多年的自动化项目,也做过一些失败的自动化产线,大凡是做的不太好的生产线,有几个特征:第一,没有吃透客户的工艺要求,这个其实就是工艺的标准化没有做好,也不能怪我们的工程师,有的时候,连客户的工艺工程师也说不透。第二,没有吃透客户的工艺路线。一条柔性化的生产线,可能要兼容很多个产品,每个产品的工艺和工艺流程可能是不一样的,复杂点的生产线,可能会有十几台机器,中间还要考虑机器之间的连接、物料流动、异常处理。瀚川在这 2 点上没有少吃亏,最后我们发现,自动化产线其实是一个 IPO 的过程(Input、Process、Output),只要能管控好物料 Input、能吃透工艺和工艺路线(Process),那整个系统的质量是有保障的,剩下的就是效率的问题了。

自动化包含生产自动化、运输自动化、仓储自动化、检验自动化,还包含流程的自动化。IT系统不仅可以作为协同、存储信息的工具,工厂因为质量和效率、成本的需求,往往需要对流程进行管控,还是很好的流程自动化载体,封装固化了经过实践检验的标准化的工作流程。

举个 MES 系统的例子,从 ERP 导入生产订单后,需要按产品 BOM 进行分解到各车间各工序去,这个过程其实是流程化的,只是 IT 系统做的比人更快更准确,系统里点一个按钮,就自动实现了。所以自动化的本质是效率和质量的提升,但其前提是标准化和流程化。

经常听到某某公司上 ERP 失败了,上 MES 失败了,其实主要是前面两步没有做好,导致一个垃圾的流程被封装固化了,或者压根就没有进行流程梳理,直接用 IT 系统的标准流程来套,当然会有差异性。造成的结果就是导入的人推不动,用的人很痛苦,最后弃用了。所以上 IT 系统,我们要先思考一个问题,到底是我们适配系统,还是系统适配我们?我的答案是“先流程,再 IT”,毕竟 IT 系统发展到现在,成熟度也高了,大差不差,但每家甲方公司的管理水平、标准化流程化的程度不一样,很难直接套用。所以好点的 IT 系统,都是平台化的,就是买了一个框框,还需要实施商来根据需要进行定制。

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流程、IT、管理机制、组织之间的关系

 - 图片由竹间咨询提供

软件系统跟企业的管理是息息相关的,其本质就是管理,前提一定是建立在标准化、流程化的基础上,把生产的流程管理经验固化到软件里,软件还肩负着一个使命就是把人的经验、know-how 固定化,固化的前提也是要实现标准化。所以业内经常讲,不要在落后的工艺上搞自动化,就是这个道理。

可以说,信息系统的建设需要跟组织、流程、管理配套,顺序就是先流程后IT,管理和组织变革跟进,否则失败、难用是必然的。

集成化

也有人称之为“网络化”,“互联化”,其实是一个意思,自动化往往只能封装一部分的工作流程(工艺流程),所以这些自动化的产线、IT 系统,还需要进行横向、纵向的集成,形成一个信息流或物料流的网络,最后才能形成协同,完成整个工厂的“大系统”。整个工厂其实也是一个系统,也是一个 IPO 的过程。

对于下游客户来说,往往下订单的时候合同价格已经是死的,质量是无论如何必须保证的,你能不能赚钱,取决于你的 Input 和中间的 Process,尤其是中间的 Process,是否高效,会关系到工厂的生死存亡。工厂作为一个复杂系统,不稳定的因素太多,所以需要打通各个环节,各个流程,连接各种生产要素,让信息和物料可以沿着“高速路”进行交互,传递。

智能化

智能工厂作为一种智能化的组织,这里的智能化讲的是组织层面的,区别于智能化的设备,智能化的产品。要了解智能化,我们需要讲下智能这两个词。到底什么是智能呢?好像也很难给智能下一个定义。但我们可以从自然界获得启发。

我相信,没人会反对我说动物(当然也包含人)是智能的,但桌子不是。毕竟你踢一下桌子,它不会踢你,但你要是踢了一条狗,它可能就会咬你了。动物会根据外界的变化而变化。在 E.F 舒马赫的著作《解惑》,作者把自然界分为 4 个层次,依次是:

无机物(m)

植物 (m+x)

动物 (m+x+y)

人 (m+x+y+z)

 

无机物作为基准线 m,从上往下分别叠加了:

x(生命)

植物与无机物的区别就是植物具有感知能力,能感知外部的变化并调整自己,所以从植物开始,具有了生命力。

 

y(意识):从植物到动物,是存在能力的跃迁的,从而让动物可以做一些植物完全做不来的事情。不难发现,猫、狗之类的动物,是具有意识的,因为如果把它们打的昏迷不醒,它们就会陷入类似植物的状态。此时虽然昏迷了,但生命的进程还在延续。

 

z(自我意识):人除了拥有植物般的生命能力,动物般的意识能力,显然还有别的东西,一种神秘力量,我们姑且称呼它为灵魂。人不光有意识,还能意识到自己有意识,不光会思考,还能观察和研究自己的想法。

 

所以说,智能也是有层次的,无机物不是智能物,但从植物开始却属于智能的范畴,因为它可以感知环境的变化并作出调整,不停的调整、进化,不为别的,就是活下去。自然界如此,而作为人类社会的存在,组织这种非生物体,为了活下去,活的更好,也要走向智能化。

智能化是生物体为适应外部环境变化而进化出来的一种能力

 

除了生物智能体,对于工厂,这种社会组织的一种形式,也可以是智能的。我们称之为非生命智能体。我发现用“人”来做比喻,可以很好的诠释智能化的工厂是什么样子的。我们的左手,我把它比喻为营销组织,作为营销组织,是连接客户的,所以左手要紧紧抓住我们的客户;把右手比喻为供应链组织(狭义的供应链,这里指采购),供应链需要紧紧抓住我们的供应商,因为供应商是我们能力的外延;把左腿比喻为研发组织,研发需要靠近我们的客户,研发出客户需要的产品,解决制造过程的不确定性;把右腿比喻为制造组织,工业制造的本质是多块好省的批量性复制;把大脑比喻为公司的管理层,把 IT 系统比喻为神经网络,连接手脚,最终把信息汇聚到大脑来做决策控制。只有这样,才能称之为智能化的组织,智能化就体现在可以根据外部环境(上下游)的变化而自我调整,甚至作为预测性调整。

智能化意味着企业可以很快感知产业链、市场、供应链的变化,从而调整左右腿,跟上这个步伐,从这个角度来看,智能制造目标就是让整个组织更具竞争力。

如果分开来看,研发解决的是不确定性的问题,从而保证生产制造的一致性;制造系统,解决的是制造的问题,即如何保证批量、多快好省地将产品生产出来;四肢需要大脑去协调,没有大脑,就意味着四肢是无法协同的,各干各的、各说各话。

对于制造业企业来说,光解决好右腿即制造的问题是没用的,营销能不能及时跟上市场的变化;研发能不能针对客户的需求提出更好的思路、产品和解决方案;供应链能不能更具竞争力,同样重要。

02智能工厂的 # 信息化建设#

标准化、流程化、IT化这是传统的信息化建设的三部曲。前面我讲了流程和IT的关系。通过比较不同类型的企业,我们可以发现不同的企业的流程是不一样的。

贸易型

这类企业,没有自己的研发、没有自己制造,只有供应链。一买一卖,只要能找到客户,就可以跑起来。该类企业,最主要的流程就是L2C(从线索到现金)流程,对于IT系统,只需要一套CRM(客户关系管理)+一套ERP(进销存、财务)系统,管好销售的线索,商机,合同,进销存,算好帐就可以了。

研发型

研发型的企业,往往只做研发,不做制造,给客户输出的是研发成果。该类企业,最重要的流程就是研发流程,比如很多企业都导入了华为的IPD(集成产品研发),遗憾的是,市面上对应的IT系统跟不上,有很多PLM/PDM,更多的是站在管理产品生命周期、产品数据的角度,而不是研发方法论的落地。

制造代工型

代工类的企业,有很强的制造和供应链管理能力。代工本来就毛利低,那是针上削铁的活,没有两把刷子是很难活下来的。这里企业除了叠加贸易型企业的流程,还有制造流程,对应多IT系统是MES之类的。如果制造的品类多,还会涉及比较复杂的供应商管理,对于的IT系统有SRM(供应商管理)/SCM(供应链管理)。现在很多企业在导入ISC(集成供应链),把制造整合到供应链中成为一个大供应链。

产品制造型

这类企业属于自研自产自销型,企业的流程和IT系统也是最复杂的一种。既有研发、又有供应链,还有复杂的生产,同时还要自己抓市场和销售。这种复杂度高的企业,需要对流程和IT系统进行分层分级构建。比如在流程层面划分一级流程、二级流程、三级流程。每级流程进行端到端设计并首位相连,上下打通。对应的IT系统,也是按流程、按板块构建。这样的好处是分期建设、逐步推进,坏处就是IT人经常挂在嘴上的信息孤岛,烟囱式的IT建设。

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企业端到端管理流程图 - 图片由竹间咨询提供

不同的类型的企业,流程不一样,所以IT系统也不一样。制造业的信息化系统,大致也可以分为四大类:

经营管理层的IT系统

CRM 市场营销、线索管理、合同管理、回款管理

ERP 合同订单,采购,进销存、仓库,WMS可以视为ERP的在仓库管理方面的细化

SRM 供应商管理,供应商的选用留斩存

执行层的IT系统

典型的IT系统工厂的信息化系统,MES、QMS、TPM、LES

OT自动化层的IT系统

产线机的MES(Prodcut-MES)、上位机系统、HMI系统、AOI测试系统等、SCADA

OT自动化层的现场控制类系统

这类现场控制类,往往由PLC+HMI、上位机系统、SCADA

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常见软件(系统)及其之间集成关系

一般智能工厂的信息化建设是逐步建设的,可以自顶向下,或者自下而上建设,或者两边同时建设,问题都不大,但要提前设置好各个部分的边界,否则会出现纵向不能打通,横向不能互联的问题。

很多人都搞不清楚数字化和信息化是什么关系,有的人觉得数字化是信息化的新阶段,信息化已经过时了,也有人讲信息化更多的是流程、是管控,而数字化就代表创新。我个人认为这些说法是片面的。

我来问大家一个问题,两化融合说的是工业化和信息化融合,还是工业化和数字化融合?是信息化的范畴更大,还是数字化的范畴更大?计算机是信息的处理工具之一,在没有计算机的年代,信息是靠语言、文字、声音来传递的,计算机出现后,信息进行了数字化的表达,因为现在计算机,只能处理数字(1/0)。从信息论的角度来说,信息的本质是熵差,数字只是信息表达的一种方式之一,数字化是计算机处理信息的必然形式。从这个角度说,信息化的范畴是大于数字化的。

刚刚我们也谈到了智能化,那智能化和数字化、信息化又有什么关系呢?认识领域里有个DIKW模型很好的表达了他们之间的关系。

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图片来自于网络,版权归原作者所有

数据是信息的载体,知识是对信息处理的模型,是人们(主体)对世界(客体)的建模,有了模型,我们可以快速处理信息并作出反应,所以知识可以看做一种处理信息的模型,用一个函数可以表达 y = f(x), f就是模型,x就是信息,y就是知识了。智慧则是知识的综合应用,是一种解决问题的能力,有知识不等于有智慧,智慧需要对众多模型进行综合应用。

 

换句话说,数字工厂是智能工厂的前提条件,各类信息被数字化表达。智慧是需要知识的,而知识是需要模型的,模型是需要建模的,建模是需要大量的数据的,数据是需要采集的。所以一个智能工厂,是离不开物联网、大数据的建设,这个是新的IT基础设施(区别于原来的IT基础设施:服务器、网络、虚拟化)。

审核编辑(
王静
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