智能制造實(shí)現(xiàn)之路：“三化融合”
http://www.b7lob.cn目前，國內(nèi)智能制造更多的是聚焦在制造過程智能化。我們發(fā)現(xiàn)，很多時候企業(yè)在試圖對制造能力進(jìn)行提升的過程中，會陷入盲目“智能”的誤區(qū)：僅僅針對某些業(yè)務(wù)點(diǎn)上智能提升的需要，而孤立地引入自動化設(shè)備或信息化系統(tǒng)，結(jié)果反而解決不了問題，甚至還可能帶來更多的麻煩。
先舉兩個實(shí)際遇到的例子：
第一個案例智能制造 某企業(yè)的物料配送智能制造 物料分為大件、小件和標(biāo)準(zhǔn)件。在配送過程中，發(fā)現(xiàn)小件和標(biāo)準(zhǔn)件的按時配送基本能滿足，就是大件配送的效率低。于是該企業(yè)在智能制造改造過程中，引入立體倉庫和堆垛機(jī)，并配套建設(shè)了WMS系統(tǒng)三化融合，大幅提高了大件的出庫效率三化融合，也提升了倉庫的管理水平。但是三化融合，新的問題卻逐漸顯現(xiàn)出來：發(fā)現(xiàn)訂單中大件與小件、標(biāo)準(zhǔn)件成套備料不匹配，大件快速的通過立體倉庫出來，但是小件和標(biāo)準(zhǔn)件整個循環(huán)立柜效率不夠，存在大件在等待，小件配送不及時的情況，車間生產(chǎn)需要的按時配送還是沒法完成，立庫也無法發(fā)揮出最大效能。
我們重新審視和分析這個問題的產(chǎn)生和解決辦法，首先就要從精益的角度來考慮，建立一個立庫不是為了智能化而智能化，而要考慮匹配不同類型零部件的配送效率，從而實(shí)現(xiàn)均衡化生產(chǎn)；其次，需要通過MES系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)計劃提前發(fā)出齊套性需求，再設(shè)立小件、標(biāo)準(zhǔn)件分揀區(qū)，預(yù)先合并訂單再將物料分播到每個訂單中。通過這樣的改變，基于精益化思想，通過信息化與自動化融合推進(jìn)，真正實(shí)現(xiàn)全面的由生產(chǎn)拉動配料的需求，全面提高生產(chǎn)效率。
第二個案例，是一家軍工企業(yè)，它面臨的問題是人工漏檢的問題，比如產(chǎn)品表面劃痕的檢測、螺釘螺母等標(biāo)準(zhǔn)件的安裝是否到位的檢測等等。企業(yè)針對這個問題啟動了智能化改造項目，在工位安裝了產(chǎn)品外觀檢測機(jī)器人，可以通過不同角度的拍照與系統(tǒng)預(yù)定義的檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時的檢測，在線分析并給出檢測結(jié)果。但是，在實(shí)際操作中還是出現(xiàn)了問題，發(fā)現(xiàn)在混線生產(chǎn)時，由于產(chǎn)品檢測標(biāo)準(zhǔn)不同，需要人工對檢測標(biāo)準(zhǔn)和程序進(jìn)行更換，而系統(tǒng)的切換和預(yù)定義的工作所需時間很長，這樣反而降低了檢測效率。另外一點(diǎn)，項目沒有充分考慮到機(jī)器人識別率的問題，機(jī)器人工作時需要不斷動態(tài)變換拍攝角度，經(jīng)常會因為光線不足或系統(tǒng)比對有誤等問題而造成拍攝失敗，這時就需要重新拍照，從而又影響了整個生產(chǎn)的節(jié)拍。
同樣的，我們再基于精益生產(chǎn)的角度來分析這個案例，重新進(jìn)行規(guī)劃：首先此處是否必須使用機(jī)器人是值得商榷的，畢竟機(jī)器人的投資成本相對較大。考慮到在線檢測的穩(wěn)定性，實(shí)際也可以采用固定的拍照設(shè)備。比如，通過使用多個高分?jǐn)z像頭架設(shè)在不同的角度同時進(jìn)行拍攝，在系統(tǒng)中同時快速比對照片，發(fā)現(xiàn)問題單獨(dú)進(jìn)行補(bǔ)拍；在信息化方面，則由MES系統(tǒng)統(tǒng)一管理，根據(jù)訂單產(chǎn)品快速選擇相應(yīng)的檢測程序和檢測標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到在質(zhì)量和效率方面同時滿足精益生產(chǎn)目標(biāo)。
還有其他很多類似的例子，我們反思，現(xiàn)在中國的智能制造很熱門，但是智能制造的目的是什么？智能制造不能只是“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”，智能制造的最終目的是，企業(yè)提高質(zhì)量、降低成本、提升交付能力，也就是常說的QCD。而企業(yè)管理經(jīng)營的終極目標(biāo)則是精益化，做智能制造不能拋開根本而逐本求末。當(dāng)前企業(yè)面臨的一大問題是，做自動化的不懂信息化，做信息化的不懂精益化，而想辦法把三者放一起，又會有多系統(tǒng)集成的重重困難。所以，現(xiàn)在智能制造市場，已不僅僅是單個系統(tǒng)或單方面的孤立地思考問題，市場需要的是整體解決方案。
因此，結(jié)合多年的制造自動化、信息化的實(shí)踐經(jīng)驗，我們認(rèn)為，當(dāng)前智能制造的實(shí)現(xiàn)，必須要結(jié)合“精益化”，“信息化”和“自動化”三方面的同步建設(shè)，即“三化融合”。三化融合的特征在于以精益思想為指導(dǎo)，交互推進(jìn)制造信息化和自動化。也就是說，一方面，通過自動化和信息化的融合積累大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在后面數(shù)據(jù)分析挖掘中必須要融入精益化的原則和思想，加入人工的經(jīng)驗總結(jié)，梳理并建立適應(yīng)于企業(yè)發(fā)展的合理化精益業(yè)務(wù)模型和計算機(jī)模型，逐步地能自我決策和自我修整，最終形成智能制造。另一方面，在制造過程中，還需要通過MES等IT系統(tǒng)掌握具體的、實(shí)時的生產(chǎn)信息，支撐對生產(chǎn)過程瓶頸問題的準(zhǔn)確分析，驅(qū)動自動化工具和設(shè)備做出準(zhǔn)確的判斷和響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的生產(chǎn)管理與過程控制，從而減少浪費(fèi)、實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)。三化融合是當(dāng)前智能制造落地的切實(shí)有效的實(shí)現(xiàn)途徑，是國內(nèi)制造業(yè)尤其是大型企業(yè)邁向智能制造的必由之路。
針對制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求和困境，“三化融合”有如下三個特點(diǎn)：
首先，“三化融合”認(rèn)為精益化是企業(yè)經(jīng)營管理的最終目標(biāo)。智能制造實(shí)現(xiàn)必須是以提高質(zhì)量（Quality）、降低成本（Cost）、提高交付能力（Delivery）為目標(biāo)。因此，在智能制造的轉(zhuǎn)型與升級過程中，需要保證自動化、信息化在精益思想的原則、理念和方法論為指導(dǎo)下實(shí)施，避免舍本逐末。尤其是針對一些制造過程比較復(fù)雜、管理繁瑣的企業(yè)，在實(shí)施MES等信息化系統(tǒng)之前，都建議應(yīng)該先做精益化的分析。精益思想貫穿智能制造的推進(jìn)過程，包括實(shí)施的過程、信息化工具、自動化工具、智能工具，最終實(shí)現(xiàn)智能制造。
其次，“三化融合”強(qiáng)調(diào)解決方案的整體性。根據(jù)ISA－95中企業(yè)管理模型的研究成果，制造活動的管理是多層次多領(lǐng)域的工作。一個完整的制造企業(yè)，縱向包括業(yè)務(wù)策劃與組織層、制造執(zhí)行管理（MOM）層、監(jiān)視與控制層、傳感與操作層等四大層級，橫向則包括生產(chǎn)、物流、質(zhì)量、維護(hù)等四大業(yè)務(wù)領(lǐng)域。任何一個設(shè)備、模塊或系統(tǒng)的運(yùn)作都離不開相鄰的管理層和領(lǐng)域的交互和影響，缺少整體的設(shè)計和規(guī)劃意味著無法保證自動化或信息化的實(shí)施效果。因此，在企業(yè)制造過程智能化項目中，ERP、MES等軟件系統(tǒng)和產(chǎn)線、設(shè)備、立庫等硬件設(shè)施及其所含系統(tǒng)將作為一個整體，在精益化目標(biāo)的指導(dǎo)下，以信息化、自動化為主線，全面覆蓋各大業(yè)務(wù)領(lǐng)域整體規(guī)劃，協(xié)同運(yùn)行。
第三，“三化融合”確定了一套基于精益化要求的完整方法論，以產(chǎn)品和工藝分析為起點(diǎn)，從基礎(chǔ)的產(chǎn)線和工位設(shè)計開始，隨后擴(kuò)展至針對產(chǎn)線、計劃、物流、標(biāo)準(zhǔn)化、過程控制、異常管理等領(lǐng)域的業(yè)務(wù)提升，最終以用戶實(shí)現(xiàn)自持式持續(xù)改善為終點(diǎn)形成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)智能制造體系的建設(shè)。
該實(shí)施方法論將智能制造所涉及的典型環(huán)節(jié)作為規(guī)劃和落地的步驟，在各步驟中，首先以精益導(dǎo)入為主線，基于各環(huán)節(jié)的價值流圖分析當(dāng)前的瓶頸和改進(jìn)點(diǎn)，分別從信息化層面和自動化層面針對問題進(jìn)行分析，權(quán)衡兩方利弊，以尋求最符合當(dāng)前精益需求的解決方案。
面臨制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大環(huán)境，很多企業(yè)在制造過程智能化的過程中，往往缺乏智能制造體系的頂層設(shè)計和整體規(guī)劃，自動化和信息化各自獨(dú)立的規(guī)劃容易造成兩者效益不匹配、不精益的情況，形成新的制約企業(yè)智能化發(fā)展的瓶頸。“三化融合”策略正是解決該問題的有效途徑和指導(dǎo)原則——精益化為思想、信息化為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自動化為四肢，構(gòu)建出智能工廠有機(jī)體，為企業(yè)在智能制造轉(zhuǎn)型中實(shí)現(xiàn)價值的落地，不僅僅通過個別IT系統(tǒng)或者是實(shí)施自動化的硬件體系，而是通過這三者的融合，實(shí)現(xiàn)QCD的提升，使企業(yè)智能制造之路走得更加順利。