智能制造的本質(zhì)是什么

一、前言

智能制造是非常熱門的話題，自2015年熱起，已經(jīng)經(jīng)歷了物料網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AR/VR、人工智能、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及最近的工業(yè)APP，熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移頻繁。

其實(shí)，智能制造其核心是制造而不是智能，智能是需要為制造賦能的。那么智能到底能為制造賦什么能呢？

回答了這個(gè)問題，也就溯源了智能制造的本質(zhì)。

二、制造的本質(zhì)

制造，制造，就是“制”和“造”，工廠是其載體。其本質(zhì)是生產(chǎn)產(chǎn)品。而生產(chǎn)產(chǎn)品的就是從供應(yīng)商購入物料，經(jīng)過制造轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)成品的過程。依據(jù)這個(gè)的本質(zhì)定義，制造（工廠）的本質(zhì)是物料的流動(dòng)（從供應(yīng)商流入，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，流出至客戶的過程）。

依據(jù)這個(gè)解釋，并可以推理出制造物料流動(dòng)的特性：

1、守恒性

從供應(yīng)商流入，流出至客戶的物料流動(dòng)，在一段時(shí)間內(nèi)守恒：即，期初+流入=庫存+流出。

這個(gè)非常好理解，物質(zhì)不滅定律。

2、相應(yīng)性限制

物料在工廠的流動(dòng)，需要受到兩個(gè)限制：

其一，受到工藝路線的限制。眾所周知，產(chǎn)品的具有BOM（物料清單）結(jié)構(gòu)的限制，而BOM結(jié)構(gòu)是有層級的。BOM的各個(gè)層級之需要工藝路線串接。依據(jù)BOM結(jié)構(gòu)和工藝路線，離散型工廠的物流形態(tài)，一般可以區(qū)分為V、A、T、I四種。

其二，受到工廠物流路徑的限制。任何工廠都受到物理?xiàng)l件（空間）的限制，均經(jīng)過收料暫存、存貨區(qū)、備貨區(qū)、車間暫存、在線（機(jī)臺）、入庫暫存、入庫、備貨等區(qū)域。

3、流動(dòng)性制約

既然制造（工廠）的本質(zhì)是物料流動(dòng)，而流動(dòng)性必然受到制約因素的制約。流動(dòng)性的制約因素，可以區(qū)分為外部與內(nèi)部兩個(gè)大類。

流動(dòng)性的外部制約，可以區(qū)分為市場和供應(yīng)兩個(gè)類型。市場是受制于客戶群、客戶的需求量。手機(jī)銷量從高速增長，到消費(fèi)疲軟是市場限制。供應(yīng)商受制于供應(yīng)商的種類、產(chǎn)能和技術(shù)水平等。半導(dǎo)體行業(yè)中的***，是典型的供應(yīng)制約因素。

流動(dòng)性的內(nèi)部制約，可以區(qū)分為政策和物理兩個(gè)類型。流動(dòng)性的內(nèi)部政策制約其種類非常多，如衡量（比如阿米巴、KPI考核）、組織、人員編制、方法、流程等等。流動(dòng)性的政策制約，往往是兩個(gè)極端：做多和做少。大公司、國有企業(yè)等等企業(yè)往往做多，比如一大堆的學(xué)習(xí)、一大堆的考核，配置了一大堆的間接人員。而廣大中小民營企業(yè)往往是做少，把人作為成本而非資源，把必要的管理配置，變成了費(fèi)用控制。中小民營企業(yè)往往是欠管理，該管的事情都沒有管起來。流動(dòng)性的內(nèi)部物理制約，大家非常好理解，就是設(shè)備、設(shè)施不足。設(shè)備不足大家均可理解，當(dāng)前操作工不足也是非常大的比例。設(shè)置不足也可以理解：廠房不足、水電氣、存放空間不足等等。

流動(dòng)性制約了系統(tǒng)的產(chǎn)出，需要最大改善的之處。

4、變動(dòng)性影響

世界是客觀變化的，尤其是當(dāng)今?！吨貥?gòu)，數(shù)字化的轉(zhuǎn)型邏輯》中以十分大的篇幅講述了不確定度對當(dāng)今社會(huì)的影響。

建立一個(gè)簡單的模型，來分析制造（工廠）的變動(dòng)性，更易理解：

第一，外部

外部—客戶：客戶對產(chǎn)品需求在變多、變雜、需求的速度在變短。任何產(chǎn)品均變成了時(shí)尚品。

外部—供應(yīng)商：因?yàn)楫a(chǎn)品生產(chǎn)周期短、訂單量變小、變散，致使供應(yīng)商的組織、形態(tài)在變化。尤其是勞動(dòng)力短缺、高智商人才的就業(yè)多元化，致使供應(yīng)商的生產(chǎn)組織能力、水平下降，供應(yīng)商的質(zhì)量水平、交期保障等一致性變差。

第二，內(nèi)部

內(nèi)部—政策，因?yàn)橥獠孔兓?，使得?nèi)部的政策穩(wěn)定性變差，尤其是員工的流失率過高，致使內(nèi)部控制力下降。

內(nèi)部—產(chǎn)能，管理水平（設(shè)備能力在提升）、員工、產(chǎn)品復(fù)雜度等的變化，使得產(chǎn)能的變動(dòng)性也在增加（不穩(wěn)定的質(zhì)量，均需要產(chǎn)能彌補(bǔ)）。

而且，更加恐怖的是，變動(dòng)性有腐蝕作用，對生產(chǎn)過程的傷害非常大。供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng)在制造（工廠）內(nèi)部也一樣適用。

三、智能制造

據(jù)羿戓制造所了解，智能制造至少在國內(nèi)是最近幾年興起的新詞匯，是一個(gè)演變的過程。制造制造有三個(gè)含義：

其一，集成

信息化強(qiáng)調(diào)的是“集成”，通過將研發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝、制造、銷售、采購等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)集成在一個(gè)平臺上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)從銷售，產(chǎn)品、制造、供應(yīng)鏈或服務(wù)過程的協(xié)同。

其二，建模

數(shù)字化強(qiáng)調(diào)的是“建模（虛擬和仿真）”，運(yùn)用CAD/CAM/CAE 、CAPP、PDM/PLM等軟件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和制造過程的建模和仿真。單元級、系統(tǒng)級、系統(tǒng)的系統(tǒng)級的CPS、數(shù)字雙胞胎都是產(chǎn)品、制造（工廠）的實(shí)體模擬。自然，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和制造（工廠）的全過程建模和仿真，需要足夠的時(shí)間和預(yù)算支撐。

其三，決策

信息化側(cè)重于數(shù)據(jù)的收集、記錄、存儲(chǔ)，數(shù)字化側(cè)重于對數(shù)據(jù)的處理、分析，而智能化重點(diǎn)在于對數(shù)據(jù)的應(yīng)用：提高能見度、輔助決策。實(shí)現(xiàn)“分散數(shù)據(jù)整合化（通過數(shù)據(jù)收集實(shí)現(xiàn)）”、“整合數(shù)據(jù)可視化（通過數(shù)字化建模實(shí)現(xiàn)）”、“可視數(shù)據(jù)實(shí)用化（通過基于數(shù)據(jù)的決策實(shí)現(xiàn)）”的邏輯。

四、制造（工廠）運(yùn)作的本質(zhì)

生產(chǎn)運(yùn)作管理發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，《科學(xué)管理原理》一書發(fā)行已經(jīng)超過100年，MRP、Lean、TOC是生產(chǎn)運(yùn)作管理最基本的三個(gè)方法論。尤其是精益生產(chǎn)更是深入人心。但是，溯源究本，可能《工廠物理學(xué)》所揭示的本質(zhì)才是最根本的：

作為《工廠物理學(xué)》第一定律的里特定律，清晰地揭示了一個(gè)事實(shí)，要達(dá)到客戶滿意（準(zhǔn)交和短交）、老板滿意（高產(chǎn)出、高效率），別無他法，只有控制在制品的投放即可。

如何控制呢？只要分析生產(chǎn)任務(wù)的狀態(tài)，就可以得出明顯的結(jié)論：

1、識別生產(chǎn)任務(wù)的狀態(tài)

2、識別產(chǎn)出的績效狀態(tài)（交付、產(chǎn)出）

3、投放該投放的生產(chǎn)任務(wù)

五、【智能】對【制造】的賦能

從討論制造的本質(zhì)可知，制造的本質(zhì)是物料的流動(dòng)，所以管理制造過程物料的流動(dòng)性是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。

因?yàn)楫a(chǎn)品生命周期短、客戶需求多樣化，造成了訂單品種多、訂單批量小、訂單變動(dòng)多、訂單周期短，致使制造（工廠）運(yùn)作管理的復(fù)雜度大幅度增加（幾何曲線），如何通過控制生產(chǎn)任務(wù)的投放取得好績效（客戶滿意度高、投資回報(bào)率高）成為了難題。而智能制造恰恰為此實(shí)現(xiàn)提供了可能性。

依據(jù)以上闡述，對于制造過程而言，控制生產(chǎn)任務(wù)的投放是核心環(huán)節(jié)，則可以推知，其信息系統(tǒng)模塊中，APS是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，甚至說一個(gè)數(shù)字化工廠，一個(gè)智能制造系統(tǒng)中，沒有APS，發(fā)揮不了真正的核心價(jià)值。

APS高級計(jì)劃和排程，一般實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能：

其一，是長周期的物料和產(chǎn)能展望。

制造過程本質(zhì)是一個(gè)長周期內(nèi)的循環(huán)過程，需要針對未來的市場發(fā)展做長周期的展望。長的展望周期是52周的，一般的企業(yè)也有12周（C+3）的滾動(dòng)需求分析，以預(yù)先配置資源，響應(yīng)客戶需求。

其二，是異常的仿真模擬和分析

需求過程、制造過程都是一個(gè)高度變化的，尤其是不確定度非常高的今天，需求端的訂單、供應(yīng)端的送貨、制造（工廠）端的產(chǎn)能變動(dòng)是常態(tài)。這些變化對銷售訂單的影響、對制造（工廠）產(chǎn)出績效的影響都需要實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的模擬分析，以做出科學(xué)的決策。

其三，全局、高精度、實(shí)時(shí)、優(yōu)化的計(jì)劃和排程

制造（工廠）一般是典型的多組織（多個(gè)車間、串并聯(lián)結(jié)構(gòu)）的協(xié)同過程，手工計(jì)劃和協(xié)同時(shí)，因?yàn)樗懔ο拗疲话銓囬g級的獨(dú)立計(jì)劃和排程，通過日調(diào)度會(huì)、周S&OP會(huì)議協(xié)同，不能做到實(shí)時(shí)、全局的計(jì)劃和排程，更無法提及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)客戶滿意度和資源產(chǎn)出效率的優(yōu)化（客戶滿意度與資源效率為沖突）。