如何打通制造業(yè)不同生產(chǎn)系統(tǒng)間的孤島，同時(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)及部門目標(biāo)，北京大學(xué)侍樂(lè)媛教授在3月13日的未來(lái)工業(yè)智能峰會(huì)上給出了答案，發(fā)表《系統(tǒng)工業(yè)智能提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力》主題演講，天澤智云做以下梳理。

侍樂(lè)媛 北京大學(xué)教授

什么是系統(tǒng)工業(yè)智能？

工信部發(fā)布的《信息物理系統(tǒng)白皮書》中指出，單元級(jí)、系統(tǒng)級(jí)、系統(tǒng)之系統(tǒng)級(jí)（SoS）是CPS的三個(gè)層次，對(duì)應(yīng)的我們也將工業(yè)智能的應(yīng)用分為三級(jí)：

• 單元級(jí)：?jiǎn)蝹€(gè)系統(tǒng)，如發(fā)動(dòng)機(jī)；

• 系統(tǒng)級(jí)：同質(zhì)系統(tǒng)，如小黃車管理平臺(tái)；

• 系統(tǒng)之系統(tǒng)級(jí)（即SoS級(jí)）：?jiǎn)卧?jí)和系統(tǒng)級(jí)之上更高級(jí)的系統(tǒng)，連通設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)維等整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，更具發(fā)展空間。

目前很多智能系統(tǒng)的發(fā)展都是縱向管道式的，大多建立在單個(gè)系統(tǒng)和同質(zhì)系統(tǒng)上，如百萬(wàn)工業(yè)APP等，SoS級(jí)的智能化應(yīng)用較少。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)維等系統(tǒng)間以及公司的各個(gè)部門間并沒(méi)有建立很好的連接關(guān)系。

比如在一個(gè)幾百臺(tái)機(jī)床的車間中，運(yùn)維部門發(fā)現(xiàn)要對(duì)某個(gè)刀具進(jìn)行維護(hù)，但與此同時(shí)有一個(gè)重要的客戶訂單要在明天交付，綜合考慮時(shí)間、資源成本等因素，是選擇立即停機(jī)維護(hù)還是繼續(xù)生產(chǎn)，什么樣的決策可以實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化、讓系統(tǒng)變得更加智能，就是系統(tǒng)之系統(tǒng)級(jí)工業(yè)智能需要解決的問(wèn)題。

系統(tǒng)級(jí)工業(yè)智能的目標(biāo)

縱觀歷史，以往的幾次工業(yè)革命都是通過(guò)升級(jí)生產(chǎn)系統(tǒng)而完成。

• 第一次工業(yè)革命的蒸汽機(jī)、福特汽車的裝配線，解決了人的效率低下和動(dòng)能不足的問(wèn)題。

• 第二次工業(yè)革命二戰(zhàn)后的豐田管理模式，大幅降低成本，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

• 第三次工業(yè)革命催生的各種信息系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)參與到生產(chǎn)過(guò)程中，如ERP、CRM等。

第四次工業(yè)革命也不例外，在工業(yè)4.0時(shí)代，我們可能沒(méi)法定義生產(chǎn)系統(tǒng)4.0到底是什么，但其目標(biāo)非常明確，就是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)。

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)工業(yè)智能面臨的挑戰(zhàn)

>> 系統(tǒng)局限性造成的信息流斷層，嚴(yán)重依賴于人工管理

在生產(chǎn)系統(tǒng)3.0的技術(shù)里，任何信息系統(tǒng)都有局限性，以ERP和MES為例。

ERP系統(tǒng)只涉及資產(chǎn)管理，可以管理企業(yè)現(xiàn)金流、信息流和物流，但其需要大量的人工輸入數(shù)據(jù)，所以無(wú)法獲取實(shí)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)，無(wú)法支撐時(shí)間敏感高的決策。

MES主要是信息采集，可以記錄系統(tǒng)發(fā)生的所有事情，但其感知的都是基于縱向資源維度的信息，通常無(wú)法感知整體生產(chǎn)系統(tǒng)狀態(tài)。

從ERP到MES之間的信息流斷層，目前大多數(shù)制造企業(yè)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重依賴于人工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)手工或Excel進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度管理，造成大量的損失。

Eg. 某制造廠由于上下游系統(tǒng)的數(shù)據(jù)斷層，無(wú)法感知各系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)性，只能通過(guò)定期維護(hù)保證生產(chǎn)質(zhì)量，且生產(chǎn)計(jì)劃變動(dòng)時(shí)調(diào)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)響應(yīng)，造成的產(chǎn)能損失高達(dá)15%/年。

>> 不斷提升的個(gè)性化需求，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度難度增加

隨著個(gè)性化需求日益旺盛，很多制造企業(yè)開始推出個(gè)性化定制服務(wù)，但在實(shí)踐落地時(shí)卻發(fā)現(xiàn)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

不同于傳統(tǒng)的質(zhì)量和成本都相對(duì)便于控制的大批量生產(chǎn)方式，大規(guī)模個(gè)性化定制大大增加了生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)度管理的協(xié)調(diào)難度，對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品交付提出了更高的要求。

Eg. 某整車廠在三年前開始推出個(gè)性化定制，發(fā)現(xiàn)交付時(shí)間由20小時(shí)增加到了40小時(shí)，導(dǎo)致很多項(xiàng)目難以按時(shí)交付。

系統(tǒng)級(jí)工業(yè)智能產(chǎn)品

打通工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)孤島、信息孤島與系統(tǒng)孤島，賦能現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程，補(bǔ)足對(duì)時(shí)間敏感性要求高，以及流程鏈、供應(yīng)鏈復(fù)雜難以評(píng)估等能力，在一個(gè)系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)、多約束的協(xié)同管理，是系統(tǒng)級(jí)工業(yè)智能的需要具備的基本特性。

我和我的團(tuán)隊(duì)在過(guò)去的20年中，綜合國(guó)內(nèi)外很多實(shí)際案例的研究經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐，研發(fā)了“坤特平臺(tái)系統(tǒng)”，以量化/優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度為核心，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)、庫(kù)存和供應(yīng)鏈管理的全面解決方案，提供縱橫貫通的實(shí)時(shí)信息交換與共享平臺(tái)，通過(guò)可視化的生產(chǎn)流程和數(shù)字化管理體系，完成實(shí)時(shí)優(yōu)化決策。

系統(tǒng)級(jí)別工業(yè)智能：提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

我認(rèn)為企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力是能夠量化的，可以通過(guò) (1+R)N 來(lái)規(guī)劃投資的金額及方式，其中R指投資回報(bào)率，N是單位時(shí)間內(nèi)的交易次數(shù)。

為什么很多人說(shuō)券商金融行業(yè)相對(duì)更容易賺錢，其中一個(gè)很重要的原因可能是其交易量大，而且每次交易可見(jiàn)。

而制造業(yè)的交付周期一般都比較長(zhǎng)，所以對(duì)于企業(yè)而言，除了要快速響應(yīng)市場(chǎng)需求、提高客戶滿意度之外，還要盡可能縮短單位時(shí)間、增加交易次數(shù)，同樣的項(xiàng)目一年周轉(zhuǎn)十次肯定比一年周轉(zhuǎn)五次的收益更高。

制造企業(yè)要有經(jīng)緯縱橫的數(shù)據(jù)采集、分析、應(yīng)用能力，量化投入回報(bào)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化資源，從而真正提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。