智能制造的AI

1、智能制造的AI之路管理層需要更多更全面的數(shù)據(jù)，執(zhí)行層希望更具備效率更簡(jiǎn)單舒適的工 作工具。如何輕松簡(jiǎn)潔的獲取數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)串聯(lián)起來(lái)，打破信息孤島， 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合是目前智能制造的重中之重。作者：徹紋 來(lái)源：制造業(yè)信息化咨詢智能制造系統(tǒng)之蕩：企業(yè)信息化建設(shè)三駕馬車：ERP、PDM與MES，ERP管理的是企業(yè)的資源， 比如人員、設(shè)備折舊等，PDM管理的是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，比如產(chǎn)品圖紙、工 藝等，MES管理的是制造的過(guò)程，比如生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)作業(yè)等。ERP是從客戶開(kāi)始，到訂單，到主計(jì)劃，回答的是為什么生產(chǎn)；PDM從產(chǎn)品需求開(kāi)始到 工藝編寫(xiě)，回答的是怎么生產(chǎn)，MES是從計(jì)劃到具體加工，回答的是到底是 怎么干

2、的。綜合來(lái)看，ERP、MES與PDM都屬于管理系統(tǒng)，MES(ManufacturingExecution System)全稱是制造執(zhí)行系統(tǒng)，主要面向的對(duì) 象是管理層：戰(zhàn)略層：戰(zhàn)略層如企業(yè)總經(jīng)理、型號(hào)總師等，主要獲知生產(chǎn)的趨勢(shì)性數(shù) 據(jù)，如生產(chǎn)問(wèn)題發(fā)生率、任務(wù)完成率、額定工時(shí)統(tǒng)計(jì)等等，都屬于分析統(tǒng) 計(jì)類數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)稱為高階數(shù)據(jù)；管理層：管理層如計(jì)劃員、調(diào)度員等，主要獲知生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如生 產(chǎn)進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題等，屬于實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求較高；如現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題發(fā)起之后，管理層希望第一時(shí)間獲知該信息， 所以MES的現(xiàn) 場(chǎng)問(wèn)題模塊目前會(huì)增加一個(gè)需求：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)工人 /班組長(zhǎng)發(fā)起問(wèn)題之后，問(wèn)題 信息以軟安燈（系

3、統(tǒng)報(bào)警）、硬安燈（報(bào)警燈）或者短信的形式第一時(shí)間 告知相關(guān)負(fù)責(zé)人。執(zhí)行層：執(zhí)行層如班組長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)工人，主要獲知的是相對(duì)靜止的信息， 如產(chǎn)品的操作手冊(cè)、加工工藝或者臨時(shí)工藝通知等內(nèi)容。綜上執(zhí)行層雖然處于數(shù)據(jù)采集最核心的位置，但對(duì)于他們工作KPI （工時(shí)/件數(shù)）等均沒(méi)有增益，甚至?xí)绊懏a(chǎn)量。雖然MES大部分功能是面向管理層的，主要解決計(jì)劃員、調(diào)度員、廠長(zhǎng) 的核心痛點(diǎn)，但是MES能不能用起來(lái)，或者用的舒適度，主要靠執(zhí)行層來(lái) 表現(xiàn)的。管理層希望看到更多更全面的信息，輔助工廠決策，但是管理層所有的 信息都來(lái)源于執(zhí)行層，所有管理層迫切的希望執(zhí)行層將工廠所有的數(shù)據(jù)傳 送到系統(tǒng)當(dāng)中，然后根據(jù)數(shù)據(jù)模型或者管理模型

4、像漏斗一樣篩選出自己需 要的數(shù)據(jù)，如上圖所示。執(zhí)行層的數(shù)據(jù)主要來(lái)源有：機(jī)器采集、手工錄入、上游系統(tǒng)傳遞、硬件 集成，但是根據(jù)離散型制造業(yè)企業(yè)性質(zhì)來(lái)分析，執(zhí)行層數(shù)據(jù)基本來(lái)源于手 工錄入。所以上線MES之后執(zhí)行層首先面對(duì)的是工作方式的更改，需要學(xué) 習(xí)MES系統(tǒng)操作；接下來(lái)是由于管理對(duì)數(shù)據(jù)的需求，造成工人置根本而不 顧（生產(chǎn)任務(wù)是執(zhí)行層的根本）去在 MES系統(tǒng)當(dāng)中錄入數(shù)據(jù)。1.系統(tǒng)培訓(xùn)浪費(fèi)時(shí)間，造成本職工作未按時(shí)完成;2.沒(méi)有減少工作量，反而因?yàn)橐浫霐?shù)據(jù)降低了效率;以上原因最終造成的結(jié)果就是執(zhí)行層很排斥 MES系統(tǒng)，影響MES系統(tǒng)的 應(yīng)用效果，這也是提出MES系統(tǒng)是“一把手”工程的根本原因，只是利

5、用 行政壓力去實(shí)施是一種手段，但并不能解決根本問(wèn)題。造成了一個(gè)智能制造之蕩：管理層需要更多更全面的數(shù)據(jù)，執(zhí)行層希 望更具備效率更簡(jiǎn)單舒適的工作工具。如何輕松簡(jiǎn)潔的獲取數(shù)據(jù)，再將數(shù) 據(jù)串聯(lián)起來(lái)，打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合是目前智能制造的重中之重。智能制造的解救之鑰：由現(xiàn)場(chǎng)工人倒逼式的實(shí)施方式是最優(yōu)的解救方案， 但是“自掃門前雪” 的形式風(fēng)格造成了信息化系統(tǒng)需要牽頭人，相當(dāng)于政變領(lǐng)袖，帶領(lǐng)的是一 種方向，解決的是內(nèi)部矛盾。所以信息化建設(shè)除非是企業(yè)的單點(diǎn)應(yīng)用（如本來(lái)一直需要手抄紙質(zhì)數(shù)據(jù)， 通過(guò)軟件自動(dòng)解讀，我們稱之為工具型軟件）執(zhí)行層可以提出之外，比如 MES、ERP或者PDM等管理型系統(tǒng)，執(zhí)行層提

6、出的難度相當(dāng)于讓農(nóng)民少吃飯 去支持國(guó)防建設(shè)是一樣的，實(shí)屬難為人之舉。其實(shí)在我國(guó)工廠的很多車間里，各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備之間、生產(chǎn)設(shè)備和控制器 之間，都已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了連通。再牛 B一點(diǎn)的公司里，整個(gè)工廠已經(jīng)通過(guò) 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES ）連通起來(lái)，而業(yè)務(wù)部門全部通過(guò) ERP連通起來(lái)了。但ERP和MES其實(shí)并沒(méi)有連起來(lái)！所以當(dāng)ERP給MES下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃指 令后，MES在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生了與計(jì)劃偏差的事項(xiàng)（比如設(shè)備壞了，原料不 合格等等），MES會(huì)根據(jù)車間的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。但是ERP是不知道的!所以它會(huì)繼續(xù)按照原本的計(jì)劃執(zhí)行訂單，時(shí)間久了，財(cái)務(wù)系統(tǒng)和工廠的實(shí) 際情況就會(huì)出現(xiàn)非常大的偏差。沒(méi)連起來(lái)的原因：首先是E

7、RP和MES的開(kāi)發(fā)公司通常是兩撥人，搞 財(cái)務(wù)的和搞生產(chǎn)的合作，不但互相不懂對(duì)方的職業(yè)術(shù)語(yǔ)，雞同鴨講，而且 互相看不上對(duì)方。另外，業(yè)務(wù)部門和生產(chǎn)部門在公司里通常是分開(kāi)運(yùn)營(yíng)， 各自的領(lǐng)導(dǎo)有各自喜歡的供應(yīng)商。當(dāng)然這個(gè)問(wèn)題工廠車間通常會(huì)定期把 MES 的調(diào)整項(xiàng)做成一個(gè)表，交給業(yè)務(wù)部門，然后由業(yè)務(wù)部門手動(dòng)在ERP中調(diào)整過(guò)來(lái)。ERP和MES的問(wèn)題只是工廠內(nèi)系統(tǒng)斷層的一個(gè)問(wèn)題縮影，事實(shí)上工廠里還有非常多的其他系統(tǒng)，設(shè)計(jì)、制造、采購(gòu)等，這些系統(tǒng)都是一個(gè)個(gè)信息 孤島，互相都不知道對(duì)方在干啥，到哪一步了。只有等到問(wèn)題出現(xiàn)了，再 一個(gè)個(gè)改。當(dāng)然，這種事也不是第一天存在的，因?yàn)樵诠I(yè)時(shí)代，產(chǎn)品的 生命周期很長(zhǎng)，有些產(chǎn)

8、品一個(gè)型號(hào)可以賣二三十年，這樣一兩年的研發(fā)上 線時(shí)間也就顯得不那么長(zhǎng)了，其余的問(wèn)題，靠著人工溝通，雖然有錯(cuò)，倒 也都相安無(wú)事。但是現(xiàn)在產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展帶來(lái)了新的變化。全球性的產(chǎn)能過(guò)剩，導(dǎo)致企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，以往一款產(chǎn)品賣三 十年的做法已經(jīng)不行了，你跑不快，有的是快的?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，撼動(dòng)了工業(yè)時(shí)代的一大基礎(chǔ)，信息不對(duì)稱。工業(yè)時(shí)代里，因?yàn)樯a(chǎn)廠家無(wú)法 低成本的了解每一個(gè)客戶的需求，所以往往采用一刀切的方法，就是把需 求做多的性能組合到一起，成為一款產(chǎn)品。比如你想要一雙適合你的腳的鞋子，鞋廠是無(wú)法知道你的腳多大的， 所以只能測(cè)量很多人的腳之后，把最集中的尺碼分成40號(hào)，41號(hào)，

9、42號(hào)等，但是如果你的腳偏肥或偏瘦，對(duì)不起，概不伺候。互聯(lián)網(wǎng)改變了這個(gè)局面，人與人，人與廠商，可以低成本的實(shí)現(xiàn)連接，從而讓每個(gè)人的個(gè) 性需求被放大，人們?cè)絹?lái)越喜歡個(gè)性化的東西。但是個(gè)性化的東西需求量 沒(méi)有那么大，這就需要工業(yè)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)小批量的快速生產(chǎn)。產(chǎn)能過(guò)剩和互聯(lián)網(wǎng)逼迫著傳統(tǒng)工業(yè)必須做一件事，一件工業(yè)社會(huì)最不 愛(ài)做的事，就是快速、小批量、定制化的生產(chǎn)。所以這個(gè)時(shí)候最應(yīng)該完成的就是把ERP和MES等等信息系統(tǒng)徹底打通， 讓工廠原本的所有信息孤島實(shí)現(xiàn)連通。這個(gè)時(shí)候，就從完全的自動(dòng)化和部 分的信息化，進(jìn)入了完全的自動(dòng)化和完全的信息化，也就是工業(yè)3.0大圓滿階段。 本階段不需要將某個(gè)單點(diǎn)功能做到盡

10、善盡美，不需要做到深入，但是已有數(shù)據(jù)的融合是必須的。因?yàn)榻鉀Q單點(diǎn)數(shù)據(jù)采集問(wèn)題應(yīng)該屬于 AI范 疇。智能制造的AI之路：數(shù)據(jù)采集：智能制造之旅在管理系統(tǒng)當(dāng)中注定是以采集數(shù)據(jù)為根本的，但采集數(shù)據(jù) 的基礎(chǔ)條件是不增加勞動(dòng)工人的工作量的基礎(chǔ)上獲取更多的數(shù)據(jù)。AI的興起已經(jīng)為我們提供了諸多借鑒之處，如 PDF的解析、人臉識(shí)別、噪聲獲取 等等，所以在AI當(dāng)中對(duì)于智能制造幫助最大的是極速獲取數(shù)據(jù)的能力，都 是單點(diǎn)的應(yīng)用，減輕人為錄入的工作負(fù)擔(dān)。所以工業(yè)的AI之旅注定達(dá)到的目的是：最大限度的獲取非隱私數(shù)據(jù)， 極多數(shù)的單點(diǎn)工具，讓工人只做本職工作的事情，不再因?yàn)楣芾硇枨蠖?一些無(wú)用功。AI在數(shù)據(jù)采集當(dāng)中能做到的就是盡大可能的提供各種單點(diǎn)工具。數(shù)據(jù)處理:由于AI系列中極大量的獲取數(shù)據(jù)，造成的結(jié)果則是需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，大數(shù)據(jù)處理則需要應(yīng)運(yùn)而生；下圖是大數(shù)據(jù)處理流程。工業(yè)的AI之旅會(huì)同步造成大量的數(shù)據(jù)，包含有效數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)，而 且來(lái)源于各種軟件、各種工業(yè)系統(tǒng)、各種控制系統(tǒng)與各種硬件，大數(shù)據(jù)的 轉(zhuǎn)化、集成與儲(chǔ)存則會(huì)是最大的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)應(yīng)用:數(shù)據(jù)分析:之前普通的報(bào)表是少量數(shù)據(jù)的可視化，展示的往往是二維信息或者三維 信息（如時(shí)間與車間現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題發(fā)生的頻率是二維的），但是到AI階段，