智能制造的AI之路

1  智能制造系統(tǒng)之殤

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)過程，比如產(chǎn)品圖紙、工藝等，MES管理的是制造的過程，比如生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)作業(yè)等。ERP是從客戶開始，到訂單，到主計(jì)劃，回答的是為什么生產(chǎn)；PDM從產(chǎn)品需求開始到工藝編寫，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的。

綜合來看，ERP、MES與PDM都屬于管理系統(tǒng),MES是制造執(zhí)行系統(tǒng)，主要面向的對象是管理層：

戰(zhàn)略層：戰(zhàn)略層如企業(yè)總經(jīng)理、型號總師等，主要獲知生產(chǎn)的趨勢性數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)問題發(fā)生率、任務(wù)完成率、額定工時統(tǒng)計(jì)等等，都屬于分析統(tǒng)計(jì)類數(shù)據(jù)，簡稱為高階數(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)時數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)進(jìn)度、現(xiàn)場問題等，屬于實(shí)時性數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的實(shí)時性要求較高；

如現(xiàn)場問題發(fā)起之后，管理層希望**時間獲知該信息，所以MES的現(xiàn)場問題模塊目前會增加一個需求：當(dāng)現(xiàn)場工人/班組長發(fā)起問題之后，問題信息以軟安燈（系統(tǒng)報(bào)警）、硬安燈（報(bào)警燈）或者短信的形式**時間告知相關(guān)負(fù)責(zé)人。

執(zhí)行層：執(zhí)行層如班組長、現(xiàn)場工人，主要獲知的是相對靜止的信息，如產(chǎn)品的操作手冊、加工工藝或者臨時工藝通知等內(nèi)容。

綜上執(zhí)行層雖然處于數(shù)據(jù)采集*核心的位置，但對于他們工作KPI（工時/件數(shù)）等均沒有增益，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、廠長的核心痛點(diǎn)，但是MES能不能用起來，或者用的舒適度，主要靠執(zhí)行層來表現(xiàn)的。

管理層希望看到更多更全mian的信息，輔助工廠決策，但是管理層所有的信息都來源于執(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)來分析，執(zhí)行層數(shù)據(jù)基本來源于手工錄入。所以上線MES之后執(zhí)行層首先面對的是工作方式的更改，需要學(xué)習(xí)MES系統(tǒng)操作；接下來是由于管理對數(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)時間，造成本職工作未按時完成；

2.沒有減少工作量，反而因?yàn)橐浫霐?shù)據(jù)降低了效率；

以上原因*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，只是利用行政壓力去實(shí)施是一種手段，但并不能解決根本問題。

造成了一個智能制造之殤：管理層需要更多更全mian的數(shù)據(jù)，執(zhí)行層希望更具備效率更簡單舒適的工作工具。如何輕松簡潔的獲取數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)串聯(lián)起來，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。

2  智能制造的解救之鑰

由現(xiàn)場工人倒逼式的實(shí)施方式是*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bian魁首，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（如本來一直需要手抄紙質(zhì)數(shù)據(jù)，通過軟件自動解讀，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)行層提出的難度相當(dāng)于讓農(nóng)民少吃飯去支持國防建設(shè)是一樣的，實(shí)屬難為人之舉。
其實(shí)在我國工廠的很多車間里，各個生產(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。再牛一點(diǎn)的公司里，整個工廠已經(jīng)通過制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）連通起來，而業(yè)務(wù)部門全部通過ERP連通起來了。

但ERP和MES其實(shí)并沒有連起來！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！所以它會繼續(xù)按照原本的計(jì)劃執(zhí)行訂單，時間久了，財(cái)務(wù)系統(tǒng)和工廠的實(shí)際情況就會出現(xiàn)非常大的偏差。

沒連起來的原因：首先是ERP和MES的開發(fā)公司通常是兩撥人，搞財(cái)務(wù)的和搞生產(chǎn)的合作，不但互相不懂對方的職業(yè)術(shù)語，雞同鴨講，而且互相看不上對方。另外，業(yè)務(wù)部門和生產(chǎn)部門在公司里通常是分開運(yùn)營，各自的領(lǐng)導(dǎo)有各自喜歡的供應(yīng)商。當(dāng)然這個問題工廠車間通常會定期把MES的調(diào)整項(xiàng)做成一個表，交給業(yè)務(wù)部門，然后由業(yè)務(wù)部門手動在ERP中調(diào)整過來。

ERP和MES的問題只是工廠內(nèi)系統(tǒng)斷層的一個問題縮影，事實(shí)上工廠里還有非常多的其他系統(tǒng)，設(shè)計(jì)、制造、采購等，這些系統(tǒng)都是一個個信息孤島，互相都不知道對方在干啥，到哪一步了。只有等到問題出現(xiàn)了，再一個個改。當(dāng)然，這種事也不是**天存在的，因?yàn)樵诠I(yè)時代，產(chǎn)品的生命周期很長，有些產(chǎn)品一個型號可以賣二三十年，這樣一兩年的研發(fā)上線時間也就顯得不那么長了，其余的問題，靠著人工溝通，雖然有錯，倒也都相安無事。但是現(xiàn)在產(chǎn)能過剩問題和互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展帶來了新的變化。

全球性的產(chǎn)能過剩，導(dǎo)致企業(yè)的競爭越來越激烈，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)時代的到來，撼動了工業(yè)時代的一大基礎(chǔ)，信息不對稱。工業(yè)時代里，因?yàn)樯a(chǎn)廠家無法低成本的了解每一個客戶的需求，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，鞋廠是無法知道你的腳多大的，所以只能測量很多人的腳之后，把*集中的尺碼分成40號，41號，42號等，但是如果你的腳偏肥或偏瘦，對不起，概不伺候?；ヂ?lián)網(wǎng)改變了這個局面，人與人，人與廠商，可以低成本的實(shí)現(xiàn)連接，從而讓每個人的個性需求被放大，人們越來越喜歡個性化的東西。但是個性化的東西需求量沒有那么大，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*不愛做的事，就是快速、小批量、定制化的生產(chǎn)。

所以這個時候*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。這個時候，就從完全的自動化和部分的信息化，進(jìn)入了完全的自動化和完全的信息化，也就是工業(yè)3.0大圓滿階段。本階段不需要將某個單點(diǎn)功能做到盡善盡美，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)采集問題應(yīng)該屬于AI范疇。

3  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、人臉識別、噪聲獲取等等，所以在AI當(dāng)中對于智能制造幫助*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：*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鲆恍o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、集成與儲存則會是*大的挑戰(zhàn)。

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（如時間與車間現(xiàn)場問題發(fā)生的頻率是二維的），但是到AI階段，由于大量的多面的數(shù)據(jù)存在，會要求更多的算法去處理數(shù)據(jù)，挖掘更多的深層的多維信息（如車間發(fā)生問題的天氣情況，貌似風(fēng)馬牛不相及的事情，在數(shù)據(jù)處理之后可能會展示驚人的發(fā)現(xiàn)）。

有種說法是未來是軟件的世界，其實(shí)更多的應(yīng)該是未來是算法的世界，因?yàn)锳I輔助采集更多的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)處理幫助儲存數(shù)據(jù)，但是算法是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律的鐵鍬，才是*重要的。