智能制造實現之路：“三化融合”
http://www.gocycling.com.cn目前，國內智能制造更多的是聚焦在制造過程智能化。我們發現，很多時候企業在試圖對制造能力進行提升的過程中，會陷入盲目“智能”的誤區：僅僅針對某些業務點上智能提升的需要，而孤立地引入自動化設備或信息化系統，結果反而解決不了問題，甚至還可能帶來更多的麻煩。
先舉兩個實際遇到的例子：
第一個案例智能制造 某企業的物料配送智能制造 物料分為大件、小件和標準件。在配送過程中，發現小件和標準件的按時配送基本能滿足，就是大件配送的效率低。于是該企業在智能制造改造過程中，引入立體倉庫和堆垛機，并配套建設了WMS系統三化融合，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出來：發現訂單中大件與小件、標準件成套備料不匹配，大件快速的通過立體倉庫出來，但是小件和標準件整個循環立柜效率不夠，存在大件在等待，小件配送不及時的情況，車間生產需要的按時配送還是沒法完成，立庫也無法發揮出最大效能。
我們重新審視和分析這個問題的產生和解決辦法，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，從而實現均衡化生產；其次，需要通過MES系統根據生產計劃提前發出齊套性需求，再設立小件、標準件分揀區，預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，真正實現全面的由生產拉動配料的需求，全面提高生產效率。
第二個案例，是一家軍工企業，它面臨的問題是人工漏檢的問題，比如產品表面劃痕的檢測、螺釘螺母等標準件的安裝是否到位的檢測等等。企業針對這個問題啟動了智能化改造項目，在工位安裝了產品外觀檢測機器人，可以通過不同角度的拍照與系統預定義的檢測標準進行比對，從而實現實時的檢測，在線分析并給出檢測結果。但是，在實際操作中還是出現了問題，發現在混線生產時，由于產品檢測標準不同，需要人工對檢測標準和程序進行更換，而系統的切換和預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，項目沒有充分考慮到機器人識別率的問題，機器人工作時需要不斷動態變換拍攝角度，經常會因為光線不足或系統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的節拍。
同樣的，我們再基于精益生產的角度來分析這個案例，重新進行規劃：首先此處是否必須使用機器人是值得商榷的，畢竟機器人的投資成本相對較大。考慮到在線檢測的穩定性，實際也可以采用固定的拍照設備。比如，通過使用多個高分攝像頭架設在不同的角度同時進行拍攝，在系統中同時快速比對照片，發現問題單獨進行補拍；在信息化方面，則由MES系統統一管理，根據訂單產品快速選擇相應的檢測程序和檢測標準，從而達到在質量和效率方面同時滿足精益生產目標。
還有其他很多類似的例子，我們反思，現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“頭痛醫頭腳痛醫腳”，智能制造的最終目的是，企業提高質量、降低成本、提升交付能力，也就是常說的QCD。而企業管理經營的終極目標則是精益化，做智能制造不能拋開根本而逐本求末。當前企業面臨的一大問題是，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，又會有多系統集成的重重困難。所以，現在智能制造市場，已不僅僅是單個系統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，結合多年的制造自動化、信息化的實踐經驗，我們認為，當前智能制造的實現，必須要結合“精益化”，“信息化”和“自動化”三方面的同步建設，即“三化融合”。三化融合的特征在于以精益思想為指導，交互推進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據基礎，在后面數據分析挖掘中必須要融入精益化的原則和思想，加入人工的經驗總結，梳理并建立適應于企業發展的合理化精益業務模型和計算機模型，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系統掌握具體的、實時的生產信息，支撐對生產過程瓶頸問題的準確分析，驅動自動化工具和設備做出準確的判斷和響應，實現精細化的生產管理與過程控制，從而減少浪費、實現精益生產。三化融合是當前智能制造落地的切實有效的實現途徑，是國內制造業尤其是大型企業邁向智能制造的必由之路。
針對制造業轉型升級的需求和困境，“三化融合”有如下三個特點：
首先，“三化融合”認為精益化是企業經營管理的最終目標。智能制造實現必須是以提高質量（Quality）、降低成本（Cost）、提高交付能力（Delivery）為目標。因此，在智能制造的轉型與升級過程中，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下實施，避免舍本逐末。尤其是針對一些制造過程比較復雜、管理繁瑣的企業，在實施MES等信息化系統之前，都建議應該先做精益化的分析。精益思想貫穿智能制造的推進過程，包括實施的過程、信息化工具、自動化工具、智能工具，最終實現智能制造。
其次，“三化融合”強調解決方案的整體性。根據ISA－95中企業管理模型的研究成果，制造活動的管理是多層次多領域的工作。一個完整的制造企業，縱向包括業務策劃與組織層、制造執行管理（MOM）層、監視與控制層、傳感與操作層等四大層級，橫向則包括生產、物流、質量、維護等四大業務領域。任何一個設備、模塊或系統的運作都離不開相鄰的管理層和領域的交互和影響，缺少整體的設計和規劃意味著無法保證自動化或信息化的實施效果。因此，在企業制造過程智能化項目中，ERP、MES等軟件系統和產線、設備、立庫等硬件設施及其所含系統將作為一個整體，在精益化目標的指導下，以信息化、自動化為主線，全面覆蓋各大業務領域整體規劃，協同運行。
第三，“三化融合”確定了一套基于精益化要求的完整方法論，以產品和工藝分析為起點，從基礎的產線和工位設計開始，隨后擴展至針對產線、計劃、物流、標準化、過程控制、異常管理等領域的業務提升，最終以用戶實現自持式持續改善為終點形成閉環，實現智能制造體系的建設。
該實施方法論將智能制造所涉及的典型環節作為規劃和落地的步驟，在各步驟中，首先以精益導入為主線，基于各環節的價值流圖分析當前的瓶頸和改進點，分別從信息化層面和自動化層面針對問題進行分析，權衡兩方利弊，以尋求最符合當前精益需求的解決方案。
面臨制造業企業轉型升級的大環境，很多企業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計和整體規劃，自動化和信息化各自獨立的規劃容易造成兩者效益不匹配、不精益的情況，形成新的制約企業智能化發展的瓶頸。“三化融合”策略正是解決該問題的有效途徑和指導原則——精益化為思想、信息化為神經網絡、自動化為四肢，構建出智能工廠有機體，為企業在智能制造轉型中實現價值的落地，不僅僅通過個別IT系統或者是實施自動化的硬件體系，而是通過這三者的融合，實現QCD的提升，使企業智能制造之路走得更加順利。