✎導 讀

一切的系統構建方法是為了達到“0庫存”的目标，沒有存量便不臃腫，便是“輕量”。

作者：方科，來源：佰思傑

從“0”到數字化再到智能化

從用錘擊法制造石片石器，到利用自然，開采礦物、冶金，再到局部利用水力和風力形成家庭作坊式的生産，技術的進步令制造業經曆了許多階段性的改變。

18世紀，蒸汽動力機的發明，标志着制造業步入了近代的發展道路；發動機、電動機、内燃機的發明改變了機械的結構，也讓單件手工作業的制造方式進化到自動流水線生産，至此，制造業真正步入到了現代。

20世紀，當麻省理工學院試制成功世界上第一台數控銑床，數字制造進入到公衆的視線中，計算機、數字化、柔性制造被引入到了現代制造業當中。

随着20世紀80年代全球對人工智能的研究逐漸開展，如何利用人工智能使制造獲得更高的靈活度，提高制造效率等議題被越來越多的從業者關注。

值得一提的是，盡管在現代制造業中，數字化制造、智能化制造的概念早在上個世紀就已經被提出，但因為各種技術原因和觀念原因，直到現在依舊處于過渡期。

就我國而言，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目标綱要》中指出要推動制造業高端化智能化綠色化，深入實施智能制造；推進産業數字化轉型，深化研發設計、生産制造、經營管理、市場服務等環節的數字化應用，培育發展個性定制、柔性制造等新模式，加快産業園區數字化改造。說明依舊處于發展中階段。

随着技術的不斷發展，盡管制造模式得到進化，制造能力、制造工藝得到大幅提高，但不可否認的是制造的整體過程也變得臃腫不堪。

一方面，由于制造能力的提升，企業可接受到的訂單量逐漸增多，但各種問題也随之而來，例如物流不通暢、物料供應得不到及時保障、生産計劃變得愈發複雜難以排程、庫存滿載難以抽調、發送等等。另一方面，由于制造要求愈發精細，制造工藝變得越發繁多和專業，這導緻對人員的要求也變得愈發苛刻，要麼工作内容不斷增加變得繁重，要麼專業知識不斷更新變得難以接受學習、難以創新。

這也就導緻制造業企業要麼難以找到專業性技術員工支撐産品的生産和疊代創新，要麼在生産執行時拉長員工的工作時間以滿足生産效率，卻形成招工難、人力資源成本臃腫的結果。

在國際範圍内，現在已經有很多制造業企業逐漸形成了完備的數字化建設，然而在數字化向智能化轉型的過程中依舊存在着不小的“壁壘”。因此，如何選擇合适自身企業發展的數字化、智能化轉型方式，使得制造真正變得“簡潔”、數字化智慧化真正變得“可用”，才是現今企業進行産業轉型時應重點考慮的事情。

“輕量化”制造

“輕量化”制造的概念及特點

“輕量化”的概念起源于賽車運動，賽車的輕量化，就是要在保證穩定提升性能的基礎上，盡可能的節能設計各總成零部件（例如降低汽車的整備質量），從而持續優化車型譜、提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。

現在，“輕量化”是年輕時代的一個流行概念，提到“輕量化”，大衆第一反應是“輕量化辦公”。

輕量化辦公的具體表現形式分為兩種，一種是工作形式上的輕量化，即無紙化、遠程化，強調線上的信息溝通效率、精準性、及時性，能滿足用戶簡單操作、複雜應用的需求。另一種是工作設備上的輕量化，即工作不再需要傳統意義上的各種辦公設備，例如台式機電腦、日曆、堆疊的文件，各種設備轉換線、硬盤、接口，員工在工作上隻需要攜帶一個輕薄的移動設備和無線的少量配套外設便可以完成一系列繁複的工作内容。

有趣的是，“輕量化辦公”的概念也是因為企業數字化轉型而産生的。

映射到制造業，所謂的制造業“輕量化”應該包括幾個特點：

（1） 生産制造過程“輕量化”，生産執行流暢，即能組建快速的、柔性的生産系統，可對操作行為做出規劃、對意外事件做出反應并行為可控。

（2） 數據信息“輕量化”，生産制造産生的數據信息當然不可能減少，但可以讓它們在流動性上變得“靈活”，使其在傳遞過程中不卡頓、不延遲，這樣就可以避免信息孤島。

（3） 設備物資“輕量化”，減少硬件，當制造企業減少自身固定資産和物料儲備，便可以節省一大筆制造成本。

（4） 企業員工“輕量化”，釋放員工工作壓力，便能提升員工工作效率，幫助并引導學習，便能将員工從“耗材”變為“資源”，使其能靈活适應多種類工作，這樣就節約了企業人力成本。

這些特點可能略微抽象，那麼以下結合制造業從業人員較為熟悉的“精益制造”概念進行具體舉例解釋。

“精益制造”與“輕量化”

精益制造的原型是日本豐田汽車公司創造的豐田生産方式。它強調以“社會需求”為驅動、以“人”為中心、以“簡化”為手段，以“技術”為支撐，主張消除一切不産生附加價值的活動和資源，從系統觀點出發将企業中所有的功能合理地加以組合，以利用最少的資源、最低的成本向顧客提供高質量的産品和服務，使企業獲得最大利潤和最佳應變能力。

在延展提出的構建法中，精益制造被描繪為以“精益制造”（LP）為屋頂，以“準時制（JIT）、成組技術（GT）、全面質量管理（TQM）”為廊柱，以“并行工程（CE）和小組工作方式”為地基的建築畫面。

追溯到最開始，豐田生産方式強調的重點在于成本，隻有成本減少，才可以獲得利潤的增加。以此為基準，豐田關注于“人、庫存、生産集群”三要素。

在豐田企業的設想中，企業的生産員工應該是一專多能，當人等料時，該員工參與其他工序，當料等人時，會有其他員工過來幫助生産。這就提到了一個問題，怎樣能讓一個生産員工快速上手對應工序的操作。那麼可以提出以下的解決方案設想。

如果有現成的操作手冊并且可以随時在所有操作員工的設備用戶端共享讀取，那麼是否就意味着所有的操作人員都可以對所有工序進行操作了？這樣是否就節省了一大部分人員成本？這是其一。

其二，當人員都熟悉了産品生産的所有操作，那麼是否就可以随意安排組織多個生産小組，實現柔性制造和多小組同時進行生産的并行制造？這樣是否就節省了生産周期，并且将生産時段變為可調節化，可進一步優化生産周期？

其三，當所有制造員工都知曉工藝流程、工序操作，了解産品的參數、配置方法，是否就意味着所有的制造員工都可以進行研究，被引導成為“專家”，甚至會提出産品質量改進、工藝創新方法？

其四，當員工隻需要輸入工藝流程，其餘的制造執行步驟全都交予人工智能和機器人去完成，是否就意味着一位員工就可以管控整條産品生産鍊？工作壓力減小，員工的工作效率是否就意味着提升，人力資源和人員成本問題是否就意味着解決？

▲ 人操控機械裝配

▲ 波音飛機裝配并行工程、小組工作

同樣，在庫存上進行考慮，豐田認為，産品的利潤來源于“銷售價格-成本”，當市場競争壓力大，銷售價格無法壓縮時，隻有減少成本是增加利潤的方法。成本中重要的在于“減少庫存”，理想的情況是庫存為零。于是“準時生産（JIT）”的思想便提出來，即“當我需要的時候，它就會出現，當我不需要時，它便還未産生。”

如何實現它便是庫存端的問題。假如企業擁有一套系統，能夠實時獲取生産端的需求，當生産端想要生産一個零部件或者産品的“念頭”産生時，庫存端便能知曉并且在很短時間甚至不需要反應就能将物料送給生産端，達到了像大江大河一樣“川流不息”的效果，這個“JIT”是否就能形成了？再結合可做到的現實情況進行考慮，當企業做好生産計劃，在生産端快要需求，但還沒确實需求時，庫存端根據生産計劃就得知了該需求并将物料送到生産端。

這樣上述所說的“不需要反應時間”的情況是否就能得以實現？當然，這又涉及到了很多其他的問題，例如如何能按照計劃快速找到對應儲存的物料，如何能讓庫存物料快速從倉庫中出來，能否不設置倉庫了，做到物料“即産即用”？這些不斷地提出的問題便能不斷趨近于“0庫存”的目标。

總而言之，一切的系統構建方法是為了達到“0庫存”的目标，沒有存量便不臃腫，便是“輕量”。

最後，談到豐田的生産集群。豐田汽車的總部公司在日本的豐田市，然而，在昭和32年以前，豐田市名為“舉母市”，是明治時代因養蠶而興起的小城，因為20世紀日本絲綢行業的衰退該市陷入經濟荒廢的巨坑。又因為豐田汽車公司的建立以及豐田帶動的産業集群的建立，舉母市被建設成為現代的大都市“豐田市”。

值得一提的是，豐田公司隻負責汽車的裝配工作，大多數的汽車零部件的生産交由圍繞豐田總部而産生的二級公司或者三級公司。不需要自行生産零部件便不需要零部件的庫存，也不需要專業的制造設備。

依靠着日本獨特的人文條件，豐田構建了一套以豐田為中心，其他零配件供應商以二級、三級的形式向外擴展的“年輪”式産業集群架構，并且能做到及時聯系，及時供應。這樣做的好處便在于減輕了本應由豐田所承擔的風險，并且可以進行利益共享形成穩定的合作關系，同時還可以做到“外輪公司”之間的良性競争，提升産品品質。

然而，這樣的方式是豐田獨有的，舉例來說，我國的地貌遼闊，各個城市都有各個城市的産業規劃，很難形成像豐田市這樣實體的、完備的、具有高集群性的産業集群，許多供應商和需求方也不能瞬間形成穩固的合作關系。

那麼是否可以有一套系統能夠緊密的聯系上遊供應商、中遊廠家和下遊分銷商，形成一個虛拟的“豐田市”，以達到風險分攤、利益共享，讓所有人都能減輕負擔呢？答案是肯定的。

▲ 豐田公司的供應商

以上從豐田汽車企業所關心的精益生産的三個點假設了數字化、智能化系統在企業“輕量化”上的一些解決辦法，當中有的問題還在研究階段，有的問題已經通過數字化系統解決了，還有些問題距離完全解決還有一段距離。

以上談到的假設涉及到的數字化系統有MES、APS、WMS、QMS、SRM、CRM、IOT等等。但是，以上的讨論有一點沒有涉及到，那就是“信息的‘輕量化’”，即信息的“流動性和靈活性”。為了實現制造型企業的“輕量化”，要使用到以上這些系統，然而系統與系統之間的集成、數據之間的交流轉換卻并沒有那麼容易做到。

此外，考慮到智能化當中涉及到的人工智能技術，系統與系統之間的數據能靈活交流的特性也同樣是重中之重。如何實現系統之間的可兼容性也是數字化演變為智能化的過程中急需解決的重要問題。

而這，便不得不提到MOM在其中扮演的角色了……

轉自公衆号：MES百科

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