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郭朝暉：鋼鐵行業(yè)智能制造走向何方

發(fā)布時(shí)間：

2017-12-11

推進(jìn)智能制造，必須兼顧三個(gè)方面的要求：首先是必須要搞真正的智能制造，而不是給自動(dòng)化、信息化等傳統(tǒng)技術(shù)戴上”智能制造“的帽子，避免喪失歷史的機(jī)遇。其次是搞智能制造的目的，必須是為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值，而不是去搞先進(jìn)而不實(shí)用的東西。第三個(gè)要求是可行性，而可行性必須結(jié)合鋼鐵行業(yè)的特點(diǎn)，而不能照抄照搬離散制造業(yè)的做法。

　　前言
　　“有家工廠采用流水線的生產(chǎn)方式。生產(chǎn)的每個(gè)產(chǎn)品都可以是不同的、對(duì)應(yīng)的工藝也不一樣。但工廠仍然能夠高效率、高質(zhì)量、低成本地組織生產(chǎn)。” 看到這樣的描述，很多人可能會(huì)認(rèn)為：這就是未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)4.0智能工廠。其實(shí)，寶鋼等先進(jìn)鋼鐵企業(yè)幾十年來(lái)就是這么做的：熱軋廠、冷軋廠生產(chǎn)的每一卷鋼，都可以有不同的成分、規(guī)格、出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格。現(xiàn)在流行的ERP、MES、PLM、CPS等概念，在寶鋼的L1~L4級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中其實(shí)也早就有了雛形。
　　“在流水線上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制”是工業(yè)4.0的重要標(biāo)志之一。對(duì)很多行業(yè)來(lái)說(shuō)，目前還是個(gè)遙遠(yuǎn)的理想、是下一步追求的目標(biāo)。但鋼鐵企業(yè)早已實(shí)現(xiàn)了，下一步又該如何辦呢？
　　自從智能制造成為熱點(diǎn)，AR、VR、云制造、透明工廠等概念就開(kāi)始滲透到鋼企。有人認(rèn)為，推進(jìn)智能制造就要搞這樣的技術(shù)。但我們的困惑卻是：這些技術(shù)能創(chuàng)造價(jià)值嗎？投入產(chǎn)出比合適嗎？
　　我們知道，智能制造的基礎(chǔ)是數(shù)字化，要發(fā)展數(shù)字化仿真技術(shù)。許多鋼企在多年前就在做這一方面的工作了。但行業(yè)特點(diǎn)決定了，這些問(wèn)題非常困難，難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)離散制造業(yè)常見(jiàn)的、基于三維模型的模擬仿真。方向正確，卻難以推進(jìn)。
　　有人指出：與國(guó)外同行相比，我們的自動(dòng)化水平還很低、人均噸鋼數(shù)還較低。應(yīng)該提高自動(dòng)化水平、趕超國(guó)外。但我認(rèn)為，目前我國(guó)在自動(dòng)化領(lǐng)域的差別主要是經(jīng)濟(jì)可行性，尤其是勞動(dòng)力成本的差別導(dǎo)致的。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度看，提高自動(dòng)化水平的工作是有意義的。但是，如果僅僅是用機(jī)器代替簡(jiǎn)單、重復(fù)性的勞動(dòng)，只是補(bǔ)自動(dòng)化的課，還是走在傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的延長(zhǎng)線上，并非智能制造的主流。
　　推進(jìn)智能制造的另外一個(gè)思路是從業(yè)務(wù)需求出發(fā)。十多年前，許多鋼企就提出了“大規(guī)模定制”、“從制造到服務(wù)”等戰(zhàn)略口號(hào)。但實(shí)際進(jìn)展與戰(zhàn)略定位相比，卻不理想。
　　總之，中國(guó)的鋼鐵企業(yè)既要補(bǔ)課，又要面臨真正的創(chuàng)新。但創(chuàng)新之路如何走下去，需要認(rèn)真地思考。

　　突破困境的思路
　　推進(jìn)智能制造，必須兼顧三個(gè)方面的要求：首先是必須要搞真正的智能制造，而不是給自動(dòng)化、信息化等傳統(tǒng)技術(shù)戴上“智能制造”的帽子，避免喪失歷史的機(jī)遇。其次是搞智能制造的目的，必須是為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值，而不是去搞先進(jìn)而不實(shí)用的東西。第三個(gè)要求是可行性，而可行性必須結(jié)合鋼鐵行業(yè)的特點(diǎn)，而不能照抄照搬離散制造業(yè)的做法。
　　價(jià)值創(chuàng)造和行業(yè)特色，本質(zhì)上都是體現(xiàn)在業(yè)務(wù)上的。要落實(shí)以上原則，必須落實(shí)在具體的業(yè)務(wù)上。也就是技術(shù)要服從業(yè)務(wù)。然而，智能制造不同于傳統(tǒng)自動(dòng)化和信息化的地方，在于支持業(yè)務(wù)本身的創(chuàng)新、幫助企業(yè)推進(jìn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型和提升，而不是局限于當(dāng)前的業(yè)務(wù)。所以，要實(shí)現(xiàn)上述原則，我們需要從業(yè)務(wù)創(chuàng)新的角度考慮三個(gè)問(wèn)題：
　　（1）智能制造促進(jìn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新的目標(biāo)應(yīng)該是什么？
　　（2）實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)目標(biāo)的技術(shù)線路是什么？
　　（3）為了實(shí)現(xiàn)技術(shù)線路的配套條件應(yīng)該是什么？
　　“方法決定于目標(biāo)條件和約束”。業(yè)務(wù)目標(biāo)確定以后，我們要確定技術(shù)線路，而技術(shù)的實(shí)現(xiàn)受到技術(shù)和非技術(shù)因素的約束。這是我們要解決的具體問(wèn)題。三個(gè)問(wèn)題都不好回答。難在爭(zhēng)議很大，到底聽(tīng)誰(shuí)的。要正確認(rèn)識(shí)這些爭(zhēng)議，就要分析這些觀點(diǎn)是怎么來(lái)的。正如殷瑞鈺院士所言，很多觀點(diǎn)來(lái)自于國(guó)外先進(jìn)的離散制造行業(yè)。我們知道，行業(yè)和國(guó)情不同，目標(biāo)和方法都不能直接借鑒。要趕上智能制造這趟車，必須從智能制造的本質(zhì)出發(fā)。
　　“本質(zhì)”又是什么呢？要認(rèn)識(shí)本質(zhì)我們需要一個(gè)最基本的共識(shí)。我認(rèn)為：以ICT技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)、以價(jià)值創(chuàng)造為歸宿，應(yīng)該是基本的共識(shí)。在出發(fā)點(diǎn)和歸宿之間的漫長(zhǎng)道路，是智能制造所包含的內(nèi)容。這條道路之所以漫長(zhǎng)，是因?yàn)樯婕暗焦I(yè)與ICT技術(shù)的深度融合，是互相促進(jìn)、互為因果的漫長(zhǎng)發(fā)展過(guò)程。我們把這個(gè)邏輯體系內(nèi)的技術(shù)，歸結(jié)為智能制造的核心內(nèi)容。
　　智能制造的業(yè)務(wù)目標(biāo)的業(yè)務(wù)目標(biāo)
　　作為智能制造的業(yè)務(wù)目標(biāo)，應(yīng)該符合前面所述的三個(gè)基本要求。
　　對(duì)離散制造業(yè)來(lái)說(shuō)，“在流水線上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制”是最典型的業(yè)務(wù)目標(biāo)。這個(gè)目標(biāo)在先進(jìn)鋼鐵企業(yè)早已實(shí)現(xiàn)。然而，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，鋼鐵企業(yè)也付出了極大的代價(jià)：交接坯、余材、質(zhì)量穩(wěn)定性差、生產(chǎn)組織的困難、物流不順暢、高能耗、人員業(yè)務(wù)量大（進(jìn)而導(dǎo)致人多、自動(dòng)化水平低）、產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題多。從這個(gè)角度看，我們可以把解決上述問(wèn)題的工作歸結(jié)為減少個(gè)性化定制的負(fù)面問(wèn)題。事實(shí)上，提高質(zhì)量、自動(dòng)化水平、縮短交貨期、減少庫(kù)存、推進(jìn)個(gè)性化服務(wù)和集約化生產(chǎn)等大量的業(yè)務(wù)需求，都可以劃歸到這個(gè)范疇中來(lái)。我們把解決這些問(wèn)題作為鋼鐵行業(yè)智能制造的業(yè)務(wù)目標(biāo)。從這個(gè)角度看，人們對(duì)這個(gè)業(yè)務(wù)定位的目標(biāo)是熟悉的、需求也是明顯的。
　　于是，人們會(huì)產(chǎn)生新的疑問(wèn)：對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，這些問(wèn)題都是老的問(wèn)題，怎么能夠通過(guò)智能制造來(lái)解決呢？這里就涉及到實(shí)現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)的技術(shù)線路了。

　　實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)的技術(shù)線路
　　要實(shí)現(xiàn)“降低個(gè)性化定制的負(fù)面作用”這一目標(biāo)，本質(zhì)是要在具體的業(yè)務(wù)活動(dòng)中更加科學(xué)、快速地決策，進(jìn)行更大范圍的優(yōu)化。智能制造的優(yōu)勢(shì)，在于推進(jìn)智能決策。事實(shí)上，產(chǎn)品的（外）設(shè)計(jì)、鋼種的合并、余材的處置、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)和產(chǎn)品異常的處置、質(zhì)量動(dòng)態(tài)控制、技術(shù)服務(wù)的本質(zhì)都是做決策。過(guò)去，這些決策過(guò)多地依賴于人的經(jīng)驗(yàn)，而今后則要推進(jìn)智能決策來(lái)做得更好。
　　智能決策可以有不同的程度。可以是機(jī)器完全自動(dòng)決策、可以是受人監(jiān)控的自動(dòng)決策、可以是機(jī)器輔助人決策。智能決策利用了計(jì)算機(jī)突飛猛進(jìn)的計(jì)算能力，可以讓決策更加科學(xué)、迅速。智能決策體現(xiàn)在算法上，但背后依托的則是數(shù)字化的信息和知識(shí)。
　　人們自然會(huì)有另外一種疑問(wèn)：即便現(xiàn)在依靠人的決策，缺少的也是信息和知識(shí)。比如，很多問(wèn)題出在用戶需求識(shí)別不準(zhǔn)確、設(shè)備狀態(tài)不清晰、動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制的知識(shí)缺乏、不知道鋼種如何改判。這些知識(shí)往往是專業(yè)知識(shí)，在這種條件下，智能決策還不如人的決策，推進(jìn)智能決策又有什么用呢？
　　我們認(rèn)為：知識(shí)匱乏確實(shí)是個(gè)長(zhǎng)期沒(méi)有解決的問(wèn)題。知識(shí)匱乏本質(zhì)原因是“知識(shí)生產(chǎn)”的投入產(chǎn)出比問(wèn)題。
　　我們知道，獲取知識(shí)是需要成本的，比如做實(shí)驗(yàn)、培養(yǎng)人才等。在傳統(tǒng)的決策模式下，知識(shí)往往附著于少數(shù)優(yōu)秀專家的大腦中，這使得知識(shí)不能共享、難以重用、難以拓展。對(duì)于復(fù)雜的問(wèn)題，受人的精力和能力的限制，往往要?jiǎng)澐殖扇舾勺訂?wèn)題來(lái)完成，進(jìn)而弱化了優(yōu)化效果。這樣，知識(shí)帶來(lái)的收益是少的。而智能制造能夠推動(dòng)知識(shí)的重用、推動(dòng)大尺度的優(yōu)化、推動(dòng)資源的共享、各個(gè)部門的協(xié)同，可以進(jìn)一步推動(dòng)知識(shí)的優(yōu)化、無(wú)人化少人化、管理水平的提高、智能服務(wù)以及加快交貨周期等。所以，在智能制造時(shí)代，知識(shí)帶來(lái)的效益是完全不一樣的。
　　要做到上述問(wèn)題，不僅要加大“知識(shí)的生產(chǎn)”，更要對(duì)知識(shí)進(jìn)行數(shù)字化、模型化。這個(gè)工作非常困難。但是要推進(jìn)智能制造，這個(gè)困難是無(wú)法繞過(guò)的。
　　此外，還應(yīng)該看到：智能制造所需要的知識(shí)難以數(shù)字化是鋼鐵行業(yè)的一個(gè)重要特點(diǎn)。冶金部原總工程師殷瑞鈺院士也多次指出這個(gè)問(wèn)題。這也決定了我們?cè)谥R(shí)管理的思路上與離散制造業(yè)是有差別的。離散制造業(yè)的PLM難以直接用于鋼鐵行業(yè)，也是這個(gè)道理。但是，我們認(rèn)為：這個(gè)問(wèn)題雖然困難，但取得本質(zhì)性進(jìn)展是完全可行的。
　　技術(shù)線路的重點(diǎn)之一，是解決如何低成本高質(zhì)量地生產(chǎn)知識(shí)、管好知識(shí)，如何科學(xué)高頻度地使用知識(shí)。這樣，問(wèn)題又轉(zhuǎn)化成另外的問(wèn)題：平臺(tái)問(wèn)題、標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題、方法問(wèn)題、組織結(jié)構(gòu)問(wèn)題等。例如，所謂標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，即要像過(guò)去管理產(chǎn)品和工藝標(biāo)準(zhǔn)那樣管理智能制造所需要的、智能決策的知識(shí)。由于相關(guān)知識(shí)是零散的，需要用平臺(tái)來(lái)管理；平臺(tái)不僅要提升人對(duì)知識(shí)的管理能力，還要與知識(shí)的應(yīng)用過(guò)程對(duì)接起來(lái)。這些問(wèn)題，基本上是技術(shù)問(wèn)題了。
　　我們?cè)O(shè)想，未來(lái)的知識(shí)生產(chǎn)可能由三類人分工協(xié)作：一部分人提出原始的知識(shí)，如操作工、現(xiàn)場(chǎng)操作人員。一部分人將知識(shí)進(jìn)行提煉和規(guī)范化，轉(zhuǎn)化成可數(shù)字化模型化的知識(shí)，如懂IT的業(yè)務(wù)專家；還有一部分人實(shí)現(xiàn)知識(shí)的數(shù)字化模型化，主要是IT技術(shù)和管理人員。這種設(shè)想，與人的專業(yè)能力局限有關(guān)。

　　智能制造的配套條件
　　知識(shí)是用在業(yè)務(wù)流程上的。在業(yè)務(wù)流程上實(shí)現(xiàn)智能化，要把感知、決策和執(zhí)行統(tǒng)一起來(lái)。這里涉及到很多的問(wèn)題：如感知和決策涉及到權(quán)限，執(zhí)行涉及到資源和手段。如果沒(méi)有權(quán)限和手段，業(yè)務(wù)流程是轉(zhuǎn)不起來(lái)的。為了解決這些問(wèn)題，就需要組織流程、商業(yè)模式改革。
　　如前所述，智能決策相關(guān)的大量知識(shí)，往往都是在人的腦子里面的。在很多場(chǎng)合下，知識(shí)的貢獻(xiàn)意味著貢獻(xiàn)者自己價(jià)值的貶值。面對(duì)這樣的悖論，企業(yè)需要思考考核機(jī)制、企業(yè)文化、組織設(shè)置等問(wèn)題。
　　再看得遠(yuǎn)一些會(huì)發(fā)現(xiàn)：知識(shí)重用和業(yè)務(wù)流程、市場(chǎng)定位、企業(yè)核心業(yè)務(wù)密切相關(guān)。要讓知識(shí)發(fā)揮作用，必須轉(zhuǎn)型到需要知識(shí)的地方（比如服務(wù)對(duì)象的改變），要為知識(shí)的重用尋找“市場(chǎng)”。比如，要實(shí)現(xiàn)“制造到服務(wù)”的轉(zhuǎn)型，很可能要面對(duì)中小客戶。因?yàn)橹行】蛻魧?duì)服務(wù)的需求才是迫切的。
　　殷瑞鈺院士一再?gòu)?qiáng)調(diào)：“鋼鐵是個(gè)耗散系統(tǒng)。”這一特征決定了我們還需要關(guān)注生產(chǎn)流程本身的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。事實(shí)上，“物理側(cè)”是“賽博側(cè)”發(fā)揮作用的基礎(chǔ)和前提；對(duì)“物理側(cè)”的優(yōu)化和改進(jìn)，也反映了“深度融合”的思想。
　　智能制造是個(gè)系統(tǒng)工程，有很多的層次和側(cè)面。比如，技術(shù)要服從業(yè)務(wù)需求，尤其是新的業(yè)務(wù)需求，而新的業(yè)務(wù)需求決定于公司的戰(zhàn)略方向，戰(zhàn)略方向又取決于對(duì)外部市場(chǎng)的選擇，對(duì)外部市場(chǎng)的選擇又決定于社會(huì)發(fā)展所導(dǎo)致的市場(chǎng)本身的變化。我們?cè)O(shè)想，如果公司把快速響應(yīng)、重視服務(wù)、推進(jìn)無(wú)人化作為未來(lái)戰(zhàn)略目標(biāo)，智能制造就是必須要做的基礎(chǔ)工作。

　　結(jié)語(yǔ)
　　在我們看來(lái)，智能制造是ICT技術(shù)推動(dòng)的。推動(dòng)的邏輯大概是這樣的：ICT技術(shù)導(dǎo)致感知能力加強(qiáng)；于是，為應(yīng)對(duì)感知到信息，業(yè)務(wù)變得空前復(fù)雜。當(dāng)問(wèn)題復(fù)雜性遭遇人類認(rèn)知的瓶頸，就會(huì)導(dǎo)致管理和技術(shù)上的一系列困難，而這些困難成為催生智能制造的動(dòng)力。因此，智能制造能用來(lái)克服人的缺點(diǎn)和不足，讓機(jī)器做得比人好。那時(shí)，人的工作逐漸轉(zhuǎn)化為讓機(jī)器做得更好。
　　智能制造是工業(yè)和信息技術(shù)的相互作用和深度融合。從“深度融合”的角度看，設(shè)備、流程的改進(jìn)；數(shù)字化工具的采用、信息化、自動(dòng)化程度的提高等，也都可以成為智能制造工作的一部分。其中，“知識(shí)數(shù)字化”是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。缺少這個(gè)環(huán)節(jié)，鋼鐵行業(yè)的智能制造難以實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
　　智能制造是轉(zhuǎn)型、是創(chuàng)新，這意味智能制造不僅是技術(shù)問(wèn)題，更是企業(yè)戰(zhàn)略問(wèn)題、管理問(wèn)題。智能制造必須由企業(yè)家自己來(lái)推動(dòng)，才能真正見(jiàn)效。