“不要在落后的工藝基礎上搞自動化，不要在落后的管理基礎上搞信息化，不要在不具備數(shù)字化網(wǎng)絡化基礎時搞智能化?！?/span>

　　以上智能制造“三不要理論”是在2015年，著名智能制造專家、北航劉強教授提出的，對過熱的工業(yè)4.0/智能制造起到了很好的警醒作用。

　　近日，北京理工大學數(shù)字化制造研究所所長，也是《制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)實現(xiàn)原理與技術》(2014年版)作者，王愛民教授撰寫了一篇智能制造與工藝融合的文章，與劉強教授的“三不要理論”有異曲同工之妙，本文經(jīng)授權(quán)發(fā)布，希望下文的介紹對推進智能制造的朋友們有所啟發(fā)。

　　企業(yè)存在的問題較多，對上信息化或數(shù)字化系統(tǒng)的期望也很高。尤其是有很大比例的企業(yè)，當在自主決定實施系統(tǒng)建設的時候，一般都是問題比較嚴重或者已經(jīng)累積到一定程度了，再或者說，是問題比較綜合的。一般而言，在這種情況下，不僅有管理提升上的期望，也有工藝改進上的期望。

　　但現(xiàn)在實施MES關注比較多的還是管理流程上的打通，比如實現(xiàn)執(zhí)行進度的管理、比如實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，比如實現(xiàn)精益物流等，重點解決的還是信息流與實物流的有序、協(xié)調(diào)方面的問題。當然這些問題對部分企業(yè)來說也是非常重要的，但MES不能僅僅只做這些事。

　　對于企業(yè)來說，最核心的問題還是制造技術本身的問題，這是根本，所有的都要為這個服務。從管理角度為制造技術的發(fā)揮提供更大的支持，也應該是MES建設的初衷，但不能將這個當成終點。

　　MES為數(shù)據(jù)采集、信息流動、流程協(xié)調(diào)提供了支持，但不能僅僅是采集的數(shù)據(jù)入庫、信息流動順暢、業(yè)務環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)這些內(nèi)容，還應該發(fā)揮更大的作用，為制造工藝技術的改進和提升提供支持。

　　因此，這就涉及到MES與工藝的融合話題了。此處特指是MES如何與制造技術本身的改進和提升提供支持的角度。感覺講的人和思考的人不多，所以這次做一下初步分析，以供探討和參考。

　　質(zhì)量數(shù)據(jù)與工藝的融合

　　在產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)采集以后，通過SPC可以及時發(fā)現(xiàn)異常點或者不好的趨勢，這是MES可以實現(xiàn)的。但產(chǎn)品檢測出的狀態(tài)，對該件產(chǎn)品而言，已經(jīng)是事后狀態(tài)了。隨后，需要追問的是，發(fā)現(xiàn)問題了，接下來怎么辦？依然靠手工分析來解決？MES還能提供什么樣的分析支持呢？

　　影響產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)的因素有很多，包括設備自身的狀態(tài)、加工操作的工藝參數(shù)、原材料毛坯或上道工序的加工狀態(tài)等，都可能對本道工序的加工質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此MES不僅僅進行產(chǎn)品質(zhì)檢數(shù)據(jù)采集，應該同時采集獲取設備狀態(tài)信息、工藝參數(shù)信息、毛坯或上道工序信息，通過建立集成的分析模型，對這些數(shù)據(jù)進行利用，才能在發(fā)現(xiàn)問題的基礎上，找到問題的原因。這應該是一種融合，如果分析模型能夠?qū)⒐と说慕?jīng)驗融合進去，則該環(huán)節(jié)可以認為具有一定的智能化提升，與智能制造的思路就不謀而合了。

　　這方面在具體實踐當中還有很多細化的擴展之處：

　　比如，在精細化方面，按照數(shù)控程序代碼的執(zhí)行順序，甚至可以分析每一條指令代碼下的設備狀態(tài)、工藝參數(shù)等的變化(程序示波器)，借助模型進行智能分析與判斷;

　　比如，不是籠統(tǒng)的設備狀態(tài)信息，可以對關系到加工質(zhì)量的刀具進行獨立的磨損與斷裂監(jiān)測，借助模型進行智能的換刀決策和智能加工補償?shù)?

　　比如，對于復雜產(chǎn)品，建立面向工藝流程的工序精度狀態(tài)鏈條，建立智能的誤差分析模型，實現(xiàn)基于上一步狀態(tài)的當前這一步加工工藝參數(shù)的自適應調(diào)整，保證加工質(zhì)量。

　　這些都是面向質(zhì)量的基于采集數(shù)據(jù)的建模與分析，也應該是MES持續(xù)發(fā)力研究、實現(xiàn)和改進的地方，不僅能夠有效推動質(zhì)量數(shù)據(jù)與工藝的融合，智能化的味道也就出來了。

　　進度數(shù)據(jù)與工藝的融合

　　制造執(zhí)行進度的監(jiān)控是MES的標配功能，但是否還有更深的含義可以挖掘呢?筆者在企業(yè)開展作業(yè)排產(chǎn)研究和實施時，車間管理人員經(jīng)常說：同樣一個活，同樣的機床，不同的人來做，時間和精度可能都存在較大的不同。其實這里面反映了工人技能水平的差異，有差異，就說明有好的也有差的。有些企業(yè)利用SOP(標準作業(yè)操作)機制來進行規(guī)范，也是有效果的。

　　但MES是否也可以在其中做一些事呢？比如通過進度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，從精細化數(shù)據(jù)的角度，找出彼此的差異，建立與加工工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)的關聯(lián)，分析挖掘干的又快又好的經(jīng)驗知識，應該也是可以逐步改進操作工藝的，哪怕是持續(xù)優(yōu)化SOP呢，MES的價值也會更加深刻了。

　　設備/單元級狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)與工藝的融合

　　現(xiàn)在很多MES都提供了產(chǎn)線級數(shù)字雙胞胎的三維展示模塊，通過號稱“虛實同步映射”實現(xiàn)了三維產(chǎn)線運行狀態(tài)的完整展示，但目前更多的是“實->虛”映射，其實“虛->實”的反饋控制味道是比較淡的，相當于所謂的CPS沒有實現(xiàn)閉環(huán)，你想想是不是這個樣子呢。

　　但從MES與工藝融合的角度，設備/單元級的CPS是能夠?qū)崿F(xiàn)從狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、分析推理決策、閉環(huán)控制執(zhí)行的完整鏈條的，其中的分析推理決策環(huán)節(jié)，就是體現(xiàn)工藝功底和能力的抓手。這就需要基于狀態(tài)參數(shù)建立加工工藝的物理仿真模型，不僅學術界、工業(yè)界和軟件開發(fā)方，都應該大張旗鼓開展研究的。這樣才能有效的推動MES與工藝的融合，智能化的味道也應該體現(xiàn)在這個方面。

　　通過上面的初步分析，可以得出兩點基本結(jié)論：

　　MES采集的大量數(shù)據(jù)，不能僅僅是存檔入庫，必須結(jié)合工藝才能有效的挖掘出其內(nèi)在的價值，數(shù)據(jù)如何為工藝提供決策支撐，是企業(yè)智能化提升可以參考的結(jié)合點、切入點和發(fā)力點。

　　現(xiàn)在MES廠商團隊的人員大多偏重于計算機、管理等方面的人才，但隨著智能制造的深入進行，工藝人才與知識的缺乏將成為其能否走的更快、走的更遠的決定性制約因素。