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郭朝暉：鋼鐵行業(yè)智能制造走向何方

發(fā)布時間：

2017-12-11

推進智能制造，必須兼顧三個方面的要求：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，避免喪失歷史的機遇。其次是搞智能制造的目的，必須是為企業(yè)創(chuàng)造價值，而不是去搞先進而不實用的東西。第三個要求是可行性，而可行性必須結(jié)合鋼鐵行業(yè)的特點，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)的每個產(chǎn)品都可以是不同的、對應(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，很多人可能會認為：這就是未來標準的工業(yè)4.0智能工廠。其實，寶鋼等先進鋼鐵企業(yè)幾十年來就是這么做的：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、出廠檢驗標準和規(guī)格?，F(xiàn)在流行的ERP、MES、PLM、CPS等概念，在寶鋼的L1~L4級計算機系統(tǒng)中其實也早就有了雛形。
　　“在流水線上實現(xiàn)個性化定制”是工業(yè)4.0的重要標志之一。對很多行業(yè)來說，目前還是個遙遠的理想、是下一步追求的目標。但鋼鐵企業(yè)早已實現(xiàn)了，下一步又該如何辦呢？
　　自從智能制造成為熱點，AR、VR、云制造、透明工廠等概念就開始滲透到鋼企。有人認為，推進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)特點決定了，這些問題非常困難，難度遠遠超過離散制造業(yè)常見的、基于三維模型的模擬仿真。方向正確，卻難以推進。
　　有人指出：與國外同行相比，我們的自動化水平還很低、人均噸鋼數(shù)還較低。應(yīng)該提高自動化水平、趕超國外。但我認為，目前我國在自動化領(lǐng)域的差別主要是經(jīng)濟可行性，尤其是勞動力成本的差別導(dǎo)致的。從經(jīng)濟發(fā)展角度看，提高自動化水平的工作是有意義的。但是，如果僅僅是用機器代替簡單、重復(fù)性的勞動，只是補自動化的課，還是走在傳統(tǒng)自動化技術(shù)的延長線上，并非智能制造的主流。
　　推進智能制造的另外一個思路是從業(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。但實際進展與戰(zhàn)略定位相比，卻不理想。
　　總之，中國的鋼鐵企業(yè)既要補課，又要面臨真正的創(chuàng)新。但創(chuàng)新之路如何走下去，需要認真地思考。

　　突破困境的思路
　　推進智能制造，必須兼顧三個方面的要求：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，避免喪失歷史的機遇。其次是搞智能制造的目的，必須是為企業(yè)創(chuàng)造價值，而不是去搞先進而不實用的東西。第三個要求是可行性，而可行性必須結(jié)合鋼鐵行業(yè)的特點，而不能照抄照搬離散制造業(yè)的做法。
　　價值創(chuàng)造和行業(yè)特色，本質(zhì)上都是體現(xiàn)在業(yè)務(wù)上的。要落實以上原則，必須落實在具體的業(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)推進業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型和提升，而不是局限于當前的業(yè)務(wù)。所以，要實現(xiàn)上述原則，我們需要從業(yè)務(wù)創(chuàng)新的角度考慮三個問題：
　?。?）智能制造促進業(yè)務(wù)創(chuàng)新的目標應(yīng)該是什么？
　?。?）實現(xiàn)新業(yè)務(wù)目標的技術(shù)線路是什么？
　?。?）為了實現(xiàn)技術(shù)線路的配套條件應(yīng)該是什么？
　　“方法決定于目標條件和約束”。業(yè)務(wù)目標確定以后，我們要確定技術(shù)線路，而技術(shù)的實現(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題。三個問題都不好回答。難在爭議很大，到底聽誰的。要正確認識這些爭議，就要分析這些觀點是怎么來的。正如殷瑞鈺院士所言，很多觀點來自于國外先進的離散制造行業(yè)。我們知道，行業(yè)和國情不同，目標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？要認識本質(zhì)我們需要一個最基本的共識。我認為：以ICT技術(shù)為出發(fā)點、以價值創(chuàng)造為歸宿，應(yīng)該是基本的共識。在出發(fā)點和歸宿之間的漫長道路，是智能制造所包含的內(nèi)容。這條道路之所以漫長，是因為涉及到工業(yè)與ICT技術(shù)的深度融合，是互相促進、互為因果的漫長發(fā)展過程。我們把這個邏輯體系內(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)目標的業(yè)務(wù)目標
　　作為智能制造的業(yè)務(wù)目標，應(yīng)該符合前面所述的三個基本要求。
　　對離散制造業(yè)來說，“在流水線上實現(xiàn)個性化定制”是最典型的業(yè)務(wù)目標。這個目標在先進鋼鐵企業(yè)早已實現(xiàn)。然而，為了實現(xiàn)這一目標，鋼鐵企業(yè)也付出了極大的代價：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（進而導(dǎo)致人多、自動化水平低）、產(chǎn)品設(shè)計問題多。從這個角度看，我們可以把解決上述問題的工作歸結(jié)為減少個性化定制的負面問題。事實上，提高質(zhì)量、自動化水平、縮短交貨期、減少庫存、推進個性化服務(wù)和集約化生產(chǎn)等大量的業(yè)務(wù)需求，都可以劃歸到這個范疇中來。我們把解決這些問題作為鋼鐵行業(yè)智能制造的業(yè)務(wù)目標。從這個角度看，人們對這個業(yè)務(wù)定位的目標是熟悉的、需求也是明顯的。
　　于是，人們會產(chǎn)生新的疑問：對企業(yè)來說，這些問題都是老的問題，怎么能夠通過智能制造來解決呢？這里就涉及到實現(xiàn)技術(shù)目標的技術(shù)線路了。

　　實現(xiàn)業(yè)務(wù)目標的技術(shù)線路
　　要實現(xiàn)“降低個性化定制的負面作用”這一目標，本質(zhì)是要在具體的業(yè)務(wù)活動中更加科學(xué)、快速地決策，進行更大范圍的優(yōu)化。智能制造的優(yōu)勢，在于推進智能決策。事實上，產(chǎn)品的（外）設(shè)計、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)量動態(tài)控制、技術(shù)服務(wù)的本質(zhì)都是做決策。過去，這些決策過多地依賴于人的經(jīng)驗，而今后則要推進智能決策來做得更好。
　　智能決策可以有不同的程度?？梢允菣C器完全自動決策、可以是受人監(jiān)控的自動決策、可以是機器輔助人決策。智能決策利用了計算機突飛猛進的計算能力，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。
　　人們自然會有另外一種疑問：即便現(xiàn)在依靠人的決策，缺少的也是信息和知識。比如，很多問題出在用戶需求識別不準確、設(shè)備狀態(tài)不清晰、動態(tài)質(zhì)量控制的知識缺乏、不知道鋼種如何改判。這些知識往往是專業(yè)知識，在這種條件下，智能決策還不如人的決策，推進智能決策又有什么用呢？
　　我們認為：知識匱乏確實是個長期沒有解決的問題。知識匱乏本質(zhì)原因是“知識生產(chǎn)”的投入產(chǎn)出比問題。
　　我們知道，獲取知識是需要成本的，比如做實驗、培養(yǎng)人才等。在傳統(tǒng)的決策模式下，知識往往附著于少數(shù)優(yōu)秀專家的大腦中，這使得知識不能共享、難以重用、難以拓展。對于復(fù)雜的問題，受人的精力和能力的限制，往往要劃分成若干子問題來完成，進而弱化了優(yōu)化效果。這樣，知識帶來的收益是少的。而智能制造能夠推動知識的重用、推動大尺度的優(yōu)化、推動資源的共享、各個部門的協(xié)同，可以進一步推動知識的優(yōu)化、無人化少人化、管理水平的提高、智能服務(wù)以及加快交貨周期等。所以，在智能制造時代，知識帶來的效益是完全不一樣的。
　　要做到上述問題，不僅要加大“知識的生產(chǎn)”，更要對知識進行數(shù)字化、模型化。這個工作非常困難。但是要推進智能制造，這個困難是無法繞過的。
　　此外，還應(yīng)該看到：智能制造所需要的知識難以數(shù)字化是鋼鐵行業(yè)的一個重要特點。冶金部原總工程師殷瑞鈺院士也多次指出這個問題。這也決定了我們在知識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)，也是這個道理。但是，我們認為：這個問題雖然困難，但取得本質(zhì)性進展是完全可行的。
　　技術(shù)線路的重點之一，是解決如何低成本高質(zhì)量地生產(chǎn)知識、管好知識，如何科學(xué)高頻度地使用知識。這樣，問題又轉(zhuǎn)化成另外的問題：平臺問題、標準問題、方法問題、組織結(jié)構(gòu)問題等。例如，所謂標準問題，即要像過去管理產(chǎn)品和工藝標準那樣管理智能制造所需要的、智能決策的知識。由于相關(guān)知識是零散的，需要用平臺來管理；平臺不僅要提升人對知識的管理能力，還要與知識的應(yīng)用過程對接起來。這些問題，基本上是技術(shù)問題了。
　　我們設(shè)想，未來的知識生產(chǎn)可能由三類人分工協(xié)作：一部分人提出原始的知識，如操作工、現(xiàn)場操作人員。一部分人將知識進行提煉和規(guī)范化，轉(zhuǎn)化成可數(shù)字化模型化的知識，如懂IT的業(yè)務(wù)專家；還有一部分人實現(xiàn)知識的數(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
　　知識是用在業(yè)務(wù)流程上的。在業(yè)務(wù)流程上實現(xiàn)智能化，要把感知、決策和執(zhí)行統(tǒng)一起來。這里涉及到很多的問題：如感知和決策涉及到權(quán)限，執(zhí)行涉及到資源和手段。如果沒有權(quán)限和手段，業(yè)務(wù)流程是轉(zhuǎn)不起來的。為了解決這些問題，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，往往都是在人的腦子里面的。在很多場合下，知識的貢獻意味著貢獻者自己價值的貶值。面對這樣的悖論，企業(yè)需要思考考核機制、企業(yè)文化、組織設(shè)置等問題。
　　再看得遠一些會發(fā)現(xiàn)：知識重用和業(yè)務(wù)流程、市場定位、企業(yè)核心業(yè)務(wù)密切相關(guān)。要讓知識發(fā)揮作用，必須轉(zhuǎn)型到需要知識的地方（比如服務(wù)對象的改變），要為知識的重用尋找“市場”。比如，要實現(xiàn)“制造到服務(wù)”的轉(zhuǎn)型，很可能要面對中小客戶。因為中小客戶對服務(wù)的需求才是迫切的。
　　殷瑞鈺院士一再強調(diào)：“鋼鐵是個耗散系統(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)計和優(yōu)化。事實上，“物理側(cè)”是“賽博側(cè)”發(fā)揮作用的基礎(chǔ)和前提；對“物理側(cè)”的優(yōu)化和改進，也反映了“深度融合”的思想。
　　智能制造是個系統(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)略方向又取決于對外部市場的選擇，對外部市場的選擇又決定于社會發(fā)展所導(dǎo)致的市場本身的變化。我們設(shè)想，如果公司把快速響應(yīng)、重視服務(wù)、推進無人化作為未來戰(zhàn)略目標，智能制造就是必須要做的基礎(chǔ)工作。

　　結(jié)語
　　在我們看來，智能制造是ICT技術(shù)推動的。推動的邏輯大概是這樣的：ICT技術(shù)導(dǎo)致感知能力加強；于是，為應(yīng)對感知到信息，業(yè)務(wù)變得空前復(fù)雜。當問題復(fù)雜性遭遇人類認知的瓶頸，就會導(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力。因此，智能制造能用來克服人的缺點和不足，讓機器做得比人好。那時，人的工作逐漸轉(zhuǎn)化為讓機器做得更好。
　　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；數(shù)字化工具的采用、信息化、自動化程度的提高等，也都可以成為智能制造工作的一部分。其中，“知識數(shù)字化”是一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。缺少這個環(huán)節(jié)，鋼鐵行業(yè)的智能制造難以實現(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)問題，更是企業(yè)戰(zhàn)略問題、管理問題。智能制造必須由企業(yè)家自己來推動，才能真正見效。