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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(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(chǎng)采用流水線(xiàn)的生產(chǎn)方式。生產(chǎn)的每個(gè)產(chǎn)品都可以是不同的、對應的工藝也不一樣。但工廠(chǎng)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 )認為：這就是未來(lái)標準的工業(yè)4.0智能工廠(chǎng)。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(chǎng)、冷軋廠(chǎng)生產(chǎn)的每一卷鋼，都可以有不同的成分、規格、出廠(chǎng)檢驗標準和規格?，F在流行的ERP、MES、PLM、CPS等概念，在寶鋼的L1~L4級計算機系統中其實(shí)也早就有了雛形。
　　“在流水線(xiàn)上實(shí)現個(gè)性化定制”是工業(yè)4.0的重要標志之一。對很多行業(yè)來(lái)說(shuō)，目前還是個(gè)遙遠的理想、是下一步追求的目標。但鋼鐵企業(yè)早已實(shí)現了，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(chǎng)等概念就開(kāi)始滲透到鋼企。有人認為，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，智能制造的基礎是數字化，要發(fā)展數字化仿真技術(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，難度遠遠超過(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：與國外同行相比，我們的自動(dòng)化水平還很低、人均噸鋼數還較低。應該提高自動(dòng)化水平、趕超國外。但我認為，目前我國在自動(dòng)化領(lǐng)域的差別主要是經(jīng)濟可行性，尤其是勞動(dòng)力成本的差別導致的。從經(jīng)濟發(fā)展角度看，提高自動(dòng)化水平的工作是有意義的。但是，如果僅僅是用機器代替簡(jiǎn)單、重復性的勞動(dòng)，只是補自動(dòng)化的課，還是走在傳統自動(dòng)化技術(shù)的延長(cháng)線(xiàn)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“大規模定制”、“從制造到服務(wù)”等戰略口號。但實(shí)際進(jìn)展與戰略定位相比，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(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(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)轉型和提升，而不是局限于當前的業(yè)務(wù)。所以，要實(shí)現上述原則，我們需要從業(yè)務(wù)創(chuàng )新的角度考慮三個(gè)問(wèn)題：
　?。?）智能制造促進(jìn)業(yè)務(wù)創(chuàng )新的目標應該是什么？
　?。?）實(shí)現新業(yè)務(wù)目標的技術(shù)線(xiàn)路是什么？
　?。?）為了實(shí)現技術(shù)線(xiàn)路的配套條件應該是什么？
　　“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(xiàn)路，而技術(shù)的實(shí)現受到技術(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。難在爭議很大，到底聽(tīng)誰(shuí)的。要正確認識這些爭議，就要分析這些觀(guān)點(diǎn)是怎么來(lái)的。正如殷瑞鈺院士所言，很多觀(guān)點(diǎn)來(lái)自于國外先進(jìn)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(chē)，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(gè)最基本的共識。我認為：以ICT技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)、以?xún)r(jià)值創(chuàng )造為歸宿，應該是基本的共識。在出發(fā)點(diǎn)和歸宿之間的漫長(cháng)道路，是智能制造所包含的內容。這條道路之所以漫長(cháng)，是因為涉及到工業(yè)與ICT技術(shù)的深度融合，是互相促進(jìn)、互為因果的漫長(cháng)發(fā)展過(guò)程。我們把這個(gè)邏輯體系內的技術(shù)，歸結為智能制造的核心內容。
　　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，應該符合前面所述的三個(gè)基本要求。
　　對離散制造業(yè)來(lái)說(shuō)，“在流水線(xiàn)上實(shí)現個(gè)性化定制”是最典型的業(yè)務(wù)目標。這個(gè)目標在先進(jìn)鋼鐵企業(yè)早已實(shí)現。然而，為了實(shí)現這一目標，鋼鐵企業(yè)也付出了極大的代價(jià)：交接坯、余材、質(zhì)量穩定性差、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)而導致人多、自動(dòng)化水平低）、產(chǎn)品設計問(wèn)題多。從這個(gè)角度看，我們可以把解決上述問(wèn)題的工作歸結為減少個(gè)性化定制的負面問(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。從這個(gè)角度看，人們對這個(gè)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(huì )產(chǎn)生新的疑問(wèn)：對企業(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)現技術(shù)目標的技術(shù)線(xiàn)路了。

　　實(shí)現業(yè)務(wù)目標的技術(shù)線(xiàn)路
　　要實(shí)現“降低個(gè)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(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，在于推進(jìn)智能決策。事實(shí)上，產(chǎn)品的（外）設計、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(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(lài)于人的經(jīng)驗，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?？梢允菣C器完全自動(dòng)決策、可以是受人監控的自動(dòng)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(jìn)的計算能力，可以讓決策更加科學(xué)、迅速。智能決策體現在算法上，但背后依托的則是數字化的信息和知識。
　　人們自然會(huì )有另外一種疑問(wèn)：即便現在依靠人的決策，缺少的也是信息和知識。比如，很多問(wèn)題出在用戶(hù)需求識別不準確、設備狀態(tài)不清晰、動(dòng)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(zhuān)業(yè)知識，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？
　　我們認為：知識匱乏確實(shí)是個(gè)長(cháng)期沒(méi)有解決的問(wèn)題。知識匱乏本質(zhì)原因是“知識生產(chǎn)”的投入產(chǎn)出比問(wèn)題。
　　我們知道，獲取知識是需要成本的，比如做實(shí)驗、培養人才等。在傳統的決策模式下，知識往往附著(zhù)于少數優(yōu)秀專(zhuān)家的大腦中，這使得知識不能共享、難以重用、難以拓展。對于復雜的問(wèn)題，受人的精力和能力的限制，往往要劃分成若干子問(wèn)題來(lái)完成，進(jìn)而弱化了優(yōu)化效果。這樣，知識帶來(lái)的收益是少的。而智能制造能夠推動(dòng)知識的重用、推動(dòng)大尺度的優(yōu)化、推動(dòng)資源的共享、各個(gè)部門(mén)的協(xié)同，可以進(jìn)一步推動(dòng)知識的優(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“知識的生產(chǎn)”，更要對知識進(jìn)行數字化、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，還應該看到：智能制造所需要的知識難以數字化是鋼鐵行業(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(gè)道理。但是，我們認為：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(xiàn)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、管好知識，如何科學(xué)高頻度地使用知識。這樣，問(wèn)題又轉化成另外的問(wèn)題：平臺問(wèn)題、標準問(wèn)題、方法問(wèn)題、組織結構問(wèn)題等。例如，所謂標準問(wèn)題，即要像過(guò)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(lái)管理；平臺不僅要提升人對知識的管理能力，還要與知識的應用過(guò)程對接起來(lái)。這些問(wèn)題，基本上是技術(shù)問(wèn)題了。
　　我們設想，未來(lái)的知識生產(chǎn)可能由三類(lèi)人分工協(xié)作：一部分人提出原始的知識，如操作工、現場(chǎng)操作人員。一部分人將知識進(jìn)行提煉和規范化，轉化成可數字化模型化的知識，如懂IT的業(yè)務(wù)專(zhuān)家；還有一部分人實(shí)現知識的數字化模型化，主要是IT技術(shù)和管理人員。這種設想，與人的專(zhuān)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(shí)現智能化，要把感知、決策和執行統一起來(lái)。這里涉及到很多的問(wèn)題：如感知和決策涉及到權限，執行涉及到資源和手段。如果沒(méi)有權限和手段，業(yè)務(wù)流程是轉不起來(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，往往都是在人的腦子里面的。在很多場(chǎng)合下，知識的貢獻意味著(zhù)貢獻者自己價(jià)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、組織設置等問(wèn)題。
　　再看得遠一些會(huì )發(fā)現：知識重用和業(yè)務(wù)流程、市場(chǎng)定位、企業(yè)核心業(yè)務(wù)密切相關(guān)。要讓知識發(fā)揮作用，必須轉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(chǎng)”。比如，要實(shí)現“制造到服務(wù)”的轉型，很可能要面對中小客戶(hù)。因為中小客戶(hù)對服務(wù)的需求才是迫切的。
　　殷瑞鈺院士一再強調：“鋼鐵是個(gè)耗散系統。”這一特征決定了我們還需要關(guān)注生產(chǎn)流程本身的設計和優(yōu)化。事實(shí)上，“物理側”是“賽博側”發(fā)揮作用的基礎和前提；對“物理側”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)系統工程，有很多的層次和側面。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略方向，戰略方向又取決于對外部市場(chǎng)的選擇，對外部市場(chǎng)的選擇又決定于社會(huì )發(fā)展所導致的市場(chǎng)本身的變化。我們設想，如果公司把快速響應、重視服務(wù)、推進(jìn)無(wú)人化作為未來(lái)戰略目標，智能制造就是必須要做的基礎工作。

　　結語(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)導致感知能力加強；于是，為應對感知到信息，業(yè)務(wù)變得空前復雜。當問(wèn)題復雜性遭遇人類(lèi)認知的瓶頸，就會(huì )導致管理和技術(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，讓機器做得比人好。那時(shí)，人的工作逐漸轉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，設備、流程的改進(jìn)；數字化工具的采用、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，“知識數字化”是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節。缺少這個(gè)環(huán)節，鋼鐵行業(yè)的智能制造難以實(shí)現質(zhì)的飛躍。
　　智能制造是轉型、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。