很高興有機會跟大家交流，今天給大家交流的題目是“數(shù)字化轉型背景下精益生產(chǎn)思考”，都是自己多年總結觀察到的東西，跟大家分享，歡迎大家批評指正。

　　提綱主要有四個方面，第一個是數(shù)字化轉型內涵的思考。

　　數(shù)字化轉型其實大家都已經(jīng)聽說很多了，我認為數(shù)字化轉型背后有思維軌跡，單純的利用數(shù)字化手段提高效率雖然必要，也是數(shù)字化轉型里面的內容，但還是落了下乘，更加值得追求的是提高經(jīng)營效益指標。我們要回歸初心，重新思考，借助數(shù)字化轉型，究竟是是錦上添花還是雪中送炭。

　　我們經(jīng)常會提信息化，我認為信息化更多的是照搬固化乃至精細化現(xiàn)有的生產(chǎn)管理業(yè)務，轉型的味道我認為并不濃厚，而對于數(shù)字化來說，應該是重新審視企業(yè)的運行組織形態(tài)，重新思考業(yè)務及指標驅動的本意，建設數(shù)字業(yè)務管控系統(tǒng)。

　　如何合理利用數(shù)字化的優(yōu)勢?其實不同的行業(yè)，不同的企業(yè)有不同的做法。比如直面用戶需求的服務型制造，像研發(fā)生產(chǎn)和運維。另外是面向產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)鏈業(yè)務的深度拓展，像工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是如此。第三我認為數(shù)字化業(yè)務管控系統(tǒng)在當前技術下，應該有新的形態(tài)，比如模型啟動、中臺等等，都可以體現(xiàn)。

　　數(shù)字化轉型其實是受需求和技術雙重驅動的，首先對于企業(yè)來說是訂單碎片化，是典型的需求方面的變化，趨勢是大規(guī)模個性化定制。另外隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，呈現(xiàn)資源和控制的泛在化，它的狀態(tài)感知、指令執(zhí)行使得資源離散化、控制扁平化，其實都為生產(chǎn)的組織或數(shù)字化形態(tài)的構建提供了潛在的支持。

　　轉型主要在轉什么?我認為有兩個方面，第一是管理自動化+柔性。自動化我們總是說是硬件的、面向裝置呈現(xiàn)的等等，管理方面的自動化就是數(shù)據(jù)驅動的業(yè)務流轉，傳遞內容規(guī)范，傳遞鏈條順暢，業(yè)務是核心。另外一個轉型的重點是決策智能化，比如現(xiàn)在提的自適應加工、機器視覺、大數(shù)據(jù)等等，都是在推動決策向智能化演變。當然決策智能化有兩種，一種是推理執(zhí)行，完全自動化的決策。另外一個我認為更加值得提倡的是人機物的有機融合。

　　精益與MES融合分析

　　談一下精益和MES怎么融合，這也是自己的思考，有可能不成熟。精益大家都很清楚，就是JustIn Time，在需要的時間按需要的量，生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品。比如準時制生產(chǎn)方式、適時生產(chǎn)方式等，消除浪費、看板、快換工裝等都是精益提高的工具方針。

　　但是我理解的精益最核心的是兩大支柱，一是自動化，這是日本人自己造的字，是單人旁，把人融合到裝置運行里。另外一個就是JIT，準時制或實時。精益生產(chǎn)或精益管理一般在企業(yè)里都是落實到一些手段、現(xiàn)場的改善等等，但我認為精益生產(chǎn)管理理念手段的視野可以進一步放大，尤其結合數(shù)字化轉型，數(shù)字化業(yè)務管控系統(tǒng)怎么體現(xiàn)精益，這是我今天要跟大家交流的重點。

　　我們來看一個有趣的對比，比如一臺機器或者一條產(chǎn)線和MES，MES是數(shù)字化轉型或數(shù)字化業(yè)務管控系統(tǒng)的典型系統(tǒng)。我從四個方面分析，也是智能制造經(jīng)常提的，在數(shù)字化方面，如果設備是數(shù)字化的，一般說這個設備是自動運行控制，精準精細，生產(chǎn)效率提升。數(shù)字化MES或者管理，我認為體現(xiàn)為數(shù)據(jù)流程的數(shù)字化周轉，數(shù)據(jù)格式的規(guī)范表達，這些基礎之上的管理盲點的識別，管理目標的達成，管理原則的落實，并且提供定量化的手段和評估;在自動化方面，自動化對于設備來說是看得見的，但是自動化對于MES的管理，我認為應該體現(xiàn)為流程的自動銜接，數(shù)據(jù)的自動流動，這是看不見的自動化，但也是非常需要的;在網(wǎng)絡化方面，設備具備數(shù)據(jù)狀態(tài)上傳和控制指令接收的功能以及硬件實現(xiàn)鏈條的柔性配置，但網(wǎng)絡化對于MES來說，是傳統(tǒng)具有次第關系的業(yè)務管理，因為物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，我們可以借助于底層的CPS，以離散化的方式進行重構，大的方面實現(xiàn)軟件定義制造。比如，機床設備中因為廣泛應用電主軸而提出無齒輪傳動的概念，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也將MES推向扁平化、軟硬一體化融合的優(yōu)化組合運行局面;在智能化方面，智能化對于設備也有一些智能溫度補償、智能振動抑制、智能化誤差補償?shù)鹊?。智能化對于MES來說，就是要結合管理和工藝兩方面加強決策。

　　有了機械和MES的對比，可以知道精益生產(chǎn)和數(shù)字化工廠、智能工廠是什么關系。數(shù)字化工廠更多是JIT，比如看板，搬的是物料，對數(shù)字化工廠的運行來說，是信息的流轉或流程的有效的運行，它的要素定義、環(huán)節(jié)操作、過程銜接都是數(shù)字化的。通過連續(xù)、規(guī)范、無中斷的方式集成在一起，本質是實現(xiàn)流程信息的集成，我們可以稱之為管理自動化。而對于精益生產(chǎn)里面的另外一個支柱就是自動化，當前階段人工智能還是要發(fā)展，最重要的是怎么能實現(xiàn)人機一體化或人機融合協(xié)同，要想辦法把人放在決策回路里面。

　　想要把人放在決策回路里面，首先要開展業(yè)務回路的建設，數(shù)字化是基礎，包括數(shù)字化環(huán)節(jié)要素、數(shù)字化業(yè)務過程、數(shù)字化執(zhí)行操作等等。而對于智能決策，把人怎么融合到?jīng)Q策、業(yè)務過程當中，人在什么環(huán)節(jié)進行智能化的提升，要構建一個人機物的融合環(huán)境，實現(xiàn)業(yè)務驅動下的人、機器、系統(tǒng)。界面一定要劃分清楚，信息的流轉一定是精益的，這樣才能把人融合到這個過程里面。

　　對于精益生產(chǎn)的另外一個支柱就是JIT，JIT對于MES來說，是針對于管理系統(tǒng)或者數(shù)字化業(yè)務管控系統(tǒng)的，我認為是兩個方面，第一個是MES語境下，要理解JIT需求拉動的新內涵，要按照逆向思維，比如按照需求拉動來規(guī)劃生產(chǎn)的運行。對于MES而言，應該分析業(yè)務鏈條或者網(wǎng)絡當中的關聯(lián)關系，理解彼此的需求供給關系，相當于各個業(yè)務部門之間的協(xié)同，業(yè)務環(huán)節(jié)之間的協(xié)同，也就是需求供給的關系，從按時按需的角度保證業(yè)務的順暢銜接。

　　第二個方面是在多品種變批量混流生產(chǎn)方式下，精益看板生產(chǎn)運行保障措施，精益總是提看板生產(chǎn)，這屬于一種形似，看板只是一種執(zhí)行手段而已，當然在這里面，貫徹了一些思想。對于數(shù)字化業(yè)務管控系統(tǒng)來說，我們應該抓住精益的本質，保證精益生產(chǎn)的效果，我們要做神似。如果精益生產(chǎn)當中提到快換工裝，那在APS當中，就是MES大范疇里面的APS，可以通過組批控制實現(xiàn)。

　　精益生產(chǎn)當中提到的單件流，可以在APS當中實現(xiàn)單元化的資源配置、單元內的流程生產(chǎn)，這需要和實際運行相結合，但是也需要業(yè)務管控系統(tǒng)做適應性的改變，把精益的思想融合在里面。

　　數(shù)字化轉型下MES發(fā)展趨勢

　　前面說了數(shù)字化轉型、精益和MES的融合。接下來說數(shù)字化轉型下，需要什么樣的MES。通過我的觀察，數(shù)字化轉型背景下，MES發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在四個方面，第一是業(yè)務范圍的擴大，帶來MES更大廣度的集成與協(xié)同。比如橫向方面來說，從單獨的產(chǎn)線、車間向多車間、多工廠的協(xié)同管控發(fā)展，從企業(yè)內部向多企業(yè)系統(tǒng)集成與協(xié)同發(fā)展?？v向來說，原先MES的運行是靠人來托底，但隨著數(shù)字化技術的發(fā)展，向自動化、智能化設備的一體化融合集成轉變。

　　第二從業(yè)務深度的擴展來說，帶來MES工藝業(yè)務的深度融合，MES非常強調管理業(yè)務，但是隨著MES的深入運行，管理基礎之上一定要考慮和工藝相結合，不能只是MES在統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)問題，而應該向制造執(zhí)行過程當中發(fā)現(xiàn)問題之后，實時進行解決。這需要工藝環(huán)節(jié)的工藝決策和工藝鏈條的工藝決策。

　　第三個業(yè)務協(xié)同的深入，帶來MES精益和精細的管控和決策。比如大規(guī)模定制，帶來批量為1的未來極端生產(chǎn)組織，要求實現(xiàn)非常精細的管控。而對于精益的管理決策來說，比如外協(xié)，哪些東西拿出去外協(xié)，加班，誰來加班，加多長時間的班。還有多車間、多工廠之間的協(xié)同計劃，分配決策，都是管理方面的決策，業(yè)務越來越深入，協(xié)同的內涵就要求MES來體現(xiàn)。

　　第四個業(yè)務管理的動態(tài)性，決定了MES必須向柔性可擴充架構方向發(fā)展。數(shù)字化業(yè)務管控系統(tǒng)要適應企業(yè)發(fā)展變化，現(xiàn)在提的服務化架構、中臺化運行，總結下來就是模型驅動，這都是重點。

　　數(shù)字化轉型背景下，我認為MES有幾個新特征。

　　第一個是業(yè)務流程管理的自動化，前面也提了JIT，把JIT的思想融合到MES里面，應該是什么樣子。

　　第二個是軟硬一體化融合，比如MES直接從機床或者設備自動過去執(zhí)行的反饋狀態(tài)，自動向它指令等等。德國西門子在安貝格工廠里面，管控系統(tǒng)里面有一個模塊叫NCprogram Generate，相當于所有的程序都是可以及時的生成，同時下發(fā)給具體事務，就是軟硬一體化的執(zhí)行融合，是MES新特征。

　　第三個新特征我認為是最重要的，是決策功能日益突出，大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等等都是為此做服務的。

　　對于決策來說，管理決策是比較關注的，但工藝決策是不是應該納入到MES里面，現(xiàn)在也基本上形成共識，MES必須和工藝進行融合，有幾個方面融合。

　　比如質量數(shù)據(jù)和工藝的融合，可以依靠SPC來發(fā)現(xiàn)問題，但是怎么解決，還是靠線下，靠人去做這個事情嗎?可以完全在MES里面對于生產(chǎn)執(zhí)行的數(shù)據(jù)做分析，甚至可以現(xiàn)場直接解決問題。比如刀具磨損和斷裂的監(jiān)測，可以借助模型進行換刀決策和智能加工補償，進行工藝精度狀態(tài)的鏈條分析。

　　第一步工序加工什么樣子，后面還有沒有可能把它補償回來，這都體現(xiàn)在工藝方面，質量數(shù)據(jù)和工藝的融合。

　　第二個執(zhí)行過程數(shù)據(jù)和工藝融合，比如利用SOP進行規(guī)范，這樣整個過程會越來越規(guī)范，MES可以做一些深度的數(shù)據(jù)挖掘，而不只是事后的管理。

　　第三個設備單元級狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)與工藝的融合?，F(xiàn)在雖然提了數(shù)字孿生、數(shù)字雙胞胎等等，強調的是虛實同步影射，現(xiàn)在實現(xiàn)了虛的影射，做的也比較多，是對現(xiàn)場的狀態(tài)統(tǒng)計展示，但是虛向實，需要在軟件里面做推理決策分析，對實體進行干預，這才是真正的CPS的運營機制。

　　將來可能需要大力發(fā)展基于狀態(tài)參數(shù)建立加工工藝的物理仿真推理模型，并融合到MES里，我認為這是決策要體現(xiàn)的。

　　所以一些基本的結論，第一個就是夯實基礎，MES采集的大量數(shù)據(jù)，不能僅僅是存檔入庫，必須要結合工藝才能有效的挖掘出其內在的價值，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合點、切入點和發(fā)力點。

　　第二個是提升水平，現(xiàn)在的MES廠商團隊的人員大多偏重于計算機管理的方面人才，剛開始的時候我認為是可以的，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這些團隊能否走得更快、走得更遠的決定性的制約因素，對于企業(yè)來說，我認為進行MES實施的時候，一定要在工藝上發(fā)力，這才是長效發(fā)展的根本。因為企業(yè)是要生產(chǎn)出產(chǎn)品的，而這個產(chǎn)品生產(chǎn)想要保證高性能，一定要在工藝上面結合來發(fā)力，工藝才是企業(yè)最根本的東西。

　　精益MES的規(guī)劃與推進要點

　　有一句話叫以終為始，這是郭超輝老師經(jīng)常提的。具體來說，就是問題牽引、指標保證、運行改善。一定要對指標進行分析，逐級落實功能模塊來支撐指標數(shù)據(jù)，沒有任何功能模塊是多余的，如果實施MES就有功能模塊，這個功能模塊做完了，不能為生產(chǎn)改進或者為指標的改善提供支撐，這個模塊一般是可有可無的，這也是為什么之前有很多企業(yè)做了機床的數(shù)據(jù)采集，狀態(tài)監(jiān)控等等，其實只是采集出來，并沒有和管理業(yè)務、工藝業(yè)務融合，所以說沒有和指標掛鉤，從這個角度來說，是沒有用的。

　　這是我認為最核心的思路，基本原則是三個方面：

　　第一，自我完善，MES具有自我修復運行的特點。

　　第二，兼容性強，MES具有對業(yè)務魯棒支持的柔性與彈性的特點，管控力度的粗細，MES相當于無極的適應。

　　第三，適應變化，MES能夠適應企業(yè)管理的持續(xù)改進與完善，比如原先抽象的統(tǒng)一信息模型，要把它變成物化實體性質的數(shù)據(jù)分發(fā)中心，固化的業(yè)務流程邏輯，可不可以做成柔性化可配置的業(yè)務流程引擎。比如緊密耦合的功能模塊，能不能做成基于服務封裝的細粒度功能模塊，也就是說一些架構是需要思考的。具體怎么做，是需要技術，我認為現(xiàn)在的技術還都不是很完善，但可以往這個方向努力。

　　精益MES核心問題的解決思路，可以琢磨一下，這是一些案例。

　　第一個，工時不準的問題，我認為可以對工時和數(shù)據(jù)逐步統(tǒng)計，同樣的活可以統(tǒng)計三次，五次，最近的幾次用了多長時間，作為基準或者標準，這樣就形成一個MES系統(tǒng)自成長自愈合的局面，工時數(shù)據(jù)就越來越準確。

　　第二個，復雜分批周轉下的精細管控，在將來大規(guī)模定制生產(chǎn)情況下，批量可能是1，怎么進行生產(chǎn)組織，怎么進行生產(chǎn)跟蹤，MES系統(tǒng)能做到對精細的管理，對訂單當中每一件進行控制，訂單就是你對哪些件做了組合而已，這個相當于降維打擊，通過極端變化的高維，從容應對各種中間狀態(tài)的低維，這就是系統(tǒng)的柔性和彈性，這也是做系統(tǒng)的時候要考慮的，未雨綢繆。

　　第三個，手工粗放管理痕跡或習慣會擾亂系統(tǒng)的正常運行，比如工人挑活，可以在系統(tǒng)里面做一些控制，工人登錄進去之后看到列表，只能看到當前能看的，不允許挑活，如果工人干活物料并沒有可選擇的物料，只有當前應該正確干的活，這個物料才在，這也是一種精益的思想，這就需要線上和線下一起努力來做，不能把它完全推給系統(tǒng)來做，也不能完全推給線下來做。這樣就可以形成自組織規(guī)范化的運行，有時候我們也說一句話，MES系統(tǒng)的建設，要更加配套的管理制度，為什么?其實就是在說這方面的事情。

　　對于精益MES來說，剛才說以終為始，要挖掘它的指標，對指標進行分解，而這些指標都是要落實到工作模塊里面的，就是說要對精益MES的數(shù)據(jù)進行挖掘。給大家舉一些例子，大家可以揣摩一下。比如工程數(shù)據(jù)，可以做一個動態(tài)的統(tǒng)計，工人隨著時間的延展，生產(chǎn)效率是否有提升。比如基于SOP的操作改進，可以掌握不同的工人在生產(chǎn)同樣工件任務的時候，時間差異有多大，為什么，要做分析。另外一個就是歷史數(shù)據(jù)漸進統(tǒng)計，漸進統(tǒng)計工序的工時時間，工時就會越來越準，也有利于系統(tǒng)運行，否則數(shù)據(jù)不準，系統(tǒng)運行也有很大問題。

　　員工分配，可以統(tǒng)計庫存工人出入庫所進行的操作數(shù)量，分析彼此之間的差異，可以找出原因進行改進。比如訂單的流轉周期，可以從時間維度統(tǒng)計流轉周期，不同時期的流轉周期變化是什么樣的，比如訂單第一道序從開始干到最后一道序離開，在這個時間里面待了多長時間，所有待的時間都是待制品，都是變相的庫存，這個就需要做改進。對供應模塊提出要求，比如APS要進行排產(chǎn)的時候，能不能排成單元化生產(chǎn)，相當于第一道工序干完，第二道工序馬上安排到另外一個資源上面來進行，在做計劃的時候能不能做成這個樣子。

　　另外作業(yè)按期執(zhí)行率，不僅是訂單按期交工，包括工序，假如說規(guī)定很嚴格，下午兩點半要開始干活，是不是開始干，如果兩點四十才開始干，要做精細的分析，才能對業(yè)務功能模塊從精益或者說數(shù)字化的角度提出一些工藝要求。

　　比如資源工序的關聯(lián)關系，我認為對企業(yè)來說都是潛在的有價值的東西，工序任務匹配，每道工序在歷史上都有哪些資源上進行過生產(chǎn)，各自生產(chǎn)所用的時間是多少，工件的加工質量怎么樣。都要做延伸性的統(tǒng)計，而不是僅僅是事后，工件加工質量怎么樣，為什么加工質量這個樣子，它和前面的資源是有關系的。

　　歷史作業(yè)資源安排模式，每道工序歷史上在哪些資源的加工應用次數(shù)，是不是總是讓工人重復性的干活，我認為重復性的干活，干的熟練，工藝圖紙消化理解也快，這些產(chǎn)品生產(chǎn)效率、質量方面都有保證。有的企業(yè)說我也是這么干的，但是做APS排產(chǎn)的時候是不是就應該考慮這個因素，而不是說僅僅是你去派活吧，派給誰算誰，看起來計劃也不錯。為什么APS有時候執(zhí)行起來企業(yè)說不太好用，這也是很大的原因。

　　生產(chǎn)準備按時到位率，比如物料是否按期到位，可以統(tǒng)計不同的物料按期到位率或者缺件率，發(fā)現(xiàn)供應鏈很多的問題。另外可以發(fā)現(xiàn)提升部門之間的協(xié)同，為什么這個業(yè)務在這個環(huán)節(jié)處理不過來，是信息沒傳遞過來，要進行統(tǒng)計，為什么沒有及時處理。即使用APS進行資源配置，也是一種多維資源的并行約束，要求生產(chǎn)準備制造要素要齊備，就是說各個部門要協(xié)同，發(fā)現(xiàn)到底誰在拖后腿。

　　庫存周轉率更多是物料從購買入庫到現(xiàn)場使用的周期是多長時間，單個時間長，都是隱性的成本。用精益的思想對MES數(shù)據(jù)進行價值挖掘，這個基礎上通過過程指標來對MES里面各個功能模塊提出一些更好的要求，不是說這些要求很高，而是說這些要求會直接面向問題，這樣系統(tǒng)的建設也就不會跑偏。

　　推進數(shù)字化業(yè)務管控系統(tǒng)，實施方法論，是很大的話題，我簡單說。我們做事情都希望水到渠成，希望一切都是順理成章的發(fā)生。怎么才能順理成章?我們要考慮幾個方面。

　　第一個，瓶頸痛點驅動化。不能無病呻吟，任何一個功能模塊，都是要解決問題的，這是勢能驅動的源頭，所謂的木桶短板效應，說的也是這回事。

　　第二個，復雜問題簡單化，復雜問題簡單化意思是這個問題要規(guī)范，不能特別隨意，比如說這個業(yè)務流程靠人來執(zhí)行，是這么來執(zhí)行，明天換一個人，就另外一種方式執(zhí)行，這樣這個系統(tǒng)也是沒法做的，這是為了將總體勢能細分為一個條理化。

　　第三個，簡單問題規(guī)范化，這是為了消除勢能驅動當中的各種干擾因素。

　　第四個，業(yè)務功能場景化，就是供應商和企業(yè)溝通的時候，一定要站在場景的角度來說，形象化、清晰化。

　　其實數(shù)字化轉型是一個很大的話題，精益生產(chǎn)也是一個很大的話題，MES也是很大的話題，今天給大家做分享就是三個方面，之間的關聯(lián)關系是我自己的思考。可能還不成熟，只是跟大家做個參考，請大家斟酌。我也有公眾號，叫智能制造隨筆，有興趣的話大家可以關注，我會經(jīng)常寫這方面的文章。謝謝大家。

　　作者信息：王愛民，北京理工大學數(shù)字化制造研究所所長，長期從事MES、APS等技術研究、系統(tǒng)開發(fā)與實施應用。