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智能制造与“庖丁解牛”!
 
 
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2021-2-3
 
编辑推荐:
本文主要介绍了企业之于智能制造的修炼过程,与庖丁的成长有异曲同工之妙,其差异之处在于,智能制造与庖丁解牛是互逆的过程等,希望对您的学习有所帮助。
本文来自于i4CN智能制造华为ISC,由火龙果软件Linda编辑推荐。

庖丁为文惠君解牛,手之所触,肩之所倚,足之所履,膝之所踦,砉然向然,奏刀騞然,莫不中音。合于桑林之舞,乃中经首之会。

——《庄子·养生主》

《庖丁解牛》是一篇大家耳熟能详的文学作品,出自《庄子··内篇·养生主》,讲的是一个姓丁的厨师为梁惠王杀牛的故事。庖丁是古代杰出工匠的代表,他由技入道,将杀牛术磨练得游刃有余,令人神往。

庖丁也有他的成长过程,从只见眼前之牛肉,到先见全牛,再到依天理,批大郤,导大窾,因其固然;从以目视到以神遇,再到官知止而神欲行;是对待事物,从局部到整体,从感性到理性,从冲动到自然的认识和修炼过程;终于达到以无厚入有间,恢恢乎其于游刃必有余地矣,是以十九年而刀刃若新发于硎的境界。

企业之于智能制造的修炼过程,与庖丁的成长有异曲同工之妙,其差异之处在于,智能制造与庖丁解牛是互逆的过程:

庖丁解牛是对事物的解构(Deconstruction或Decomposition)

智能制造是对事物的建构(Construction或Composition)。

无论是解构还是建构,要做好它,必须要先认识“全牛”,这种认识不能光靠眼看耳听,还要以神遇,需要对事物做整体的、理性的和逻辑的认识;不仅要知其然,更要知其所以然。

夏可君教授在其著作《庖丁解牛·庄子的无用解释学》中,借用西方哲学的观点,将世界的构成和演化分为三个层次:器物、生命和自然。

显然,庖丁对“牛”的认识,已经超越了对“牛”之作为生命的认识,接近或达到了“牛”之作为自然的认识;即达到了《老子》所说的人法地,地法天,天法道,道法自然中法自然的境界。

如果用模型学的角度来看世界,世界基本由三种要素构成:

物(Object)、事或过程(Process)和关系(Relationship)。

从时间变迁的角度看:

物是物理或信息上的静态存在(Existence)

过程则是一种时间和动作序列化的动态存在(Happening)

关系是物与物之间、过程与过程之间、物与过程之间的相互关联,可以表现为结构(Structure)或行为(Behavior)。

世界或世界的某部分,都可以用这三方面的要素去建构或解构。在这种思想指导下,诞生了很多模型方法论,通用性比较强又相对简单的是OPM(Object-Process Methodology,对象关系方法论)。

OPM方法论中,人们(用五官或理性思维)看得见也可言说的关键要素就两类:对象(Object)和过程(Process),关系则只能根据最终结果或输出来意会,难以言说或书面化,它是现实世界中的“玄”,“玄之又玄”。

过程对对象的影响主要有三种:

1)过程消耗或消灭对象,比如,制造过程要消耗原材料;

2)过程催生或创造对象,比如,制造过程产生副产品或产成品;

3)过程改变对象的状态,比如,制造过程将所使用的设备设置为“忙”的状态。

在制造过程中,人、机、料(含原材料、在制品和产成品)、环是对象,法和测是过程。

此外,对象还可能是过程的操作者(Operator),过程由对象来触发或控制;对象还可能为过程提供支持(Instrument),过程的推进依赖于某些工具或设备。

下图1是用OPM的方法所描绘的通用性制造系统模型。

图1. 用OPM描述的通用制造系统模型图

从图1的模型图,我们可以得出这么几个结论:

1)制造系统的核心作用是转化,即将能源、人力、原材料等资源转化为产品;

2)制造系统的运行过程中还会产生一定的无价值副产品,比如排放、返工、等待、工料费,等等;

3)制造系统的改进方向是减少资源消耗,杜绝无价值副产品,增加价值产品的产出;

4)制造系统的改进路径是优化对象与对象之间、对象与过程之间、过程与过程之间的关系,即结构和行为。

智能制造是企业的“修真”之旅:

目的是“通玄”或“洞玄”

效果是让制造系统达到鬼斧神工的境界

路径是优化对象之间、对象与流程之间、流程与流程之间的结构和行为。

为此,企业要有一个切实可行的切入点或杠杆来帮助企业“由玄返实”;要么从过程切入,再旁及对象;要么从对象切入,再旁及过程。

从企业信息化或数字化的角度看,ERP、MES等IT系统的实施侧重于前者,工业互联网和数字孪生的实施侧重于后者。

企业的制造环境是一个“世界”,如果这个世界没有得到有效的管理和治理,对于身处其中的人们来说,那它就像一张无边无际的“网”;人们在其中张望,人们在其中慌张,人们在其中深陷,人们在其中迷惘,需要有人给他们“一盏烛光”,需要有人给他们“指引方向”。

我们可以借用OPM方法对制造系统进行模型化描述,而其中的主要构成要素是对象(人、机、料、环)和过程(法、测),以及建立这两类要素之上的关系。

智能制造的本质是优化并改进对象与对象、过程与过程、对象与过程之间的关系,以实现制造过程的低投入,零浪费和高产出。

在制造系统中,上述关系可以从结构和行为两个维度来描述,即对象或过程之间的数量结构、空间结构和时间结构,以及制造系统的翻译行为,传输行为和转化行为。

1、结构

对象与对象之间,过程与过程之间,对象与过程之间的结构,包括它们之间N:M式的数量结构,上下、左右、前后、内外的空间结构,以及先后有序的时间结构。

具体的组织形式就是产品的物料清单(Bill Of Material,BoM),工艺路线(Bill Of Process,BOP),以及计划、组织、执行、控制、操作等五层次的流程与作业框架。

2、行为

有了上述结构关系,制造系统就可以实现它的功能或行为;

简单来说,就是三个“T”:

1)Translate,翻译,把客户对产成品的订单需求翻译成对制造系统中人、机、料、法、环、测的结构化需求,其要求是翻译的高准确度;

2)Transfer,传输,把人、料等可移动的(资源)对象根据订单和过程(法)在数量和时间的要求传输到它们应该出现的位置,其要求是传输的高及时性(Just in Time);

3)Transform,转化,将资源转化(加工或装配)为半成品或产成品,并尽可能地杜绝无价值的副产品(工废、料废、不合格品、排放等)的产生,其要求是转化的高效益。

3、路径

要改进制造系统的三“T”行为,就要优化对象或过程之间的动态结构,其切入方式:

要么从过程(法和测)入手,再旁及对象(人、机、料、环),再推广到整个制造系统;

要么从对象(人、机、料、环)入手,再旁及过程(法、测),再推广到整个制造系统。

从企业信息化或数字化的角度看:

从过程入手是过程的交易化(Transaction),比如ERP、MES、LES、WMS等IT系统的应用;

从对象入手是对象的透明化(Transparency),比如工业互联网和数字孪生等数字化技术的应用。

图2:智能制造的思路和路径

1)过程的交易化

交易化,Transaction,其内涵是tran(横穿)+ action(行动)。

过程是由一序列活动所组成的,活动会影响到对象(人、机、料、环),要么改变对象的状态,要么消耗原材料或能源,要么产生副产品、半成品或产成品。

以交易(Transaction)的形式把活动和过程记录下来,分析交易的执行情况,比如何时何地,消耗了多少原材料,产出了多少产成品,等等,进一步去看制造系统中的各类结构关系是否有优化的空间,进而寻求改进制造系统相关行为的路径,比如提高产品BOM的准确率,优化BOM中的数量配比,提高物料配送的及时率(JIT),或者是制造系统的转化率。ERP、MES、LES等IT系统的着力点和价值实现路径正是如此。

2)对象的透明化

透明化,Transparency,其内涵是tran(横穿)+ par(平等)+ ency(透明)。

对象是现实世界中相对独立的物理或信息式存在。

制造系统中的对象(人、机、料、环),既是过程的被消耗者、被产出者、被改变者,也是过程的操作者和支持者。

借助物联网等数字化技术,可以开发出制造系统中各种对象的数字化孪生体(数字孪生),根据对象的数字孪生,可以实时了解各个对象的状态变化,进一步再了解相关的其他对象或过程的动态变化,以寻找制造系统内部结构的优化点,进而改进制造系统的功能和行为,工业互联网和数字孪生技术的应用和价值实现路径正是如此。

小结

利用OPM方法,我们可以用简单的模型去了解企业的制造系统,从要素、结构、行为等三个层面去剖析智能制造的方向和路径。

从要素看,制造系统由对象和过程所构成,而对象之间、过程之间、对象与过程之间又形成了数量、时间和空间上的结构关系,这种结构关系决定了制造系统的功能和行为。

智能制造的目的是改进制造系统的功能和行为,简单来说,就是制造系统的三“T”行为:翻译Translate,传输Transfer和转化Transform。

方向上看,则需要优化制造系统内对象或过程的结构关系。切入点上,要么从过程的交易化入手,比如ERP、MES;要么从对象的透明化入手,比如数字孪生。

因此,从智能制造的视角看,ERP或MES也好,工业互联网或数字孪生也好,它们的目的是相同的,差异只在于技术手段和切入点不一样。两者之间应该是相互补充,而不是相互替代。回过来头再来看“庖丁解牛”的故事,“庖丁”之所以为“庖丁”,是因为他抓住了“解牛”这一行为的神,而前提还是建立在他对“全牛”的结构化、系统性认识上,因此才能做到游刃有余。

在《庄子·养生主》的开篇有这么一段话:“吾生也有涯,而知也无涯;以有涯随无涯,殆已!” 按笔者的理解,庄子的这段话,以及“庖丁解牛”的故事,是希望人们用有涯的一生去认知那些根本性规律,企业的智能制造之旅也是如此。

 

   
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