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工業物聯網背景下智能制造的選擇與實踐

  丁少華  2019-10-25 00:00:00   三之一智聯
如果說企業的智能制造是一條長征路,那它既是選擇之路,也是實踐之路。

魯迅先生說:“世上本來沒有路,走得人多了,便成了路”。西方諺語里說“條條大路通羅馬”。同樣關于“路”,一種是無路而路,一種是路路相通。魯迅先生的“路”是只有去走了才可能有的“路”,是實踐之路;西方諺語的“路”是從路路相通中去找到最適合自己的路,是選擇之路。

企業制造運營管理的信息化似乎也面臨著上述兩種情形的“路”。一方面,有些企業雖然經常參加外面各種“云山云海”的智能制造論壇,可回自己家里,看看老舊的廠房和設備,抑或是因為資金等方面的壓力,智能制造的轉型工作似乎無從著手。另一方面,論壇里前天講ERP,昨天講MES,今天講工業物聯網,而對某些企業而言,工業物理網似乎太遠,ERPMES又可能過時,選擇多了,也是不知道如何著手。

論壇里從來不缺乏新名詞,似乎只有新名詞才能代表新時代。前幾天在微信朋友圈里看到一篇文章,某管理軟件的老板說ERP已經過時,現在是EBC的時代。筆者不知道EBC這個術語的保鮮期能有多長?許是被新術語嚇怕了,年初有位MES軟件公司的老板和筆者吃飯,想問問筆者對MES市場的看法,這位老板怕以后沒MES的市場了。說來也好笑,筆者今年年初以來寫過上百篇文章,就數“XX發展趨勢”之類文章的點擊量最高。看來,大家都怕錯過了未來的趨勢,抑或都想成為“躺在風口的豬”。既然這么多人喜歡看趨勢類文章,本文中,筆者就從選擇和實踐的角度,談談本人對工業物聯網背景下制造運營管理的發展和變化的理解。

ISA-95自動化金字塔與工業物聯網

根據ISA-95自動化金字塔和工業物聯網架構模型的定義,在企業內部的IT架構中,處于自動化金字塔第三層的制造運營管理系統(MOMMES,下文統一稱為MOM)與工業物理網平臺之間最可能產生重疊,因為它們兩者的支持基礎都是處于第二層的設備和過程控制層,具體到IT/OT系統,就是PLC/SCADA(離散行業)或DCS(流程行業),這也可能是有些人認為MOM系統將被工業物理網平臺所取代的主要原因吧。

MOM系統真的會被工業物聯網平臺所取代嗎?筆者認為,完全取代應該不太可能,但更多的是MOM系統與工業物聯網的融合。在融合的過程中,MOM系統的功能會有局部上的調整,實現方式上會有新的變化。之所以這么說,主要基于以下兩個認識:

1. MOM與工業物聯網各有所本,各有所長。

MOM之本,本在流程;工業物聯網之本,本在“物(Thing)”。智能制造的本質是制造能力,而其載體是企業中的人員、流程和工具。流程可長可短,長到橫跨產業供應鏈,短到一個物料的入庫作業。流程的數字化實現方式是一筆筆相互關聯的交易記錄和關系型數據庫(Record-Based)。工具則主要局限在某一個具有明顯邊界的“物”,它的數字化實現方式是通過傳感、通訊、IT等技術將工具的參數和運行狀態進行模型化和實時的展現(Model-Based/Thing-Based)。有人曾向筆者咨詢,能否在工業物聯網平臺上開發傳統MES系統的功能模塊,筆者的回答是技術上可行,但方法上不是最優。換句話說,MOMIT系統的優勢在基于交易記錄的流程管理,其所能處理和利用的實時數據能力有限;而工業物聯網平臺的優勢在于基于“物”的數字化建模和展現,其所能呈現出來的“物”或設備等的參數及狀態數據遠超MOM系統,但如果將之用來做復雜的流程管理則有些勉為其難。

2. 企業管理的本質是實踐,而實踐的關鍵在于是否適用。

在企業實踐中,很多時候,實踐上的可行性要優于理論上的先進性。按筆者的觀察,當前,相關廠家或各種論壇對工業物聯網的討論如火如荼,但對企業真正有價值,或價值很大的實踐場景并不多。老生常談是設備管理優化、OEE提升,等等;其實,這對很多企業的吸引力并沒有專家們說得那么大。有些互聯網公司提供的工業物聯網解決方案,主要內容還停留在表面。相反,MOMIT系統在企業內的推行已經有幾十年的歷史,可供選擇的解決方案,可資借鑒的成功案例,還是比較多的,實踐上的可行性也更強。另外,除非是新建設的工廠,運行中的工廠是承受不了顛覆性(Rip and Replace)解決方案所帶來的波動和不確定性等風險,它們更適合采用現有基礎上的優化或新舊融合(Wrap and Renew)式的解決方案。

因此,按筆者的理解,大多數企業智能制造的實現路徑可以采用MOMIT系統與工業物聯網相互融合的方式,融合的主要內容包括管理對象的融合和管理循環的融合,具體參見下圖2

MOM與工業物聯網的融合

    1.管理對象的融合

MOM系統的主要管理對象是生產作業流程(Processes),工業物聯網平臺的主要管理對象是作為工具(Tools)的“物”,它們分別代表了企業中兩類主要能力(另一類是企業中的人員)。MOM系統中流程運行的記錄與工業物聯網平臺中“物”的參數和狀態,都以數據的形式整合到業務模型或數字孿生中,以工業App的展現方式提供給企業中的員工使用。這樣,基于記錄的流程管理與基于模型的“物”管理進行融合,最終實現數據驅動(Data-Driven)的數字化制造。

2. 管理循環的融合

企業中生產活動基本可以用PDCA管理循環來概括。在執行(Do)和檢查(Check)等環節,流程管理類應用和工具管理類應用各有各的工作機理和形式,但它們圍繞的業務目標是一致的,要在計劃(Plan)、分析(Analyze)或洞察決策(Insight and Action)等環節進行融合,融合的目的就是尋求企業整體的最優。實際上,通過工業物聯網平臺,企業可以采集到關于工具或設備運行的各種數據,數據的種類和實時性遠超以往。如果這些所采集到的數據只是用來做設備監測,那就太狹隘了;如果將它們與流程運行數據結合起來,在工廠運營,乃至企業計劃層面做更高層次的優化,就企業的價值就更有意義,這應該是智能制造的應有之義吧。

如果說企業的智能制造是一條長征路,那它既是選擇之路,也是實踐之路。所謂選擇,就是選擇舊與新、工具與流程、MOM與工業物聯網的融合;所謂實踐,就是從解決企業當前的業務痛點出發,在實踐過程中找到適合自己的路。所謂不做決定是最差的決定,與其等待,不如行動,在行動中找到最適合自己的道路,在行動中始終圍繞企業的初心——痛點的解決。

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