中航工業寧振波:智能製造,基礎是流程、難點在架構

主題為“互聯•感知•體驗的”2018 Innovation Tour(創新之旅)暨Software AG中國區用戶大會,6月7日在北京千禧大酒店舉行。本次論壇吸引了來自全國金融、電信、汽車、航空航天等各行業用戶,以及相關合作夥伴近300人。

會上,中國航空工業集團公司信息技術中心首席顧問寧振波以“智能製造,基礎是流程,難點在架構”為題發表主題演講。

中航工業寧振波:智能製造,基礎是流程、難點在架構

中國航空工業集團公司信息技術中心首席顧問寧振波

寧振波首先表示,非常榮幸能夠參加這個會議;Software AG是歐洲最大的軟件公司之一。

理解智能製造核心,推進“中國製造2025”

“中國製造2025”始於2016年,國家連續三份文件推進智能製造逐步落地,落到工業互聯網上。工業互聯網要幹什麼事情?聯的是生產設備、生產要素。

很多人一說連設備,就認為把設備的聾啞瞎治好了,這有點聰明過頭。生產過程中採集出來的數據,可以形成生產過程的產品模型,產品模型合適不合適,還需要和設計模型、理論模型進行比對。

智能製造的核心是要解決研發問題。工業互聯網只是走向研發的第一步而已。

智能化不是一個簡單的過程。前三次工業革命每一次都是一個長期的過程。如果把2013年4月漢諾威博覽會德國推出“工業4.0”算是第四次工業革命起步的話,那實際上現在才剛剛抬起腳,第一步還沒走出去。

“所以要慎重談智能化,要多談數字化,數字化的基礎就是好的流程,而智能一定要有大量的傳感器,一定要有數字化作數據,還有網絡連接,在人的支撐下才能實現智能化。”寧振波說。

備受肯定的《三體智能革命》

前年寧振波與相關專家撰寫了一本名叫《三體智能革命》的書,剖析新工業革命本質——數字虛體(Cyber-physical System,CPS)。《三體智能革命》指出的智能進化路徑,就是從物理實體(physical-Conscious System)到意識人體(Conscious-Cyber System),到數字虛體;德國工業4.0的第一個建立的系統就是數字虛體系統。

寧振波解釋說,宇宙是由物理實體構成的,物理式的演變,演變出植物和動物。動物的最高形態是智能,人類創造發明了數學、物理和化學方法也發明了電腦,把知識經驗和生產技術變成軟件,物理實體變成數字虛體了。數字虛體有兩個作用,一是作為一種技術系統,把產品變得有點“聰明”,但還做不到智能,二是作為模型來指導產品的研發和製造。因此,三體中最核心的還是人,人類用數學建模方法把物理實體建成數字虛體,具體過程就是智能製造的基礎建模。

設計、製造和實驗是製造業三大技術,是新工業革命的管理體系。

傳統的研製技術設計和製造分離的,流程簡單,設計製造和實驗串行,迭代一次好幾個月甚至好幾年,如今CPS環境下,迭代一次最多僅需幾天,快的時候幾分鐘,這麼一來,對流程體系構成了全新的挑戰。

數字經濟下的流程體系該如何建?

在CPS環境中,手工生產線改建成了數字化的生產線,通過大量的仿真實驗不斷髮現問題,解決問題,指導簡化減少甚至取消實物實驗,實物實驗由過去的每件必試改進為驗證性實驗;未來建成智能化的生產線,形成新的工業體系。

2016年5月17日,中國工程院賙濟院長親自主持了三體智能革命的相關研討會;並在去年12月7日在南京舉行的第二屆世界智能製造大會上對團隊為“中國製造2025”作出的理論貢獻和實踐經驗表示感謝。

中國製造大而不強,核心是研發不強。問題在哪裡?

寧振波認為,核心是從數學模型到數字模型的演變過程。這個演變過程就是需求、概念、總體設計,也是國際上所有知名的工業企業不告訴中國人的。

“中國製造2025”落地在智能製造上,簡單說是五句話:創新驅動、提質增效、綠色發展,以兩化深度融合為主線、以智能製造為突破口。

智能製造的由來和引進

智能製造由來和引進一定是從波音777開始的。

人類歷史是一部戰爭史。直到1991年蘇聯解體,不打仗了,全人類才靜下心來做國計民生的建設工作,因此工業體系以前是作戰體系,為打仗做準備的,現在是以國計民生為中心的。

波音777就是最佳案例,從零件、組建部件開始,到777全機再到787的全體系的管理,都起源於波音777的全數字樣機。波音777的設計用了8臺大型計算機、3200套大型CAD工作站、2萬臺PC機,都是沒有聯網的,1991年用了800個互不關聯的軟件,形成了14個BOM表(物料清單或產品結構表),按理一個產品只能有一個BOM,14個就意味著波音777研製會有很多問題。

問題有哪些?一是一天數萬人在計算機上的工作,軟件又不關聯,所生成的天量工業大數據無法有效管理;二是三維設計、三維模型表達不了生產過程中的數據,因此三維模型設計之後又生成二維圖紙,在二維圖紙上表達材料、工藝、製造和檢測的數據,工作量巨大。

儘管如此,波音公司解決了這些問題,波音777產品質量好,生產進度短,成世界上最盈利的飛機。

1996年,波音聯合全球16家公司推動美國機械公司協會(ASME)建立了ASM1Y14.41標準,也就是MBD的標準,即基於模型的定義,換句話說,在三維模型上可以表達幾何數據、材料數據、工藝數據以及生產過程必需的所有數據、檢測數據,意味著未來生產可以不要藍圖,不要圖紙,不要工藝卡片也不要文檔,一句話,全數字化了。

全數字化就是智能製造的基礎,這個不難。因為,從2010年之後,中國航空工業研製的所有新飛機全部都沒有圖紙了。

企業數字化轉型要遵從的標準

任何事情,都需要持續優化,持續優化的過程就是流程優化的過程。這是管理層的職責。

寧振波指出,數字化轉型沒有具體的標準,國家標準只是指導方針,行業標準只能作為框架,真正的秘訣是企業實際需求。要結合實際,因企制宜;以信息化推進模式轉型和架構治理,促進集團整體IT能力的提升。這是中航工業多年來堅持執行的一個方針。工程系統、組織系統、企業管理構成了企業管理的生命週期,流程梳理是將其關聯的唯一的方法和手段。

中航工業的智能製造總體架構基於國家兩化融合評估架構體系,傾盡了集團之努力,共分五層。以企業管理層為例,目標是狀態感知(即感知產品狀態、車間狀態、過程狀態、資源狀態)、實時分析(進行質量分析、週期分析、成本分析、效率分析)、自主決策(實現工藝決策、生產排產、資源計劃、績效考評),精準執行(實時調度、故障解決、資源配送、工藝生成),最後實現螺旋提升,這是一個閉環迭代的過程。

從六西格瑪管理體系到流程,流程是核心

講流程,不得不提到美國通用電氣的六西格瑪管理體系。

在短短20年間,通用電氣的市場資本增長30多倍,達到了4500億美元,排名從世界第10提升到第一,從一家制造業巨頭轉變為以服務業和電子商務為導向的企業巨人,董事長和CEO傑克•韋爾奇(Jack Welch)所推行的"六西格瑪"標準、全球化和電子商務,幾乎重新定義了現代企業。

六西格瑪管理體系就是流程管理體系,流程被當作通用電氣的核心資產,每年都進行優化,但在中國常年不被重視。實際上,這個問題非常關鍵,因為牽扯到了管理。

在企業,單項技術的應用非常簡單,牽涉到管理就是推不動。從一個半殖民半封建的國家過渡到一個工業社會國家,路還很長。中國企業要腳踏實地,好好學習工業,好好學習管理,好好研究流程。

企業願意投資購買CAD/CAE/CAPP/CAM等大量的管理軟件應用,但產品如何定義?如何分析?如何優化?如何驗證?如果流程搞不清楚,軟件就成了垃圾。

所以核心是流程。

工業軟件太龐大、太複雜。1991年波音777研製的時候有800種毫不關聯的軟件,到2005年787研製的時候波音有8000種相互關聯的軟件。實現關聯,靠的就是流程。有了軟件的思想,加上各專業的知識,可以形成多專業的設計、仿真、分析、工藝、製造軟件。傳統工業體系轉型升級絕對不是簡單的CAD/CAE/CAPP/CAM,而是多專業的。

工業體系有多大,軟件就有多龐大。

智能製造,難點是建模型,焦點在仿真工業技術軟件化;工業技術大規模的變成單個軟件以後,就變成類似手機的APP,這就是工信部推動的2020年20萬個工業APP上線、2025年百萬APP上線。

過去老講創新,創新有很多問題,中國的創新總是單點在打,而不是體系型的,一說要搞技術創新,技術人員鑽到技術裡面了,只搞技術;說搞市場創新,就鑽到市場裡面;搞管理創新,就搞到組織上去,實際上這三個要素是密不可分的。

要想創新,市場、技術和管理的互動、演化、約束和發展,才能形成一個完整的創新體系,缺任何一點都不行。

實現創新,靠的也是流程體系。

流程可以把企業的組織、技術和產品形成一個完善的體系。中國每個單位都很獨立,組織體系,樹狀架構;技術體系,樹狀架構;產品體系,樹狀架構,任何產品的研製,與這三個架構密不可分,但這三者之間的關係是非常複雜的、立體的網狀關係,不是單獨、簡單的樹狀關係,要理清,靠的仍然是流程。沒有流程永遠搞不清楚。

流程是企業重大要素的融合、價值實現的載體。

流程五大要素與中航工業的實踐

一個複雜的組織體,有輸入也有輸出,有外部約束和內部資源,但是,輸出一定要創造價值。工廠作為一個複雜組織體,輸入是什麼?有很多市場調研,要研製什麼產品,輸入進來之後,決策機構要研究什麼能幹,什麼不能幹,這就是外部約束,法律法規、政策、財務、稅務、人力資源等等,在能幹的條件下調動內部資源,把上游關係、下游關係約束關係權利理清楚,把輸入轉化為有價值的輸出。

這就是流程的五大要素:組織體、輸入、輸出、外部約束、內部資源。

流程梳理清楚,才有可能提出問題,如哪些流程是斷頭的,哪些沒有輸入,哪些有冗餘,哪些輸出沒有價值,一下顯性化了。端到端的流程解決方案讓企業邁上一個巨大的臺階。

ARIS流程建模解決流程複雜體的一個最佳的工具。

中航工業集團與Software AG合作之前,畫流程體系依靠excel表,花了好幾年時間好不容易畫清楚了,但組織機構一變,畫的表全作廢,沒有人願意再改第二遍。2010年雙方合作之後,中航工業用Software AG的ARIS建立模型,因為流程是相互關聯的,牽一髮動全身,任何複雜的、立體的、網狀的架構只要有一處變動,其他相關的流程系統自行調整。當年,中航工業集團全面推動了流程變革,核心就用的是ARIS。

以飛機研製整體流程為例,中航工業把產品研發流程模型化,把產品製造流程模型化,把產品交付與保障流程模型化,這個過程中,流程建模特別有價值。

總結

寧振波總結說,三體智能演進路徑首先是連接,然後是持續,三是測量,四是預測,最後是優化。這個過程就是流程體系持續發展、優化進步的模型;智能製造的核心是工業軟件,工業軟件是軟件定義的製造業;智能製造的本質就是軟件化的工業技術與生產體系,它們促進生產關係的優化重構,而生產關係的優化和重構就是優化流程,流程就是核心。

【根據錄音整理,未經本人審定】


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