智能工廠時(shí)代的質(zhì)量專業(yè)人士

編者按

本文原載于《質(zhì)量世界》雜志2018年第7期，作者羅伯特?朗杰?貝恩（Robert Langkjr Bain）是一名自由撰稿人和編輯，曾任Revo Media公司的內(nèi)容主管。數(shù)字技術(shù)和人工智能正在改變制造業(yè)，質(zhì)量和質(zhì)量專業(yè)人士的未來是什么？針對(duì)這一問題，本文分析了智能工廠背后的4項(xiàng)技術(shù)：大數(shù)據(jù)、智能產(chǎn)品、智能機(jī)器和智能供應(yīng)鏈，并介紹了質(zhì)量專業(yè)人士在這種新形勢(shì)下工作環(huán)境的變化，以及如何進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

在世界范圍內(nèi)，數(shù)字技術(shù)正在使工廠更加互聯(lián)化，更加智能化。

在墨西哥，電動(dòng)工具制造商百得公司引入無線連接技術(shù)，在材料上添加電子標(biāo)簽，將勞動(dòng)效率提高了10%，并將缺陷減少了16%。在法國，商用飛機(jī)制造商空中客車公司正在使用智能工具，確定對(duì)飛機(jī)部件施加的扭矩，以避免人為誤差。在英國，飛機(jī)和火車制造商龐巴迪公司正在嘗試采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)培訓(xùn)員工制造火車，然后再讓他們接觸實(shí)際工作。

智能工廠采用數(shù)字技術(shù)、無線連接和大數(shù)據(jù)，來提高效率和智能。其理念是：工廠不僅要更高效，而且還要更靈活，與供應(yīng)鏈和客戶的整合度更高。

這一切都是通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，物聯(lián)網(wǎng)給社會(huì)帶來了巨大的變革，如改變了我們購買商品的方式，以及追蹤健康狀況的方式等。工業(yè)制造商是熱衷采用物聯(lián)網(wǎng)的先行者。塔塔咨詢服務(wù)公司2015年的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，它們?cè)谶@些技術(shù)上的支出領(lǐng)先于其他大多數(shù)領(lǐng)域。

物聯(lián)網(wǎng)也受到了政治領(lǐng)導(dǎo)人的關(guān)注。事實(shí)上，所謂的第四次工業(yè)革命是2016年達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇會(huì)議的主題。世界經(jīng)濟(jì)論壇稱，工業(yè)數(shù)字技術(shù)蘊(yùn)含了100萬億美元的機(jī)會(huì)。

2017年，英國政府對(duì)本國如何更好地把握工業(yè)4.0（1.0是第一次工業(yè)革命，2.0是20世紀(jì)大規(guī)模生產(chǎn)的崛起，3.0是計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人和計(jì)算的引入）的機(jī)會(huì)進(jìn)行了評(píng)估。所完成的報(bào)告，呼吁制定關(guān)于工業(yè)數(shù)字技術(shù)的國家采購計(jì)劃和技能戰(zhàn)略，以及創(chuàng)建創(chuàng)新中心和智慧英國委員會(huì)，擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，建立英國在該領(lǐng)域的能力。

該評(píng)估發(fā)現(xiàn)，未來十年英國制造商可能會(huì)因此獲益4550億英鎊。報(bào)告稱：“應(yīng)對(duì)正確的話，我們將找到重新平衡和增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵，創(chuàng)造許多新型、令人興奮、薪酬高的工作，并帶領(lǐng)英國實(shí)現(xiàn)復(fù)興，成為真正的創(chuàng)造和制造國家。應(yīng)對(duì)錯(cuò)誤的話，我們將面臨使經(jīng)濟(jì)去工業(yè)化的風(fēng)險(xiǎn)，并且將越來越依賴進(jìn)口?！憋@然，這種風(fēng)險(xiǎn)很大。

波士頓咨詢公司2017年的一份報(bào)告強(qiáng)調(diào)，工業(yè)4.0可以幫助英國在脫歐后保持競(jìng)爭(zhēng)力，并警告說“過去工業(yè)轉(zhuǎn)型的一個(gè)教訓(xùn)，是緩慢啟動(dòng)的人可能永遠(yuǎn)沒有機(jī)會(huì)再趕上來”。

然而，在波士頓咨詢公司對(duì)1500名高級(jí)主管和管理人員的調(diào)查中，只有70%的英國受訪者表示他們?yōu)樾录夹g(shù)做好了準(zhǔn)備——低于其在歐洲的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手法國和德國。德國和法國的公司在意識(shí)、雄心和準(zhǔn)備方面都超過了英國。

只有約10%～15%的英國公司的受訪者表示，他們已經(jīng)在使用數(shù)字工廠物流、實(shí)時(shí)移動(dòng)績(jī)效管理、自動(dòng)機(jī)器人或數(shù)字工廠設(shè)計(jì)等技術(shù)。

顯然，不同的國家發(fā)展智能工廠的步伐并不相同，不同公司之間的差異也很大。德勤咨詢公司的數(shù)字供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)人亞當(dāng)?穆索梅利說：“在一家公司內(nèi)部，不同的工廠也會(huì)存在各種各樣的差異，即使它們制造的是非常類似的產(chǎn)品。在某些情況下，它是20世紀(jì)50年代的風(fēng)格：把材料放在一個(gè)大桶里，手動(dòng)混合，使用大量的勞動(dòng)力，通過一個(gè)過程推動(dòng)。在其他情況下，它可以是完全自動(dòng)化的，通過控制系統(tǒng)和傳感器來收集數(shù)據(jù)。”

穆索梅利認(rèn)為，這種廣泛存在的變差是工業(yè)4.0缺乏知識(shí)和領(lǐng)導(dǎo)力的結(jié)果。但現(xiàn)在這種情況正在發(fā)生改變。

對(duì)于讓工廠更加智能的技術(shù)，西門子的數(shù)字工廠部門既是它的提供商，也是它的用戶。該部門的總經(jīng)理布萊恩?霍利迪表示，這個(gè)過程的許多階段都有機(jī)會(huì)提高質(zhì)量?！拔覀儚那岸碎_始，通過嘗試使用數(shù)字工具來構(gòu)建質(zhì)量。產(chǎn)品的前期設(shè)計(jì)意味著我們可以期望在虛擬世界中擁有一個(gè)‘設(shè)計(jì)’模型。然后，當(dāng)我們?cè)诠S中采用該設(shè)計(jì)來添加更多數(shù)據(jù)層（如操作者和組件）時(shí)，我們期望擁有一個(gè)‘制造’模型。一旦該產(chǎn)品投入使用，你將擁有一個(gè)‘使用’模型，將考慮采取哪些服務(wù)干預(yù)措施、由誰執(zhí)行、何時(shí)執(zhí)行等?！币呀?jīng)為西門子帶來顯著效益的一個(gè)領(lǐng)域是虛擬原型設(shè)計(jì)，按霍利迪的話來說，它可以提高產(chǎn)品的“設(shè)計(jì)”質(zhì)量，并縮短將產(chǎn)品推向市場(chǎng)所需的時(shí)間。

霍利迪表示，在該公司位于英國柴郡康格爾頓的工廠，對(duì)新工廠布局的虛擬仿真有助于“大幅縮短”生產(chǎn)時(shí)間，從近100個(gè)小時(shí)縮短至1個(gè)小時(shí)。霍利迪說，精益原則和價(jià)值流映射在虛擬工廠布局中的嚴(yán)格應(yīng)用，有助于公司識(shí)別能被剝離的元素?！霸谥破返囊苿?dòng)，因?yàn)閺囊粋€(gè)流程階段到下一個(gè)流程階段的連接而被延遲……我們現(xiàn)在可以在一天內(nèi)完成一個(gè)客戶訂單，而不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。此外，我們具有了再次使用工具的能力，有信心將它們部署到更廣泛的應(yīng)用中。希望這成為良性循環(huán)的一部分。我們不是要取代人類員工，但我們正在加快業(yè)務(wù)改進(jìn)的創(chuàng)新過程?！?/p>

霍利迪說，認(rèn)為智能工廠根本上是以機(jī)器為主的觀念是錯(cuò)誤的，它們是人與機(jī)器的結(jié)合。例如，西門子的虛擬工廠會(huì)考慮員工的參數(shù)。它甚至能夠發(fā)現(xiàn)一個(gè)操作員身高不夠，無法從運(yùn)送斗中獲取組件的問題。操作員雖然通過找到墊腳的東西解決了問題，但這帶來了安全隱患。虛擬布局能夠發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題并提出解決方案。一旦你的真實(shí)工廠啟動(dòng)并運(yùn)行，智能工廠技術(shù)可以繼續(xù)幫助你對(duì)它進(jìn)行磨合和改進(jìn)。

“人們?cè)絹碓絻A向于在事情發(fā)生之前了解它?！被衾险f，“可以通過電動(dòng)機(jī)收集熱量、振動(dòng)、電流消耗數(shù)據(jù)，以及工廠運(yùn)行的數(shù)據(jù)，以預(yù)測(cè)可能需要的干預(yù)措施?！?/p>

霍利迪說，智能工廠技術(shù)的好處貫穿于產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從而可以更容易地進(jìn)行可維護(hù)性設(shè)計(jì)——預(yù)測(cè)在一種設(shè)計(jì)中，是否能夠輕松訪問產(chǎn)品的某個(gè)部分，甚至操作員是否需要戴手套來組裝或維護(hù)它。

數(shù)字模型還可用于了解供應(yīng)鏈問題造成的影響，例如缺少零件或人員。人們可以建立一個(gè)模型來提前預(yù)測(cè)問題的后果并做好準(zhǔn)備，而不是召集會(huì)議來討論問題。

霍利迪說，質(zhì)量專業(yè)人士無須擔(dān)心他們的工作。如果有所變化的話，就是質(zhì)量功能需要比以往更先進(jìn)的人類技能來匹配，畢竟“任何制造公司所做的最糟糕的事情就是將一個(gè)糟糕的過程自動(dòng)化或數(shù)字化。被數(shù)字化的糟糕過程比之前還算湊合的糟糕過程更差勁。我們采取的任何數(shù)字步驟都要基于精益原則，首先是改進(jìn)流程。質(zhì)量經(jīng)理與工廠經(jīng)理合作的原則是至關(guān)重要的”。

另一家將工廠數(shù)字化的公司是龐巴迪。托尼?喬丹是該公司英國和北歐地區(qū)的質(zhì)量負(fù)責(zé)人。他說，龐巴迪正在“開啟智能工廠技術(shù)之旅”?！拔覀冋谶M(jìn)入一個(gè)更加數(shù)字化的時(shí)代，我們開展了許多活動(dòng)，研究如何將一些流程數(shù)字化?！眴痰ふf，“這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。事物變得越來越聰明，越來越智能?，F(xiàn)在，列車不是通過鐵柜中的繼電器或接線到交換機(jī)來管理，而是由軟件管理。一切都變得更聰明，因此，為什么我們不通過數(shù)字更智能地制造，通過數(shù)字更智能地購買，通過數(shù)字更智能地服務(wù)呢！”

“我們進(jìn)行測(cè)量的一個(gè)方法是數(shù)據(jù)分析。我們使用的工具是否能夠提供這些數(shù)據(jù)，還是需要通過手動(dòng)干預(yù)來創(chuàng)建它？在使用手動(dòng)干預(yù)時(shí)，你必須依賴人，并且會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，如果使其自動(dòng)化，就可以更多地依賴數(shù)據(jù)。我們目前正在對(duì)許多工具進(jìn)行審視，這些工具將使我們實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，甚至開始預(yù)測(cè)失效以及如何在未來避免失效?！?/p>

喬丹認(rèn)為，對(duì)于質(zhì)量專業(yè)人士來說，數(shù)字技術(shù)只會(huì)是一件好事，因?yàn)樗梢允构ぷ鞯哪承┎糠肿詣?dòng)化，使人類可以專注于其他部分。他說：“我認(rèn)為數(shù)字化對(duì)質(zhì)量保證是有利的，它會(huì)讓我們更有效率。如果我們可以將許多目前書面的或依靠人做出決定的東西數(shù)字化，那么它就會(huì)變得更容易，我們可以將人從質(zhì)量控制轉(zhuǎn)移到質(zhì)量保證，并提供更多保證。我們可以開始考慮對(duì)事物進(jìn)行變革并使其更有效?！?/p>

除了生產(chǎn)之外，數(shù)字技術(shù)也有助于改善龐巴迪的服務(wù)。喬丹說：“需要耗費(fèi)大量人力四處檢查以找出問題原因的時(shí)代，已經(jīng)一去不復(fù)返——現(xiàn)在的列車可以很聰明地告訴你原因?！睌?shù)字技術(shù)使故障查找更容易，維護(hù)更容易。不過，它所做的只是提供數(shù)據(jù)，我們?nèi)匀恍枰紤]如何使用所有這些數(shù)據(jù)。

從審計(jì)的角度來看，喬丹說：“數(shù)字技術(shù)可以讓我們審視更多的東西——不僅是那些已經(jīng)被測(cè)量的數(shù)據(jù)，還有其他許多可以測(cè)量的不同參數(shù)。在我們所依照的ISO 9000標(biāo)準(zhǔn)和鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，很多行為參數(shù)無論如何都很難進(jìn)行參閱，數(shù)字化使它變得更難測(cè)量，因?yàn)槟銢]有得到一個(gè)回應(yīng)，你必須要和將這個(gè)過程落到實(shí)處的人進(jìn)行對(duì)話。”

德勤咨詢公司的亞當(dāng)?穆索梅利察覺到了質(zhì)量工作如何以及何時(shí)發(fā)生重大變化。他說，目前的許多質(zhì)量活動(dòng)包括產(chǎn)品或流程完成后進(jìn)行的檢查?！拔艺J(rèn)為以后事情的重點(diǎn)是讓機(jī)器一次性就生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，而不是進(jìn)行大量的后端監(jiān)控。最好的控制是在事情發(fā)生之前，而不是在之后?！?/p>

穆索梅利說，除了法規(guī)要求的之外，在生產(chǎn)后檢查和檢驗(yàn)物品的想法“很快就會(huì)消失”。當(dāng)有缺陷的產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)中蒙混過關(guān)，“將有能力快速追蹤確切的故障位置”。

穆索梅利補(bǔ)充說，實(shí)時(shí)移動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)于質(zhì)量經(jīng)理來說特別有用，因?yàn)樗鼘⑺麄儭皬陌割^工作中解放出來”。

他說：“你希望質(zhì)量人員站在車間外面，了解正在發(fā)生的事情，觀察機(jī)器，尋找新的工作方法，試圖看到之前沒有看到過的東西。但這很困難，因?yàn)樗麄円恢泵τ诎割^工作?，F(xiàn)在他們可以在現(xiàn)場(chǎng)幾乎不間斷地對(duì)過程進(jìn)行監(jiān)控，并找出改進(jìn)的方法?！?/p>

穆索梅利說，在這個(gè)計(jì)算和機(jī)器的世界中，質(zhì)量專業(yè)人士的技能將會(huì)脫穎而出?！斑@個(gè)星球上沒有一個(gè)人能夠在洞察力方面擊敗計(jì)算機(jī)。但是計(jì)算系統(tǒng)無法提供直覺，或圍繞分析之外的事實(shí)講述故事。需要有人與組織進(jìn)行更廣泛地溝通，以便進(jìn)行改進(jìn)并做出適當(dāng)?shù)耐顿Y決策。這將是未來質(zhì)量專業(yè)人士的工作：講述故事。”