智能工廠時代的質量專業人士

編者按

本文原載于《質量世界》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公司的內容主管。數字技術和人工智能正在改變制造業，質量和質量專業人士的未來是什么？針對這一問題，本文分析了智能工廠背后的4項技術：大數據、智能產品、智能機器和智能供應鏈，并介紹了質量專業人士在這種新形勢下工作環境的變化，以及如何進行應對。

在世界范圍內，數字技術正在使工廠更加互聯化，更加智能化。

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

智能工廠采用數字技術、無線連接和大數據，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，與供應鏈和客戶的整合度更高。

這一切都是通過物聯網實現的，物聯網給社會帶來了巨大的變革，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。工業制造商是熱衷采用物聯網的先行者。塔塔咨詢服務公司2015年的一項調查發現，它們在這些技術上的支出領先于其他大多數領域。

物聯網也受到了政治領導人的關注。事實上，所謂的第四次工業革命是2016年達沃斯世界經濟論壇會議的主題。世界經濟論壇稱，工業數字技術蘊含了100萬億美元的機會。

2017年，英國政府對本國如何更好地把握工業4.0（1.0是第一次工業革命，2.0是20世紀大規模生產的崛起，3.0是計算機控制的機器人和計算的引入）的機會進行了評估。所完成的報告，呼吁制定關于工業數字技術的國家采購計劃和技能戰略，以及創建創新中心和智慧英國委員會，擔任領導責任，建立英國在該領域的能力。

該評估發現，未來十年英國制造商可能會因此獲益4550億英鎊。報告稱：“應對正確的話，我們將找到重新平衡和增強經濟的關鍵，創造許多新型、令人興奮、薪酬高的工作，并帶領英國實現復興，成為真正的創造和制造國家。應對錯誤的話，我們將面臨使經濟去工業化的風險，并且將越來越依賴進口。”顯然，這種風險很大。

波士頓咨詢公司2017年的一份報告強調，工業4.0可以幫助英國在脫歐后保持競爭力，并警告說“過去工業轉型的一個教訓，是緩慢啟動的人可能永遠沒有機會再趕上來”。

然而，在波士頓咨詢公司對1500名高級主管和管理人員的調查中，只有70%的英國受訪者表示他們為新技術做好了準備——低于其在歐洲的競爭對手法國和德國。德國和法國的公司在意識、雄心和準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，他們已經在使用數字工廠物流、實時移動績效管理、自動機器人或數字工廠設計等技術。

顯然，不同的國家發展智能工廠的步伐并不相同，不同公司之間的差異也很大。德勤咨詢公司的數字供應網絡負責人亞當?穆索梅利說：“在一家公司內部，不同的工廠也會存在各種各樣的差異，即使它們制造的是非常類似的產品。在某些情況下，它是20世紀50年代的風格：把材料放在一個大桶里，手動混合，使用大量的勞動力，通過一個過程推動。在其他情況下，它可以是完全自動化的，通過控制系統和傳感器來收集數據。”

穆索梅利認為，這種廣泛存在的變差是工業4.0缺乏知識和領導力的結果。但現在這種情況正在發生改變。

對于讓工廠更加智能的技術，西門子的數字工廠部門既是它的提供商，也是它的用戶。該部門的總經理布萊恩?霍利迪表示，這個過程的許多階段都有機會提高質量。“我們從前端開始，通過嘗試使用數字工具來構建質量。產品的前期設計意味著我們可以期望在虛擬世界中擁有一個‘設計’模型。然后，當我們在工廠中采用該設計來添加更多數據層（如操作者和組件）時，我們期望擁有一個‘制造’模型。一旦該產品投入使用，你將擁有一個‘使用’模型，將考慮采取哪些服務干預措施、由誰執行、何時執行等。”已經為西門子帶來顯著效益的一個領域是虛擬原型設計，按霍利迪的話來說，它可以提高產品的“設計”質量，并縮短將產品推向市場所需的時間。

霍利迪表示，在該公司位于英國柴郡康格爾頓的工廠，對新工廠布局的虛擬仿真有助于“大幅縮短”生產時間，從近100個小時縮短至1個小時。霍利迪說，精益原則和價值流映射在虛擬工廠布局中的嚴格應用，有助于公司識別能被剝離的元素。“在制品的移動，因為從一個流程階段到下一個流程階段的連接而被延遲……我們現在可以在一天內完成一個客戶訂單，而不會影響產品質量。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用中。希望這成為良性循環的一部分。我們不是要取代人類員工，但我們正在加快業務改進的創新過程。”

霍利迪說，認為智能工廠根本上是以機器為主的觀念是錯誤的，它們是人與機器的結合。例如，西門子的虛擬工廠會考慮員工的參數。它甚至能夠發現一個操作員身高不夠，無法從運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。虛擬布局能夠發現這個問題并提出解決方案。一旦你的真實工廠啟動并運行，智能工廠技術可以繼續幫助你對它進行磨合和改進。

“人們越來越傾向于在事情發生之前了解它。”霍利迪說，“可以通過電動機收集熱量、振動、電流消耗數據，以及工廠運行的數據，以預測可能需要的干預措施。”

霍利迪說，智能工廠技術的好處貫穿于產品的整個生命周期，從而可以更容易地進行可維護性設計——預測在一種設計中，是否能夠輕松訪問產品的某個部分，甚至操作員是否需要戴手套來組裝或維護它。

數字模型還可用于了解供應鏈問題造成的影響，例如缺少零件或人員。人們可以建立一個模型來提前預測問題的后果并做好準備，而不是召集會議來討論問題。

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

另一家將工廠數字化的公司是龐巴迪。托尼?喬丹是該公司英國和北歐地區的質量負責人。他說，龐巴迪正在“開啟智能工廠技術之旅”。“我們正在進入一個更加數字化的時代，我們開展了許多活動，研究如何將一些流程數字化。”喬丹說，“這是一個激動人心的時刻。事物變得越來越聰明，越來越智能。現在，列車不是通過鐵柜中的繼電器或接線到交換機來管理，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字更智能地制造，通過數字更智能地購買，通過數字更智能地服務呢！”

“我們進行測量的一個方法是數據分析。我們使用的工具是否能夠提供這些數據，還是需要通過手動干預來創建它？在使用手動干預時，你必須依賴人，并且會出現錯誤，如果使其自動化，就可以更多地依賴數據。我們目前正在對許多工具進行審視，這些工具將使我們實現這一點，甚至開始預測失效以及如何在未來避免失效。”

喬丹認為，對于質量專業人士來說，數字技術只會是一件好事，因為它可以使工作的某些部分自動化，使人類可以專注于其他部分。他說：“我認為數字化對質量保證是有利的，它會讓我們更有效率。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字化，那么它就會變得更容易，我們可以將人從質量控制轉移到質量保證，并提供更多保證。我們可以開始考慮對事物進行變革并使其更有效。”

除了生產之外，數字技術也有助于改善龐巴迪的服務。喬丹說：“需要耗費大量人力四處檢查以找出問題原因的時代，已經一去不復返——現在的列車可以很聰明地告訴你原因。”數字技術使故障查找更容易，維護更容易。不過，它所做的只是提供數據，我們仍然需要考慮如何使用所有這些數據。

從審計的角度來看，喬丹說：“數字技術可以讓我們審視更多的東西——不僅是那些已經被測量的數據，還有其他許多可以測量的不同參數。在我們所依照的ISO 9000標準和鐵路行業標準中，很多行為參數無論如何都很難進行參閱，數字化使它變得更難測量，因為你沒有得到一個回應，你必須要和將這個過程落到實處的人進行對話。”

德勤咨詢公司的亞當?穆索梅利察覺到了質量工作如何以及何時發生重大變化。他說，目前的許多質量活動包括產品或流程完成后進行的檢查。“我認為以后事情的重點是讓機器一次性就生產出合格的產品，而不是進行大量的后端監控。最好的控制是在事情發生之前，而不是在之后。”

穆索梅利說，除了法規要求的之外，在生產后檢查和檢驗物品的想法“很快就會消失”。當有缺陷的產品在網絡中蒙混過關，“將有能力快速追蹤確切的故障位置”。

穆索梅利補充說，實時移動數據對于質量經理來說特別有用，因為它將他們“從案頭工作中解放出來”。

他說：“你希望質量人員站在車間外面，了解正在發生的事情，觀察機器，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，因為他們一直忙于案頭工作。現在他們可以在現場幾乎不間斷地對過程進行監控，并找出改進的方法。”

穆索梅利說，在這個計算和機器的世界中，質量專業人士的技能將會脫穎而出。“這個星球上沒有一個人能夠在洞察力方面擊敗計算機。但是計算系統無法提供直覺，或圍繞分析之外的事實講述故事。需要有人與組織進行更廣泛地溝通，以便進行改進并做出適當的投資決策。這將是未來質量專業人士的工作：講述故事。”