□文/張含陽

博世+濟二：世界500強為何為中企撐腰？

□文/張含陽

作為世界500強的德國博世集團，是工業(yè)4.0的締造者之一；而濟南二機床集團有限公司，是龐大的國有經(jīng)濟體制中的典型代表。這樣的中德組合，能為迫切轉(zhuǎn)型中的中國制造業(yè)帶來怎樣的新變化？二者的合作又能擦出怎樣的火花？其實，中德智能制造聯(lián)盟的作用不可小覷，這也預示著越來越多的中德企業(yè)走向合作之路。

在我國，傳統(tǒng)工業(yè)往往不被關注，一是由于話題晦澀，二是長期被發(fā)達工業(yè)國家的“光環(huán)”籠罩……對于長期制約我國發(fā)展工業(yè)的問題，業(yè)內(nèi)人士也多是一籌莫展。從2015年開始，我們看到了“曙光”——國務院正式出臺《中國制造2025》，而智能制造無疑給迷茫中的中國工業(yè)指出一條前途似錦的路。

路有了，可真的周道如砥？

在2016年工業(yè)和信息化部公布的“中德智能制造合作2016年試點示范項目”中，有一項尤為引人注目的申報項目——博世濟南二機床（濟南二機床集團有限公司以下簡稱“濟二”）智能生產(chǎn)排程系統(tǒng)，他作為唯一德方申報的入選項目，成為關注焦點。到底這個由德方提出的方案能否為濟二，乃至整個中國制造業(yè)帶來一股新風？得先從這兩家企業(yè)的背景談開……

發(fā)展遇瓶頸

博世集團作為世界500強，是工業(yè)4.0戰(zhàn)略的重要發(fā)起者。1909年，博世進入中國市場，目前在中國的年銷售收入合并達到770億元人民幣，在華員工已超過5萬名。

濟二是龐大的國有經(jīng)濟體制中的一員，屬于國有獨資企業(yè)，建國前就已建廠，享有“世界三大數(shù)控沖壓裝備制造商之一”的美譽，重型壓力機的國內(nèi)市場占有率高達80%以上。近年來，濟二銷售收入年均增長15%，利潤年均增長19%，總資產(chǎn)年均增長17%。

而就是這樣一家大型國企，卻始終面臨著困擾——生產(chǎn)排程難度高、復雜性大。車間作業(yè)計劃的復雜程度高、作業(yè)信息分布廣，尤其是計劃與信息隨時處于動態(tài)變化之中，各類信息系統(tǒng)缺乏有效集成，機床利用率不充分，大量的工作依靠計劃員人工處理，而培養(yǎng)一位計劃員導入期長達5年。

據(jù)統(tǒng)計，濟二2015年加工訂單總數(shù)達到11.9萬條，工序數(shù)高達51.2萬條。這些訂單需處理279萬條信息（包括零件工序開工、工序完工、實物狀態(tài)、實物轉(zhuǎn)序、訂單入庫等），也就是說，25個作業(yè)計劃員每天每人要處理305條信息，這確實是一項繁重的工作任務。

面對挑戰(zhàn)，濟二有了這樣一個研究課題——怎樣降低對于計劃員的依賴，用系統(tǒng)來實施排程，并且是動態(tài)排程。復雜且多變的生產(chǎn)排程不僅是濟南二機床集團有限公司面臨的問題，也是目前整個機床行業(yè)，乃至離散型制造面臨的計劃和排程上的難題。

項目的由來

濟二的生產(chǎn)模式是典型的離散型制造，單件、小批量組織的企業(yè)。隨著這些年產(chǎn)品的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級，濟二對于國外市場的開拓也取得了一定成績。但是，在市場開拓過程中，如何按照用戶的需求生產(chǎn)，成為擺在濟二面前的一道難關。

在走訪過程中，濟二的項目負責人對記者說：“其實，很多人都知道我們贏得了美國福特的項目訂單，可大家不知道的是，那時我們正在與德國企業(yè)大打價格戰(zhàn)。因此，我們一方面要降低成本，另一方面還要縮短交貨期”，正是激烈的市場競爭，使得濟二萌生了大力發(fā)展智能制造的念頭。

實際上，對于智能排產(chǎn)項目而言，濟二早已開始調(diào)研。一年前，濟二便與國內(nèi)外的知名高校、企業(yè)交流，可始終郁郁無果。今年4月，博世來到濟二。而此時，濟二方知工業(yè)和信息化部已經(jīng)牽頭組建了一個中德智能制造聯(lián)盟，而博世正在其中。借助這個聯(lián)盟搭建的“橋梁”，由博世牽頭，申報了博世濟二智能生產(chǎn)排程系統(tǒng)的試點示范項目。

對此，博世中國戰(zhàn)略規(guī)劃與業(yè)務發(fā)展總監(jiān)劉敏回憶道：“我們很榮幸能夠與濟南二機床合作并獲得聯(lián)盟的認可，成功入選2016年的中德智能制造試點示范項目。我們不僅需要關注大規(guī)模生產(chǎn)，也要有效處理小規(guī)模和個性化定制?！?/p>

項目落地分三步

濟二的生產(chǎn)屬于單件小批量生產(chǎn)組織類型，按訂單組織生產(chǎn)。對于加工而言，ERP系統(tǒng)按零件給車間下達加工訂單，車間接到ERP下達的加工訂單后，按照零件加工工序，制定車間作業(yè)計劃并組織生產(chǎn)，但ERP系統(tǒng)不能實現(xiàn)車間作業(yè)計劃的管理。目前，車間作業(yè)計劃完全依靠車間計劃員人工制定，作業(yè)計劃執(zhí)行過程中受大量不確定因素的影響，也需人工隨時調(diào)整作業(yè)計劃。

構(gòu)建物理模型

正所謂萬事開頭難，最難的就是建立智能排產(chǎn)的物理模型。2016年7月，博世開始對濟二的試點示范車間進行智能生產(chǎn)排程物理結(jié)構(gòu)流程的搭建。博世的工作人員首先對濟二開始進行“大搜查”，而首當其沖的便是找出目前生產(chǎn)價值流中的瓶頸和潛在的問題。通過篩選，博世發(fā)現(xiàn)了不少問題，比如齒輪加工車間——生產(chǎn)計劃員工作繁瑣，需要向每個工序下達指令，沒有定拍點；計劃下達后，沒有銜接，需要去車間查看生產(chǎn)狀態(tài)，信息反饋不明確；設備的實時狀態(tài)跟蹤不完善，缺少設備及生產(chǎn)過程基本數(shù)據(jù)和分析；設備的標準加工工時與實際情況有差距，標準工時制度不明確。

針對發(fā)現(xiàn)的問題，博世著手對濟二的生產(chǎn)流程進行梳理和排布，使原有的生產(chǎn)變得精益化。

轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型

到今年底前，博世就將開始搭建智能生產(chǎn)排程的數(shù)學結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)框架，也就是將物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學模型。在第一步價值鏈分析過后，就需要在生產(chǎn)中導入智能生產(chǎn)排程系統(tǒng)。

在現(xiàn)實生產(chǎn)中，生產(chǎn)環(huán)境往往是動態(tài)多變的。臨時訂單改變，緊急查單的情況會經(jīng)常出現(xiàn)。機器環(huán)境往往比理論假設的機器環(huán)境更為復雜。因此，智能生產(chǎn)排程系統(tǒng)將需要擺脫以往的人工生產(chǎn)排程和干預，自動將客戶的訂單變化和生產(chǎn)資源連接，實現(xiàn)自動排程。

除了動態(tài)變化之外，智能生產(chǎn)排程也需要快速響應。傳統(tǒng)的排程中采用許多算法技術與啟發(fā)式程序，但隨著系統(tǒng)的隨機性增大，即使精確的數(shù)學算法也無法應對大量的隨機事件，單純的數(shù)學模型已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實的變化了。

博世的項目負責人對此感觸頗深：“其實，在轉(zhuǎn)換的過程中，我們要想到有哪些約束條件，比如我們的資源、設備、產(chǎn)品在加工時有沒有多種可能性，有多少臺設備可以生產(chǎn)，這個資源的約束急需要考慮外部約束，同時也要考慮到企業(yè)內(nèi)部的約束，當把這樣的模型和約束條件建立起來后，最終我們就能夠達到最優(yōu)，找到最佳的產(chǎn)出與交付。”

打通數(shù)據(jù)接口

實施路徑的最后一步，是將設備、ERP、智能生產(chǎn)排程和MES經(jīng)過數(shù)據(jù)接口交互打通，這項工作則計劃在2018年3月完成。借助傳感器，老的設備也能互聯(lián)并及時發(fā)送狀態(tài)給MES。ERP發(fā)出實時訂單需求，MES接收并發(fā)出實時生產(chǎn)狀況及設備狀態(tài)，并將其反饋給智能生產(chǎn)排程系統(tǒng)。

這樣，“數(shù)學模型+場景化控制理論+大數(shù)據(jù)分析”將建立一個高效的計劃排程執(zhí)行的閉環(huán)體系，這將優(yōu)化并簡化系統(tǒng)，達到按需生產(chǎn)、精益制造、柔性生產(chǎn)的目標。

執(zhí)行面臨不小挑戰(zhàn)

其實，從博世的角度來看，自己更像是扮演一個醫(yī)生，為客戶去把脈。用博世自己的話來說，便是三個詞——引導、鼓勵、融合。

從引導的角度看，企業(yè)提出的需求與瓶頸對于博世來說是非常重要的，它有利于幫助刺激一些新的適應性方案，“當然，就像我們所看到的，永遠都沒有最完美的方案，只有最適合你的方案”，博世的工作人員如此解釋道。

從鼓勵的角度看，其實就涉及企業(yè)之間的合作問題。在博世看來，很多中國的企業(yè)并不自信，除了上述技術層面的問題，很多中國企業(yè)遇到難題的時候，還總是期待能夠外部引入的公司“一攬子”解決所有問題。博世的項目負責人對記者說：“其實，企業(yè)真正的核心工藝流程，所有這些支持，都需要自身解決。我們帶來信息技術以及對生產(chǎn)技術的理解，而企業(yè)則需要將自己的生產(chǎn)特性與我們相融合。”

從融合的角度看，體現(xiàn)的便是更深層級的文化上的融合。說到這，博世的負責人形象地舉了個例子：“我在德國上學的時候，教授便提到過，說他在畫圖的時候，德國人喜歡先計劃、再實施，計劃的時間可能要占到四分之三的時間；而中國做項目的方式和美國比較接近，邊計劃邊實施。在中德合作的過程中，我們就需要把德國嚴謹和標準化的文化與中國靈活多變的文化相結(jié)合，這樣才能保證我們每個項目的效率?！?/p>

除此之外，在合作的過程中，雙方還發(fā)現(xiàn)，目前中國制造業(yè)的現(xiàn)狀是“懂機械制造的人不懂信息化，懂信息化的人不懂機械制造”。因此，教育機構(gòu)在未來需要結(jié)合智能制造的發(fā)展方向，與制造企業(yè)深度合作，開展一系列課程，未雨綢繆，培養(yǎng)先進制造的復合型專業(yè)人才。

張含陽 本刊編輯