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文/黃培 李培根
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當(dāng)今世界進(jìn)入了數(shù)據(jù)爆炸的時(shí)代，數(shù)據(jù)成為企業(yè)最重要的資產(chǎn)之一。推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是制造企業(yè)生存和發(fā)展的必由之路。
制造企業(yè)的運(yùn)營，從數(shù)據(jù)的視角來看，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲與備份、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)建模與可視化、數(shù)據(jù)分析與預(yù)測等過程。企業(yè)涉及的數(shù)據(jù)類型非常多，包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，也可以分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，來源包括企業(yè)的信息系統(tǒng)、設(shè)備、傳感器、供應(yīng)鏈，以及社交網(wǎng)絡(luò)。
•如何獲取數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值?
•如何用數(shù)據(jù)來驅(qū)動企業(yè)的業(yè)務(wù)運(yùn)作和正確決策?
•為什么要構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的企業(yè)?
•如何構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的企業(yè)?
對這些問題，本文將進(jìn)行深入剖析。
數(shù)據(jù)驅(qū)動企業(yè)創(chuàng)新業(yè)務(wù)流程
現(xiàn)代制造企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、采購等業(yè)務(wù)流程都應(yīng)當(dāng)基于信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動。例如，客戶需求應(yīng)當(dāng)通過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來描述，并且與產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系、制造工藝、產(chǎn)品配置等產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。
圖1. 產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)貫通
如圖1所示，在整個(gè)產(chǎn)品生命周期，從客戶需求到概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、仿真試驗(yàn)、生產(chǎn)制造到售后服務(wù)過程的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)全部貫通，并且通過結(jié)構(gòu)樹的方式準(zhǔn)確地表達(dá)。這樣，客戶需求如果出現(xiàn)變更，會對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，乃至后續(xù)的制造和服務(wù)產(chǎn)生哪些影響，才能夠追溯清楚。對企業(yè)級BOM的有效管理，是制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)重用，提升研發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速配置的基礎(chǔ)。如果沒有準(zhǔn)確的服務(wù)BOM數(shù)據(jù)，沒有準(zhǔn)確管理好客戶在購買產(chǎn)品時(shí)的產(chǎn)品配置信息，客戶在更換備品備件時(shí)，就可能會出錯。
企業(yè)在產(chǎn)品創(chuàng)新過程中應(yīng)當(dāng)最大限度地利用已有的設(shè)計(jì)成果，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)重用，而不是隨意設(shè)計(jì)新的零件。制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)基于模型的產(chǎn)品定義(MBD)，構(gòu)建產(chǎn)品的Digital Twin(數(shù)字孿生模型)，在交付實(shí)體產(chǎn)品的同時(shí)，交付產(chǎn)品的Digital Twin，建立數(shù)據(jù)供應(yīng)鏈。如圖2所示，德國已經(jīng)有諸多成功案例，生產(chǎn)各種機(jī)械、電氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的零部件企業(yè)，在提供實(shí)體零部件的同時(shí)，也會提供其產(chǎn)品的數(shù)字模型，而下游企業(yè)可以直接應(yīng)用。圖3展現(xiàn)了汽車行業(yè)數(shù)據(jù)供應(yīng)鏈的理念。企業(yè)在整個(gè)產(chǎn)品生命周期應(yīng)當(dāng)打通數(shù)據(jù)主線(Digital Thread)，確保各類產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性和正確的數(shù)據(jù)源。
圖2.德國Schunk公司網(wǎng)站上提供的產(chǎn)品數(shù)字模型
圖3. 汽車行業(yè)的數(shù)據(jù)供應(yīng)鏈
隨著社交媒體的廣泛應(yīng)用，企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)也可以基于社交大數(shù)據(jù)的反饋來優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加貼近客戶的需求。同時(shí)，根據(jù)不同產(chǎn)品的銷售數(shù)據(jù)分析，有針對性地調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)計(jì)劃，加大暢銷產(chǎn)品的產(chǎn)量。企業(yè)在社交媒體上的商譽(yù)數(shù)據(jù)也必須高度關(guān)注。企業(yè)在做市場推廣時(shí)，如果需要聘請明星做廣告代言人，應(yīng)當(dāng)通過大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)明星在社交媒體粉絲的人群分布與目標(biāo)市場的匹配程度，受歡迎程度等因素進(jìn)行遴選。
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)不光可以幫助企業(yè)提升服務(wù)質(zhì)量，還可以通過采集已銷售產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)來反饋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程中可能存在的問題，從而幫助企業(yè)不斷改進(jìn)產(chǎn)品。同時(shí)，企業(yè)如果想實(shí)現(xiàn)商業(yè)模式的創(chuàng)新，例如從賣產(chǎn)品轉(zhuǎn)型為賣服務(wù)，也需要基于采集的運(yùn)營數(shù)據(jù)來合理計(jì)費(fèi)，監(jiān)控產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)，確保產(chǎn)品能夠正常使用。
增材制造技術(shù)完全依賴數(shù)據(jù)驅(qū)動，通過將零件三維模型的各個(gè)截面的形狀不斷累加而制造出零件。而創(chuàng)成設(shè)計(jì)(Generative Design)技術(shù)則是基于零件的設(shè)計(jì)約束和邊界條件，由計(jì)算機(jī)自動生成滿足條件的海量方案供設(shè)計(jì)師選擇，再通過增材制造和傳統(tǒng)制造的結(jié)合，從而制造出重量輕、強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的零件。
企業(yè)進(jìn)行工藝規(guī)劃、生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)和確定物料需求計(jì)劃，也應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動。企業(yè)應(yīng)用ERP系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、供、銷、人、財(cái)、物的協(xié)同管理，MES系統(tǒng)則是基于人、機(jī)、料、法、環(huán)等影響生產(chǎn)和質(zhì)量的數(shù)據(jù)。如圖4所示，著名的業(yè)務(wù)流程建模軟件ARIS能夠?qū)⑵髽I(yè)的業(yè)務(wù)流程與組織架構(gòu)、產(chǎn)品及服務(wù)、數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)功能之間的關(guān)系梳理清楚，對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行仿真與優(yōu)化，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)按照規(guī)范的流程完成業(yè)務(wù)。
圖4. ARIS的房式模型
數(shù)據(jù)驅(qū)動企業(yè)提升關(guān)鍵績效
制造企業(yè)要在激烈的市場競爭中立于不敗之地，需要不斷提升與企業(yè)運(yùn)營有關(guān)的KPI指標(biāo)，包括產(chǎn)品質(zhì)量、服務(wù)水平、能耗、勞動生產(chǎn)率、資金、庫存和設(shè)備績效等。要提高企業(yè)的關(guān)鍵績效指標(biāo)，需要實(shí)時(shí)采集工廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)，乃至人員數(shù)據(jù)。企業(yè)應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)洞察企業(yè)的運(yùn)營數(shù)據(jù)和外部市場數(shù)據(jù)，主動應(yīng)對變化。
產(chǎn)品質(zhì)量不是檢測出來的，而是設(shè)計(jì)出來、制造出來的。企業(yè)應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃和生產(chǎn)制造、采購、裝配、發(fā)運(yùn)等各個(gè)價(jià)值鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)確保產(chǎn)品質(zhì)量，也需要充分關(guān)注整個(gè)供應(yīng)鏈的質(zhì)量管理。企業(yè)應(yīng)當(dāng)推進(jìn)工序質(zhì)量控制，借助統(tǒng)計(jì)軟件和大數(shù)據(jù)分析工具進(jìn)行質(zhì)量分析。企業(yè)應(yīng)當(dāng)應(yīng)用數(shù)字化的質(zhì)量檢測設(shè)備，直接將檢測結(jié)果連入信息系統(tǒng)，避免手工輸入錄入質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)。在準(zhǔn)確采集質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以通過SPC(統(tǒng)計(jì)過程控制)和認(rèn)知計(jì)算等方法，對質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，從而促進(jìn)企業(yè)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。
企業(yè)應(yīng)當(dāng)盡可能地利用設(shè)備的數(shù)據(jù)接口來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。對于老設(shè)備，如果無法直接獲取設(shè)備數(shù)據(jù)，則應(yīng)當(dāng)添加外接傳感器。通過采集設(shè)備的能耗，可以判斷出設(shè)備的狀態(tài)是停機(jī)、空載還是在加工，甚至還可以分析出刀具磨損的狀態(tài)，對斷刀進(jìn)行預(yù)警。不少廠商提供了可以外接的數(shù)據(jù)采集終端和相關(guān)軟件。
企業(yè)可以通過與設(shè)備廠商、數(shù)控系統(tǒng)廠商合作，獲取設(shè)備內(nèi)部的傳感器數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控，及時(shí)對設(shè)備可能存在的異常狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，避免由于設(shè)備故障而造成非計(jì)劃性停機(jī)。例如，全球知名的裁床制造企業(yè)力克(Lectra)已經(jīng)能夠通過物聯(lián)網(wǎng)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，力克75%的用戶已購買了該服務(wù);全球激光設(shè)備制造龍頭企業(yè)德國通快集團(tuán)也提供設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù);華中數(shù)控也可以通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控其數(shù)控系統(tǒng)的“心電圖”，如圖5所示。在設(shè)備數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，企業(yè)可以通過對傳感器數(shù)據(jù)的分析，基于“機(jī)器學(xué)習(xí)”等人工智能算法，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和設(shè)備健康管理，進(jìn)而進(jìn)行預(yù)測性維修維護(hù)(Predictive Maintenance)，甚至預(yù)見性維護(hù)(Preive Maintenance)。
圖5. 華中數(shù)控采集的機(jī)床“心電圖”
對于裝備制造企業(yè)而言，推進(jìn)已服役產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，一方面可以提高服務(wù)質(zhì)量，指導(dǎo)用戶更安全地使用設(shè)備，建立良好的使用習(xí)慣，在賣產(chǎn)品的基礎(chǔ)上賣服務(wù)，促進(jìn)備品備件銷售，或者將賣產(chǎn)品轉(zhuǎn)型為賣服務(wù)，羅羅公司已推出針對航空發(fā)動機(jī)的Total Care全包服務(wù);另一方面，通過安裝GPS定位和各種傳感器，監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以根據(jù)設(shè)備所處的地域進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，促進(jìn)企業(yè)有針對性地制定未來的區(qū)域市場營銷策略。日本小松公司率先對工程機(jī)械的開機(jī)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表1所示，從2016年10月至20017年9月，除了一月、二月(即我國春節(jié)期間)數(shù)據(jù)略低外，中國的工程機(jī)械平均使用時(shí)間維持在130小時(shí)/臺以上，四五兩月甚至達(dá)到150小時(shí)/臺以上。而同期日本機(jī)械設(shè)備平均使用時(shí)間約為55小時(shí)/臺，北美約70小時(shí)/臺，歐洲為80小時(shí)/臺左右。三一重工、徐工也定期發(fā)布挖掘機(jī)指數(shù)，成為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的晴雨表之一。
表1.日本小松公司發(fā)布的月度工程機(jī)械工作時(shí)間對比
圖6是IBM完成的一個(gè)質(zhì)量分析的案例。通過物聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)過程、設(shè)備工況、工藝參數(shù)等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集;對產(chǎn)品質(zhì)量、缺陷進(jìn)行檢測和統(tǒng)計(jì);在離線狀態(tài)下，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)挖掘產(chǎn)品缺陷與物聯(lián)網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，形成控制規(guī)則;在在線狀態(tài)下，通過增強(qiáng)學(xué)習(xí)技術(shù)和實(shí)時(shí)反饋，控制生產(chǎn)過程減少產(chǎn)品缺陷;集成專家經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)學(xué)習(xí)結(jié)果。
圖6.IBM利用認(rèn)知計(jì)算進(jìn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)驅(qū)動企業(yè)高效運(yùn)營與決策
企業(yè)管理和決策的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)要真實(shí)、可靠、全面、及時(shí)。企業(yè)要提升運(yùn)營效率，需要把員工逐漸從繁重的手工勞動中解放出來，實(shí)現(xiàn)通過數(shù)據(jù)來驅(qū)動員工執(zhí)行工作任務(wù)，讓員工在對目標(biāo)負(fù)責(zé)的前提下，有充分的自由。企業(yè)的財(cái)務(wù)管理從核算型向管理型發(fā)展，讓財(cái)務(wù)人員有更多的時(shí)間投入到財(cái)務(wù)分析。企業(yè)的財(cái)務(wù)系統(tǒng)與電商平臺和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)打通，可以自動生成憑證。企業(yè)可以建設(shè)主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(MDM)，將企業(yè)的物料、設(shè)備、人員、組織結(jié)構(gòu)等靜態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，信息系統(tǒng)需要企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，直接從MDM系統(tǒng)調(diào)用。新一代的信息系統(tǒng)已經(jīng)逐漸消除了文件的概念，產(chǎn)品數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都是存在數(shù)據(jù)庫之中。
為了提高企業(yè)進(jìn)行協(xié)同管理的效率，可以應(yīng)用企業(yè)門戶(EP)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種信息系統(tǒng)統(tǒng)一登錄。企業(yè)越來越多地利用移動版的協(xié)同辦公軟件，將需要審批的數(shù)據(jù)推送給相關(guān)負(fù)責(zé)人。企業(yè)應(yīng)當(dāng)在BI(商務(wù)智能)系統(tǒng)建立各種“儀表盤”，能夠根據(jù)負(fù)責(zé)人的角色，實(shí)時(shí)提供相關(guān)的圖表，讓負(fù)責(zé)人根據(jù)數(shù)據(jù)及時(shí)作出準(zhǔn)確決策。
圖7. 基于角色的移動版BI系統(tǒng)
在企業(yè)運(yùn)營過程中，涉及到很多與創(chuàng)新有關(guān)的工作。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析會形成有效的信息，對有價(jià)值的信息進(jìn)行梳理和積淀，會形成知識或Know-how。然而在實(shí)踐當(dāng)中，企業(yè)的知識工作者往往花費(fèi)很多時(shí)間，在做數(shù)據(jù)的收集、整理工作。因此，企業(yè)需要思考如何實(shí)現(xiàn)知識工作的自動化，將知識的挖掘、知識的表達(dá)，以及海量的數(shù)據(jù)分析與處理方面的工作由信息系統(tǒng)替代，從而讓知識工作者聚焦于創(chuàng)造性的工作。
數(shù)據(jù)驅(qū)動企業(yè)構(gòu)建和諧生態(tài)
企業(yè)必須關(guān)注整個(gè)供應(yīng)鏈、生態(tài)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對市場波動的快速反應(yīng)。制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)聚焦于自己最擅長的領(lǐng)域，例如產(chǎn)品設(shè)計(jì)和最終裝配，再加上若干關(guān)鍵零部件或關(guān)鍵工序，而將其他業(yè)務(wù)外包，因此供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時(shí)和雙向交互對企業(yè)至關(guān)重要。如圖5所示，國外的汽車、電子等行業(yè)已廣泛應(yīng)用了EDI(電子數(shù)據(jù)交換)來實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)之間的數(shù)據(jù)交互，無需人工干預(yù)，而我國大型企業(yè)還主要是通過建立供應(yīng)商門戶來與供應(yīng)商進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，這實(shí)際上只是單向的，供應(yīng)商只能查詢數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步，如果要實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)同計(jì)劃與優(yōu)化，更需要上下游企業(yè)之間實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)的共享和同步，避免出現(xiàn)“牛鞭效應(yīng)”。
德國Supplyon公司依托EDI平臺，構(gòu)建了面向整個(gè)歐洲航空行業(yè)的供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)交互平臺AirSupply，整個(gè)行業(yè)的相關(guān)企業(yè)都通過該平臺交換數(shù)據(jù)，從而大大提升了業(yè)務(wù)協(xié)作效率，降低了協(xié)作成本。供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)的透明，使得供應(yīng)商可以準(zhǔn)確了解主機(jī)廠的需求，以便準(zhǔn)時(shí)交付符合主機(jī)廠需要的的產(chǎn)品正確的配置。原材料的價(jià)格波動對企業(yè)的成本有很大影響，企業(yè)應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注，地質(zhì)災(zāi)害也有可能給企業(yè)的供應(yīng)鏈帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)，因此，企業(yè)也需要充分關(guān)注與供應(yīng)鏈有關(guān)的宏觀數(shù)據(jù)。
圖8. EDI助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)雙向交互
海爾實(shí)踐的協(xié)同設(shè)計(jì)定制模式是將用戶的碎片化需求進(jìn)行整合，從為庫存生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉橛脩羯a(chǎn)，用戶可以全流程參與設(shè)計(jì)、制造，從一個(gè)單純的消費(fèi)者變成“產(chǎn)消者”。協(xié)同設(shè)計(jì)與全流程交互平臺整合攸關(guān)方資源和跨界合作伙伴，智能化、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品服務(wù)橫向集成7 項(xiàng)業(yè)務(wù)過程：用戶交互、研發(fā)、數(shù)字營銷、模塊采購、供應(yīng)鏈、物流、服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了群體智能。
企業(yè)數(shù)據(jù)的邊界在不斷擴(kuò)展。著名管理專家Michael Porter和PTC公司CEO Jim Heppelmann先生在《哈佛商業(yè)評論》上發(fā)表的‘智能互聯(lián)產(chǎn)品如何改變競爭格局’一文中指出，隨著產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，由普通的機(jī)械產(chǎn)品演化為智能產(chǎn)品，進(jìn)而演化為智能互聯(lián)產(chǎn)品，在基礎(chǔ)上，由多個(gè)產(chǎn)品組成產(chǎn)品系統(tǒng)。而用戶企業(yè)則需要關(guān)注更多的數(shù)據(jù)。例如，一個(gè)現(xiàn)代農(nóng)場需要關(guān)注農(nóng)業(yè)機(jī)械、氣象、種子、灌溉和天氣的諸多與企業(yè)運(yùn)行有關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。因此，企業(yè)收集數(shù)據(jù)的視野要開闊。如圖9所示。
圖9.一個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)企業(yè)需要關(guān)注的生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)
總之，未來能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，決勝未來的企業(yè)，一定是數(shù)據(jù)驅(qū)動的企業(yè)。
本文作者：
e-works CEO 黃培博士
中國工程院院士 李培根
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