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沒(méi)有過(guò)程的進(jìn)化，就不會(huì)有企業(yè)的進(jìn)化。企業(yè)進(jìn)化的工作量就在過(guò)程進(jìn)化。

「1.過(guò)程進(jìn)化的目的」

企業(yè)過(guò)程進(jìn)化的目的就是為了更好地實(shí)現(xiàn)企業(yè)的目標(biāo)。在數(shù)字智能化時(shí)代，制造企業(yè)紛紛希望通過(guò)數(shù)字智能技術(shù)（或說(shuō)實(shí)施智能制造）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，實(shí)質(zhì)上是謀求企業(yè)進(jìn)化。但在實(shí)施智能制造的過(guò)程中，有的企業(yè)專業(yè)人員更多地聚焦在數(shù)字智能技術(shù)上，如此很容易流于為數(shù)字化而數(shù)字化，為智能化而智能化。無(wú)論是從學(xué)術(shù)上還是實(shí)踐上，都不能忘記：

企業(yè)轉(zhuǎn)型/企業(yè)過(guò)程進(jìn)化/企業(yè)智能制造必須圍繞企業(yè)的目標(biāo)。

一般而言，企業(yè)目標(biāo)無(wú)非是高效、高質(zhì)量、低成本、綠色等。

1）高效

高效是所有企業(yè)追求的目標(biāo)，它和低成本緊密聯(lián)系在一起。自動(dòng)線、機(jī)器人等技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高效的常用方式。以雷柏公司為例，他們通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)線鍵鼠生產(chǎn)過(guò)程用到的電子元器件的托盤，按固定位置存放不同種類、不同形狀電子元器件，固化了用工業(yè)機(jī)器人抓取電子元器件的動(dòng)作，為不同生產(chǎn)線模塊化且柔性生產(chǎn)提供了可能性。他們用機(jī)器人替代無(wú)線接收器的傳統(tǒng)組裝，降低了人工之不良因素，確保效率和品質(zhì)的提升，其實(shí)施效果。也就是說(shuō)雷柏通過(guò)應(yīng)用機(jī)器人等自動(dòng)化和智能技術(shù)，使無(wú)線鍵鼠生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)化，達(dá)到了提高效率的目的。

很多場(chǎng)合，軟件是提高效率的很好手段。如某企業(yè)使用開目三維capp（計(jì)算機(jī)工藝輔助規(guī)劃）軟件，其主要特點(diǎn)是：基于知識(shí)，提高可復(fù)用性；具有三維工藝模型和g代碼自動(dòng)生成；能進(jìn)行三維工藝仿真驗(yàn)證，試樣次數(shù)少；工藝開發(fā)項(xiàng)目管理化，周期短。軟件的應(yīng)用使工藝開發(fā)周期從120天降為80天，縮短周期30%。

2）質(zhì)量

質(zhì)量是企業(yè)的生命線。數(shù)字-智能技術(shù)的應(yīng)用可以更好地控制裝備的加工過(guò)程，或者說(shuō)讓加工過(guò)程進(jìn)化，達(dá)到提高加工質(zhì)量的目的。

清晰記錄整個(gè)供應(yīng)鏈中涉及的物料品質(zhì)信息、流向信息、工藝信息等,一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以召回和追溯。產(chǎn)品信息追溯系統(tǒng)整體架構(gòu)涉及生產(chǎn)鏈條的各個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)使原料采集和生產(chǎn)過(guò)程改善（進(jìn)化），從而達(dá)到保證質(zhì)量的目的。

3）綠色

綠色應(yīng)該成為現(xiàn)代企業(yè)的常識(shí)。綠色制造不僅要解決污染問(wèn)題，而且要考慮減少能源和原材料消耗。這是因?yàn)橹圃鞓I(yè)能耗占全球能量消耗的33%，co2排放的38%。當(dāng)前許多制造企業(yè)通常優(yōu)先考慮效率、成本和質(zhì)量，對(duì)降低能耗認(rèn)識(shí)不夠。實(shí)際上，不僅化工、鋼鐵等流程行業(yè)，而且在汽車、電力裝備等離散制造行業(yè)，對(duì)節(jié)能降耗都有迫切的需求。以離散機(jī)械加工行業(yè)為例，我國(guó)機(jī)床保有量世界，約800多萬(wàn)臺(tái)。若每臺(tái)機(jī)床額定功率按平均為5～10kw計(jì)算，我國(guó)機(jī)床裝備總的額定功率為萬(wàn)～萬(wàn)kw，相當(dāng)于三峽電站總裝機(jī)容量萬(wàn)kw的1.8～3.6倍。智能制造技術(shù)能夠有力地支持高效可持續(xù)制造。首先，通過(guò)傳感器等手段可以實(shí)時(shí)掌握能源利用情況；其次，通過(guò)能耗和效率的綜合智能優(yōu)化，獲得最佳的生產(chǎn)方案并進(jìn)行能源的綜合調(diào)度，提高能源的利用效率；還可以與電網(wǎng)開展深度合作等，進(jìn)一步從大系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

應(yīng)該從設(shè)備、車間工廠乃至大系統(tǒng)（電網(wǎng)）層面，

改善生產(chǎn)過(guò)程，達(dá)到節(jié)能目的。

用戶體驗(yàn)、個(gè)性化、服務(wù)等都可以作為企業(yè)的目標(biāo)。本質(zhì)上這些可看成是“客戶為中心”理念衍生的具體目標(biāo)。

「2.過(guò)程進(jìn)化的載體」

企業(yè)過(guò)程的進(jìn)化，除了要圍繞目標(biāo)，還要落實(shí)在具體的載體。

數(shù)字化和智能化技術(shù)越來(lái)越多地用到裝備上。其中包括溫度、振動(dòng)、視覺(jué)、電流等傳感器和編碼器，伺服pid實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制等。不僅有智能硬件，還有一些智能軟件，如機(jī)床全生命周期數(shù)字雙胞胎、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)等。正是這些智能硬軟件賦能機(jī)床，致使加工過(guò)程進(jìn)化，保證高效率、高質(zhì)量。

智能制造系統(tǒng)無(wú)論多“智能”，不能不考慮人。ge在其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中就非常重視人這一要素，強(qiáng)調(diào)在任何時(shí)候聯(lián)結(jié)工作中的人，支持他們進(jìn)行智能設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、以及高質(zhì)量的服務(wù)等。企業(yè)中的大量軟件信息系統(tǒng)，實(shí)際上也是使人更能。如cad軟件幫助設(shè)計(jì)者更快更好地完成設(shè)計(jì)工作；mes（制造執(zhí)行系統(tǒng)）幫助車間人員的調(diào)度工作。企業(yè)中信息的互聯(lián)，不僅是機(jī)器之間，而且機(jī)器與人、人與人之間都需要信息的交換。各種工作過(guò)程中的人，只有對(duì)信息的充分掌握，才可能使過(guò)程最快。因此進(jìn)行任何過(guò)程的優(yōu)化，一定要體現(xiàn)在人這一載體上。

某種意義上，給設(shè)備賦能也意味著給人賦能。是數(shù)控機(jī)床的信息物理系統(tǒng)。cps系統(tǒng)由設(shè)備層、感知層、網(wǎng)絡(luò)層、認(rèn)知層和控制層組成，形成人、產(chǎn)品、物理空間和信息空間的深度融合，是實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在cps認(rèn)知層上，建立機(jī)器的cps模型是機(jī)器實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵。注意，這里存在人機(jī)交互，人機(jī)融合。

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「3.過(guò)程進(jìn)化的方式」

不同領(lǐng)域、不同業(yè)務(wù)活動(dòng)的過(guò)程千差萬(wàn)別，這里僅討論兩個(gè)最主要的、共性的方式：互聯(lián)，重組。

1）互聯(lián)

對(duì)應(yīng)第四次工業(yè)革命的“工業(yè)4.0”的基本思想是cps，即數(shù)字-物理世界的深度融合，也就是比特世界與原子世界的深度交叉融合，由此而使人類更易洞察現(xiàn)實(shí)和物理世界，并創(chuàng)建更多的人類不斷追求向往的“超自然存在”（自然世界原本不存在的東西）。融合就需要互聯(lián)，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)之后。互聯(lián)技術(shù)深刻地改變著世界，當(dāng)然也深刻地改變著制造業(yè)。

通過(guò)互聯(lián)能使過(guò)程進(jìn)化，互聯(lián)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：過(guò)程內(nèi)部的互聯(lián)和不同過(guò)程之間的互聯(lián)。

過(guò)程內(nèi)部的各環(huán)節(jié)各要素的信息要互聯(lián)。如加工過(guò)程中，材料、刀具、溫度、振動(dòng)、電流、功率、尺寸……甚至噪聲、圖像，這些信息并不是相互獨(dú)立的，是耦合在一起的，而且是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的；有些信息轉(zhuǎn)換成普通的數(shù)據(jù)，有些還是非結(jié)構(gòu)化的。在無(wú)法互聯(lián)的時(shí)代，過(guò)程中的關(guān)聯(lián)細(xì)節(jié)就像一個(gè)黑洞。一旦互聯(lián)，再加上大數(shù)據(jù)分析、智能分析工具，人類當(dāng)然就有可能更深刻地洞察過(guò)程的規(guī)律，從而使過(guò)程進(jìn)化。

處于一個(gè)系統(tǒng)中不同的過(guò)程之間其實(shí)也有關(guān)聯(lián)，因此不同過(guò)程之間也應(yīng)該有信息互聯(lián)。上下游過(guò)程自不待言，非上下游關(guān)聯(lián)的過(guò)程間也會(huì)有關(guān)聯(lián)。如某一零件的加工過(guò)程，車間里其它很多過(guò)程與其相關(guān)，如物流過(guò)程、生產(chǎn)計(jì)劃過(guò)程、質(zhì)量監(jiān)控過(guò)程等等。更有甚者，不同企業(yè)之間可能存在過(guò)程聯(lián)系，如遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。是馬扎克遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)（maza-care）。客戶的mazak機(jī)床的運(yùn)行狀況信息能夠即時(shí)傳遞到馬扎克在線服務(wù)中心的24小時(shí)無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，可以短時(shí)間內(nèi)掌握正確的機(jī)床狀況。若出現(xiàn)故障，通過(guò)在線服務(wù)中心的操作，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程技術(shù)支持，迅速支持客戶在發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行恢復(fù)，盡可能減少停機(jī)時(shí)間。這是典型的不同企業(yè)之間的過(guò)程信息互聯(lián)。

2）重組

企業(yè)的業(yè)務(wù)過(guò)程顯然不是一成不變的，早期作坊式工場(chǎng)和后來(lái)的大批量流水式生產(chǎn)，似乎天淵之別。現(xiàn)在的個(gè)性化定制以及大批量個(gè)性化定制與大批量流水線模式又有很大區(qū)別，其過(guò)程自然有別。業(yè)務(wù)過(guò)程的重組是企業(yè)過(guò)程進(jìn)化的一個(gè)重要方面。重組可因技術(shù)變化而自然演進(jìn)，也會(huì)因?yàn)楣芾砝砟罨蚰Ｊ降母淖兌呱?/span>

（1）技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致過(guò)程重組。是ge的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，據(jù)ge聲稱，他們通過(guò)增材制造技術(shù)把原來(lái)855個(gè)零件合并成11個(gè)。發(fā)動(dòng)機(jī)重量減輕，燃油消耗降低20%，功率提高10%。從制造流程而言，因?yàn)樵霾闹圃旒夹g(shù)的應(yīng)用而致的流程改變可想而知。

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（2)管理進(jìn)化需要過(guò)程重組。20世紀(jì)90年代，一些管理學(xué)者開始意識(shí)到企業(yè)流程重組的意義。hammer和champy將業(yè)務(wù)流程再造(bpr)定義為：“針對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)流程的基本問(wèn)題進(jìn)行反思，并對(duì)它進(jìn)行徹底的重新設(shè)計(jì)，以便在衡量績(jī)效的重要指標(biāo)上，如成本、質(zhì)量、服務(wù)和效率等方面，取得顯著的進(jìn)展”。

「4.主要過(guò)程的進(jìn)化」

一個(gè)制造企業(yè)，尤其是大企業(yè)，涉及到的部門、環(huán)節(jié)、活動(dòng)難以計(jì)數(shù)，包含的過(guò)程林林總總。這里僅介紹值得企業(yè)特別關(guān)注的主要過(guò)程（供應(yīng)鏈過(guò)程除外）。

1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程進(jìn)化

設(shè)計(jì)的意義不僅在于獲得好產(chǎn)品，還直接影響到下游的制造、裝配、服務(wù)乃至產(chǎn)品報(bào)廢的過(guò)程。產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)相關(guān)的過(guò)程很多，幾個(gè)重要的過(guò)程改善有：

（1）并行工程。集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程(包括制造及其支持過(guò)程)的系統(tǒng)方法。特別注意的是，并行工程的理念強(qiáng)調(diào)來(lái)自多領(lǐng)域的開發(fā)人員需要在集成環(huán)境下并行工作。在數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，多領(lǐng)域的人員可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中協(xié)同工作，而不必時(shí)刻坐在一起。也就是說(shuō)：

并行工程需要包括某些軟件工具組成的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的集成環(huán)境

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（2）在數(shù)字（虛擬）空間中進(jìn)化。既然人類正在迎來(lái)一個(gè)數(shù)字和物理世界深度融合的年代，這就注定了人類的很多活動(dòng)會(huì)在虛擬世界中進(jìn)行。工業(yè)正是虛實(shí)融合的前沿領(lǐng)域，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)自然首當(dāng)其沖。是數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的考慮，表明數(shù)字化技術(shù)可應(yīng)用到從需求分析、概念設(shè)計(jì)、仿真分析、工藝驗(yàn)證、制造、質(zhì)量驗(yàn)證、乃至運(yùn)維服務(wù)以及報(bào)廢處理。當(dāng)然這種思維的實(shí)踐最初還是局限在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造（加工）的范圍。

（3）在云中進(jìn)化。在這樣一個(gè)互聯(lián)的時(shí)代，人們突然發(fā)現(xiàn)天上飄著的朵朵白云并非虛無(wú)縹緲。云平臺(tái)既然走進(jìn)千家萬(wàn)戶，沒(méi)有理由不在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中一試身手。

2）工藝過(guò)程進(jìn)化

制造業(yè)中，工藝（這里包括裝配工藝）過(guò)程至關(guān)重要，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。因此，改善工藝過(guò)程是制造企業(yè)的永恒話題。

（1）利用數(shù)字化技術(shù)改善工藝操作及過(guò)程管理。通過(guò)數(shù)字化工藝軟件改善工藝過(guò)程是很多離散制造企業(yè)常用的方式。現(xiàn)在大多數(shù)機(jī)械制造企業(yè)都應(yīng)用capp（計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃）軟件。圖9是開目基于三維的裝配工藝設(shè)計(jì)。

（2）利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行工藝控制。生產(chǎn)線中工藝過(guò)程的監(jiān)控需要利用數(shù)字化、傳感等技術(shù)。例如伊利液態(tài)奶數(shù)字化工廠，實(shí)現(xiàn)了從收奶到產(chǎn)品入/出庫(kù)所有環(huán)節(jié)由中央控制系統(tǒng)控制。具體的生產(chǎn)工藝流程如下：收奶系統(tǒng)（原奶過(guò)磅→原奶檢驗(yàn)→過(guò)濾→儲(chǔ)存）→標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)（凈乳→標(biāo)準(zhǔn)化→巴氏殺菌→儲(chǔ)存）→超高溫（uht）滅菌工藝段（脫氣→均質(zhì)→預(yù)保溫→超高溫uht滅菌）→無(wú)菌輸送→無(wú)菌灌裝→噴碼→全自動(dòng)二次包裝（貼管→裝箱）→碼垛→檢測(cè)合格→出廠”。

（3）數(shù)字化+3d打印技術(shù)助力工藝流程變革。新技術(shù)的應(yīng)用有可能變革甚至顛覆傳統(tǒng)的工藝方法和流程。例如，3d打印技術(shù)可以成形出常規(guī)工藝無(wú)法制造出的任意復(fù)雜形狀零件，但由于打印金屬種類限制和成本原因，目前無(wú)法取代傳統(tǒng)的成形技術(shù)。但3d打印技術(shù)與某些傳統(tǒng)成形工藝結(jié)合卻能產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。

（4）仿真加速工藝開發(fā)。材料技術(shù)的發(fā)展使新材料的應(yīng)用越來(lái)越迫切，新材料的制造工藝往往是阻礙其應(yīng)用的瓶頸。因此，需要尋求合適的工具加速新材料工藝的開發(fā)。近些年來(lái)，icme（集成計(jì)算材料工程）成為受到學(xué)界和業(yè)界關(guān)注的方法和工具。icme是材料基因工程的基本組成元素，它在計(jì)算材料科學(xué)的基礎(chǔ)上，整合計(jì)算材料模型、數(shù)據(jù)和工具，使其成為一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)材料開發(fā)、制造工藝優(yōu)化、新產(chǎn)品設(shè)計(jì)一體化。在制造領(lǐng)域，icme在成形制造方面的作用比較明顯。如，塑性加工過(guò)程的icme是針對(duì)整個(gè)塑性加工過(guò)程的材料變形和微結(jié)構(gòu)演變及其與性能的關(guān)系，建立穩(wěn)健的并經(jīng)過(guò)全面驗(yàn)證的模擬方法，使之大部分替代或完全替代物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程，確保加工過(guò)程的合理性及產(chǎn)品力學(xué)性能達(dá)到要求。圖12顯示icme在塑性加工方面的應(yīng)用范圍。

（5）智能元件監(jiān)控工藝過(guò)程。在美國(guó)德克薩斯大學(xué)，w.m.keck中心的wicker教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出嵌入了微處理器和加速度計(jì)的模具（通過(guò)3d打印技術(shù)），使得成形過(guò)程中更好地監(jiān)測(cè)工藝參數(shù)，以保證加工質(zhì)量，如圖13所示。

3）車間生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)化

企業(yè)的目標(biāo)，如效率、成本、質(zhì)量、綠色等都應(yīng)該落實(shí)在車間，智能制造自然也應(yīng)該落實(shí)到車間。車間是制造生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、物料配送、質(zhì)量控制等任何一個(gè)環(huán)節(jié)足以影響全局。一般而言，在車間生產(chǎn)過(guò)程控制中，mes（制造執(zhí)行系統(tǒng)）起著關(guān)鍵作用。很多企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中往往首先關(guān)注產(chǎn)品開發(fā)以及生產(chǎn)管理銷售，而車間的信息化卻很薄弱，如圖14所示。但缺少中間環(huán)節(jié)的數(shù)字化支撐，即使有一個(gè)功能強(qiáng)大的erp系統(tǒng)，也不可能真正發(fā)揮作用。

4）服務(wù)過(guò)程進(jìn)化

有些企業(yè)已經(jīng)把服務(wù)上升到企業(yè)的目標(biāo)之一。不同的行業(yè)服務(wù)的形式不一樣，這里僅介紹裝備制造業(yè)中兩種常見(jiàn)的服務(wù)過(guò)程進(jìn)化形式。

（1）基于設(shè)備運(yùn)維的服務(wù)。很多裝備制造企業(yè)不僅賣產(chǎn)品，而且賣服務(wù)。一方面是客戶為中心之理念所致，另一方面也是企業(yè)價(jià)值鏈的延伸。例如，陜鼓動(dòng)力形成了基于全生命周期運(yùn)行與維護(hù)信息驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜動(dòng)力裝備可持續(xù)改進(jìn)的制造服務(wù)及系統(tǒng)保障體系，如圖15所示。值得注意的是，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、診斷，設(shè)備的狀態(tài)、故障及服務(wù)信息可以反饋回來(lái)，以供產(chǎn)品改造升級(jí)之用。

（2）基于設(shè)備施工作業(yè)的服務(wù)。對(duì)于某些行業(yè)（如工程機(jī)械），其產(chǎn)品在工程現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的具體問(wèn)題，以前設(shè)備制造商無(wú)需顧及。隨著客戶為中心理念的普及以及數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，制造企業(yè)開始關(guān)注設(shè)備的施工作業(yè)問(wèn)題。

較之傳統(tǒng)的施工方法，智能施工可以使用戶方便地提高施工質(zhì)量、效率且降低成本。這里用到的技術(shù)，除了視角傳感、數(shù)據(jù)分析、三維建模、仿真外，很重要的是“云”，它是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、計(jì)算等功能的樞紐。