1引言

工業(yè)4.0作為德國的競爭戰(zhàn)略，其定義是以信息物理融合系統(tǒng)為技術(shù)核心，實(shí)現(xiàn)端到端集成、橫向集成、縱向集成的新工業(yè)價(jià)值生態(tài)，而李克強(qiáng)總理與2014年10月訪德，與德國總理默克爾共同主持第三輪中德政府磋商。訪德期間，兩國共同發(fā)表《中德合作行動(dòng)綱要》，在綱要中宣布《綱要》還宣布兩國將開展以智能制造為主導(dǎo)的“工業(yè)4.0”合作，該領(lǐng)域合作有望成為中德未來產(chǎn)業(yè)合作的新方向。自那以后，工業(yè)4.0得到了整個(gè)產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。

自2014年以后，筆者已經(jīng)舉辦了三次工業(yè)沙龍活動(dòng)，深感大家對(duì)工業(yè)4.0高度關(guān)注，但是路線圖是什么，從哪里開始，是個(gè)比較大的問題，因此筆者結(jié)合自身20多年信息化經(jīng)驗(yàn)，在研讀了一些工業(yè)4.0的書籍、資料后，提出一個(gè)概念，就是工業(yè)4.0從構(gòu)建全生命周期數(shù)據(jù)圖譜開始。

首先解釋一下什么是數(shù)據(jù)圖譜，數(shù)據(jù)圖譜可以理解為知識(shí)圖譜的擴(kuò)展，將企業(yè)的數(shù)據(jù)有機(jī)地整合起來，在技術(shù)上涉及數(shù)學(xué)、圖形學(xué)、信息可視化，涉及的內(nèi)容除了數(shù)據(jù)本身，包括術(shù)語定義、模板定義、模型定義、數(shù)據(jù)關(guān)系定義、變換關(guān)系定義、編碼系統(tǒng)，以及總體的體系架構(gòu)。

而全生命周期，首先說明這里的主體，筆者把它們分成四個(gè)領(lǐng)域，通常的資源管理包括人、財(cái)、物，那么對(duì)于工業(yè)企業(yè)，則包括企業(yè)組織、人員、資金、信用、產(chǎn)品、生產(chǎn)裝備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、供應(yīng)物料等等，而進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代，數(shù)據(jù)資源，或者說大數(shù)據(jù)資源，也變成了核心資源，甚至說會(huì)成為企業(yè)的核心資產(chǎn)，在工業(yè)企業(yè)中，生產(chǎn)信息流是重中之重。

所謂全生命周期，是指針對(duì)前述的主體，進(jìn)行按時(shí)間流的分析，典型的生產(chǎn)模式為接單、設(shè)計(jì)、工藝、采購、生產(chǎn)、裝配、物流、交付、服務(wù)等，而對(duì)于產(chǎn)品，例如航天就分成四個(gè)階段，小樣、試樣、模樣、正樣，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)BOM往往也會(huì)定義為設(shè)計(jì)BOM、工藝BOM、生產(chǎn)BOM、裝箱BOM等。

而圖譜的理解，是樣板，是依據(jù)，是標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)可以根據(jù)數(shù)據(jù)圖譜，確立業(yè)務(wù)的工作方式、工作的流程，圖譜也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，或者說要想自動(dòng)化，必須有標(biāo)準(zhǔn)化，而圖譜就是標(biāo)準(zhǔn)化的表現(xiàn)形式。而智能，筆者理解為是在圖譜的更高層應(yīng)用模式，但是智能的比例在工業(yè)企業(yè)中，還是較低，大幅度提升有待時(shí)日，所以兩者并不矛盾。

筆者以為，工業(yè)生產(chǎn)的組織、執(zhí)行其核心是需要四流合一的，這四個(gè)流分別是業(yè)務(wù)流、資金流、信息流、物流(這個(gè)物流要?jiǎng)澐殖蓛蓚€(gè)部分，第一是生產(chǎn)中的變化，第二是傳統(tǒng)意義上的運(yùn)輸、存儲(chǔ)。)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0例如胡權(quán)院長提出的三個(gè)高度，高度自動(dòng)化、高度信息化、高度網(wǎng)絡(luò)化，其中自動(dòng)化是根據(jù)系統(tǒng)的執(zhí)行，高度網(wǎng)絡(luò)化是數(shù)據(jù)的傳遞，高度信息化，則是講數(shù)據(jù)本身，所以筆者以為，工業(yè)企業(yè)的升級(jí)，提升到工業(yè)4.0的水平，需要一系列的投入，那么這種投入是有先后順序的，而相對(duì)而言，工業(yè)裝備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投入都很大，而在投入這些系統(tǒng)之前，也需要對(duì)企業(yè)進(jìn)行整體數(shù)據(jù)建模，分析市場(chǎng)，結(jié)合企業(yè)的自身情況，確立發(fā)展方向，這樣才可以開展下一步的工作。

2工業(yè)企業(yè)的常見問題

在工業(yè)企業(yè)中，生產(chǎn)的過程其實(shí)也是信息的變換過程，而分析整體生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程，會(huì)發(fā)現(xiàn)信息處理的過程，往往占到非常大的比例，先舉一個(gè)正面的例子，上海一家企業(yè)，在人員規(guī)?；緵]變、設(shè)備資源基本沒變的情況下，招聘了兩名程序開發(fā)人員，將企業(yè)的定單從紙面?zhèn)髡?、發(fā)展到電子材料、到標(biāo)準(zhǔn)電子材料，總體實(shí)現(xiàn)定單向設(shè)備加工指令的自動(dòng)化變換，可以達(dá)到85%的比例，而其余部分，通過人機(jī)交互，半自動(dòng)模式，也大幅度提升了效率，結(jié)果把企業(yè)的定單交付周期，從原來的一個(gè)月一下，縮短到7天，加急定單縮短到3天，一年以后企業(yè)的產(chǎn)值就從2個(gè)多億提升到7個(gè)多億。

我們經(jīng)過分析企業(yè)的全生命周期圖譜，就會(huì)發(fā)現(xiàn)企業(yè)普遍存在數(shù)據(jù)沒有記錄、數(shù)據(jù)不正確、數(shù)據(jù)不完整、數(shù)據(jù)時(shí)效不夠等系統(tǒng)問題，而這些問題，往往導(dǎo)致企業(yè)巨大的損失。

一個(gè)企業(yè)，工程師離職了，一條生產(chǎn)線是由他一個(gè)負(fù)責(zé)的，而離職后，發(fā)現(xiàn)他的計(jì)算機(jī)硬盤不見了，企業(yè)找人也找不到，也沒有證據(jù)，結(jié)果一條生產(chǎn)線，整整停工八個(gè)月。一個(gè)集團(tuán)接到客戶投訴，說法沒有按照客戶要求，應(yīng)用零件，集團(tuán)檢查后發(fā)現(xiàn)，客戶在技術(shù)要求中，明確指定了某零件規(guī)格、而且指定了供應(yīng)商，但是集團(tuán)技術(shù)人員，再向工廠傳遞生產(chǎn)要求了，沒有把這部分信息傳遞過去，于是工廠就選用了國產(chǎn)的產(chǎn)品，最終導(dǎo)致企業(yè)賠付50萬美金。一個(gè)企業(yè)在再日本談銷售，打電話問國內(nèi)，庫存情況如何，結(jié)論是庫存還有，于是簽定合同，然而回國到企業(yè)后，卻發(fā)現(xiàn)庫存已經(jīng)不夠了。

介紹這些案例，核心要說明的是，絕大部分企業(yè)是缺少一個(gè)整體的，面向全生命周期的數(shù)據(jù)圖譜的，我們要想工業(yè)革命，就必須從這些基礎(chǔ)開始。

3主要內(nèi)容

針對(duì)企業(yè)的各種數(shù)據(jù)，各種對(duì)象，從其生命周期考慮，筆者以為主要包括這樣的一些內(nèi)容：

術(shù)語定義：如物的某個(gè)狀態(tài)，進(jìn)行明確定義，確立其內(nèi)涵、外延，甚至其處理方式。

模板、模型：確立規(guī)范，從而可以快速處理，例如在CAD中，使用啞圖技術(shù)，使用參數(shù)化繪圖技術(shù)。

變換關(guān)系：例如一張銷售單過賬，同時(shí)生成一張財(cái)務(wù)憑證，這是兩者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

數(shù)據(jù)關(guān)系：對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫而言，各種耦合，需要確立企業(yè)的數(shù)據(jù)字典，數(shù)據(jù)表。

編碼系統(tǒng)：為了提高數(shù)據(jù)規(guī)范性，提高數(shù)據(jù)利用效率，開發(fā)應(yīng)用編碼系統(tǒng)，編碼系統(tǒng)不僅包含有基于軟件的系統(tǒng)，更重要的是面向企業(yè)的各種數(shù)據(jù)的生命周期，必須完整、正確、具有時(shí)效。

體系框架：工業(yè)企業(yè)，一般迄今都未建立起一張面向宏觀的全生命周期數(shù)據(jù)圖譜，我們需要從頂層開始，利用大數(shù)據(jù)的方式，結(jié)合軟件應(yīng)用，構(gòu)建整體的體系框架。

4軟件應(yīng)用

在企業(yè)中，應(yīng)用軟件可以大幅度提升數(shù)據(jù)處理的能力，而且減少錯(cuò)誤，提高質(zhì)量，筆者略舉幾例。

在裝配設(shè)計(jì)中，裝配工藝卡經(jīng)常出現(xiàn)零件沒有裝完的情況，而上海思普的工藝設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)，就構(gòu)建了裝配樹，實(shí)現(xiàn)左右拖拉的方式，如果有零件沒有裝配設(shè)計(jì)，可以直觀看到。

某企業(yè)設(shè)計(jì)PDM/PLM系統(tǒng)時(shí)，增加了標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)字典型字段，這樣用戶在輸入時(shí)，采取選擇性輸入的方式，這樣數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤，不易理解的情況大幅度降低。

某企業(yè)在構(gòu)造生產(chǎn)BOM時(shí)，由于設(shè)計(jì)采取的是選配策略，而根據(jù)規(guī)則，軟件系統(tǒng)采用推薦、自動(dòng)化匹配的方式，如果設(shè)計(jì)師認(rèn)為不合適，則在進(jìn)行修改，總體提高配置速度60%以上。

某企業(yè)在進(jìn)行開發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)時(shí)，針對(duì)產(chǎn)品型式，開始認(rèn)為7種足夠了，然后運(yùn)行兩年后，發(fā)現(xiàn)原來的思路不正確，后期的設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)就設(shè)計(jì)為，所有的新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都可以作為模板使用。

5數(shù)據(jù)圖譜應(yīng)用

數(shù)據(jù)圖譜構(gòu)建時(shí)，也是有生命周期的，例如數(shù)據(jù)的輸入，是個(gè)工作量很大的過程，然而這往往僅僅是個(gè)直覺，以某個(gè)企業(yè)為例，一說，我們?cè)O(shè)計(jì)圖紙10萬張，如果設(shè)計(jì)師把他們輸入系統(tǒng)，根本沒有時(shí)間，但是我們從輸入的方式來講，如果只采用掃描輸入的方式，而不是轉(zhuǎn)成CAD圖形，其時(shí)間就可以大幅度縮短，而在應(yīng)用的時(shí)候，根據(jù)需要將舊圖紙轉(zhuǎn)換成CAD圖形，則是一種可行的方案。例如上海一家企業(yè)，就購置了3臺(tái)工程掃描儀，安排四名中專生，也就8個(gè)月時(shí)間，就把企業(yè)的圖紙全部實(shí)現(xiàn)了電子化。

下一個(gè)需要注意的是，數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變換，很多企業(yè)存在著系統(tǒng)性問題，舉例說，一個(gè)企業(yè)從來不給設(shè)計(jì)變更安排工時(shí)，而企業(yè)的變更是非常頻繁的，因此生產(chǎn)部門采取的策略就是加大產(chǎn)品的期初工時(shí)定額，而大家可以預(yù)見到的就是生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性很低，甚至鬧出了企業(yè)一個(gè)工人一個(gè)月工時(shí)做到3000多的笑話。

構(gòu)建全生命周期數(shù)據(jù)圖譜，重點(diǎn)，甚至說作為重中之重的是，數(shù)據(jù)本身的生命周期，在傳統(tǒng)上，存儲(chǔ)是昂貴的，而現(xiàn)在即使存儲(chǔ)價(jià)格下降了，但是數(shù)據(jù)的完整性往往也是不足的。另外需要注意，有一個(gè)不為人察覺的變換，那就是時(shí)間變化，隨著時(shí)間流，我們需要對(duì)數(shù)據(jù)圖譜進(jìn)行改進(jìn)、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、知識(shí)庫進(jìn)行優(yōu)化，引進(jìn)更為先進(jìn)的智能系統(tǒng)。

6運(yùn)營保證

關(guān)于構(gòu)建全生命周期的數(shù)據(jù)圖譜，如何保證運(yùn)行，是個(gè)很大的難度，企業(yè)需要從企業(yè)文化、規(guī)則制度、運(yùn)行工具、員工培訓(xùn)等多個(gè)方面進(jìn)行強(qiáng)化。

某企業(yè)實(shí)施廠長查詢系統(tǒng)，廠長說法，我一般不開，一開肯定不好，后來廠辦結(jié)合計(jì)算機(jī)中心，確立了專人檢查，如果數(shù)據(jù)沒有按時(shí)填寫，就重罰的制度，結(jié)果經(jīng)過幾個(gè)月的磨合，終于讓廠長可以查詢到工廠的整體概貌數(shù)據(jù)。

某企業(yè)設(shè)計(jì)部門制作了三維模型，但是生產(chǎn)部門收到的，還是二維圖紙，生產(chǎn)部門根據(jù)二維圖紙?jiān)龠M(jìn)行建模，可以想象其周期與質(zhì)量，而這么運(yùn)行的原因就是與國家政策不符。

前面說的一些例子，也提到了軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用，筆者再分享一下我們的原則，凡是我們希望員工做的，我們?cè)谠O(shè)計(jì)上就讓它非常簡便，而不希望員工做的，就讓它復(fù)雜。

最后說明，在全生命周期數(shù)據(jù)圖譜時(shí)，可以理解為數(shù)據(jù)是有不同大小、價(jià)值、展現(xiàn)形式的各種不同，我們需要結(jié)合具體業(yè)務(wù)，進(jìn)行優(yōu)化，從而保證節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的有效性，進(jìn)而提升整體生產(chǎn)流程的精益性。

7未來展望

針對(duì)全生命周期的數(shù)據(jù)圖譜，筆者以為會(huì)有如下的幾個(gè)發(fā)展方向，第一是大數(shù)據(jù)化，從數(shù)據(jù)的總量、到單元業(yè)務(wù)處理需要的數(shù)據(jù)量、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，將發(fā)生質(zhì)的變化；第二是移動(dòng)化，例如企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)不在現(xiàn)場(chǎng)，可以利用移動(dòng)終端、查詢、控制、優(yōu)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；第三是數(shù)據(jù)圖譜的社會(huì)化，例如工業(yè)4.0的橫向集成，可以理解為各種主體的數(shù)據(jù)需要處理，另外提供工業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)的，例如淘寶樣的平臺(tái)企業(yè)將會(huì)出現(xiàn)。最終我們的社會(huì)將發(fā)展成有譜系的、結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的、各種復(fù)雜管理、高效、互聯(lián)的大數(shù)據(jù)社會(huì)。

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