隨著“制造2025”這一中國版的“工業(yè)4.0”以官方名義高調(diào)推出，制造業(yè)這一國內(nèi)實體經(jīng)濟的中流砥柱，也幾乎與世界同步地跨入了第四次工業(yè)革命的大門。

1、關(guān)于大數(shù)據(jù)制造

眾所周知，與前三次相比，本次工業(yè)革命的進步在于，通過利用互聯(lián)網(wǎng)激活了傳統(tǒng)的工業(yè)過程，使工廠設(shè)備“能說話、能思考”，以同時實現(xiàn)三大功能：降低制造業(yè)對勞動力的依賴、滿足用戶個性化需求、并將流通成本降到較低。所采取的戰(zhàn)略主要包括三大主題，一是“智慧工廠”，二是“智能化生產(chǎn)”，三是“智能化物流”，而其核心為第二點。

事實上，現(xiàn)今業(yè)界一致認為，無論“工業(yè)4.0”或“中國制造2025”都是以智能化制造為主導的一次生產(chǎn)方式的大革命，旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。而實現(xiàn)、完成這個過程的基礎(chǔ)就是：信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的高度融合，網(wǎng)絡(luò)、計算機技術(shù)、軟件等與自動化技術(shù)的深度交織。顯然，這一切都離不開海量數(shù)據(jù)的支持，因此，當現(xiàn)代制造業(yè)在走向智能化制造道路的過程中，必然是處于大數(shù)據(jù)制造背景下，雖然針對不同的行業(yè)，數(shù)據(jù)的來源、性質(zhì)差別很大。

一般來說，生產(chǎn)型企業(yè)中所接觸到的數(shù)據(jù)包括兩大塊，其一是那些被稱為傳統(tǒng)性的數(shù)據(jù)，如與企業(yè)基本狀況相關(guān)的信息和類似于生產(chǎn)計劃，及銷售、原料（半成品）、產(chǎn)品庫存等企業(yè)管理方面的數(shù)據(jù)；其二則是由傳感器件采集的信息，涉及人們熟知的關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的各種測量數(shù)據(jù)，以及用于實時反映制造過程狀態(tài)的大量信息，其中既有與工序相關(guān)的、又有即時反映設(shè)備運行狀態(tài)等的信息。

無論是國內(nèi)還是國外，汽車制造業(yè)都是現(xiàn)代制造業(yè)中很具有代表性的一個產(chǎn)業(yè)，而在中國，更是改革開放30年以來發(fā)展最快的行業(yè)之一。尤其令人欣喜的是，這種發(fā)展并不只是簡單地體現(xiàn)在行（企）業(yè)規(guī)模、產(chǎn)量的擴大上，從技術(shù)層面來講，無論是外企、國企還是民企，均已把提升制造技術(shù)水平、轉(zhuǎn)變生產(chǎn)模式作為自身的主要發(fā)展方向。具體地，就是自本世紀初以來，融入了眾多先進技術(shù)的“智能化制造”的理念已逐漸為越來越多的企業(yè)所接受并予以踐行。

2、測量職能在現(xiàn)代汽車制造企業(yè)中的提升與發(fā)展

無必須指出的是，近年來，作為邁入工業(yè)4.0的第一步，制造的方式已逐漸地從產(chǎn)品零部件規(guī)?；a(chǎn)，經(jīng)歷了按市場的實際需求轉(zhuǎn)為中、小批量的生產(chǎn)方式，并最后會發(fā)展成基于社會上個人需求的定制化生產(chǎn)模式。無疑，據(jù)此在生產(chǎn)之前就務必要預先確定(ERP系統(tǒng))，并將包括部件生產(chǎn)所需的全部信息事先存于虛擬現(xiàn)實中（PLM或PDM系統(tǒng)），至于所有其他相關(guān)的部件也要在虛擬環(huán)境中進行規(guī)劃，這些部件均有自己的“名稱”和“地址”，具備各自的身份信息。

因此，這些部件“知道”什么時候，那條生產(chǎn)線或那個工藝工程需要它們，通過這種方式，它們才得以協(xié)商確定各自在數(shù)字化工廠中的運動路徑。然后再認真地解決在制造過程中和作業(yè)完成后，工件的識別問題，期間，控制系統(tǒng)還會實時調(diào)用生產(chǎn)設(shè)備自身的、和相應的加工信息（MES系統(tǒng)）。此外，在生產(chǎn)過程中以及在該零部件完成后，還設(shè)置了用于拮取、采集與產(chǎn)品制造質(zhì)量相關(guān)信息的數(shù)量、種類眾多的檢測器具。

對于前一節(jié)中所提到的兩類主要以數(shù)據(jù)樣式呈現(xiàn)的信息，實際情況是，長期以來人們已習慣性會把“數(shù)據(jù)”只與測量聯(lián)系在一起，至于對那些傳統(tǒng)性的數(shù)據(jù)則認為僅與工廠的計劃、銷售、物流等部門相關(guān)，即與生產(chǎn)運行關(guān)系不大。顯然，在今天看來，此類觀念是很片面和狹隘的，因為隨著智能化制造理念在當代企業(yè)中的加速推進，這些數(shù)據(jù)無論從“數(shù)量”還是“形態(tài)”上，處于大數(shù)據(jù)制造背景下，在現(xiàn)代企業(yè)中實際上都已發(fā)生了演化并有了很大的拓展。

就以測量數(shù)據(jù)來講，為了能滿足產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求、更有效地降低制造成本、應對日益激烈的市場競爭和適應對汽車節(jié)能減排的越來越嚴酷的強制性規(guī)定，這半個多世紀以來就已發(fā)生了翻天覆地的變化。

從早期的只設(shè)置最終檢驗、以對產(chǎn)品的實物質(zhì)量進行評介，擴展到：

1）50年代出現(xiàn)的隨機量儀可在加工過程中控制零件質(zhì)量，稱為in-process，

2）而那離線設(shè)置在工序間的檢測器具（一般稱為post-process），則進一步為保證產(chǎn)品的制造質(zhì)量提供了有效手段。

這些被統(tǒng)稱“在線檢測設(shè)備”的計量器具，在過去的幾十年里，雖然它們的職能未變，但就其個體而言在技術(shù)上的發(fā)展需速。以隨機量儀為例，多年來的單一控制線性尺寸參數(shù)（如外徑、厚度等）的模式已突破，在溶入了多種數(shù)字控制技術(shù)后，已經(jīng)具備了邊加工、邊對工件圓度進行實時監(jiān)測的功能。

圖1高性能曲軸磨床所配隨機主動量儀

圖1所示即為國內(nèi)不久前自行研制成功的配在發(fā)動機曲軸加工的高性能磨床的一款隨機主動量儀，可同時完成對工件所有主軸頸、連桿頸的直徑、圓度的監(jiān)測。其加工后的曲軸圓度可控制在2-3μm以內(nèi)，從而在極大提高工藝水平的同時，對通過工藝來保證產(chǎn)品的精度指標也做出了重要貢獻。而工序間檢測設(shè)備也同樣有很大的進展，從最早很簡單的通用手動量具，經(jīng)氣動量儀后又進入電子量儀普及的時代。

圖2工序間檢測設(shè)備的演變和取得的進展

圖2中，左圖為自上世紀80年代起就風行業(yè)界的電子柱量儀，迄今還廣泛地應用于國內(nèi)外汽車廠的生產(chǎn)線工序間。但它客觀上只適合那些單一的簡單參數(shù)、柔性差，對測得數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理能力也低。而作為鮮明對比的是右圖中的一個實例，來自一新建發(fā)動機廠的車間現(xiàn)場。乃是位于加工中心旁的一測量單元，包括一臺通用機器人和一臺高效車間型坐標測量機。圖中只顯示一臺加工中心，若需要也可同時為多臺設(shè)備服務。

以上所述還只涉及檢測的“作業(yè)”層面的變化和發(fā)展，事實上，自上世紀八十年代起，基于休哈特理論的統(tǒng)計過程控制（SPC）在以汽車制造業(yè)為代表的批量生產(chǎn)工廠已獲得了成功的、且越來越普遍的應用。尤其是在溶入了q-DAS公司性能優(yōu)異、豐富的統(tǒng)計分析軟件后，利用所采集的大量數(shù)據(jù)，挖掘其背后隱藏的信息。如加工趨勢、切削刀具的磨損規(guī)律等。

圖3對工件在加工過程中刀具磨損的監(jiān)控

圖3就是刀具磨損的一個案例，從圖中可清楚地看出，即使批量方式生產(chǎn)的工件均還處于合格的范圍，但是其變化的趨勢表明，為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量，極需提前發(fā)出更換刀具的預警。無疑，籍此類性能的實施，將明顯提高對生產(chǎn)過程的監(jiān)控水平?？梢?ldquo;測量”早已跨越了多年前的“產(chǎn)品實物質(zhì)量檢驗”時期，在經(jīng)歷了“生產(chǎn)過程實時監(jiān)控”等階段后，已真正地成為現(xiàn)代企業(yè)中質(zhì)量體系的重要環(huán)節(jié)，特別是成為在進入智能化制造時代的不可或缺的手段。

3、基于大數(shù)據(jù)制造的測量功能的演變與拓展

下面基于工業(yè)4.0的特點以及汽車制造業(yè)在邁向智能化制造的過程中，對于與現(xiàn)代企業(yè)相匹配的質(zhì)量體系需具備的核心應用流程，包括質(zhì)量體系的數(shù)字化和測量器具與傳感器網(wǎng)絡(luò)及大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析之間的關(guān)聯(lián)性做個說明。

圖4在“TS16949”質(zhì)量體系中五大核心工具

首先，汽車制造企業(yè)都需遵循汽車行業(yè)質(zhì)量體系標準，即“ISO16496”或“TS16949”質(zhì)量體系，在TS16949中，APQP、FMEA、MSA、PPAP、SPC并稱為五大核心工具（如圖4），貫穿整個產(chǎn)品自研發(fā)起、至批量生產(chǎn)直到最終產(chǎn)品交付的全過程。之前，5大核心工具的使用流程和表格太多，以至于企業(yè)在貫穿整個質(zhì)量體系流程時，花費了巨大的人力、物力，可是在FMEA分析環(huán)節(jié)所獲得的反饋信息卻遠遠不夠。為此，知名的測量技術(shù)公司海克斯康及其合作伙伴IQS公司將質(zhì)量體系轉(zhuǎn)化為數(shù)字化體系平臺。籍助這一數(shù)字化平臺，就可清晰并輕松的完成質(zhì)量體系中各種流程的跟蹤執(zhí)行，并將上百種質(zhì)量系統(tǒng)的管理圖表，變成數(shù)字化格式來管理、執(zhí)行。

另外，質(zhì)量體系中的FMEA、MSA、SPC都離不開數(shù)據(jù)作為支撐，如果基于工業(yè)4.0特點來規(guī)劃，從信息物理系統(tǒng)整合、IT平臺、數(shù)據(jù)采集和物理元素等概要出發(fā)，未來的質(zhì)量系統(tǒng)進化過程應該包含以下關(guān)鍵技術(shù)：1）體系流程自動化與系統(tǒng)管理；2）測量與傳感器網(wǎng)絡(luò)；3）網(wǎng)絡(luò)化通訊基礎(chǔ)構(gòu)架；4）自動化或在線測量系統(tǒng)；5）嵌入式邏輯軟件；6）統(tǒng)計大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)實時監(jiān)控?；谝陨线@些特點，?？怂箍祵⒃撓到y(tǒng)定義為MMS系統(tǒng)，即測量管理系統(tǒng)。乃是從企業(yè)未來發(fā)展的構(gòu)架出發(fā)，通過MMS系統(tǒng)將用戶的ERP、PLM、MES系統(tǒng)進行對接，形成完成的PLM鏈條，以及符合產(chǎn)品質(zhì)量體系流程的PACD數(shù)字化軟件管理平臺。目前MMS系統(tǒng)大致可分為八個模塊單元（如圖5）。

圖5組成MMS系統(tǒng)的八個模塊單元

通過配置以上模塊，用戶就可以實現(xiàn)：

1，進行定時/實時的數(shù)據(jù)監(jiān)控，使用戶只需要登錄網(wǎng)頁，即可獲取豐富的質(zhì)量信息對周期數(shù)據(jù)的匯總。

2，通過全面的數(shù)據(jù)分析，可以實現(xiàn)對SPC的過程能力分析，以及完成動態(tài)問題點的導入，以及質(zhì)量成本的監(jiān)控記錄，F(xiàn)MEA動態(tài)改善等。海克斯康目前擁有Q-DAS和web-report專業(yè)統(tǒng)計分析工具。

3，建立完整的尺寸制造鏈監(jiān)控管理。打破了供應的黑匣子生產(chǎn)，使供應商管理透明、可控、高效。質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化傳輸，提高各部分協(xié)同、溝通效率和程序變更管理可視化、數(shù)據(jù)的實時推送。

4，實現(xiàn)了對設(shè)備狀態(tài)/資源狀態(tài)（包括測量設(shè)備）運行狀態(tài)、周期維護管理提醒、檢驗周期及系統(tǒng)配置和應用功能配置等要素的遠程監(jiān)控。

圖6未來制造型企業(yè)質(zhì)量管理系統(tǒng)的構(gòu)想

圖6是一張關(guān)于未來制造型企業(yè)質(zhì)量管理系統(tǒng)的設(shè)想圖，通過網(wǎng)絡(luò)化的連接，使不同層次的管理人員都能在網(wǎng)絡(luò)上應用、查看、監(jiān)控、執(zhí)行檢測設(shè)備、以及相應的數(shù)據(jù)信息，真正意義上實現(xiàn)了使質(zhì)量系統(tǒng)進入工業(yè)4.0時代。

所以，能適應未來制造型企業(yè)質(zhì)量管理系統(tǒng)的需求，為此而打造數(shù)據(jù)鏈質(zhì)量監(jiān)管與智慧數(shù)據(jù)服務平臺，是及其重要的。鑒于該系統(tǒng)乃是以檢測設(shè)備及其傳感器所采集的產(chǎn)品質(zhì)量的大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，故必須打通不同設(shè)備和不同軟件之間的各個環(huán)節(jié)，通過統(tǒng)計分析等眾多專業(yè)的數(shù)據(jù)處理方式、快速反饋加工、以實現(xiàn)企業(yè)運轉(zhuǎn)過程中的高效決策，同時，也為未來的創(chuàng)新提供了真實而強有力的依據(jù)。

結(jié)語：在大數(shù)據(jù)制造的背景下，測量功能發(fā)生了質(zhì)的變化，所采集的測量數(shù)據(jù)遠遠超出了評判產(chǎn)品的單一用途，即突破了測量的“窄義”。事實上，無論從信息采集的角度還是在當今企業(yè)發(fā)揮的作用，廣義的測量數(shù)據(jù)均已成為現(xiàn)代化工廠質(zhì)量管理體系的基礎(chǔ)和企業(yè)正常運行的前提。