侍乐媛：系统工业智能提升企业竞争力

如何打通制造业不同生产系统间的孤岛，同时实现企业及部门目标，北京大学侍乐媛教授在3月13日的未来工业智能峰会上给出了答案，发表《系统工业智能提升企业竞争力》主题演讲，天泽智云做以下梳理。

侍乐媛 北京大学教授

什么是系统工业智能？

工信部发布的《信息物理系统白皮书》中指出，单元级、系统级、系统之系统级（SoS）是CPS的三个层次，对应的我们也将工业智能的应用分为三级：

• 单元级：单个系统，如发动机；

• 系统级：同质系统，如小黄车管理平台；

• 系统之系统级（即SoS级）：单元级和系统级之上更高级的系统，连通设计、制造、运维等整个生产环节，更具发展空间。

目前很多智能系统的发展都是纵向管道式的，大多建立在单个系统和同质系统上，如百万工业APP等，SoS级的智能化应用较少。在整个生产过程中，设计、制造、运维等系统间以及公司的各个部门间并没有建立很好的连接关系。

比如在一个几百台机床的车间中，运维部门发现要对某个刀具进行维护，但与此同时有一个重要的客户订单要在明天交付，综合考虑时间、资源成本等因素，是选择立即停机维护还是继续生产，什么样的决策可以实现利润最大化、让系统变得更加智能，就是系统之系统级工业智能需要解决的问题。

系统级工业智能的目标

纵观历史，以往的几次工业革命都是通过升级生产系统而完成。

• 第一次工业革命的蒸汽机、福特汽车的装配线，解决了人的效率低下和动能不足的问题。

• 第二次工业革命二战后的丰田管理模式，大幅降低成本，提升生产效率和产品质量。

• 第三次工业革命催生的各种信息系统，计算机参与到生产过程中，如ERP、CRM等。

第四次工业革命也不例外，在工业4.0时代，我们可能没法定义生产系统4.0到底是什么，但其目标非常明确，就是实现大规模定制生产。

实现系统级工业智能面临的挑战

>> 系统局限性造成的信息流断层，严重依赖于人工管理

在生产系统3.0的技术里，任何信息系统都有局限性，以ERP和MES为例。

ERP系统只涉及资产管理，可以管理企业现金流、信息流和物流，但其需要大量的人工输入数据，所以无法获取实时的系统状态，无法支撑时间敏感高的决策。

MES主要是信息采集，可以记录系统发生的所有事情，但其感知的都是基于纵向资源维度的信息，通常无法感知整体生产系统状态。

从ERP到MES之间的信息流断层，目前大多数制造企业在生产现场严重依赖于人工经验，通过手工或Excel进行生产调度管理，造成大量的损失。

Eg. 某制造厂由于上下游系统的数据断层，无法感知各系统间的关联性，只能通过定期维护保证生产质量，且生产计划变动时调动系统无法及时响应，造成的产能损失高达15%/年。

>> 不断提升的个性化需求，生产现场调度难度增加

随着个性化需求日益旺盛，很多制造企业开始推出个性化定制服务，但在实践落地时却发现面临着巨大的挑战。

不同于传统的质量和成本都相对便于控制的大批量生产方式，大规模个性化定制大大增加了生产系统调度管理的协调难度，对生产效率和产品交付提出了更高的要求。

Eg. 某整车厂在三年前开始推出个性化定制，发现交付时间由20小时增加到了40小时，导致很多项目难以按时交付。

系统级工业智能产品

打通工业生产中的数据孤岛、信息孤岛与系统孤岛，赋能现有生产过程，补足对时间敏感性要求高，以及流程链、供应链复杂难以评估等能力，在一个系统里实现多目标、多约束的协同管理，是系统级工业智能的需要具备的基本特性。

我和我的团队在过去的20年中，综合国内外很多实际案例的研究经验和实践，研发了“坤特平台系统”，以量化/优化企业的生产计划调度为核心，实现了企业生产、库存和供应链管理的全面解决方案，提供纵横贯通的实时信息交换与共享平台，通过可视化的生产流程和数字化管理体系，完成实时优化决策。

系统级别工业智能：提高企业竞争力

我认为企业的竞争力是能够量化的，可以通过 (1+R)N 来规划投资的金额及方式，其中R指投资回报率，N是单位时间内的交易次数。

为什么很多人说券商金融行业相对更容易赚钱，其中一个很重要的原因可能是其交易量大，而且每次交易可见。

而制造业的交付周期一般都比较长，所以对于企业而言，除了要快速响应市场需求、提高客户满意度之外，还要尽可能缩短单位时间、增加交易次数，同样的项目一年周转十次肯定比一年周转五次的收益更高。

制造企业要有经纬纵横的数据采集、分析、应用能力，量化投入回报，实时动态优化资源，从而真正提高企业竞争力。