工業(yè)4.0平臺(tái)

在工業(yè)4.0的實(shí)踐中，自主機(jī)器人、增材制造、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等各種關(guān)鍵技術(shù)，正在走向成熟。這些技術(shù)是有機(jī)的結(jié)合及作用在“工業(yè)4.0生態(tài)系統(tǒng)”上的 (圖1)。 在此我們可以看到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，客戶，供應(yīng)商各個(gè)“利益相關(guān)者“，和相關(guān)系統(tǒng)。工業(yè)4.0在制造業(yè)要達(dá)到真正落地， 工業(yè)4.0平臺(tái)，或物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) （圖2），是一個(gè)關(guān)鍵整合者，它是一個(gè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)，作為操作系統(tǒng)，把各個(gè)工業(yè)4.0技術(shù)元素和工業(yè)4.0生態(tài)系統(tǒng)連結(jié)，整合，管理，運(yùn)轉(zhuǎn)起來?，F(xiàn)在已經(jīng)有若干工業(yè)4.0平臺(tái)在應(yīng)用，比如 GE Predix, Siemens Mindsphere, HPE/Universal IOT Platform, 等。這些平臺(tái)基本上是專業(yè)性的， 比如設(shè)備管理，系統(tǒng)聯(lián)通，大數(shù)據(jù)組合及運(yùn)算等單一或幾種功能。 

圖1： 工業(yè)4.0生態(tài)系統(tǒng)（制造業(yè)）

圖2：常見西方工業(yè)4.0平臺(tái)

信息時(shí)代消費(fèi)者的特點(diǎn)和對(duì)制造業(yè)的期望

在信息時(shí)代，消費(fèi)者可以快速得到大量產(chǎn)品信息，如性能，價(jià)格，口碑。 消費(fèi)者常有網(wǎng)上社區(qū)，群體，互動(dòng)頻繁，趨向于挑剔，個(gè)性化，而且他們的喜好隨著各種潮流，趨勢(shì),個(gè)人觀點(diǎn)而變化，對(duì)服務(wù)的要求也在提高。從產(chǎn)品供應(yīng)方來看，因在3次工業(yè)革命之后，產(chǎn)能，產(chǎn)品開發(fā)，靈活制造能力均有很大提高，滿足這種消費(fèi)者的能力在提高。工業(yè)4.0的落地更會(huì)大大提高這種能力。

圖3：制造模式的演變 

圖3展示了以上所提的消費(fèi)者和制造業(yè)的百年演變，在第二次工業(yè)革命前，個(gè)性工匠制造（Craft Production）是常態(tài),一人一訂單，從1913至1955，由于第二次工業(yè)革命（標(biāo)準(zhǔn)化，流水線），大規(guī)模，少品種的制造方式成為主流。隨著數(shù)控，傳感，和信息技術(shù)逐步植入制造業(yè)（第三次工業(yè)革命），多品種，小批量生產(chǎn)成為經(jīng)濟(jì)可行，對(duì)應(yīng)于圖四曲線1980后一段。隨著工業(yè)4.0的落地，我們會(huì)進(jìn)入高度多品種，個(gè)人化，高效的制造模式，對(duì)應(yīng)曲線最后一段。

工業(yè)4.0對(duì)質(zhì)量工程的影響

歷史上每一次工業(yè)革命都會(huì)對(duì)工業(yè)管理學(xué)的方方面面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，對(duì)質(zhì)量工程，質(zhì)量管理也不會(huì)例外。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量保證來說，開發(fā)和制造是兩個(gè)最重要的階段，那么工業(yè)4.0也勢(shì)必將對(duì)質(zhì)量工程產(chǎn)生巨大影響。

現(xiàn)今的質(zhì)量工程起源于戴明（Edward Deming）,朱蘭（Joseph Juran）,主要的學(xué)說與著作大多寫于60年以前，在第二次工業(yè)革命的后期。那個(gè)時(shí)期的狀況與現(xiàn)在有很大的不同，比如計(jì)算機(jī)還在萌芽狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集靠手工，幾乎所有文件在紙上，交流通迅都不方便，公司隊(duì)伍龐大，等等。豐田的精益制造也產(chǎn)生于那個(gè)時(shí)期。

當(dāng)以數(shù)控，傳感器，計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)為代表的第三次工業(yè)革命展開落地后，數(shù)據(jù)變的容易獲得，各種統(tǒng)計(jì)分析軟件也變的易于操作，功能強(qiáng)大。這就催生了六西格瑪管理方法。

從現(xiàn)在開始，工業(yè)4.0進(jìn)入倒計(jì)時(shí)狀態(tài)，一些質(zhì)量專家體會(huì)到它會(huì)給工商業(yè)和社會(huì)帶來巨大變化，現(xiàn)在實(shí)行的質(zhì)量管理學(xué)說有近60年沒有創(chuàng)新性的變化了，不少方法和工具也陳舊了，在現(xiàn)場(chǎng)用的越來越少。是到了推陳出新的時(shí)候了。于是有人提出“質(zhì)量4.0”， 意思是“工業(yè)4.0時(shí)代的質(zhì)量管理”。 到現(xiàn)在“質(zhì)量4.0”還在初級(jí)階段未成熟，但發(fā)展?jié)摿艽?。那么質(zhì)量4.0會(huì)走向何方呢？

從歷史上看，很多管理學(xué)上的，尤其是工業(yè)工程和質(zhì)量工程上的創(chuàng)新，往往是實(shí)干家干出來的，如豐田生產(chǎn)系統(tǒng)，全面質(zhì)量管理。所以，這些質(zhì)量4.0創(chuàng)新要看工業(yè)4.0會(huì)使質(zhì)量管理的現(xiàn)場(chǎng)-產(chǎn)品開發(fā)和制造過程發(fā)生什么變化。

工業(yè)4.0對(duì)質(zhì)量管理業(yè)務(wù)領(lǐng)域產(chǎn)生的變化及影響

1.全面聯(lián)通的產(chǎn)品開發(fā)制造的生態(tài)圈，它使包括人員，產(chǎn)品，機(jī)器，及有關(guān)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息無障礙流通。

2.物聯(lián)網(wǎng)器，芯片，信息流，人工智能植入傳統(tǒng)產(chǎn)品硬件，大大提高了產(chǎn)品的功能，也對(duì)品管，可靠性和風(fēng)險(xiǎn)管控構(gòu)成挑戰(zhàn)。

3.除了傳統(tǒng)的質(zhì)量方法，很多新高科技方法，如云計(jì)算，深入學(xué)習(xí)（Deep Learning），人工智能，VR，Augmented Reality 進(jìn)入實(shí)用，功能強(qiáng)但錯(cuò)用，濫用風(fēng)險(xiǎn)高。

4.在制造過程中極高能的設(shè)備，儀器，元件增加，產(chǎn)生新能力和新問題。比如精確，快速的3D掃描儀，可快速生成加工件精確電腦圖象模型，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)測(cè)量來進(jìn)行品管，但我們需搞出‘以圖象為基礎(chǔ)的品管過程’。

質(zhì)量工程發(fā)生的變化

1.質(zhì)量的定義，質(zhì)量管理的側(cè)重點(diǎn)：

從質(zhì)量的范疇來看，一方面是正面的質(zhì)量，或“我的產(chǎn)品有多好”， 另一方面是負(fù)面的控制，或“我產(chǎn)品的故障，缺陷”。長(zhǎng)期以來，雖然正面的質(zhì)量很重要，但由于它不易數(shù)量化，所以實(shí)際上沒有有效的提高，培植的方法論，很多是上了市場(chǎng)才知道。所以負(fù)面的“質(zhì)量控制”成了質(zhì)量管理的絕大部分的工作。比如六西格瑪是要減少故障率 （PPM），可靠性工程就是減少失效。

在實(shí)現(xiàn)工業(yè)生態(tài)全聯(lián)通的情況下，尤其是在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)和客戶能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)，雙向體驗(yàn)互動(dòng)，和個(gè)人化定制，生產(chǎn)，那么產(chǎn)品的“正面質(zhì)量”，或“客戶價(jià)值”會(huì)成為可以感覺，一定程度上可以掌控，提高，培值的指標(biāo)?？蛻魞r(jià)值（Customer Value）作為一個(gè)概念被學(xué)界研究過，但并沒有被有效的應(yīng)用。工業(yè)4.0很可能會(huì)改變這一切。實(shí)際上已經(jīng)有一些知名公司把質(zhì)量工作的要點(diǎn)定為“保證，提高客戶終身價(jià)值”。

2.質(zhì)量管理的隊(duì)伍：

工業(yè)4.0帶來信息，數(shù)據(jù)的大爆炸，工業(yè)4.0平臺(tái)帶來高度聯(lián)通會(huì)影響“誰來作質(zhì)量工作”，“怎么作，及“如何分工，協(xié)調(diào)“等諸問題。傳統(tǒng)的質(zhì)量范疇”減少?gòu)U品，缺陷“，仍十分重要， 因?yàn)椤案叨嚷?lián)通”使壞消息傳播的很快。同時(shí)如果把”提高客戶終身價(jià)值“也作為重要目標(biāo)，這樣會(huì)使產(chǎn)品開發(fā)，創(chuàng)新，個(gè)性化，服務(wù)等諸環(huán)節(jié)變的十分重要。這樣很多傳統(tǒng)上與質(zhì)量管理較遠(yuǎn)的群體，比如信息部門（IT），產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)師（data scientist）,工業(yè)4.0平臺(tái)管理者等，都會(huì)成為”利益攸關(guān)方（stakeholders）”。. 

未來質(zhì)量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，管理方法，工作流程很可能會(huì)產(chǎn)生很大的變化。

3.質(zhì)量方法與工具的發(fā)展變化

很多現(xiàn)存的質(zhì)量方法和工具還是五十，六十年前搞出來的，因?yàn)楝F(xiàn)在的情況和那時(shí)有了很大的變化，有些方法不太好用了，而且慢慢淡出現(xiàn)場(chǎng)。 當(dāng)然很多基本的東西不會(huì)變，比如質(zhì)量文化，追求完美，科學(xué)方法指導(dǎo)下的連續(xù)改進(jìn)（PDCA）。 

但是可以預(yù)期質(zhì)量方法與工具至少在以下方面應(yīng)有很大發(fā)展與變化：

3.1： 快速，高質(zhì)量的處理海量客戶信息（Voice of Customers）： 滿足客戶要求是高質(zhì)量的前提。在信息大爆炸時(shí)代，海量的客戶信息，如社交群體信息，網(wǎng)器回饋，客戶網(wǎng)上意見成為客戶信息的主要載體，數(shù)據(jù)量動(dòng)輒數(shù)百萬計(jì)，這種數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的客戶數(shù)據(jù)有很大不同?？焖俚姆治?，梳理這種數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確，快速的把結(jié)論，判斷回饋于正確的有關(guān)部門人員，實(shí)現(xiàn)快速改進(jìn)。 這需要使用不少大數(shù)據(jù)，甚至人工智能方法，需要質(zhì)量管理，信息部門，數(shù)據(jù)師，產(chǎn)品，制造，市場(chǎng)的合作。

3.2：提高，保證客戶終身價(jià)值：如前所述，正面的質(zhì)量，“我產(chǎn)品有多好“應(yīng)該是非常重要的目標(biāo)，也是商業(yè)竟?fàn)巹倮年P(guān)鍵因素。這在很大程度上與產(chǎn)品開發(fā)有關(guān)。實(shí)質(zhì)上是”以優(yōu)異產(chǎn)品開發(fā)提高客戶價(jià)值“，對(duì)次至今有一些現(xiàn)存的理論，方法，成功體系。隨著工業(yè)4.0的落地，這方面的操作性會(huì)越來越高。 

3.3： 數(shù)據(jù)質(zhì)量與校對(duì)： 要使工業(yè)4.0產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)起到作用，數(shù)據(jù)質(zhì)量（data quality）極為重要。數(shù)據(jù)質(zhì)量是一個(gè)相對(duì)年輕的學(xué)科，可預(yù)期在工業(yè)4.0時(shí)代大發(fā)展，大應(yīng)用。還有數(shù)據(jù)校對(duì)（data calibration）也很重要，也就是“信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是不是準(zhǔn)的“，比如最近的波音737Max上仰角傳感器數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，造成大問題。

3.4： 信息植入硬件系統(tǒng)的品管： 隨著物聯(lián)網(wǎng)，芯片，等信息元素植入傳統(tǒng)硬件，這給品管帶來很大挑戰(zhàn)。 這已是近年汽車業(yè)返修提高的重要因素。這方面的能力急需提高。

3.5： 預(yù)測(cè)性品管與設(shè)備維護(hù)： 隨著物聯(lián)網(wǎng)，信息元素植入產(chǎn)品，設(shè)備，大量產(chǎn)品，設(shè)備運(yùn)行信息會(huì)回饋給生產(chǎn)者，擁有者。這些信息，經(jīng)過現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的分析，判斷，可成為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)產(chǎn)品，設(shè)備狀態(tài)的依據(jù)。進(jìn)行預(yù)測(cè)性品管與設(shè)備維護(hù)。

3.6: 現(xiàn)代的很多風(fēng)險(xiǎn)管控，標(biāo)準(zhǔn)管控，認(rèn)證過程也是基于上世際五六十年代的老方法。它們對(duì)安全，品質(zhì)保證起到了極大的作用。

隨著工業(yè)4.0的進(jìn)步，希望能變得更可靠，風(fēng)險(xiǎn)更低，同時(shí)管控更有力，效率更高。