智能工厂时代的质量专业人士

编者按

本文原载于《质量世界》杂志2018年第7期，作者罗伯特•朗杰•贝恩（Robert Langkjr Bain）是一名自由撰稿人和编辑，曾任Revo Media公司的内容主管。数字技术和人工智能正在改变制造业，质量和质量专业人士的未来是什么？针对这一问题，本文分析了智能工厂背后的4项技术：大数据、智能产品、智能机器和智能供应链，并介绍了质量专业人士在这种新形势下工作环境的变化，以及如何进行应对。

在世界范围内，数字技术正在使工厂更加互联化，更加智能化。

在墨西哥，电动工具制造商百得公司引入无线连接技术，在材料上添加电子标签，将劳动效率提高了10%，并将缺陷减少了16%。在法国，商用飞机制造商空中客车公司正在使用智能工具，确定对飞机部件施加的扭矩，以避免人为误差。在英国，飞机和火车制造商庞巴迪公司正在尝试采用虚拟现实技术培训员工制造火车，然后再让他们接触实际工作。

智能工厂采用数字技术、无线连接和大数据，来提高效率和智能。其理念是：工厂不仅要更高效，而且还要更灵活，与供应链和客户的整合度更高。

这一切都是通过物联网实现的，物联网给社会带来了巨大的变革，如改变了我们购买商品的方式，以及追踪健康状况的方式等。工业制造商是热衷采用物联网的先行者。塔塔咨询服务公司2015年的一项调查发现，它们在这些技术上的支出领先于其他大多数领域。

物联网也受到了政治领导人的关注。事实上，所谓的第四次工业革命是2016年达沃斯世界经济论坛会议的主题。世界经济论坛称，工业数字技术蕴含了100万亿美元的机会。

2017年，英国政府对本国如何更好地把握工业4.0（1.0是第一次工业革命，2.0是20世纪大规模生产的崛起，3.0是计算机控制的机器人和计算的引入）的机会进行了评估。所完成的报告，呼吁制定关于工业数字技术的国家采购计划和技能战略，以及创建创新中心和智慧英国委员会，担任领导责任，建立英国在该领域的能力。

该评估发现，未来十年英国制造商可能会因此获益4550亿英镑。报告称：“应对正确的话，我们将找到重新平衡和增强经济的关键，创造许多新型、令人兴奋、薪酬高的工作，并带领英国实现复兴，成为真正的创造和制造国家。应对错误的话，我们将面临使经济去工业化的风险，并且将越来越依赖进口。”显然，这种风险很大。

波士顿咨询公司2017年的一份报告强调，工业4.0可以帮助英国在脱欧后保持竞争力，并警告说“过去工业转型的一个教训，是缓慢启动的人可能永远没有机会再赶上来”。

然而，在波士顿咨询公司对1500名高级主管和管理人员的调查中，只有70%的英国受访者表示他们为新技术做好了准备——低于其在欧洲的竞争对手法国和德国。德国和法国的公司在意识、雄心和准备方面都超过了英国。

只有约10%～15%的英国公司的受访者表示，他们已经在使用数字工厂物流、实时移动绩效管理、自动机器人或数字工厂设计等技术。

显然，不同的国家发展智能工厂的步伐并不相同，不同公司之间的差异也很大。德勤咨询公司的数字供应网络负责人亚当•穆索梅利说：“在一家公司内部，不同的工厂也会存在各种各样的差异，即使它们制造的是非常类似的产品。在某些情况下，它是20世纪50年代的风格：把材料放在一个大桶里，手动混合，使用大量的劳动力，通过一个过程推动。在其他情况下，它可以是完全自动化的，通过控制系统和传感器来收集数据。”

穆索梅利认为，这种广泛存在的变差是工业4.0缺乏知识和领导力的结果。但现在这种情况正在发生改变。

对于让工厂更加智能的技术，西门子的数字工厂部门既是它的提供商，也是它的用户。该部门的总经理布莱恩•霍利迪表示，这个过程的许多阶段都有机会提高质量。“我们从前端开始，通过尝试使用数字工具来构建质量。产品的前期设计意味着我们可以期望在虚拟世界中拥有一个‘设计’模型。然后，当我们在工厂中采用该设计来添加更多数据层（如操作者和组件）时，我们期望拥有一个‘制造’模型。一旦该产品投入使用，你将拥有一个‘使用’模型，将考虑采取哪些服务干预措施、由谁执行、何时执行等。”已经为西门子带来显著效益的一个领域是虚拟原型设计，按霍利迪的话来说，它可以提高产品的“设计”质量，并缩短将产品推向市场所需的时间。

霍利迪表示，在该公司位于英国柴郡康格尔顿的工厂，对新工厂布局的虚拟仿真有助于“大幅缩短”生产时间，从近100个小时缩短至1个小时。霍利迪说，精益原则和价值流映射在虚拟工厂布局中的严格应用，有助于公司识别能被剥离的元素。“在制品的移动，因为从一个流程阶段到下一个流程阶段的连接而被延迟……我们现在可以在一天内完成一个客户订单，而不会影响产品质量。此外，我们具有了再次使用工具的能力，有信心将它们部署到更广泛的应用中。希望这成为良性循环的一部分。我们不是要取代人类员工，但我们正在加快业务改进的创新过程。”

霍利迪说，认为智能工厂根本上是以机器为主的观念是错误的，它们是人与机器的结合。例如，西门子的虚拟工厂会考虑员工的参数。它甚至能够发现一个操作员身高不够，无法从运送斗中获取组件的问题。操作员虽然通过找到垫脚的东西解决了问题，但这带来了安全隐患。虚拟布局能够发现这个问题并提出解决方案。一旦你的真实工厂启动并运行，智能工厂技术可以继续帮助你对它进行磨合和改进。

“人们越来越倾向于在事情发生之前了解它。”霍利迪说，“可以通过电动机收集热量、振动、电流消耗数据，以及工厂运行的数据，以预测可能需要的干预措施。”

霍利迪说，智能工厂技术的好处贯穿于产品的整个生命周期，从而可以更容易地进行可维护性设计——预测在一种设计中，是否能够轻松访问产品的某个部分，甚至操作员是否需要戴手套来组装或维护它。

数字模型还可用于了解供应链问题造成的影响，例如缺少零件或人员。人们可以建立一个模型来提前预测问题的后果并做好准备，而不是召集会议来讨论问题。

霍利迪说，质量专业人士无须担心他们的工作。如果有所变化的话，就是质量功能需要比以往更先进的人类技能来匹配，毕竟“任何制造公司所做的最糟糕的事情就是将一个糟糕的过程自动化或数字化。被数字化的糟糕过程比之前还算凑合的糟糕过程更差劲。我们采取的任何数字步骤都要基于精益原则，首先是改进流程。质量经理与工厂经理合作的原则是至关重要的”。

另一家将工厂数字化的公司是庞巴迪。托尼•乔丹是该公司英国和北欧地区的质量负责人。他说，庞巴迪正在“开启智能工厂技术之旅”。“我们正在进入一个更加数字化的时代，我们开展了许多活动，研究如何将一些流程数字化。”乔丹说，“这是一个激动人心的时刻。事物变得越来越聪明，越来越智能。现在，列车不是通过铁柜中的继电器或接线到交换机来管理，而是由软件管理。一切都变得更聪明，因此，为什么我们不通过数字更智能地制造，通过数字更智能地购买，通过数字更智能地服务呢！”

“我们进行测量的一个方法是数据分析。我们使用的工具是否能够提供这些数据，还是需要通过手动干预来创建它？在使用手动干预时，你必须依赖人，并且会出现错误，如果使其自动化，就可以更多地依赖数据。我们目前正在对许多工具进行审视，这些工具将使我们实现这一点，甚至开始预测失效以及如何在未来避免失效。”

乔丹认为，对于质量专业人士来说，数字技术只会是一件好事，因为它可以使工作的某些部分自动化，使人类可以专注于其他部分。他说：“我认为数字化对质量保证是有利的，它会让我们更有效率。如果我们可以将许多目前书面的或依靠人做出决定的东西数字化，那么它就会变得更容易，我们可以将人从质量控制转移到质量保证，并提供更多保证。我们可以开始考虑对事物进行变革并使其更有效。”

除了生产之外，数字技术也有助于改善庞巴迪的服务。乔丹说：“需要耗费大量人力四处检查以找出问题原因的时代，已经一去不复返——现在的列车可以很聪明地告诉你原因。”数字技术使故障查找更容易，维护更容易。不过，它所做的只是提供数据，我们仍然需要考虑如何使用所有这些数据。

从审计的角度来看，乔丹说：“数字技术可以让我们审视更多的东西——不仅是那些已经被测量的数据，还有其他许多可以测量的不同参数。在我们所依照的ISO 9000标准和铁路行业标准中，很多行为参数无论如何都很难进行参阅，数字化使它变得更难测量，因为你没有得到一个回应，你必须要和将这个过程落到实处的人进行对话。”

德勤咨询公司的亚当•穆索梅利察觉到了质量工作如何以及何时发生重大变化。他说，目前的许多质量活动包括产品或流程完成后进行的检查。“我认为以后事情的重点是让机器一次性就生产出合格的产品，而不是进行大量的后端监控。最好的控制是在事情发生之前，而不是在之后。”

穆索梅利说，除了法规要求的之外，在生产后检查和检验物品的想法“很快就会消失”。当有缺陷的产品在网络中蒙混过关，“将有能力快速追踪确切的故障位置”。

穆索梅利补充说，实时移动数据对于质量经理来说特别有用，因为它将他们“从案头工作中解放出来”。

他说：“你希望质量人员站在车间外面，了解正在发生的事情，观察机器，寻找新的工作方法，试图看到之前没有看到过的东西。但这很困难，因为他们一直忙于案头工作。现在他们可以在现场几乎不间断地对过程进行监控，并找出改进的方法。”

穆索梅利说，在这个计算和机器的世界中，质量专业人士的技能将会脱颖而出。“这个星球上没有一个人能够在洞察力方面击败计算机。但是计算系统无法提供直觉，或围绕分析之外的事实讲述故事。需要有人与组织进行更广泛地沟通，以便进行改进并做出适当的投资决策。这将是未来质量专业人士的工作：讲述故事。”