MRO系統(tǒng)支持人類持續(xù)生存的制造業(yè)
2010-08-09 來源:中國制造業(yè)信息化雜志 作者:清華大學軟件學院兼職教授 莫欣農
第一次工業(yè)革命人類創(chuàng)造了用機械代替人力,極大地提高了勞動生產率,把人類從繁重的體力勞動中解放出來。自從電氣化和電子自動化技術的出現,人類將部分腦力勞動也轉化為自動化系統(tǒng),社會生產力進一步發(fā)展,物質財富隨之大幅度增加,人們開始有更多的時間享受生活。計算機技術則大大加速社會的進步,人們把越來越多的腦力勞動轉移到計算機軟件系統(tǒng)。人類從繁重的體力勞動和腦力勞動中解放出來后的生活方式和質量正在發(fā)生越來越大的變化。
在生產力低下的時代,人類活動僅僅滿足于基本的生存條件。在物質開始豐富起來后,人類的生活不只是維持單純的溫飽,而是消耗更多的資源來滿足各種享受的需要。伴隨生產力的極大提高和人類享受的無限擴大,地球資源正在以前所未有的速度不斷地消耗。埋藏在地下億萬年的石油已經有近二千年的使用歷史,然而近百年來的用量遠遠超過歷史上的總和。這種消耗的速度還在不斷地加速,能源危機已經初見端倪。 在信息化時代,不僅可以制造出越來越多的產品,同時也產生越來越多的垃圾。成萬噸的垃圾漂洋過海尋找落腳點的事件正在向人類發(fā)出警示:如果不改變人類的制造方式,無節(jié)制地消耗資源和無控制地產生有害的垃圾,地球將無法為人類提供持續(xù)生存環(huán)境。 產品全生命周期管理 單個產品全生命周期分成三個階段。第一階段是產品的設計與制造,稱之為初始階段(bol),第二階段是產品的使用與維護,稱之為中期階段(mol),第三階段是產品的報廢與回收,稱之為末期階段(eol)。在生產力低下的時代,產品末期以報廢為主,俗稱“從搖籃到墳墓”的制造模式。 為了人類在地球上更好地長期生存,信息化和工業(yè)化融合不僅是為了提高生產力,還必須承擔起引領工業(yè)化朝著綠色環(huán)保、節(jié)能減排和循環(huán)利用的方向發(fā)展。產品全生命周期管理就是從產品開始誕生到下一代新產品的誕生的整個過程進行全面管理,優(yōu)化和改變產品生命周期中每一個環(huán)節(jié)的工作模式來適應未來制造業(yè)的發(fā)展需要,俗稱“從搖籃到搖籃”的制造模式。 以往人們普遍重視初期設計研發(fā)階段的產品數據。其實對于復雜產品來說,中期跨越的時間長度要遠遠超過初期。從經濟效益來講,初期僅僅完成產品的制造,大量的經濟價值是在中期創(chuàng)造出來的。末期的回收和再制造同樣可以創(chuàng)造出新的價值。特別是中期和末期有關產品質量改進的信息對于提高初期產品性能具有至關重要的作用,因此后期產品數據管理至少應當受到與初期一樣的重視。 從前產品一旦交付給用戶以后,制造企業(yè)就失去對產品的控制權,也就無從談起對產品中期和末期的管理。自從信息化技術出現以后,制造企業(yè)通過增強產品感知能力,利用物聯網提供的信息交流平臺,實時或準實時地獲取產品中期的運行信息,提供最合理的維護維修支持,準確地判斷末期產品報廢的狀態(tài)和可回收的價值,從而謀取遠超過初期產品銷售的經濟效益。覆蓋上述三個生命周期的管理系統(tǒng)才是真正意義的產品全生命周期管理(plm)。 未來產品發(fā)展方向 利用現代高新技術將過去很多不可能變成可能,生產出大量改變人類生活方式的產品。在信息化時代產品的信息化程度將不斷提高。有人預測未來汽車中40~50%的價值來自于嵌入式軟件。這些軟件不僅節(jié)省資源、提高產品使用價值,同時為改善產品中期的服務創(chuàng)造了前所未有的條件。嵌入式軟件在未來產品中的比例將會越來越大,產品的智商也隨之不斷提高。這種智能化的產品會根據實際使用的需要自動選擇最佳的能耗、完成必須的任務、盡可能地減少排放。產品中各式各樣的傳感器實時采集各個關鍵部件的工作狀態(tài)和性能,通過產品內部網絡收集這些信息,利用嵌入式軟件進行分析和判斷,及時發(fā)出各種控制命令。產品內部計算機系統(tǒng)通過對外輸入輸出設備連接到無線或有線的物聯網,將產品運行中的各類信息發(fā)布到世界任何地方,也可以接受任何地方傳來的各種情報和指令。即使是到了應該報廢的時候,感知系統(tǒng)能夠自動通報真正需要報廢和尚可重復利用的各部分狀態(tài),以及報廢部分的處置方法。 未來智能化的產品可以大幅度降低產品使用的能耗,最大限度地減少無用的垃圾,在報廢時能夠得到最充分的回收利用。因此,為了適應人類持續(xù)生存的需要,制造業(yè)必須走信息化產品的道路。一方面是產品本身要不斷增加信息化技術含量,提高產品感知能力和智能化水平。另一方面要加強信息化管理系統(tǒng)的支持,及時收集各類感知信息,發(fā)出正確的指令,執(zhí)行綠色的行為,滿足人類持續(xù)生存的各種需要。 制造服務的核心支持系統(tǒng) 1、 制造服務 信息化和機械化、電氣化/電子化時代的產品最根本的差別是智能。產品通過rfid和各種傳感器實時感知產品各個部分的工作狀況,利用嵌入式軟件和plc等分析、決策、執(zhí)行系統(tǒng),以最佳的方式完成各種活動實現產品應有的價值。所有的感知信息和操作指令在物聯網時代都可以通過遠程通訊達到無處不能的境界。在此基礎上,最終用戶可以將產品的維護維修任務交給制造企業(yè),減輕面對復雜產品難以承擔的維護維修壓力,集中精力做好產品運行管理,創(chuàng)造更多的使用價值。制造企業(yè)將生產制造的觸角延伸到mol階段還能根據產品運行反饋的信息及時改進產品質量,提高維護維修效率,進一步增強企業(yè)競爭能力。這樣的模式稱之為制造服務。做好mol階段的產品數據管理以后,eol階段的問題就有了原始的數據,綠色制造也就有了閉環(huán)的回路。于是原來以產品制造為核心的生產制造模式逐漸轉化為以產品運行過程中維護維修為核心的制造服務新模式。產品銷售階段在生產制造模式中代表企業(yè)獲取利潤的結束,而在制造服務模式中則代表企業(yè)獲取利潤的開始。在產品漫長的使用過程中,制造企業(yè)在產品創(chuàng)造使用價值的同時,通過維護維修服務取得持續(xù)不斷的利潤。因此,在制造服務模式中,企業(yè)跳出產品制造成本競爭的圈子,進入服務成本競爭的新環(huán)境。 2、 mro2是制造服務的核心支持系統(tǒng) 發(fā)達國家早在上個世紀末就開始轉換制造業(yè)模式。他們把高附加值的制造服務留下,將低附加值的生產制造從西方向東方轉移。高附加值的制造服務業(yè)需要密集型的知識和高度的信息化技術。它不需要消耗大量的物質資源,也不會產生大量的污染和垃圾,卻可以創(chuàng)造非常豐厚的利潤。生產制造則剛好相反,需求消耗大量的物質資源和能源,產生很多污染和垃圾,相對來說是勞動力密集型的生產模式,獲得的利潤確遠遠不如高附加值的制造服務業(yè)。同樣的情況在中國改革開放30年的歷史也驗證了這個規(guī)律。首先發(fā)生在珠三角將生產制造向長三角轉移,后來是長三角向西部轉移的現象。為了實現從制造大國到制造強國的轉變,關鍵是發(fā)展制造服務。而制造服務的前提條件是創(chuàng)新信息化的產品。因此,產品全生命周期管理系統(tǒng)自然而然成為這個轉變的核心支持系統(tǒng)。由于bol階段的信息化技術相對成熟,關鍵就落到mol和eol階段的產品數據管理信息化建設。 在mol階段需要管理的產品數據包括:保障產品處于正常工作的日常維護-maintenance;當產品發(fā)生故障后使之恢復到正常狀態(tài)的修復-repair;為保持產品性能和壽命所作的翻新與革新的產品大修-overhaul;產品運行過程中各種流程、活動、狀態(tài)和資源等數據的記錄-operation。上述四方面數據的管理縮寫成mro2。 由于信息化產品自身具備一定的智能,所以在運行和維護維修時也發(fā)生很多質的變化: * 維護維修的技術要求大大提高:信息化產品不僅結構復雜、電氣/電子器件難以修復、嵌入式軟件更是一般用戶無法獲取的知識資產。因此原來以產品擁有者自身進行維護維修的模式面臨巨大的挑戰(zhàn)。隨著產品信息化程度的不斷提升,這種狀況只會越來越嚴峻。 * 維護維修的理論發(fā)生根本性變化:信息化產品的價值和可靠性不斷提高。原來以故障修復為主的模式不能接受信息化產品故障帶來的巨大損失。定期維修理論隨著產品復雜程度的加深,很多情況不是使用出的問題,而是不該修的檢修造成的損失。復雜的故障預測技術有了大量實時的狀態(tài)信息變得更加容易和可靠,從而導致故障維修逐漸縮小、定期維修的比例也在降低、大量的維修都是建立在產品運行的實時狀態(tài)基礎上??傮w維護維修的工作量大幅度減少、產品運行的可靠性也大幅度提升。 * 維護維修主體發(fā)生轉變:早期以產品擁有者為主體的情況隨著產品信息化程度的提高而逐步轉移到專業(yè)的維修企業(yè)。最后由于維護維修工作具有很高的知識資產,專業(yè)維修企業(yè)也承擔不起知識資產的成本,不得已將維護維修任務反饋給產品的原制造商。對于特別昂貴的產品,最終用戶甚至采用租用的模式,回避產品日常維護維修工作的壓力。 * 備品備件管理方式變化:最終用戶逐漸將維護維修任務轉移給專業(yè)維修公司,甚至返回到設備原廠商,用戶自身就不再需要采購和管理大量的備品備件。負責維護維修的企業(yè)通過網絡系統(tǒng)隨時了解產品的運行狀態(tài),提前預測維護維修物資需求,通過集中的生產、運輸、倉儲,最大限度地利用備品備件的資源,有利于降低維護維修的成本。 * 企業(yè)盈利模式的變化:信息化產品的維護維修離不開產品的核心知識資產。高水平的保障產品正常運行離不開原廠商的直接支持。因此制造業(yè)企業(yè)逐漸將產品制造成本的競爭轉化為服務成本和質量的競爭,在更為廣泛的服務領域獲取更多的利潤。 * 現代服務離不開運行數據:信息化產品可以提供實時的運行數據。這些數據又是進行分析和預測產品運行狀態(tài)和開展維護維修工作的直接依據。因此,在提供最佳的維護維修服務時,首先必須采集和管理產品的運行數據。換句話說,離開運行數據的管理就不可能實現精益和最佳的制造服務,也不可能為回收再利用提供準確的信息。 mro2系統(tǒng)利用bol階段提供的維修知識和記錄的運行監(jiān)控數據,在物聯網平臺上開展產品的健康狀況評價、故障預測、壽命評估、維修項目、維修需求、維修計劃、維修執(zhí)行、維修物料、維修人員、維修成本、產品履歷、設計制造優(yōu)化信息反饋等工作。在制定維修策略的時候,根據不同產品和關鍵部位的特點,分別選擇故障維修、定期預防維修、可靠性為中心的視情維修等不同模式,最大限度減少維修不足或維修過度的缺點,實現精確維修的目的,有效地支持制造服務的新的經濟增長點。 隨著生產力的高速發(fā)展,為了保證人類持續(xù)生存的需要,現在的制造業(yè)模式必須加快轉變的步伐。產品全生命周期管理的重點需要盡快從研究設計和生產制造階段轉移到時間跨度更長、管理難度更大的使用、維護、維修階段和報廢、回收、再利用階段。通過節(jié)能、減排和回收再利用,創(chuàng)造人和自然和諧的生存環(huán)境。 該文章在 2010/8/10 0:46:04 編輯過 |
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