繁星学职 | 工业工程学科将在工业4.0新时代发挥重要作用
作者:Frank Song
教育部高等学校工业供货才能类专业优秀毕业生,现就职于西安施耐德公司
编者/Lee
自从2015年工作以来,虽然经历了工业化与计算机等多个岗位的变化,但是一直工作在工业工程(精益生产)与数字化、智能制造融合的领域,我将从工业工程对企业发展的贡献,特别是在数字化、智能化工厂建设方面的贡献,结合自己的一个实际案例做简要介绍。
工业工程学科,主要是研究如何将有价值的产品、服务等进行工业化设计、改造的过程。以产品举例,就是将一个新研发的实验室产品,使用工业工程的方法,在其转化成工厂批量制造的过程中,设计整个供应链各个环节的运作方式。根据不同的制造模式(MTS/MTO/CTO/ETO),基本包括了订单管理、产品设计、原材料采买、检验、入库、出库、生产制造、包装、成品撤离、发运,工艺、质量管理等供应链条上的各个环节。而企业的数字化、智能化就是将按照工业工程的方法对供应链各环节设计的运作方式、流程,使用先进的计算机技术进行管理的升级版本(IE+IT),计算机技术是工具,工业工程的专业知识才是其管理的本质,也是决定数字化、智能化工厂建设成功与否最重要的因素。
2018年,我结合公司实际情况,运用工业工程与软件工程的知识,设计开发了公司的MES(Manufacturing Execution System)制造执行系统。系统使用了面向对象的程序设计(Object-oriented programming)、数字化双胞胎(Digital twin)、自底向上的设计方法(Down-Top Approach)和关键路径法(Critical Path Method),构建了一个适用于ETO工厂模式的MES平台。而面向对象的程序设计、数字化双胞胎、自底向上的设计方法要求其软件模型与企业现有生产运作模型必须高度保持一致,对于生产制造结构的了解、抽象、建模变得非常重要。如果对生产制造的结构了解不清晰,抽象出的模型与实际不一致,就会直接导致后期软件开发的失败,功能不能实现或与实际流程不符。而工业工程的学习和相关的工作经验使我可以专业的去剖析、理解企业的生产制造模型。
举例1
MTS/MTO/部分CTO的产品,一个产品属于一个产品型号,一个产品型号拥有一个BOM物料清单,意味着抽象的模型中产品与产品型号做关联,产品型号与BOM物料清单做关联,产品是不需要与BOM清单做关联的,因为只要是这个产品型号的产品,它的物料清单都是一样的,所以我们在这样的工厂,不会说这个序列号(一般是日期加流水号)产品的BOM物料清单,只会说这个型号产品的物料清单,检索物料清单时用的是产品型号;而对于部分CTO/ETO的企业,一般是一个产品属于一个产品型号,一个产品拥有一个BOM清单,产品型号与BOM清单没有直接关系,充其量只是同一产品型号的BOM清单相似度会高于不同产品型号的,这是由CTO和ETO的模式所决定的,因为这两种产品销售的模式是按照客户要求配置或者定制设计的产品,每个(不同序列号的)产品都是不同客户定制的产品,拥有它自己的BOM清单,产品类型只是大致归类,同一产品型号的产品并不是一模一样。
举例2:
同样对于ETO模式的产品,其前工序组件的加工也极其可能是某个客户定制的,必须与这个客户定制的所有半成品进行组装,如果装在了其他客户的产品上就会造成组装错误,这一点是区别于MTS/MTO/CTO模式的产品的(大部分前工序是标准半成品,采用KANBAN超市的模式拉动)。这时候就需要使用工业工程专业在运筹学课程中讲到的CPM关键路径法来解决,建立每道工序的紧前工序的抽象模型,管理每道工序的开始与结束节点、绘制关键路
总之,在软件模型的设计过程中,每一个模型的建立,都需要类似这样对业务的深入了解,抽象、建模,才能保证软件模型与业务模型的一致。而工业工程与软件工程知识的储备,使这一看似很难的工作,变得容易了很多。项目在工厂上线运行了1年多,随着自己对业务的不断理解,系统也得到了不断的升级、拓展。目前系统已经是公司除SAP以外的最重要的计算机管理系统,用户涵盖了项目管理、设计、工艺、质量、供应链、生产制造、财务等工厂的各个部门。经财务核算,该系统仅在大数据分析+数据可视化在管理成本方面的节省就达到了20万人民币/年。在2019年,该系统获得了施耐德电气全球供应链中国区数字化项目杰出贡献奖。
所以,通过工业工程专业的学习和实践,可以使我们更加系统的去分析问题,建立业务模型,达到快速改善的目的。而在中国制造2025全面发展的今天,工业工程师更应当顺应潮流,进入工业化与数字化结合的领域,发挥自己的特长,成为中国制造2025建设者中的一员,贡献自己的力量。对于工业工程学科的建设,也应当将工业4.0作为新时代工业工程科研教育的任务,主动担当,不失时机,将工业工程学科的发展推向一个新的高度。
图片:知语校园
文字:Frank Song
排版:Lee