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事脉管理推动智慧制造

2010-07-08 08:29:32  来源:e-works

摘要:本文首先介绍了智慧制造和事脉管理的基本概念和产生背景,然后,分析了事脉管理理念和智慧制造理念之间的关系,阐明事脉管理可为智慧制造解决“智慧地管事”层面问题提供有力的支
关键词: 事脉管理 智慧制造

  1. 关于智慧制造

  制造过程正从能量驱动逐渐转变到信息驱动,智慧制造的概念正是在这一背景下提出来的。而驱动制造过程的信息,不仅仅包含制造过程本身的信息,如:产品设计信息、工艺信息、设备信息、生产信息和制造管理信息等,也包括来自更加复杂多变的市场需求信息,如:小批量、个性化订单信息。这些信息会从交货时间、产品特性、质量等级、采购预算、服务水平和环境保护等多方面提出更加多样化、复杂化的需求。这就要求制造系统在实现基本的自动化功能基础上,还要融入更加智能化的信息处理的能力。

  于是,专家们提出了一种区别于计算机辅助集成制造模式的智慧制造模式,旨在解决复杂多变的环境下的有效制造问题,也就是要实现绿色大规模定制的目标。为此,计算机辅助集成制造系统(CIMS)就需要升级为智能制造系统(IMS)。一系列的智能制造技术(IMT)在传统的自动化技术基础上得以升级或有待升级应用。如:信息互联技术、并行工程技术、人工智能技术、智能机器技术、新材料技术等等,这些技术的应用,不仅仅在广度、深度和精度方面大大拓展了制造系统对信息的利用,而且大大提升了人机智能接口的友好性,更好地促进了人类智慧和机器智慧的相融。研究专家们正致力于实现一个将市场适应性、经济性、自然与社会环境的适应性、人类智能相融性、开放性、兼容性等诸多能力融为一体的生产系统。一个集自动化、柔性化、集成化和智能化的先进制造系统,正越来越清晰地出现在人们的视野中。

  2. 关于事脉管理

  事脉管理是作者在“项目管理领域的网络计划管理方法,越来越不适应复杂多变的项目环境”的背景下,提出来的一种通用的、对行为过程进行计划与实施管理的方法。事脉管理理论将企业及其所在的经济生态圈,当作一个复杂大系统来研究,提出企业及其所在的经济生态圈存在“两个脉络关系网相互纠联”的结构:这两个脉络关系网是资源脉络关系网和活动脉络关系网。其中的资源脉络关系网的存在,是驱动错综复杂的活动运行的基础;活动脉络关系网的推进实施,又是实现资源目标价值关系的手段。当以“人力资源” 代表核心资源的时候,资源脉络关系网就是常说的“人脉”网;当以“事”来指称贯穿企业内外的各项活动时,活动脉络关系网就是“事脉”网。当我们轻视、忽略或回避企业的内外环境的不确定性的时候,相应的企业资源关系管理和活动关系管理就对应了“企业资源计划管理(ERP)”和“项目任务计划管理(PM)”;当我们在重视、关注或面对企业的内外环境的不确定性的时候,所进行的企业活动关系的管理,就是作者所谓的“事脉管理”。(参考图1)

 

图1 不同类型的制造活动的环境不确定性与管理方法演进关系图

  图1 不同类型的制造活动的环境不确定性与管理方法演进关系图

 

  如果说企业的资源系统如同人体静态的经脉系统,那么,企业的事脉系统就如同人体动态的气血运行过程系统。事脉管理是一个“以平衡企业内外活动的节律,使企业内外活动关系达到动态平衡为目标”的企业过程管理理念。而使用计算机辅助进行事脉管理的信息系统则称为事脉管理系统。事脉管理系统是以企业内外活动的脉络关系为核心的管理对象,是以动态进行的活动事务的信息为处理内容的业务基础平台系统。它具备事脉构建、事脉监控和事脉分析的基本功能。事脉管理系统力求既能在全局的角度给出企业连贯性的活动历史、现状和预测的信息,又能钻入到深层嵌套的子活动中,了解执行的细节状况。事脉管理系统能即时发现、甚至预先感知事脉中任何一个有风险的事件发生,并向相应的智能资源个体发出驱动和告警信息,以此实现企业内外活动关系的柔性连接。

  3. 事脉管理和智慧制造的关系

  从客户提出一般的商品需求到得到满足的过程中,仅仅是一线的活动类型就包括需求获取、分析设计、试验测试、工艺设计、原材料采购加工、生产组织实施、产品检测、包装运输、销售安装等一系列的活动,并且这些活动之间存在各种各样的关联关系。如果把这些活动统称为“事”,归纳地说,这些关联关系就是:事前有事,事后有事,事因是事,事果是事,事里有事,事外有事,事有同事,事有异事。这些关联有的是约束条件,有的是依赖前提;有的是直接的逻辑关系,有的是通过资源、时间间接形成的约束关系。依赖的前提是指在客观过程上,不可变更的关系;而约束条件则指可根据不同的资源状况和过程设计,可以变化的关系。如,原来串行的活动可改为并行,原来分散的活动可集中,集中的活动可分散进行等。于是,围绕任何商品的需求产生到满足的过程,就展开了一个庞大的事脉。

  智慧制造的实质作用,其实就是通过智能化的技术,自动地、动态地优化事脉中的各种约束关系,使得可以用较短的时间、较少的成本、更佳的体验、在较大规模上来满足不断个性化的需求。要起到这个作用,一个智慧的制造系统除了能“智能地做事”之外,还必须学会“智慧地管事”。只有把“智能地做事”和“智慧地管事”有机地结合起来,才能真正实现“智慧制造”。(参考图2)。

 

图2.智慧制造系统按资源关系和事脉关系分层结构观点

  图2.智慧制造系统按资源关系和事脉关系分层结构观点

 

  如何在整体上统一协调智慧制造系统中各环节的活动,如何优化制造过程中的信息流与物资流的路径,以获得最佳的制造过程性能?如何动态评估和监测一个实际的智慧制造过程的状态和最终效益?这些都是智慧制造中有待深入研究和解决的问题。事脉管理的理念正好为智慧制造在“智慧地管事”方面提供了概念的支持,在智慧制造中应用事脉管理,能系统地分析和解决智慧制造中的这个重要的、基础层面的问题。一个真正的智慧制造系统,未来也离不开一个面向制造业的事脉管理系统的支持。

  4. 为何能用事脉管理来推动智慧制造

  如果把智慧制造系统比喻为一个活着的智能生命体,那么,事脉管理系统就是这个生命体的运动神经系统。把制造系统当作一个生命有机体来对待,正是事脉管理区别于普通的计划管理的重要区别。事脉管理系统也就成为对智慧制造系统的全系统,进行运动与活动控制的专门子系统,这与通常的网络计划,资源计划,生产排程系统有着本质的区别。这个区别,也正是传统CIMS系统和IMS系统的区别所在:前者是一种将智能机械化的制造系统,而后者是一种将智能人性化的制造系统。把事脉管理系统定位为一个与人的活动更相容的智能行为活动管理系统,将是事脉管理推动智慧制造的首要目标。事脉管理系统将是解决“自动化孤岛”问题的一种有效方案。

  事脉管理系统如何实现智慧制造系统的活动与人的活动更相容呢?

  首先,事脉管理系统是基于事脉管理的概念模型来设计的,而事脉管理概念模型又是通过对“现实社会中人们的事务活动关系”进行抽象总结提炼出来的,而非以计算机智能处理能力为核心来设计的。这意味着事脉管理系统的工作层面天然就是现实的业务层面。在这点上,事脉管理系统非常类似工作流管理系统的概念,只是在事脉的形成与改进机制、覆盖范围、活动逻辑关系类型等方面进行了较大的拓展,也正是这些拓展,可以让事脉管理系统比工作流管理系统可适应更加广的地域和业务应用领域的、更加复杂多变的、动态活动逻辑的管理。

  其次,事脉管理系统管理的覆盖范围更广。一个面向制造业的事脉管理系统,首先是一个供应链的活动关系管理系统,然后,才深入到供应链上的企业内部生产活动关系的管理。事脉管理系统只要紧抓“活动关系”的要素,通过虚拟的“事脉信息总线”横向贯穿原有的战略管理系统、决策支持系统、资源计划管理系统、生产管理系统和过程控制系统,将一条供应链上的全部人员、功能子系统和智能制造单元,在活动事件脉络关系的层面全部贯通。相关人员、功能子系统和智能制造单元只需通过统一的、支持事脉管理的、标准用户接口和智能设备接口与事脉管理系统进行交互,即可实现对整个智能制造系统的全部活动事件的整合,实现基于事脉管理标准的互操作。(参考图3)

 

图3. 事脉管理系统驱动下的智慧制造系统

  图3. 事脉管理系统驱动下的智慧制造系统

 

  最后,事脉管理系统本身必须基于更先进的分布式处理技术、通讯技术和商业智能技术来构建,来实现事脉系统本身所具备的管理功能。这些功能包括事脉的动态构建、事脉运行的监控、事脉分析与报告等三大基本功能组。在事脉动态构建中既能根据历史知识迅速构建未来预想事件网,又能跟踪实际事件发生过程逐渐演进新的事件网,这需要建立一种事脉的学习和重用机制,将事脉的自动链接和人工参与链接结合起来;在事脉运行监控中,既可提升到足够高的层面上,监控整个供应链各环节的运行状况,也可深入到某智能制造设备中查看到历史、当前和未来预计将出现的状况,其中事脉图的缩放功能可以使管理人员象使用Google地球一样,来查看整个系统的事件脉络关系的执行过程;在事脉分析与报告中,不仅可以对历史事脉进行商业智能的数据挖掘和分析,发现历史事脉运行的规律,总结事脉优化演变的机会,并且可以对正在运行和将要运行的事脉进行分析评估,为评估当前风险效益,设计未来的事脉预案提供直观的报告。

  总之,事脉管理系统与智慧制造系统的理念更加融洽,其横向交互操作标准和智能的事脉管理功能,将推动智慧制造系统向一个宏大的有机生命体进化。

  5. 事脉管理推动智慧制造的场景设想

  据有关材料估计,全世界每天正式提交的专利申请不下1万件,而积累未审批的专利申请则有数百万件,还有大量的正在涌现的创新发明思路尚未提出申请。这些人类智慧极大程度被积压在堆积如山的专利报告和少数人的头脑之中,而未能为大众享用,不得不说是一个极大的遗憾。究其原因,不可否认,“大规模个性化制造难“的瓶颈问题,是重要的原因之一。未来的智慧制造系统能否承担起解决这个问题的使命呢?如果能,这意味着可以极大地缩短人类智慧的理想与实现距离。

  接下来让我们来假想一个通过智慧制造来实现发明成果实现的场景案例,来品味一下,未来在事脉管理系统推动下的智慧制造系统,可以带给我们怎样的智慧实现的体验。

  软件工程师林觉长期从事嵌入式软件的开发,这天,他看了一个科普教育片,了解到了鸟类飞行的详细过程,发现了鸟类控制飞行的一个诀窍,可以通过自己曾经研究过的一个软件算法来模拟实现,于是,萌发了发明模仿鸟类飞行动作的飞行器的设想。

  于是,林工程师登录了互联网的事脉管理系统,发起了一个事脉:尝试发明一种模仿鸟类的飞行器。事脉管理系统立刻就识别出这是一个与精密机械、电子、材料、软件等专业相关的“发明成果实现类”的事脉。事脉管理系统会把预先储备的此类项目的事脉模板,推送到林工的桌面:事脉模板图会展现实施一个类似项目所需要的一系列的、一般性的标志性事件及其关系呈现出来,林工只需对事件进行必要的确认,对将发生事件的要求信息,尽可能输入到事脉管理系统,就可确认提交。

  接着,系统会将相关事件进行分解,把对口的事件通过互联网精确推送到已经加入到事脉管理系统中的相关人员或组织的桌面上。如,网络上的1000个做精密机械设计的设计师会收到一个预想事件,邀请他们在几小时内决定是否参与一个机械鸟的设计任务,当然,一些系统架构设计师,动力设计师,材料设计师都会收到类似的邀请,有兴趣的设计师会立即向事脉管理系统提出新的预想事件需求,其中可能包括需要提供进一步详细的信息,自己参与项目需要的报酬待遇条件等。事脉管理系统会自动完成某些事件信息的加工处理工作,并将有关事件信息又自动推向林工,此时,林工桌面的事脉系统图已经自动地扩展了很多细节,并在事脉图上有多种替代方案的执行路径显示出来…,

  接下来的详细设计、审核、样机制作、试验测试的工作都会调动适当的资源动态地、有预计地加入进来,事脉管理系统会不断地给出可能的实施路径的经济、技术指标,供林工选择决策。林工的这个事脉网就像一个小宇宙,从产生创意灵感开始发生事脉的膨胀,又随着时间推移,一个个预想事件成为现实和历史,开始收缩,最后收敛到林觉最终设想的实现——一个真正模拟鸟类飞行的飞行器模型制作成功!

  林觉的发明原型制作过程只不过耗时3个月,耗资100万元。这在实际的现实中,没有事脉管理系统驱动下的智慧制造系统的情况下,是难以想象的,也许这个目标在现实中,花费3年1000万元也不一定能做到。当然,可以继续想象,在事脉管理系统驱动下的智慧制造系统的支持下,林觉的发明将以何等的更高的效率应用到生产和生活中,为人们带来更多更好的体验。

  6. 事脉管理推动智慧制造的深远意义

  随着IBM的智慧地球理想的不断清晰化,物联网已经作为一个新的、庞大的基础网络的概念在推行中。物联网的建设是人类智能向其周边的环境设施中渗透融合的必然结果,是人类期待与环境友好相处的宏伟工程。未来的智慧制造系统,依然是一个对物资进行加工的系统,必然在极大程度上依赖物联网来运行,但物联网始终还只是一个静态的智能设施的网络,要发挥这个网络的价值,必然要在这个网络上跑一些有价值的新过程以及更有价值地来跑现有的过程。未来的智慧制造系统,需要怎样的更有价值的过程管理系统呢?智慧制造系统不仅仅需要物联网,更需要事脉网。

  比如,智慧制造中希望实现的“并行工程”的问题,实际上关键的核心也在事脉管理上。事脉管理系统实质上就是一个智慧制造过程的动态架构系统,如何改串行的任务活动为并行,如何充分利用时差的效应持续地运行事脉,充分利用不同地域的资源有效驱动事脉,如何“压扁”事脉图,将会是事脉管理有效支持“并行工程”的亮点之一。

  无论从能源还是从物资资源的角度来看,人类的不断增长的需求和能源与自然资源逐渐枯竭的矛盾必然越来越尖锐,未来的智慧制造系统,必须是一个节约型和精细型的智慧制造系统,会试图只在有需要的时候才会启动精确数量产品制造过程,这使得制造过程相关的环节的活动需要更加精准地配合,并能适时地组合多样的制造能力。要满足这样的要求、实现这样的目标,不仅仅要解决智能的基础设施网的集成问题,更要解决包括智能设计、智能工艺过程编制、智能生产过程调度、智能检测诊断和补偿、智能加工过程控制、智能质量过程控制和智能生产经营决策等一系列人机结合的智能活动的整体动态集成的问题。而建设一个强壮的、规模宏大的事脉管理系统,恰恰是解决这个问题的未雨绸缪的解决方案。

(责编:韩雨彤)


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