特約撰稿人：上海汽車集團股份有限公司培訓中心 王靈運
中國設備管理協(xié)會點檢工程技術中心 李 輝
自從工業(yè)4.0在2013年4月漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出后，引起了全社會的廣泛關注。2014年，中德雙方簽署《中德合作行動綱要》，提出加強工業(yè)4.0合作，國內(nèi)企業(yè)也將工業(yè)4.0作為企業(yè)升級轉型的一次契機。但工業(yè)4.0作為一個概念，或者一場革命(第四次工業(yè)革命)，就像一把達摩克里斯之劍，為工業(yè)企業(yè)帶來了新的壓力。因此只有對工業(yè)4.0更好地理解，并明確自身的需要，才能真正實現(xiàn)工業(yè)4.0與企業(yè)的有機結合。
工業(yè)4.0的特點非常清晰，即通過信息通訊技術和網(wǎng)絡空間虛擬系統(tǒng)相結合的信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System)，將制造業(yè)向智能化轉型。這種轉變下，工業(yè)4.0中“智能制造”、“智能生產(chǎn)”和“智能物流”的主題，將使企業(yè)高度自動化，高度信息化，高度網(wǎng)絡化，這也勢必大大提升企業(yè)對設備的關注度，同時也對工業(yè)4.0環(huán)境下的設備管理提出新的要求。下文重點闡述面臨這種工業(yè)環(huán)境，設備管理者該如何應對挑戰(zhàn)與機遇。
工業(yè)4.0帶來三重“便利”
工業(yè)4.0將對設備管理產(chǎn)生巨大的影響。在通過互聯(lián)網(wǎng)完成工廠縱向集成和端到端集成后，整個工廠、甚至若干工廠間的設備形成互聯(lián)的網(wǎng)絡，系統(tǒng)將自動拉動所有人員進行設備維護。管理者可以根據(jù)所有設備的實時狀態(tài)進行生產(chǎn)計劃和配置，設備的維護經(jīng)驗和故障信息可以得到更充分地共享和交流，設備的備品配件也能夠更好地統(tǒng)籌管理和使用，這都將大大提升設備的使用效率和快速響應速度。具體而言，主要體現(xiàn)在以下三重“便利”。
通過互聯(lián)網(wǎng)完成工廠縱向集成和端到端集成后，工廠甚至工廠間的設備形成互聯(lián)網(wǎng)絡
設備管理組織更加扁平化，組織信息得到更多共享
針對以技術和網(wǎng)絡為先導的工業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)轉型，首先可能打破的是目前設備管理的組織架構�！ 鹘y(tǒng)的設備管理組織基本上是直線職能制，其存在原因是由于管理設備的權威基本是在組織的上端，當決策被上層制定后，從上至下的信息和任務傳遞方式比較容易被基層接受。但是這種傳遞大多是單向的，或者是不充分的由下向上和部門之間的信息傳遞，上層管理者在不能充分了解相關信息和數(shù)據(jù)的情況下做出的決定，就會出現(xiàn)與現(xiàn)場不符的現(xiàn)象。另外這種架構也不能很好地激勵基層人員的積極性。不過,在很多推行精益生產(chǎn)的企業(yè)中，基于全員生產(chǎn)性維護(TPM)方法下的設備管理系統(tǒng)部分地彌補了直線職能制的缺點，它在直線職能制的組織架構之外增加了許多矩陣制的活動小組來解決問題，來自不同部門的成員在小組的定期活動和交流中，增加了信息的傳遞，大大提高了平級之間的信息共享。但是這種方式中管理者和基層人員之間大多還處于一種結果導向和由下向上匯報的過程，而活動小組從高層管理者得到信息的過程也相對被動�！ ⌒畔⒐蚕韱栴}在工業(yè)4.0的企業(yè)中可謂水到渠成，信息收集和信息分析都可以通過物聯(lián)網(wǎng)的方式直接在工作終端(設備)中得到。只要開通相關的權限，所有的信息就可以通過搜索終端在數(shù)據(jù)庫中取得。在統(tǒng)一系統(tǒng)中，所有的數(shù)據(jù)無需增加重復收集的過程，只要不斷地調(diào)用和計算即可。例如，在生產(chǎn)現(xiàn)場統(tǒng)計設備綜合效率(OEE)的數(shù)據(jù)，原先需要收集一個時段中,設備計劃生產(chǎn)過程的實際停機時間、每個零件生產(chǎn)的節(jié)拍、生產(chǎn)零件的數(shù)量和合格品的數(shù)量等數(shù)據(jù)。一般這些數(shù)據(jù)可能出自不同職能部門的不同系統(tǒng)，但在高度信息化和網(wǎng)絡化的4.0時代，所有的信息可以實時從設備(智能工廠中物質就等于信息)上得到，并能實時計算反饋結果。
由于信息化和網(wǎng)絡化的便利，很多流程和工作也將由電腦實現(xiàn)。隨著高度自動化，工廠中原先以勞動密集型為主的生產(chǎn)形式逐漸變化為資金和技術密集型的形式，這種變化目前在國內(nèi)沿海經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)已經(jīng)越來越明顯，同時逐漸向中西部地區(qū)蔓延。隨著高效的信息處理方式及智能決策的輔助，將大大增加所有人的管理幅度，這種變化將在組織信息越來越充分分享的同時，使管理架構變得更加扁平化。
設備管理流程發(fā)生巨變,執(zhí)行更加標準化
隨著工廠信息化和網(wǎng)絡化、以及設備自動化程度的提高，設備管理制度中的流程將發(fā)生巨大改變。原先流程中由人工進行操作的很多工作結點將由設備替代，若干年前銀行人員被電腦和ATM機替代的場景也將在工廠中更頻繁地發(fā)生�！ ‘斎还I(yè)4.0對設備管理制度的編制是有好處的。制定制度的前期就有充分和有效的數(shù)據(jù)為決策者提供依據(jù)，再配以有效的分析系統(tǒng)，將大大提高制度制定的效率和效果。例如對于設備綜合效率的提升，系統(tǒng)就可以按照設定參數(shù)幫助決策者自動收集相關數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中影響綜合效率的關鍵因素，從而更高效和有針對性地研究和解決問題。
這種變化對設備管理制度的執(zhí)行是正向的，原先人為因素較多的執(zhí)行過程將變得更加標準和嚴格。系統(tǒng)只需按照制度和流程設定程序，在條件滿足時就會嚴格執(zhí)行，這也使程序的進行更加清晰。例如設備故障報修制度，流程文件要求在不同的停機時長后得到不同級別的響應。信息化不充分的條件下，由于信息傳遞不及時和人為掩蓋而造成推諉和響應不及時。但在工業(yè)4.0的工廠中，系統(tǒng)將在不同的時間點自動給不同的管理者發(fā)送信息：設備一旦發(fā)生故障,系統(tǒng)會馬上通知班組長，若15min未恢復，將自動報警通知維修人員進行維修，1h后如果未修復，則升級至車間主任。整個流程，設備會嚴格按照設定的維護計劃自動發(fā)出指導和報警，提醒相關執(zhí)行者完成任務，在由系統(tǒng)主導的執(zhí)行過程中，不會給任何執(zhí)行者推諉的理由,所有人員將被拉入嚴格的標準化工作狀態(tài)中。
物質就是數(shù)據(jù)，設備維護更便利
工業(yè)4.0強調(diào)物質就是數(shù)據(jù),從技術層面上來說,無論是一整套設備還是設備當中的1個元器件,理論上都能夠將相關信息提供到系統(tǒng)中。這種提前采集到的數(shù)據(jù)可以預警相關潛在故障，而不是必須瀕臨故障或出現(xiàn)破壞性現(xiàn)象后才去處理。例如:通過軸承的振動頻率和原始數(shù)據(jù)來判斷軸承是否損壞，當發(fā)現(xiàn)頻率變化時,軸承往往已經(jīng)處于快速損壞期,對設備效率影響較大。而工業(yè)4.0下的智能軸承卻可以在原材料和軸承的油脂中增加相應傳感器,當軸承的原材料應力變化到一定程度或者軸承油脂中金屬碎片濃度達到一定值時,通過系統(tǒng)發(fā)出維護或者修理的信息,使準備和維護的時間大大提前。
工業(yè)4.0考驗設備管理者
在精益生產(chǎn)中提到的自動化概念，由于設備和零件都具有信息傳遞能力，將可能從原先發(fā)現(xiàn)設備問題后停止并通知人員處理的過程，變?yōu)樵O備發(fā)現(xiàn)問題后，零件和設備之間按照程序自適應的過程。但是事物的兩面性要求必須更加深入了解這種變化會給企業(yè)帶來的問題，這也是更需要關注的方面。
對人員素質提出更高要求
隨著工業(yè)4.0的推進，在工廠高度自動化、高度信息化和網(wǎng)絡化的變化中，工廠將面臨人員減少的窘境，一方面設備的高效率不需要過多的員工參與生產(chǎn)，很多勞動密集型工廠一旦改造成為自動化生產(chǎn)線后，可能只需要原先10%的人員進行操作，設備對人員的替代現(xiàn)象非常明顯。智能生產(chǎn)中的代表性設備3D打印機的加法式生產(chǎn)和快速復制能力將顛覆目前大多數(shù)生產(chǎn)模式。另一方面，一些操作人員因能力所限，無法完全操作設備，設備柔性化要求的不再是單純地按按鈕工作，更多的是根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀調(diào)整設備，并保證智能工廠的正常運行。設備應用技術的突飛猛進使設備管理人員和維護人員面臨同樣的挑戰(zhàn)，對新技術的及時掌握是管理和維護設備的基礎，做到在大數(shù)據(jù)中及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取措施，修訂制度也將給設備管理者帶來更大的壓力�！ ∫虼�，對于人員素質的變化，企業(yè)應提前做好準備，尤其是對設備管理人員和維護人員的準備，需要在工業(yè)4.0實施之前完成，否則將成為企業(yè)運營的瓶頸。
此外，由于設備信息化和網(wǎng)絡化的實現(xiàn)，維護人員遠程監(jiān)控和修理設備變得比較容易，因此設備人員彈性工作制和設備外包也是工廠解決富余設備人員的一條路徑。
對工廠安全提出更高要求
當今工廠運營中，放在首位的工作應該是安全問題，再者是整個生產(chǎn)運行系統(tǒng)要能夠安全運行。
工業(yè)4.0會使單個設備的安全性大大提高，許多的潛在危險解決都在產(chǎn)品設計中加入到設備的傳感器中。但工業(yè)4.0工廠的安全問題還需要在以下3個方面引起關注。
第一，工業(yè)4.0內(nèi)部的設施是相互聯(lián)接、同步運行的，生產(chǎn)中某些關鍵結點的小問題將可能產(chǎn)生連鎖反應，甚至是雪崩效應，最終會對整個工廠產(chǎn)生影響。
第二，工廠信息化和網(wǎng)絡化的特性將使整個工廠在某些領域暴露在外界，這種開放可能導致工廠系統(tǒng)受到外部的攻擊，造成整個企業(yè)的癱瘓。
第三，工業(yè)4.0的很多元器件和軟件技術還掌握在國外公司手中，有些設備和元器件只要花錢就可以買到，有些則是被國外限制出口的，為今后的設備管理帶來風險。
對于安全問題，在設備前期管理過程中就要仔細的思考，要從長遠的設備使用角度看，對設備的安全尤其是一些不可控的戰(zhàn)略性安全問題進行思考。在建設4.0工廠之前，就需要考慮工廠中的設備和元器件在后期的運行過程中是否安全，其備品配件能否及時買到，價格合適與否;元器件及軟件有無后門，是否存在外部侵入風險;國內(nèi)的替代產(chǎn)品多久能夠出現(xiàn)等，這些都是工業(yè)4.0工廠安全的關鍵點。
工業(yè)4.0工廠中設備對人員的替代現(xiàn)象非常明顯
標準化建設需要過渡期
大多數(shù)工廠希望逐步完成工業(yè)4.0這一轉化過程，因為一次性完成這種轉換需要投入大量的成本，而如果原有的固定資產(chǎn)(設備)不能很好地退出，將為工廠的決策帶來很大的困擾。
讓這些固定資產(chǎn)能夠被利用的最好辦法就是對這些設備進行低成本改造，使其在一定程度上達到工業(yè)4.0的要求，得以繼續(xù)使用。所以工業(yè)4.0的標準、控制方式的標準、接口的標準、元器件的標準等將決定工廠改造和投入的策略。而在工業(yè)的行業(yè)標準中，從來就是多個標準同時存在，過多的“接口”增加了整個工業(yè)4.0推進的難度和成本。
誰擁有標準誰就擁有話語權，想?yún)⑴c工業(yè)4.0的實施，我國要在國家層面制定標準，并兼顧我國企業(yè)特色。標準應該有過渡期，不一定要求所有工廠都一步到位，可以逐步從工業(yè)3.0到3.5再到4.0進行過渡。設備標準、傳輸方式、網(wǎng)絡接口等方面，也需要有前瞻性和對不同階段的兼容性�！�
工業(yè)4.0對整個工廠而言，是一次大的革命，對設備管理的影響會涉及到方方面面，也看到工業(yè)4.0優(yōu)勢的同時，也一定要堅持結合自身設備管理的特點，建設滿足自己需求的工廠，這其中需要做很多的研究和均衡，才能使這次變革為工廠帶來更強的競爭力。
