質(zhì)量4.0：以人為本的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、工業(yè)4.0、大數(shù)據(jù)……關(guān)于這些術(shù)語(yǔ)，每個(gè)從業(yè)者都有自己略微不同的定義。這里面有一個(gè)被大多數(shù)定義所錯(cuò)過(guò)的含義，這個(gè)含義將改變質(zhì)量從業(yè)者對(duì)自己所使用的連接技術(shù)的看法，即：人與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，將為生產(chǎn)場(chǎng)所創(chuàng)造一個(gè)全面的解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)的困境

最初，互聯(lián)網(wǎng)是關(guān)于“物”的連接——節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)到計(jì)算機(jī)。實(shí)現(xiàn)這一切的骨干技術(shù)的基本原理大致保持不變，發(fā)生變化的（并且以令人瞠目結(jié)舌的速度發(fā)展的）是計(jì)算能力呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，成本呈指數(shù)級(jí)下降。雖然“物聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)詞可能是一個(gè)誤導(dǎo)，但物聯(lián)網(wǎng)是受這個(gè)宏觀趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)的。隨著計(jì)算設(shè)備的小型化和部署成本的降低，硬件和軟件制造商正在尋找物聯(lián)網(wǎng)的新用途。

在工廠(chǎng)車(chē)間，物聯(lián)網(wǎng)意味著將機(jī)器連接起來(lái)，同時(shí)收集機(jī)器的性能數(shù)據(jù)和傳感器的數(shù)據(jù)。衡量整體設(shè)備效率（OEE）等關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)將變得非常容易，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)所需的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是使用便宜且可獲取數(shù)據(jù)的傳感器自動(dòng)收集的。OEE易于追蹤，并且可以粗略地代表運(yùn)營(yíng)效率。通過(guò)類(lèi)似OEE的簡(jiǎn)單測(cè)量，工程人員和管理層為提高質(zhì)量和效率所采取的行動(dòng)可以通過(guò)加分或減分來(lái)評(píng)價(jià)。這些簡(jiǎn)單的度量標(biāo)準(zhǔn)是如此的成功，以至于提供不同復(fù)雜性等級(jí)的機(jī)器監(jiān)控應(yīng)用程序的供應(yīng)商，已經(jīng)形成了一個(gè)產(chǎn)業(yè)。

但是制造業(yè)中人的因素呢？你如何衡量整合了機(jī)器和人員的整體流程效率（OPE）？你如何知道換模程序是否被遵守？操作員是否正確使用了導(dǎo)熱膏？O形圈是否被正確放置？能夠持續(xù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)商品的員工是誰(shuí)？他的良好表現(xiàn)是否以時(shí)間成本為代價(jià)？對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)通常只關(guān)注機(jī)器，往往不能回答這些問(wèn)題。

即使是自動(dòng)化程度最高的設(shè)施，也需要操作人員負(fù)責(zé)正確裝配、維護(hù)和監(jiān)控?，F(xiàn)在我們可以輕松地從機(jī)器收集大量數(shù)據(jù)，我們也可以密切監(jiān)視它們并在問(wèn)題發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)測(cè)。不過(guò)，這不是工業(yè)4.0的承諾嗎？如果你沒(méi)有很好的方法讓操作員基于機(jī)器的數(shù)據(jù)采取必要措施，或者你沒(méi)有辦法驗(yàn)證過(guò)程是否被正確完成，那么機(jī)器數(shù)據(jù)就是無(wú)用的。此外，無(wú)論是出于合規(guī)性還是優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理的考慮，你都需要對(duì)這些人員的操作進(jìn)行追溯。與機(jī)器不同，人類(lèi)操作員沒(méi)有方便的通信接口，來(lái)讓我們理解他們正在做什么，以及出現(xiàn)了什么錯(cuò)誤。雖然制造商通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)機(jī)器的了解程度越來(lái)越高，但制造環(huán)境中的人為因素仍然是一個(gè)黑匣子。

我們?cè)诠S(chǎng)中使用的傳統(tǒng)質(zhì)量管理系統(tǒng)（QMS）采用的方法大多以操作員為中心，但它們也受限于僵硬的工作流，難以根據(jù)實(shí)際車(chē)間場(chǎng)景進(jìn)行定制。它們提供的是孤立的接口，不方便用戶(hù)使用，并且缺乏簡(jiǎn)單和便宜地與機(jī)器、傳感器和工具集成系統(tǒng)相連的能力。事實(shí)上，質(zhì)量是一個(gè)不斷變化的目標(biāo)，需要一個(gè)靈活的軟件平臺(tái)來(lái)適應(yīng)不斷變化的工廠(chǎng)環(huán)境。信息技術(shù)引導(dǎo)的定制開(kāi)發(fā)項(xiàng)目可以生成適合工廠(chǎng)獨(dú)特環(huán)境的質(zhì)量系統(tǒng)，但是它們往往昂貴并且部署非常耗時(shí)。同時(shí)，定制的屬性使它們難以維護(hù)和升級(jí)。

新一代質(zhì)量工具

展望未來(lái)，我想分享幾個(gè)將車(chē)間物聯(lián)網(wǎng)整合到一個(gè)靈活的、高質(zhì)量集成的、以人為中心的軟件系統(tǒng)中的實(shí)例。

在注塑成型公司Techniplas，手動(dòng)裝配工作站配備了一個(gè)集成了傳感器的制造應(yīng)用程序，以幫助、指導(dǎo)操作員完成將軟管組裝到歧管的半自動(dòng)化過(guò)程。該工作站的部件組裝形式多樣，每個(gè)產(chǎn)品變體在外觀上都很相似。此外，組裝機(jī)器的壓力供應(yīng)不足可能導(dǎo)致組裝好的部件看上去沒(méi)問(wèn)題，但在下游的質(zhì)量控制中卻被發(fā)現(xiàn)不合格。Techniplas采取了下述集成解決方案：將一個(gè)小型物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到壓力傳感器和簡(jiǎn)單的按燈揀貨系統(tǒng)，用以選擇正確的零件；這些設(shè)備又連接到提供操作員交互式標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序（SOP）的計(jì)算機(jī)。隨著裝配的進(jìn)行，按燈揀貨系統(tǒng)照亮正確的零件箱，傳感器確保氣動(dòng)系統(tǒng)符合規(guī)格要求。如果超出規(guī)范，系統(tǒng)會(huì)呼叫主管，操作員也將收到視覺(jué)警示。內(nèi)置的分析引擎收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并將其實(shí)時(shí)提供給生產(chǎn)線(xiàn)主管。最終結(jié)果是：工作站實(shí)現(xiàn)了零缺陷。

Techniplas的制造工程師香農(nóng)?尼克爾斯說(shuō)：“產(chǎn)量增加了，我們將缺陷減少到了零。系統(tǒng)持續(xù)收集數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)置的分析功能，我們可以查看每個(gè)部件、每個(gè)步驟所需的時(shí)間，以確定瓶頸并專(zhuān)注于單個(gè)步驟。該系統(tǒng)還能用于培訓(xùn)操作員，而不必專(zhuān)設(shè)一個(gè)操作員來(lái)當(dāng)培訓(xùn)師。作為負(fù)責(zé)生產(chǎn)線(xiàn)的工程師，我可以對(duì)制造應(yīng)用程序進(jìn)行完全控制，并且可以對(duì)其進(jìn)行定制，增加操作員工作流程和傳感器集成，而無(wú)須編寫(xiě)任何代碼?！?/p>

未來(lái)質(zhì)量體系的另一個(gè)例子可以在Dentsply Sirona公司看到。該公司的牙齒綜合解決方案包括耗材、設(shè)備、技術(shù)和特殊產(chǎn)品。Dentsply Sirona的種植部門(mén)提供口腔種植全階段的解決方案，包括通過(guò)其Atlantis產(chǎn)品組合來(lái)設(shè)計(jì)和制造適合特定患者的牙基和牙冠。

Atlantis解決方案是為每位患者量身定制的，每個(gè)產(chǎn)品包都包含各種部件的組合，例如螺釘和種植指南——指導(dǎo)臨床醫(yī)師安裝牙齒種植體。每個(gè)包都是獨(dú)一無(wú)二的，并有數(shù)十萬(wàn)種組合方式。顯然，在正確的部件盒子中拿取正確的部件至關(guān)重要。

為了成功實(shí)現(xiàn)包裝和交付的準(zhǔn)確性，Dentsply Sirona種植部門(mén)利用制造應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)和部署了一個(gè)高質(zhì)量的應(yīng)用程序，以支持產(chǎn)品驗(yàn)證站，并對(duì)操作員進(jìn)行指導(dǎo)。在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的制造應(yīng)用程序會(huì)顯示簡(jiǎn)單指導(dǎo)，其復(fù)雜的后端系統(tǒng)將直接與Dentsply Sirona 種植部門(mén)的ERP系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)話(huà)。同時(shí)，集成的按燈揀貨系統(tǒng)會(huì)照亮所需部件的箱子。整個(gè)驗(yàn)證流程可以動(dòng)態(tài)地指導(dǎo)操作員完成包裝順序，從而降低完成訂單時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，使得整體質(zhì)量結(jié)果不再僅僅依賴(lài)于操作員。這可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的工作流程，減少新操作員的培訓(xùn)時(shí)間，提高產(chǎn)出，并實(shí)現(xiàn)更好的質(zhì)量結(jié)果。

Dentsply Sirona種植部門(mén)的高級(jí)過(guò)程工程師丹?羅恩說(shuō)：“通過(guò)充分利用現(xiàn)有的后端系統(tǒng)，我們能夠控制一個(gè)非常復(fù)雜的、具有成千上萬(wàn)產(chǎn)品變體的流程。該系統(tǒng)是自選式的，所以我們能夠根據(jù)需求定制制造應(yīng)用程序，自己解決問(wèn)題，減少對(duì)外部供應(yīng)商的依賴(lài)，并更好地集中我們的信息技術(shù)資源。今天，我們有能力從我們的流程中獲得真實(shí)、有用的數(shù)據(jù)，幫助員工更好地了解流程效率，同時(shí)針對(duì)每一個(gè)訂單、每一個(gè)部件有效地實(shí)施管理?！?/p>

這兩個(gè)系統(tǒng)都將交互式工作指令（人為因素）與基于傳感器的防錯(cuò)功能結(jié)合在一起，如此，一些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)也可能產(chǎn)生巨大影響。

制鞋公司新百倫面臨的挑戰(zhàn)是該公司的產(chǎn)品質(zhì)量在很大程度上依賴(lài)于一個(gè)手動(dòng)的過(guò)程。使用紙張來(lái)收集數(shù)據(jù)很困難。此外，很難從所有收集到的數(shù)據(jù)中調(diào)取有用的信息，并在一條生產(chǎn)線(xiàn)與下一條生產(chǎn)線(xiàn)之間分享缺陷信息，更不用說(shuō)工廠(chǎng)之間的信息共享。在生產(chǎn)車(chē)間，新百倫采用了一個(gè)高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有操作界面友好的特性，并使用分布在整個(gè)工作流中的平板電腦和觸摸屏計(jì)算機(jī)收集豐富的數(shù)據(jù)。在質(zhì)量檢查點(diǎn)，操作員只需點(diǎn)擊存在問(wèn)題的鞋子圖像即可進(jìn)行分類(lèi)并報(bào)告缺陷。這些簡(jiǎn)單的 “數(shù)字表格”取代了書(shū)面表格，后者需要大量紙張，而且必須手動(dòng)輸入計(jì)算機(jī)并在計(jì)算機(jī)上制表。新百倫公司制造創(chuàng)新副總裁伊迪絲?哈蒙說(shuō)：“借助該系統(tǒng)，我們現(xiàn)在能夠捕獲所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并了解生產(chǎn)問(wèn)題的根源。我們現(xiàn)在對(duì)數(shù)據(jù)有了更多的信心，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化分析。我們可以把全程數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計(jì)師；可以使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行工廠(chǎng)到工廠(chǎng)、價(jià)值流到價(jià)值流的追蹤；還可以將精益管理實(shí)踐數(shù)字化，并促進(jìn)整個(gè)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化工作，以更好地衡量質(zhì)量和績(jī)效。”

未來(lái)將何去何從

這些案例中質(zhì)量軟件系統(tǒng)之間的共性，是采用了自選式制造應(yīng)用程序，使流程工程師能夠創(chuàng)建和維護(hù)以操作員為中心的質(zhì)量工作流程，完全根據(jù)特定的制造流程進(jìn)行定制，并利用車(chē)間即插即用集成的物聯(lián)網(wǎng)來(lái)跟蹤和驗(yàn)證操作員工作流程。每個(gè)人都能使用合適的技術(shù)直接將質(zhì)量要求嵌入到流程中——在某些情況下，就像平板電腦操作一樣簡(jiǎn)單；在其他情況下，在多個(gè)傳感器和操作員界面之間提供直接反饋。對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，這是所謂“物聯(lián)網(wǎng)”的難得機(jī)遇：實(shí)現(xiàn)了車(chē)間人員、工具、機(jī)器與使用的傳感器、執(zhí)行的程序之間“最后一公里”的連接。