很久前讀過一個故事，大概講的是：
20世紀(jì)初福特公司一臺電機出現(xiàn)故障，很多工程師都修不好，于是聘請德國專家斯坦門茨來維修。斯坦門茨在電機旁邊觀察邊敲打，然后用粉筆在電機外殼畫了一條線：“打開電機，在記號處把里面的線圈減少16圈。”福特工程師半信半疑地將線圈減少，結(jié)果電機真的好了。
這次電機維修斯坦門茨收取了1萬美元酬金，他還特地列了一張費用說明：“用粉筆畫一條線1美元，知道在哪里畫這條線9999美元。”
當(dāng)時，這個故事被貼上“知識就是財富”的標(biāo)簽，其實放在今天的工業(yè)企業(yè)場景中，這是一個“專家經(jīng)驗發(fā)揮價值”的典型。
■經(jīng)驗主義與數(shù)據(jù)價值的博弈
在工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代，經(jīng)驗主義一度發(fā)揮著不可替代的價值。
不夸張地說，當(dāng)代制造業(yè)基本都走過一段經(jīng)驗主義道路，靠習(xí)慣和工作經(jīng)驗來管理企業(yè)，靠老師傅在一線車間的經(jīng)驗傳幫帶徒弟。
圖1.20世紀(jì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代的生產(chǎn)車間
直到ERP的誕生，將企業(yè)的管理思想逐漸固化和規(guī)范下來，用ERP改造管理經(jīng)驗主義；到MES的應(yīng)用，將企業(yè)生產(chǎn)制造的流程固化和規(guī)范下來，用MES改造生產(chǎn)制造經(jīng)驗主義。
但不得不說，工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代企業(yè)內(nèi)外部環(huán)境相對穩(wěn)定，挖出多少鐵礦石就一定能生產(chǎn)出多少鐵或鋼材，相對簡單的干擾條件，經(jīng)驗主義幾乎可以準(zhǔn)確地預(yù)測和分析結(jié)果。而現(xiàn)在，市場的瞬息萬變、技術(shù)的飛速發(fā)展、工業(yè)設(shè)備的升級換代，專家的經(jīng)驗主義是否還能上演“斯坦門茨”般的神奇？
也許并不能。
現(xiàn)今的制造企業(yè)，是一個由數(shù)據(jù)充斥的商業(yè)綜合體，其數(shù)據(jù)有很多種。簡單列舉就包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲與備份、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)建模與可視化、數(shù)據(jù)分析與預(yù)測等過程數(shù)據(jù)；涉及的數(shù)據(jù)類型包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，也可以分為實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)，還可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，來源包括企業(yè)的信息系統(tǒng)、設(shè)備、傳感器、供應(yīng)鏈以及社交網(wǎng)絡(luò)。
如何從這些種類繁多的數(shù)據(jù)中挖掘價值？如何讓企業(yè)從依靠經(jīng)驗主義過度到數(shù)據(jù)價值洞察階段？這既是一個相互博弈的過程，也是一個不斷探索和實踐的過程。
■制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的鴻溝
在經(jīng)驗主義和數(shù)據(jù)價值博弈此消彼長的過程中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮著巨大的使能作用。但客觀來講，制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)之間的鴻溝比大家想象得要大。
筆者曾經(jīng)參觀過很多制造企業(yè)，不管是總裝線上舞動著機器人手臂的汽車主機廠，或是焊接車間電光火石般的重型裝備企業(yè)，抑或是需要更換防塵防靜電服才能進(jìn)入的電子企業(yè)，還是正在流水線上發(fā)酵或裝罐的釀酒企業(yè)，大多數(shù)伴隨著轟鳴的機器聲、或多或少嗆鼻的味道。
當(dāng)這些企業(yè)將某一單點應(yīng)用作為樣板呈現(xiàn)在同行企業(yè)面前時，支撐其業(yè)務(wù)運行的工藝流程、IT系統(tǒng)或是生產(chǎn)線往往被聲聲稱道，因為還有更多企業(yè)沒有達(dá)到這樣的水平。
但如果做個橫向?qū)Ρ鹊脑�，隨便一個IT公司的實驗室、或是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的創(chuàng)新中心，都比以重資產(chǎn)著稱的制造企業(yè)車間高大上得多，其信息化應(yīng)用也要成熟得多。
所以，當(dāng)云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能這些概念鋪天蓋地襲來的時候，仍然需要對中國制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀保持著理性認(rèn)識：因為還有很多企業(yè)MRP都跑不起來，還有很多企業(yè)連物料和圖紙以及其他技術(shù)資料的關(guān)聯(lián)性都做不好，還有很多企業(yè)必須依靠手工變更BOM信息。
事實是，制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的融合并沒有想象簡單，制造業(yè)長期固化和累積的習(xí)慣、經(jīng)驗、模式，在互聯(lián)網(wǎng)強調(diào)靈活和快速迭代的特性面前，存在著不只是技術(shù)就可以逾越的鴻溝。
圖2.國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》
這也是中國政府大力推動“中國制造2025”戰(zhàn)略、2016年出臺《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》、2017年簽署發(fā)布《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》的原因。
鴻溝雖在，跨越在即。
■天合光能與阿里云的結(jié)緣
過去三年時間，工信部一共遴選確定了206個智能制造試點示范項目，其中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用項目28個，為跨越制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的鴻溝豎立風(fēng)向標(biāo)。
圖3.天合光能常州總部基地
直到走進(jìn)天合光能這家年營業(yè)額270億人民幣的傳統(tǒng)制造企業(yè)，參觀其生產(chǎn)光伏組件的車間電子看板上實時呈現(xiàn)的運行數(shù)據(jù)，直到天合光能智能制造負(fù)責(zé)人告訴筆者7%的A品良率提升，才真正領(lǐng)會到“經(jīng)驗主義”和“數(shù)據(jù)價值”的融合可以帶來如此大的效益。
天合光能是全球最大的光伏組件供應(yīng)商，截至2016年，天合光能組件累積發(fā)貨量超過23GW，全球排名第一，位列“全球新能源企業(yè)500強”第19名。
作為天合光能的主要產(chǎn)品，光伏組件的A品率直接關(guān)乎著企業(yè)利潤率（以光電轉(zhuǎn)化率為標(biāo)準(zhǔn)，其中電池片轉(zhuǎn)化率在18.8%以上的為A品）。如何提升生產(chǎn)制造過程中的A品率，成為橫亙在天合光能發(fā)展進(jìn)程中的攔路虎。
一方面，天合光能在技術(shù)研發(fā)方面已經(jīng)盡可能做到極致，專門成立了光伏科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，先后16次刷新了光伏電池和組件的轉(zhuǎn)換效率、輸出功率等世界紀(jì)錄；另一方面，天合光能不斷深化ERP、MES等系統(tǒng)應(yīng)用，提升信息化管理規(guī)范和水平，向管理要效能。
圖4.天合光能電池車間的ET工業(yè)大腦電子看板
在天合光能智能制造負(fù)責(zé)人徐連榮看來，當(dāng)企業(yè)信息化發(fā)展到一定階段，就是向數(shù)據(jù)要價值的時候。因為ERP/MES等系統(tǒng)是記錄和規(guī)范數(shù)據(jù)，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺側(cè)重分析和挖掘數(shù)據(jù)。二者相輔相成，對企業(yè)來說可以實現(xiàn)互補。
天合光能是如何在ERP/MES等系統(tǒng)基礎(chǔ)上，向數(shù)據(jù)要價值的呢？
通常情況下，一片光伏電池的生產(chǎn)需要6大工藝：表面制絨、擴散制結(jié)、腐蝕清洗、鍍膜、絲網(wǎng)印刷、測試分選等，每一道工藝都對應(yīng)著復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，譬如絲網(wǎng)間距、室內(nèi)氣溫、下壓壓力、絲網(wǎng)間隙、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、酸堿度……每一個參數(shù)都會影響著電池片的成型。
天合光能首先選擇4條光伏電池生產(chǎn)線作為試點，將車間設(shè)備進(jìn)行了升級改造，在產(chǎn)線上增加了數(shù)百個傳感器，對密度、風(fēng)壓、風(fēng)速、距離、濃度、質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行采集，并將海量數(shù)據(jù)輸入阿里云的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——ET工業(yè)大腦，隨后通過人工智能算法，對所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)分析，構(gòu)建大數(shù)據(jù)模型，精準(zhǔn)分析出與生產(chǎn)質(zhì)量最相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)。
項目開始，阿里云派駐十余名數(shù)據(jù)科學(xué)家研究光伏電池的業(yè)務(wù)流程和制作工藝，結(jié)合專家經(jīng)驗構(gòu)建出數(shù)據(jù)分析模型；項目中，數(shù)據(jù)科學(xué)家與天合光能的專家團(tuán)隊一起對工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，甚至對多維參數(shù)組進(jìn)行調(diào)優(yōu)，找到正相關(guān)的影響因素，逐漸調(diào)整算法模型。
隨著項目的推進(jìn)，天合光能最終在絲網(wǎng)印刷環(huán)節(jié)捕獲到了關(guān)鍵因子。絲網(wǎng)印刷是制作光伏電池電極最普遍的生產(chǎn)工藝，在前序環(huán)節(jié)后，電池片已經(jīng)可以在光照下產(chǎn)生電流，為了將電流導(dǎo)出，就需要通過絲網(wǎng)印刷在電池表面制作正負(fù)兩極。
傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)兩個單獨因子之間的關(guān)聯(lián)，而通過阿里云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實時、快速的分析計算，則可以挖掘出五個甚至更多因子之間的關(guān)聯(lián)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人力所及。
2017年7月，阿里云正式入駐天合光能；10月，經(jīng)過算法的不斷優(yōu)化，對生產(chǎn)工藝參數(shù)的調(diào)整，天合光能試點車間的A品比例提升了5個百分點；12月，試點車間的A品比例從原來的40%提升到了47.3%，提升了7個百分點。
這是傳統(tǒng)專家經(jīng)驗或簡單產(chǎn)線改造無法實現(xiàn)的提升。
徐連榮透露，在目前試點的幾條產(chǎn)線上，光伏電池A品率的提升帶來的收入增加估計超過2000萬，下一步將在全部產(chǎn)線上推廣，預(yù)計每年可提高利潤數(shù)千萬。
同時徐連榮還特別強調(diào)，制造企業(yè)千萬不要一聽到“大數(shù)據(jù)”三個字就抗拒，甚至被嚇到。對于新興技術(shù)可以采取小步快跑的方式，先找一個試點驗證一下，取得效果和良性循環(huán)后再橫向擴展。
■最佳實踐和數(shù)據(jù)價值的轉(zhuǎn)化
從天合光能出來，還有一個問題疑惑不解：數(shù)據(jù)之于天合光能的價值，是否可以快速轉(zhuǎn)化和復(fù)制到其他企業(yè)、甚至是其他行業(yè)？
筆者專門請教了阿里巴巴集團(tuán)副總裁劉松。
除了在阿里擔(dān)任的職位，很少有人知道劉松另一個身份——工信部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長。所以當(dāng)劉松概述起我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和機遇時，他對數(shù)據(jù)的價值尤為看重。
在劉松看來，不同企業(yè)對數(shù)據(jù)價值的挖掘，肯定是不一樣的，但仍然可以找出其中的共通之處。他形象地比喻：就如同醫(yī)生看病，每個病人進(jìn)醫(yī)院都會進(jìn)行各項基礎(chǔ)檢查，量體溫、量血壓甚至驗血、拍X光等，初步判斷出病癥后再做進(jìn)一步確診。給不同的企業(yè)挖掘數(shù)據(jù)價值同樣如此，盡管每個企業(yè)的行業(yè)特點、業(yè)務(wù)流程、工藝類型都不一樣，但最基本的方法論是一致的。
以中策橡膠為例，輪胎生產(chǎn)中的主要原材料是橡膠，中策橡膠每天從全球采購千噸量級的橡膠塊，將橡膠塊合成混煉膠最終進(jìn)入生產(chǎn)線。不同膠源產(chǎn)地、加工廠、批次等數(shù)千個復(fù)雜因子都會影響橡膠塊質(zhì)量，這些因子的相親相斥也直接影響了是否能合成優(yōu)質(zhì)混煉膠。
和以往更依托經(jīng)驗的質(zhì)檢方式不同，阿里云通過人工智能算法，能在短時間內(nèi)處理分析每一塊橡膠的出身，匹配最優(yōu)的合成方案，極大地穩(wěn)定了混煉膠性能，大大降低在加工環(huán)節(jié)的成本投入。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，阿里云已幫助中策橡膠提升混煉膠平均合格率3%-5%。
而這一目標(biāo)的達(dá)成只用了28天，這得益于阿里云此前在一個毫不相關(guān)行業(yè)企業(yè)的積累——協(xié)鑫光伏。
在協(xié)鑫光伏切片的生產(chǎn)過程中，有數(shù)千個生產(chǎn)參數(shù)會影響到切片良品率，例如上部砂漿溫度、下部砂漿溫度、上部導(dǎo)輪溫度、下部導(dǎo)輪溫度等等，任何一個變量的細(xì)微變化都會直接影響到生產(chǎn)結(jié)果。通過阿里云的大數(shù)據(jù)分析算法，就可以對協(xié)鑫生產(chǎn)過程中采集到的全部變量進(jìn)行分析，找出與良品率最為相關(guān)的關(guān)鍵變量。
從協(xié)鑫光伏到中策橡膠，再到天合光能，其實還有液晶屏、芯片、能源、化工等多個工業(yè)垂直行業(yè)，都已經(jīng)享受到了阿里云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺帶來的數(shù)據(jù)價值。
劉松說，從技術(shù)層面來看，只要我們找到跨行業(yè)的最小抽象，就可以將原本復(fù)雜的事情變得簡單，這是用數(shù)據(jù)賦能制造業(yè)的精髓，只要找準(zhǔn)了發(fā)力點，哪怕是1%的效率提升，也會給制造業(yè)乃至整個社會帶來可觀的價值。
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本文標(biāo)題：用數(shù)據(jù)賦能制造業(yè)，看天合光能是如何做的？
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