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制造业服务化和信息化融合技术
来源:    作者:顾新建 张栋 纪杨建 陈芨熙 唐任仲  日期:2011-8-24  类别:生产制造  主题:PDM  编辑:dezai
制造业服务化和信息化是当前制造业发展的两大趋势。制造业服务化是向产品产生过程和使用过程所提供的各种形式服务的总称,服务的主体或客体之一是制
制造业服务化和信息化是当前制造业发展的两大趋势。制造业服务化是向产品产生过程和使用过程所提供的各种形式服务的总称,服务的主体或客体之一是制造企业。制造业服务化的发展一方面是用户需求的产物,另一方面也是技术推动的结果。其中信息技术对制造业服务化的影响最大,信息技术的发展使服务越来越便利,并使过去许多不可能的服务成为可能,如基于网络的各种服务。用户需求的变化需要企业提供更快捷、更方便的个性化服务,而信息技术为企业开展用户服务提供了强大的工具,其优势主要表现在及时、互动和个性化等方面。制造业服务化将信息化作为提供服务的平台和工具,借助信息化手段把服务向业务链的前端和后端延伸,扩大了服务范围,拓展了服务群体,并且能够快速获得用户的反馈信息,能够不断优化服务内容,持续改进服务质量。

  制造业信息化的发展由来已久,现在进入到制造业信息化和工业化全面融合的阶段。制造业服务化是现代工业化的主要特征之一。制造业服务化和信息化融合也是制造业信息化和工业化融合主要的内容。本文对制造业服务化和信息化融合技术进行了研究,分析了其需求,归纳总结了其中的关键技术,并介绍了课题组研发的一个面向制造服务化和信息化融合的信息管理系统。

一、制造业服务化和信息化融合的需求

  1、信息化支持服务专业化和制造业服务化一体化的有机结合

  制造业服务化在分工专业化方面存在两种貌似不同的策略:

  1.1服务专业化 主要采用外包或外协方式,让外部的专业服务公司为企业服务。这是从分工专业化有利于提高工作效率的角度考虑问题。

  1.2制造业服务化一体化 制造企业向产品服务方向延伸,如产品的使用服务、回收服务等。这是从提高产品的使用效率、帮助用户更好地使用产品、满足环保法规要求的角度考虑问题。

  这两种策略似乎矛盾,但其实在不同情况下,各有其优势。需要企业在时间域内充分考虑产品的全生命周期的优化(优化指标包括用户满意度、成本、时间、质量和环保等),在空间域内充分考虑企业各种产品、各种业务的整体优化。在此基础上,采取不同的策略。

  显然,在这种背景下,企业的管理幅度、深度和难度显著增加,企业间的协调范围和难度也大幅增加。信息化可以帮助解决这方面的问题,支持服务专业化和制造业服务化一体化的有机结合。对不同的产品、同一产品生命周期中的不同阶段和任务,根据需要和资源优化配置情况,分别采用服务专业化和制造业服务化策略,争取取得最佳的服务效果和效益。例如,在家电企业提供的家电回收服务中,从效益角度考虑,可能其中的逆向物流部分采用外包的专业化服务更好。面对如此复杂的服务态势,信息化服务平台是必不可少的。

  2、信息化支持“一对一”的个性化服务

  用户分为企业用户和个人用户两类。

  2.1由于竞争的激烈化,越来越多的企业用户追求差异化战略,导致其对个性化服务的需求越来越多。

  2.2随着人们生活水平的提高,个人用户的个性化的服务需求越来越多,这已经成为当今世界的发展潮流。在这种背景下,制造企业为用户提供的“一对一”的个性化服务的需求日益增多。由于制造企业与用户有空间距离,且用户数量往往很多,“一对一”的个性化服务的强度很大。信息技术可以在很大程度上缓解这种强度,其主要表现为:

  (1)即使在个性化服务中,还是有很多通用服务,其特点是标准化、重复性大。因此,对通用服务,信息技术可以发挥很大的作用。例如:在戴尔计算机公司的计算机定制服务中,由于产品的模块化程度高,可以采用配置设计系统,使用户可以方便地在戴尔计算机公司网站上,进行计算机定制配置。

  (2)远程服务。网络技术的发展使得企业的远程服务越来越多和周到。例如,电梯制造企业对自己所生产的电梯进行远程监控,可以及时发现问题,并快速派员解决问题。

  (3)信息服务。其特点是:①容易实现“一对一”的个性化信息服务;②用于服务的信息内容会越来越丰富;③通过网络可以实现快捷的服务。

  (4)知识服务。其特点是:①容易聚合大量的支持“一对一”的个性化信息服务的知识;②容易实现“大众”为“大众”的服务,例如,浙江省服装科技创新平台帮助广大服装设计师建立网上工作室和服装款式样品库,由他们为广大的中小型服装企业进行服装设计服务[http://www.3fnet.com/]。

  3、信息化支持智能服务

  3.1信息技术提高了产品的智能水平,使产品具有自主的智能服务功能。例如,汽车自动倒车停位服务系统,可以帮助用户方便地将汽车精确停位。

  3.2信息技术提高了服务的智能水平,许多服务可以通过软件自动实现。例如,浙江省服装科技创新平台提供了一种在线服装智能排样系统,用户在网站上输入有关数据,系统即可快速进行自动排样,效果比人工排样要好[http://www.3fnet.com/]。

  4、信息化支持面向各种对象的服务

  4.1面向用户的服务 这是最主要的服务。“用户是上帝”,信息化可以全面提升企业的用户服务水平,帮助企业开展创新服务,例如,照相机生产企业提供摄影技术服务、大众的照片交流和共享服务;奶粉生产企业提供婴儿营养知识服务。这些服务虽然与企业产品没有直接的关系,但在让这些潜在的用户得到免费的有价值的服务的同时,树立了企业形象,有利于企业产品的销售。

  4.2面向用户的用户的服务 因为越来越多的制造企业认识到,只有让自己的用户有利可图,产品才有销路。因此,制造企业通过为用户的用户提供服务,使企业的用户有更多的用户,则企业产品的竞争力就会提高。例如,杭州宏华数码科技股份有限公司主要生产数码印花机,为促进这一新产品的推广应用,该公司专门建立了软家装协同设计和制造网站,不仅为数码印花机用户提供服务,还为数码印花机用户的用户——消费者(终端用户)提供服务。在该网站上,消费者可以设计或选择自己所喜欢的图样,然后委托给数码印花企业制造[http://www.hzhh.cn/]。

  4.3面向供应商的服务 通过信息技术可以为供应商提供各种服务,如协同设计服务、采购需求管理服务等。

  信息化制造服务技术的开发和提供者可以是产品生产企业、合作伙伴、供应商、用户和第三方服务提供商。

  本文在制造业服务化和信息化融合的需求分析的基础上,将进一步分析制造业服务化和信息化融合的关键技术,主要分为两大类:

  ①产品全生命周期各阶段中的信息化制造服务技术;

  ②面向产品全生命周期的信息化制造服务技术。

二、产品全生命周期各阶段中的信息化制造服务技术

  产品全生命周期各阶段中的信息化制造服务技术如图1所示。
 

图1 产品全生命周期各阶段中的信息化制造服务技术

  1、 产品研发阶段的信息化制造服务技术

  1.1协同研发服务 利用信息技术,一些复杂产品研发企业建立了协同研发服务平台,吸引合作伙伴乃至用户一起来开展产品协同研发。

  1.2研发工具服务 有些研发工具不常用、价格贵、使用难,又适合远程使用。因此出现了一些在线网络研发工具服务提供商。如在线有限元分析服务等。

  2、产品设计阶段的信息化制造服务技

  2.1协同设计服务 利用信息技术,为合作伙伴提供协同产品设计服务平台。例如,波音通过一个信息服务平台,实现了全球合作伙伴的设计和生产的协同,所开展的787飞机协同设计和制造,是波音史上完工最快、造价最低的一次。

  2.2用户自主设计服务 企业提供信息化的服务工具,让用户自己进行产品创新设计,不但让用户获得自己真正想要的产品,让用户体验创新的快乐,而且企业从用户的创新过程中更深入地了解用户需求。例如,家具生产企业提供网上自主设计平台,支持用户进行家具的配置设计、变型设计。

  3、产品制造阶段的信息化制造服务技术

  3.1专用设备远程服务 有的企业拥有一些比较少见的、需要专门知识的专用加工和测试设备,如快速原型制作设备等[http://www.rp.com.cn/]。可以建立专用设备的远程制造和测试服务平台,通过网络提供服务,提高专用设备的利用率。

  3.2供应商远程监控服务 企业越来越多的零部件加工外包,因此对供应商的加工质量的监控变得日益重要。盈飞无限(InfinityQS)推出的eSPC工具能够为用户提供对供应商生产过程的跨地域的远程实时质量监控服务[http://www.infinityqs.cn/]。

  4、产品销售阶段的信息化制造服务技术

  4.1面向零售商的销售服务 例如,宝洁公司利用网络技术获取零售商销售数据,并为其店铺提供实时存货和现金流信息的零售连锁系统,帮助零售商提高销售额,进行自动补货,减少零售商的缺货损失,同时还可为他们进一步控制库存,从而达到双赢。

  4.2面向用户的销售服务 现在越来越多企业开设自己的销售网站,或者到第三方平台(如淘宝网)开展销售服务,既缩短了供应链,减少投资,又可以快速打开市场。

  5、产品运输阶段的信息化制造服务技术

  5.1物流调度服务 我国企业的物流成本很高,第三方的物流调度服务可以帮助解决这一问题。

  5.2物流监控服务 现在的物流公司基本上都可以做到利用互联网、无线互联网、短信等方式,帮助用户实时地跟踪自己托运的货物所在位置和到达目的地的时间。

  6、产品使用阶段的信息化制造服务技术

  主要是利用信息技术提供产品使用服务、产品增值服务等。其特点是:面向同类产品用户、适应面广、增值大。

  6.1产品使用服务 主要是方便用户使用,保证使用的安全性,降低产品使用的成本等。例如,沃尔沃卡车公司推出了“全金程全面物流解决方案”,包括免费提供给客户的购车前的准确测算、运营线路测评、运营方式评估、司机管理、车辆调度、装卸联接、百公里油耗测算、车辆保养、车辆高出勤率的维护等综合解决方案,其目的是帮助客户寻找行业本身独特的价值链和盈利模式,从而在经营中创造最高的利润价值。

  6.2产品增值服务 主要是在产品基本服务的基础上提供各种增值服务,扩展产品功能,同时使企业获得更大利益。例如,越来越多的手机制造企业将重点转移到手机增值服务上,如依托GPS 和网络地图的导航类增值服务;微博客;播客和音频;新闻阅读和聚合;手机SNS 社区;多方视频会议等。其特点主要是:利润高;消费群体庞大,重复消费频繁,不必担忧经营状况;低成本投入并可搭配其他项目兼营。

  6.3用户支持的知识服务 这是一种面向用户支持工程师的知识服务平台,能够自动搜集用户支持工程师的服务记录,积累和共享服务知识,丰富知识资源,在此基础上,可以快速向用户支持工程师的服务主动推送相关知识,使用户支持工程师能够快速有效的定位问题和解决问题,为用户提供及时、优质的服务。

  6.4用户自主服务 主要是针对信息化产品开发的自主服务系统,支持用户自主维修产品、更新产品的功能、甚至根据自己的需求开发新的功能。例如一些产品的控制软件等。
 

7、产品维修阶段的信息服务技术

  维修服务是用户最急需的服务内容,难度最大,要求最高。

  7.1远程诊断和维修服务 其功能主要是实时检测、故障诊断、维修指导、视频交互、数据分析、信息管理等。例如,三一重工远程监控平台利用全球卫星定位技术(GPS)、无线通讯技术(GPRS)、地理信息技术(GIS)、数据库技术等信息技术对工程机械的地理位置、运动信息、工作状态和施工进度等实施数据采集、数据分析、远程监测、故障诊断和技术支持。

  7.2可视化维修服务 用户通过观看画面的演示和其它的信息来完成对设备故障的判断和设备的维修工作。同时使远方的用户能实时地进行设备维修评价。例如交互式电子技术手册(IETM)可用于复杂产品操作、维修、训练和保障,且能为电子显示系统的终端用户提供精心设计和规格化的交互式视频显示内容的信息包。

  7.3维修知识服务 复杂产品的维修服务,需要大量的知识,需要不同学科的专家的协同。面向维修服务的知识管理技术提供知识协同完善、知识协同评价、知识主动推送、知识可视化展示等功能。例如,

  耐克公司的搜索引擎(Nike.com)支持用户搜索公司的全面的产品信息,并帮助公司降低了使用业务代表回答咨询电话和电子邮件的内部成本。Eddie Bauer 公司已经将知识库集成到虚拟呼叫中心,为用户提供自助服务选项。

  7.4便携式维修辅助设备(PMA) 这是一种新型现场维修工具,能代替传统的纸型文件,提供维修技术手册、数据、图表、程序、故障诊断和判断依据,还能通过通信网络实现外场维修和维修中心间的交互式远程诊断和维修。

  7.5维修服务管理 维修服务管理技术主要是利用信息技术,特别是网络技术,对企业分散在全国乃至世界各地的用户处的服务人员进行管理和提供支持。例如,飞机发动机制造企业成为了发动机租赁服务商,这就需要把企业的维修服务人员派到发动机的用户所在的飞机场。信息系统可以为维修服务人员提供任务安排、维修咨询、相互协作等服务。

  7.6智能化维护服务 主要是方便产品维护。面向服务的产品智能化技术包括远程诊断和维护服务技术、服务Agent 技术、产品自诊断技术、产品自维护技术等。在这方面有大量的新技术在不断涌现。

  8、产品回收阶段的信息服务技术

  未来,生产商将越来越多地承担产品回收的责任。例如,欧盟《关于报废电子电器设备指令(2002/96/EC)》(简称WEEE 指令)要求生产商在2005 年8 月13 日以后,在销往欧盟成员国的产品上加贴回收标志;改进产品设计,负有回收、处理进入欧盟市场的废弃电气和电子产品的责任;生产商同时应支付产品的回收、处理、再循环等方面的费用。生产商需要利用信息技术帮助建立逆向供应链,回收分布很广的废弃产品,并将产品分解,进行3R(减量化(Reducing)、再使用(Reusing)、再循环(Recycling))处理。许多零部件还需要回到其生产商这里处理。

三、面向产品全生命周期中的信息化制造服务技术

  1、制造业服务化过程中的信息采集技术

  要求实时采集制造业服务化过程中产生的大量信息,在此基础上提供更好的服务。这方面的技术包括:

  1.1射频识别(RFID)技术 用于提高产品服务信息采集的效率和柔性。

  1.2快速测量技术 主要是满足用户个性化和快节奏的要求,如三维人体测量。

  2、制造业服务化过程中的知识获取技术

  制造业服务化需要大量知识,许多知识来自服务过程。要获取这些分散的知识,需要信息技术的支持。例如,施乐公司(XEROX Corp.)通过其知识工程项目——EUREKA,使公司的技师们在地点分散、时间各异的具体服务过程中共享所获得的新知识,并在尽可能接近消费者的地点提供准确而有效的服务。在消费者服务过程中经常发生的一种情况是,技术人员所遇到的实际问题往往超出了服务手册的范围,需要自己想办法解决。EUREKA 项目就是从这个问题入手的:在遇到这类问题时,技师记录下他们用来解决难题的窍门(Tips),并提交一个委员会进行审查,审查通过后有关记录就被存入一个知识数据库中,并与网络服务器上的相应文档相连。这有助于及时扩充和更新服务手册的内容,而且其他技师通过网络就可以及时利用这些经过认可的实际经验。

  3、制造业服务化状态描述技术

  要求制造业服务化状态模型在产品全生命周期中具有一致性、可追溯性、完整性等。制造业服务化状态描述技术利用信息技术,对几十年的产品状态数据进行管理。许多工业产品的生命周期可能有10~50 a。在如此之长的生命周期内,产品有许多次的维护和维修。许多零部件被更换。这势必产生大量的产品状态数据,这些数据对于产品的维护和维修非常重要。依靠人工管理如此多的数据,难度很大。信息技术容易解决这一问题。

  对零部件从多家供应商采购时,有许多产品零部件无法进行永久性标志,如柴油机的缸套、铜套、轴瓦、活塞环、活塞、气缸垫、挺柱、油封等零部件,只能建立质量档案来进行追溯。例如,一拖(洛阳)柴油机有限公司研究开发了一套基于产品可追溯性的售后服务管理信息系统,有效地提高了企业贯彻ISO9001质量管理水平和适应市场的能力。

  4、面向制造业服务化的用户需求挖掘技术

  在制造业服务化中,企业与用户的频繁接触,使企业掌握大量用户信息,从中可以挖掘出用户的真实需求,帮助企业为提供更好的服务,开展产品创新。

  5、制造业服务化过程中用户行为的记录、分析和知识挖掘技术

  基于网络和信息技术,制造业服务化过程中的用户行为(如网站服务功能点击、服务评价等)能够被方便地记录、分析和知识挖掘。这里可以采用Web2.0 模式。

  6、面向制造业服务化的信息标准化技术

  制造服务是一个整体系统,必须从产品生命周期各个阶段全面推进。而目前,各厂家服务水平的良莠不齐导致用户使用问题已成为整个行业的发展瓶颈。海尔推出“五段全程标准”服务模式必将对中央空调市场规范推波助澜。

  海尔中央空调推出的“五段全程标准服务”新模式,完全是针对目前行业中存在的中央空调安装过程不规范而推出的,该模式将在售前、售中、售后整个系统为用户提供“一站到位”的服务,让用户免去了后顾之忧。

  2006年9月25日,中国标准化协会发布全球首个成套家电标准,这是一个行业性推荐标准。成套家电又称集成家电,是指包括外观色彩风格上的匹配,也包括家用电器的匹配,同时在包括家用电器在使用和控制方面的匹配,能为消费者进行设计、成套服务。

  总的来讲,产品的信息化程度越高,制造业服务化和信息化的融合程度也越高。

四、工业汽轮机制造服务信息管理系统原型

  某工业汽轮机制造企业的用户遍布40 多个国家和地区,目前大约有5000~6000 台设备在实时运行。工业汽轮机的使用寿命一般为25~30 a。其中,末级叶片的使用寿命为6 a 左右;轴承、汽封的使用寿命为5 a 左右。工业汽轮机维修难度大、要求高,工业汽轮机用户维持一批高素质的维修员工的队伍代价太大。而工业汽轮机制造企业开展产品维修管理则具有熟悉产品性能、维修水平高、维修成本低、资源充足等优势。并且能够帮助企业深入了解用户需求、了解产品性能,增加企业利润。企业在开展制造服务过程中,面对如此多的服役产品、如此分散的用户、如此长的产品生命周期,非常需要一套工业汽轮机制造服务信息管理系统的支持,其主要功能如图2 所示。图3 是系统的主要界面。
 

五、结束语

  制造业服务化和信息化的融合技术既是制造业服务化的关键技术,也是制造业信息化的发展方向。制造业服务化和信息化融合的需求主要表现在利用信息化支持制造业服务化,如支持服务专业化和制造业服务化一体化、支持“一对一”的个性化服务、支持智能服务、支持面向各种对象的服务等。制造业服务化和信息化融合的关键技术,主要分为两大类:

  ①产品全生命周期各阶段中的信息化制造服务技术;

  ②面向产品全生命周期的信息化制造服务技术。

  制造业服务化和信息化融合技术在满足制造业服务化方面起了关键的作用。
 

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