工程師的數字化思維

文:郭朝暉2024年第二期

導語:按照傳統的技術和工藝,某工廠加熱鋼坯時需要8小時的時 間。呂博士聽說之后,就陷入了思考:真的需要8個小時嗎?于 是,他建立了一個數學模型,用理論方法計算加熱時間。

       數字化思維是科學思維

  按照傳統的技術和工藝,某工廠加熱鋼坯時需要8小時的時 間。呂博士聽說之后,就陷入了思考:真的需要8個小時嗎?于 是,他建立了一個數學模型,用理論方法計算加熱時間。根據計 算結果,加熱4個小時就足夠了。這不僅可以加快生產效率,還 可以節約大量的能源。工廠的老師傅看到這個結論很興奮,但不 太敢相信這個結果。于是,采取逐步縮短時間的辦法改進工藝。 最后,呂博士的觀點果然是對的!

  在工業企業中,許多做法都是依照經驗制定的。我經常發 現,有些經驗非常不合理。比如,有些問題是前工序導致的,而 處理方式則是改變后工序。經過計算,后工序的方法其實完全沒 用。這種錯誤的做法是某一次偶然的錯誤導致的,但卻一直保留 了下來。

  另外,還有些方法過于保守,有些做法根本沒有必要,有些 方法則可以隨著設備和工藝水平的上升與時俱進。通過建立數學 模型進行理論分析,往往能夠發現可能的優化機會。然后通過漸 進的方式,平穩而安全地過渡到好的方法。

  數字化思維是以理服人

  我有位朋友,曾經在某大企業擔任CIO。若干年后,他 被一家民企以500萬年薪聘請他擔任CEO。但老板的要求是每 年增加30%的銷量。

  CIO出身的他習慣于用數據說話。他發現:影響銷售量的 主要原因是代理商不給力、產品賣不出去。于是,他把代理商召 集到一起,給他們下達指標:明年增加30%的銷量。但是,代理 商老張跳出來帶頭抵制:明年連10%的銷售量都增加不了,增加 30%是不可能的。

  這位代理商是老板的發小,兩人私交很好。我的朋友是老板 聘請來的CEO,顯然不能硬來。于是,他繼續發揮用數據說話的 特長,花了很大的代價進行調研、摸清基礎數據。然后來到老張 所在的城市。

  他對老張說:老張,你和老板的關系非常好,應該帶頭幫助 老板實現銷售目標。老張說:我也想啊,但市場就這么大,實現不了啊。我的朋友就對他說:你負責的這個縣,有13家商場銷售 我們這類產品,但你只進入了一家,明年是否可以進入第二家? 如果你不能再進入一家,可否換成別人來做代理?在準確的數字 面前,老張只好答應明年增加30%的銷量。

  推進數字化的時候,經常會遇到各種利益沖突和矛盾。人們 總是以各種借口不愿意改變。用強硬的辦法推進,常常會招致怨 恨和抵制,最終導致工作的失敗。數字化思維的一個好處,是用 數據說話,讓客觀事實迫使這些人讓步,而不是把矛盾集中在個 人的身上。

  數字化思維是追求極限

  廣東有一家優秀的民營企業。最高領導曾經給他們題詞: 中小企業能夠辦大事。他們為一家中日合資的汽車廠建立了一個 工業互聯網平臺。通過這個平臺,這家工廠每小時多生產兩輛汽 車, 一個多月就收回了投資成本。

  眾所周知,日本企業的精益化管理做得非常好,為什么還會 有提升的空間呢?這家企業的老板告訴我:在汽車生產過程中, 需要從一個工位移動到另外一個工位,移動過程其實可以加快。 比如,很多工位可以加快0.3~0.7秒。這個時間非常短,很 難靠人工的優化來實現,但是,如果用計算機來管理,這段時間 就可以優化下來。積少成多,就成就了這個技術。

  現代工業是在追求極限的過程中發展起來的。人們經常追 求零缺陷、零庫存、零延遲、零傷亡、零排放。為什么要追求這些極限指標呢?其實,追求極限指標是一種手段,在追求極 限的過程中容易發現企業隱藏的各種問題,促進企業的持續改 進,從而實現“久久為功”。在追求極限的過程中,機器比人有 更大的優勢。

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  所以,我經常對人說:數字化是追求極限的工具,通過 “久久為功”促進技術的發展,有了極限意識,就比較容易推 進數字化的進展。

  數字化思維要勇于采用“笨辦法”

  有位朋友想根據一個數學公式計算一個重要的參數。這個參 數關系到一個重要設備的安全運行,是國外對我們“卡脖子”的 技術。看到這個公式,我感覺有點復雜,也不確定自己的推導是 不是正確。于是,我建議他不要去推導公式,而是用隨機模擬的 辦法分析;通過無數次計算找到合適的參數。不久之后,他興奮 地告訴我:這個方法成功了,并得到了上級主管部門的認可。

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  我經常發現:實踐中的思路往往與讀書時的思路不一樣。讀 書的時候遇到難題, 一般就要想破腦袋去尋找巧妙的辦法。現實 中,往往不存在這種“巧妙的辦法”, 一味地追求巧妙的做法可 能是“緣木求魚”,永遠都不可能成功。現實中有效的辦法,往 往是那些“笨辦法”,靠硬算或試驗解決問題,有趣的是:聰明 學霸們往往想不到這些“笨辦法”。

  在數字化時代,計算機的能力大大增強。這使得許多過去 沒有辦法(在允許的時間內)計算的辦法能夠算出來了。這使得 “笨辦法”的應用范圍大大增強。特別地,把人類的思維方式轉化成計算機的算法時,往往就是要采用“笨辦法”。善于用“笨 辦法”,才能更加有效地解決困難的問題。

  數字化思維強調知識的復用

  數字化技術的一個重要原理,是把人的知識寫到軟件里、讓 計算機去做。大約10年前,我和寶鋼梅山的胡恒法首席就意識到 這個問題。但卻遇到了一個意外的困難:我們想做一件事,人卻 沒有知識。所以,我們遇到了“巧婦難為無米之炊”的困境。

  遇到這樣的問題,應該怎么辦呢?我就去思考:為什么沒有 知識呢?答案其實很簡單:許多工業知識是實驗的結果。沒有知 識是因為沒做實驗。過去為什么沒做實驗呢?因為不劃算:張羅 幾個月做次實驗,花費很多,收益卻很少,打個比方,投入100 萬,收益30萬,根本不劃算啊!

  怎么解決這種問題呢?解決的方法其實很簡單:靠知識復用 來解決!

  知識的價值是在應用中產生的。知識創造的價值大體上與應 用的次數成正比。如果我們把知識放在計算機中、變成軟件,而 不是放在人的腦子中,應用的次數就可能增加10倍。如果我們把 這個軟件推廣到10個地方,應用的次數又可以增加10倍。這樣, 收益就可以變成100倍。過去不劃算的事情,現在就劃算了;過 去不值得做的實驗,現在就值得做了。

  我發現:數字化的價值,往往是通過“知識復用”來實現 的。但知識復用往往需要條件和機會。比如,擁有多個工廠的大 企業就容易復用,小企業就不容易復用;有產業集群的地方就容 易復用,沒有產業集群的地方就不容易復用等等。如何為知識復 用創造條件,是企業家應該重點考慮的問題。

  還有幾個故事值得講。比如數字化是協同、數字化是服務、數字化是持續迭代等,以后有空時繼續寫。

  作者簡介:

  郭朝暉博士,教授級高工,前寶鋼中央研究院首席研究員,多年來一直 從事自動控制、數據建模、智能制造、大數據等研究和開發工作,參與 了中國工程院《中國智能制造發展戰略研究報告》、國務院發展研究中 心《借鑒工業 4.0,推動中國智能制造轉型升級》等多個國家重大戰略 咨詢項目,并參與了工信部下屬單位發布的《CPS 白皮書》、《工業互 聯網平臺白皮書》、《工業大數據應用白皮書》、《工業 APP 白皮書》、 《工業大數據分析指南》等眾多文件的編寫。

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