智能制造与“庖丁解牛”

海之月

庖丁为文惠君解牛，手之所触，肩之所倚，足之所履，膝之所踦，砉然向然，奏刀騞然，莫不中音。合于桑林之舞，乃中经首之会。——《庄子·养生主》

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《庖丁解牛》是一篇大家耳熟能详的文学作品，出自《庄子··内篇·养生主》，讲的是一个姓丁的厨师为梁惠王杀牛的故事。庖丁是古代杰出工匠的代表，他由技入道，将杀牛术磨练得游刃有余，令人神往。
庖丁也有他的成长过程，从只见眼前之牛肉，到先见全牛，再到依天理，批大郤，导大窾，因其固然；从以目视到以神遇，再到官知止而神欲行；是对待事物，从局部到整体，从感性到理性，从冲动到自然的认识和修炼过程；终于达到以无厚入有间，恢恢乎其于游刃必有余地矣，是以十九年而刀刃若新发于硎的境界。

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企业之于智能制造的修炼过程，与庖丁的成长有异曲同工之妙，其差异之处在于，智能制造与庖丁解牛是互逆的过程：
庖丁解牛是对事物的解构（Deconstruction或Decomposition）
智能制造是对事物的建构（Construction或Composition）。
无论是解构还是建构，要做好它，必须要先认识“全牛”，这种认识不能光靠眼看耳听，还要以神遇，需要对事物做整体的、理性的和逻辑的认识；不仅要知其然，更要知其所以然。

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夏可君教授在其著作《庖丁解牛·庄子的无用解释学》中，借用西方哲学的观点，将世界的构成和演化分为三个层次：器物、生命和自然。
显然，庖丁对“牛”的认识，已经超越了对“牛”之作为生命的认识，接近或达到了“牛”之作为自然的认识；即达到了《老子》所说的人法地，地法天，天法道，道法自然中法自然的境界。
如果用模型学的角度来看世界，世界基本由三种要素构成：
物（Object）、事或过程（Process）和关系（Relationship）。
从时间变迁的角度看：
物是物理或信息上的静态存在（Existence）
过程则是一种时间和动作序列化的动态存在（Happening）
关系是物与物之间、过程与过程之间、物与过程之间的相互关联，可以表现为结构（Structure）或行为（Behavior）。

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世界或世界的某部分，都可以用这三方面的要素去建构或解构。在这种思想指导下，诞生了很多模型方法论，通用性比较强又相对简单的是OPM（Object-Process Methodology，对象关系方法论）。
OPM方法论中，人们（用五官或理性思维）看得见也可言说的关键要素就两类：对象（Object）和过程（Process），关系则只能根据最终结果或输出来意会，难以言说或书面化，它是现实世界中的“玄”，“玄之又玄”。
过程对对象的影响主要有三种：
1）过程消耗或消灭对象，比如，制造过程要消耗原材料；
2）过程催生或创造对象，比如，制造过程产生副产品或产成品；
3）过程改变对象的状态，比如，制造过程将所使用的设备设置为“忙”的状态。
在制造过程中，人、机、料（含原材料、在制品和产成品）、环是对象，法和测是过程。

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此外，对象还可能是过程的操作者（Operator），过程由对象来触发或控制；对象还可能为过程提供支持（Instrument），过程的推进依赖于某些工具或设备。
下图1是用OPM的方法所描绘的通用性制造系统模型。

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图1. 用OPM描述的通用制造系统模型图
从图1的模型图，我们可以得出这么几个结论：
1）制造系统的核心作用是转化，即将能源、人力、原材料等资源转化为产品；
2）制造系统的运行过程中还会产生一定的无价值副产品，比如排放、返工、等待、工料费，等等；
3）制造系统的改进方向是减少资源消耗，杜绝无价值副产品，增加价值产品的产出；
4）制造系统的改进路径是优化对象与对象之间、对象与过程之间、过程与过程之间的关系，即结构和行为。
智能制造是企业的“修真”之旅：
目的是“通玄”或“洞玄”
效果是让制造系统达到鬼斧神工的境界
路径是优化对象之间、对象与流程之间、流程与流程之间的结构和行为。

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为此，企业要有一个切实可行的切入点或杠杆来帮助企业“由玄返实”；要么从过程切入，再旁及对象；要么从对象切入，再旁及过程。
从企业信息化或数字化的角度看，ERP、MES等IT系统的实施侧重于前者，工业互联网和数字孪生的实施侧重于后者。
企业的制造环境是一个“世界”，如果这个世界没有得到有效的管理和治理，对于身处其中的人们来说，那它就像一张无边无际的“网”；人们在其中张望，人们在其中慌张，人们在其中深陷，人们在其中迷惘，需要有人给他们“一盏烛光”，需要有人给他们“指引方向”。
我们可以借用OPM方法对制造系统进行模型化描述，而其中的主要构成要素是对象（人、机、料、环）和过程（法、测），以及建立这两类要素之上的关系。

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智能制造的本质是优化并改进对象与对象、过程与过程、对象与过程之间的关系，以实现制造过程的低投入，零浪费和高产出。
在制造系统中，上述关系可以从结构和行为两个维度来描述，即对象或过程之间的数量结构、空间结构和时间结构，以及制造系统的翻译行为，传输行为和转化行为。
1、结构
对象与对象之间，过程与过程之间，对象与过程之间的结构，包括它们之间N:M式的数量结构，上下、左右、前后、内外的空间结构，以及先后有序的时间结构。
具体的组织形式就是产品的物料清单（Bill Of Material，BoM），工艺路线（Bill Of Process，BOP），以及计划、组织、执行、控制、操作等五层次的流程与作业框架。

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2、行为
有了上述结构关系，制造系统就可以实现它的功能或行为；
简单来说，就是三个“T”：
1）Translate，翻译，把客户对产成品的订单需求翻译成对制造系统中人、机、料、法、环、测的结构化需求，其要求是翻译的高准确度；
2）Transfer，传输，把人、料等可移动的（资源）对象根据订单和过程（法）在数量和时间的要求传输到它们应该出现的位置，其要求是传输的高及时性（Just in Time）；
3）Transform，转化，将资源转化（加工或装配）为半成品或产成品，并尽可能地杜绝无价值的副产品（工废、料废、不合格品、排放等）的产生，其要求是转化的高效益。