在工業(yè)制造領(lǐng)域,我們經(jīng)常會(huì)使用“離散”和“過(guò)程”這樣的詞來(lái)描述各類(lèi)行業(yè)應(yīng)用,比如:食品飲料的加工、石油天然氣...等行業(yè)常被稱(chēng)為是過(guò)程行業(yè),而像汽車(chē)、家用電器、消費(fèi)電子...等產(chǎn)品的制造,則一般被稱(chēng)為是離散的。
那么,“離散”和“過(guò)程”之間的差別在哪里呢?我們應(yīng)該如何區(qū)分它們呢?
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本期,咱們就先來(lái)聊聊“離散制造”。
首先,我們知道,離散其實(shí)是一個(gè)數(shù)學(xué)概念,是相對(duì)連續(xù)而言的,指的是分散開(kāi)來(lái)、不存在中間值的變量,比如:Bool型或某些事件狀態(tài)的變量..等。而如果拿這個(gè)數(shù)學(xué)名詞用來(lái)形容某類(lèi)行業(yè)或應(yīng)用,那么通常表示其產(chǎn)品制造或加工的流程是非連續(xù)、間斷性的。同時(shí),離散制造其實(shí)還有一個(gè)十分有趣的特征,就是它的產(chǎn)品往往都是可以用數(shù)量(件數(shù))來(lái)統(tǒng)計(jì)的。
比如,我們可以先來(lái)看一下手機(jī)的制造過(guò)程。
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一般來(lái)說(shuō),手機(jī)的制成會(huì)需要這樣一些部件,包括:塑料或金屬外殼,LCD屏幕(觸摸屏或僅僅是一臺(tái)顯示器),主板,電池,按鍵和鍵盤(pán)...等等。這些部件往往是由不同的生產(chǎn)線(xiàn)、不同的設(shè)備、不同的工廠(chǎng)制造出來(lái)的。當(dāng)這些零件經(jīng)過(guò)不同的流程制造完成后,它們會(huì)被運(yùn)送到一條整機(jī)組裝生產(chǎn)線(xiàn),從手機(jī)外殼開(kāi)始,經(jīng)過(guò)屏幕、主板、電池、存儲(chǔ)卡...等部件的安裝,最終完成手機(jī)產(chǎn)品的制造。
不難看出,手機(jī)組裝的過(guò)程是非連續(xù)、間斷性的,并且經(jīng)過(guò)上述工序步驟后最終制成的產(chǎn)品,也就是手機(jī),是可以用件數(shù)(臺(tái)或支)去量化的。所以,從這個(gè)意義上說(shuō),手機(jī)的制造過(guò)程就是離散的。
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再比如,汽車(chē)制造,尤其是乘用車(chē)的制造,是需要經(jīng)過(guò)沖壓、焊接、涂裝和總裝這四大工藝環(huán)節(jié)才能完成的,并且每一個(gè)環(huán)節(jié)也都是由很多個(gè)相互之間非連續(xù)的工序步驟所組成的,例如:總裝就包含了車(chē)門(mén)、車(chē)燈、內(nèi)飾、儀表盤(pán)、座椅...等部件的安裝;而從產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品,也就是汽車(chē),也是可以用件數(shù)(輛)去統(tǒng)計(jì)并量化的。因此,汽車(chē)制造也是一個(gè)很典型的離散制造領(lǐng)域。
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離散制造有一個(gè)很明顯的特點(diǎn),就是其過(guò)程基本上是可以隨時(shí)啟動(dòng)和停止的。這一方面是指,過(guò)程停止時(shí)對(duì)于產(chǎn)線(xiàn)的影響比較有限且可控;另一方面是說(shuō),其停止以后過(guò)程的再恢復(fù)也相對(duì)比較容易些。
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拿上面手機(jī)行業(yè)中外殼加工的例子來(lái)說(shuō),假設(shè)某工廠(chǎng)目前的工藝可以每小時(shí)生產(chǎn)1千件純色或5百件彩色的手機(jī)外殼,每次產(chǎn)品規(guī)格的調(diào)整需要1個(gè)小時(shí),現(xiàn)在它需要完成5萬(wàn)件不同顏色手機(jī)外殼的生產(chǎn),訂單包括不銹鋼、黑、白、金和彩色各1萬(wàn)件,那么其完成此批訂單所需的時(shí)長(zhǎng)則為64個(gè)小時(shí)。若不考慮產(chǎn)線(xiàn)意外停機(jī),在每天只有一班、每班工作8小時(shí)、且沒(méi)有周末的情況下,需要8天時(shí)間完成該訂單;若是每天3班連續(xù)生產(chǎn),則只需要不到3個(gè)工作日的時(shí)間就可以完成這批訂單了。而如果在生產(chǎn)過(guò)程中遇有意外停產(chǎn)的情況,那么一般對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),其損失基本上就是延誤的工時(shí)和期間消耗的人工和物料,通常不會(huì)有很多過(guò)程行業(yè)出現(xiàn)的那些高危、高風(fēng)險(xiǎn)的狀況。
而除了上述這些組裝類(lèi)的產(chǎn)品制造流程,很多物料加工類(lèi)的應(yīng)用,比如:金屬成型、木工家具、玻璃制品、以及上述汽車(chē)和手機(jī)行業(yè)的零配件制造...等等,其實(shí)也都屬于是離散的。
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值得注意的是,在當(dāng)今的工業(yè)制造體系中,很多行業(yè)的離散和過(guò)程應(yīng)用其實(shí)是混合存在的。
比如:在食品飲料行業(yè)只有在后續(xù)產(chǎn)品充填和包裝的環(huán)節(jié)才屬于是離散應(yīng)用,玻璃加工也只有到了材料切割、成型、碼垛...的階段才算是離散的,而它們前道的物料制成過(guò)程其實(shí)都是過(guò)程應(yīng)用;
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另外,即使制造過(guò)程總體上也是離散的,并且最終制成的產(chǎn)品是可以按件計(jì)數(shù)的,但具體到某些工藝環(huán)節(jié),卻也有可能是過(guò)程應(yīng)用,例如:輪胎制造過(guò)程中的壓延、裁斷、成型...主要是離散和傳動(dòng)應(yīng)用,但之后的硫化則主要是過(guò)程應(yīng)用。
離散和過(guò)程之間的區(qū)別,看上去是個(gè)老生常談的話(huà)題,但個(gè)人覺(jué)得,從制造業(yè)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)看,它仍然是非常值得我們重點(diǎn)關(guān)注的,因?yàn)樵贗T/OT融合的大背景下,它的影響其實(shí)已經(jīng)不僅限于是自動(dòng)化架構(gòu)與控制策略的層面了,還將涉及到流程體系和信息模型...等方面的差異,這會(huì)在很大程度上決定各行業(yè)在信息化、智能化過(guò)程中將會(huì)以什么樣的方式和方法去運(yùn)用各類(lèi)新出現(xiàn)的技術(shù)手段,比如:物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能...等等。