What is Manufacturing Quality
for Industry 4.0?
0935-970-603 施正偉
來源：质量管理心得 作者：质量牛
隨著工業製造的越來越智慧化，很多新事物在傳統的工業製造當中出現的越來越多，比如大數據、人工智慧、機器人、工業雲平台等等。
作為身在傳統行業中的我們，是否能夠即時的調整自己的行為，來適應不斷變化的環境呢？
我們從汽車工業製造的發展說起，之所以提到汽車工業，因為可以將其視作工業發展的一個代表。雖然說我們可以從工業革命開始，但是畢竟涵蓋範圍太大，我們姑且縮小一些來看。
汽車工業不得不說是當今世界上規模最大的製造業集群，那麼汽車行業的發展，也間接代表了工業發展的進步。回顧一個世紀以來汽車行業的發展歷史，如果我們簡單的記住幾個時刻，那麼他們一定是：
1913年，福特汽車開始使用流水線，T型車引領了一個時代。
20世紀80年代開始，豐田汽車採用精益生產的方式，成功的超越一眾老牌廠商成為世界第一。
2003年，特斯拉汽車開創電動新能源車的新時代。並且帶領全球的汽車行業向新能源方向發展。
這些時刻，即便是敘述起來，也帶著怦然心動的感覺。作為品質人，我們也可以從中看到品質管理的發展歷史。
流水線時代的品質管理
流水線的發展，帶來了生產效率的大規模提高。在流水線上的品質控制，關鍵在於工藝步驟的詳細分解，並且形成完善的 SOP，即標準化作業流程 。為了提高效率並且降低廢品率，各種文件的規定務必要詳細無比。
因為唯有這樣，才能成功的將生產線上的工人，完全當成是機器人使用。標準化的動作規範，詳細的時間要求，程序化的思維，整合了這些，才能保證流水線的高速有效運轉。
因為唯有這樣，才能成功的將生產線上的工人，完全當成是機器人使用。標準化的動作規範，詳細的時間要求，程序化的思維，整合了這些，才能保證流水線的高速有效運轉。
老福特說過一句話：「我要的是一雙手，為什麼卻來了一個人。」
為了達成這個目的，當時的品質人員的工作重心，就是將標準化工作進行到底。不僅是 SOP，包括工廠內的任何流程，能夠文件化的就寫成文件固化下來。
如果大家學習過 ISO9000 品質管理體系，1987 版和 1994 版的要求就會明白這個道理。舉例來說，在 1994 版的品質體系當中，有 14 項需要「形成文件的程序」要求。
也就是說，體系嚴格的規定了企業，在哪些方面需要形成書面的文件規定。這也是在當時的生產水準條件下，品質管理的方法所形成的固有思想。
也就是說，體系嚴格的規定了企業，在哪些方面需要形成書面的文件規定。這也是在當時的生產水準條件下，品質管理的方法所形成的固有思想。
雖然 1913 年福特的流水線就建立成功了，但是直到 1994 年的國際品質體系標準才形成規範。也就是說流水線發展了 80 年，才讓全世界對這種生產方式，真正認可並且推廣開來。
隨後的發展過程開始加快了，正如人類發展的腳步，開始以指數級的速度增加。
豐田生產方式的精益品質管理
1950年，日本的豐田英二考察了美國底特律的福特公司的轎車廠。當時這個廠每個月能生產 9000 輛轎車，比日本豐田公司一年的產量還要多。但豐田在他的考察報告中卻寫道：「那裡的生產體制，還有改進的可能」。
正是這個改進的可能 ，以及後續豐田幾代汽車人的不懈努力，80 年代開始，豐田精益生產方式開始成形。精益生產教會我們追求零庫存，快速反應，消除浪費並且以人為本。為了達成這些目標，我們開始接觸到許多豐田汽車的新詞彙 -- Kaizen、Kanban、Muda、 JIT、 One Piece Flow, ……
當豐田生產方式開始發揮出它的巨大力量時候，豐田汽車公司就開始了它的飛速發展。1957 年，豐田剛把汽車賣到美國市場，1984 年，豐田汽車已經開始在美國建造工廠，到 2008 年，已經超越當時的全球第一汽車公司通用汽車，而成為了新的世界第一。
這也引起了一股全球學習豐田生產方式 (Toyata Production System) 的熱潮。作為品質管理人員，我們從中學到了什麼呢？
首先，標準化的作用是不言而喻的，但標準化並不是一種限制和束縛 ，而是將企業中最優秀的做法固定下來，使得不同的人來做都可以做得最好，發揮最大成效和效率。而且，標準化也不是僵化、一成不變的，標準需要不斷地創新和改進。
然後，關注流程，消除流程中的不增值行為，創建無間斷流程以快速應變。 改造流程、提高品質，才能夠達到降低庫存的目的。如何提高品質的方法則，是克勞士比的「一次就把事情做對」(Do It Right The First Time)。
接下來，在豐田公司，員工實行自主管理，在組織的職責範圍內自行其是，不必擔心因工作上的失誤而受到懲罰。 出錯一定有其內在的原因，只要找到原因施以對策，下次就不會出現了。所以說，精益的企業雇傭的是"一整個人"，不精益的企業只雇傭了員工的"一雙手"。並且在精益企業中，靈活的團隊工作，已經變成了一種最常見的組織形式，有時候同一個人同時分屬於不同的團隊，負責完成不同的任務。
從以上的描述中我們已經看出，豐田生產方式對於流水線方式的改善與進步。隨後全球掀起了一股，學習豐田生產方式的熱潮，這也同時帶來了品質管理思想的進步。
馬上，國際標準組織也做出了反應，品質標準也要跟上時代的步伐，2000 年 ISO9000 再次改版。這次的變化雖然大，但是仍然處於改良階段。為什麼這麼說？仍然舉上一個例子，「形成文件的程序」要求，從 14 個改為了 6 個，這給了企業更大的自由度，來決定自己的標準應該怎麼寫，需要寫什麼，而不是教條主義的給予一個硬性規定。其他方面的要求也盡可能向著釋放束縛，發展和發揮人員自身的能動性，符合企業的各種狀況的方向轉變。
這樣的改變，也使得 ISO9000 成為了各個行業，都能夠應用的品質國際標準，從此，包括銀行、政府、服務業等等，都開始紛紛認證 ISO9001 標準。上次到新華書店買書，一進門就看到「品質方針」四個大字；買了一箱水果，包裝箱上也印著，本企業已經通過 ISO9001 國際品質體系認證的字樣。
自動化和智慧製造環境下的品質管理
進入到了 21 世紀，在 2013 年 4 月的漢諾威工業博覽會上，德國政府正式提出「工業 4.0」策略，這是德國試圖以高科技，帶動工業生產發展的國家策略，而不是國際標準。
隨後許多國家都發表了，類似的綱領性文件，只不過各有不同的提法，如美國的「先進製造業國家策略計劃」、日本的「科技工業聯盟」、英國的「工業2050策略」和中國的「中國製造2025」等等。
隨後許多國家都發表了，類似的綱領性文件，只不過各有不同的提法，如美國的「先進製造業國家策略計劃」、日本的「科技工業聯盟」、英國的「工業2050策略」和中國的「中國製造2025」等等。
工業4.0的主要特徵，就是綜合利用第一次和第二次工業革命創造的「實體系統」，和第三次工業革命帶來的日益完備的「資訊系統」，透過兩者的融合，實現智慧化生產。
智慧工廠 ，重點研究智慧化生產系統及過程，以及網路化分布式生產設施的實現；
智慧生產 ，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動，以及 3D 技術在工業生產過程中的應用等；
智慧物流 ，主要透過互聯網、物聯網、物流網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。
讓我們回到現實來看看智慧製造的應用情況。
許多大公司已經上線了 ERP 系統來進行企業管理，比如 SAP 或者 Oracle。但是 ERP 系統中的品質管理模組，並不是很好用，筆者有幸兩個軟體都接觸過，感覺很多還是需要手工操作來進行調整。現有的品質管理方法，應該更多的和行動網路進行結合。運用一切可以運用的新技術、新方法進行智慧製造品質管理。
比如無線射頻辨識技術 RFID、二維碼、條碼，用於產品的標識與追溯。
比如在線數據收集表，行動文檔，用於質量記錄的收集與整理。
比如行動雲端平台，進行即時大數據處理，將滯後的品質數據，變成直觀可見的趨勢。
智慧已來，品質並不是無憂無慮。
舉例來說，雖然公司上了 SAP 或者 Oracle 系統，對於品質方面的檢查，並沒有即時有效的回饋到生產過程中。並且由於 ERP 系統和生產製造，存在一定程度的脫節，這也是為什麼要發展 MES 生產執行系統的原因。而今，如果 ERP 和 MES 都已經執行到位，品質控制該如何做？怎麼做？
將品質控制內建到 MES 系統中。 MES 關注更多的，在於將 ERP 系統中的生產計劃，變成生產可執行的動作。但是品質控制的動作，在 MES 系統中仍然非常困難。原因在於
品質檢查有一定的滯後性。品質檢查需要在流水線上取樣，送到實驗室使用專門的儀器檢測，然後才能將結果輸入系統中。而生產線此時是沒有停下來等待檢測結果的。
這樣就造成了一旦產品的檢測數據出了問題，就需要對於已經生產的產品進行追溯。而這樣的追溯行為，由於受到系統不能夠靈活操作的影響，往往還是手工佈置追溯任務，然後再手工調整系統。如此以來，帶來的系統混亂更是無法解釋的了。
這樣就造成了一旦產品的檢測數據出了問題，就需要對於已經生產的產品進行追溯。而這樣的追溯行為，由於受到系統不能夠靈活操作的影響，往往還是手工佈置追溯任務，然後再手工調整系統。如此以來，帶來的系統混亂更是無法解釋的了。
品質檢查的判斷標準不明確。有些檢查項目為主觀項目，比如外觀等，無法有效的輸入系統，或者說是制訂相應的標準。這樣一來，導致系統或者是檢測設備不能做到有效的檢測，也就難以形成自動化的生產。
針對這些情況，需要採用新的方法才能解決。
對於品質異常，系統需要智慧判斷需要追溯的範圍。 可以在生產線上佈置在線上的檢測設備，並且在系統中設置異常追溯的規則。比如在線檢測設備的檢測，間隔時間是 2 小時，那麼出現異常的產品，就應該追溯到上一個檢測合格的產品為止，也就是兩個小時內的產品。
同時，系統採取物理隔離措施，將 2 小時內的產品隔離到另外一個區域。還有，智慧系統需要馬上停機運行故障診斷程序，如果是系統軟體能夠解決的問題，則系統重置軟體，迅速解決並重新開機運行。
如果是系統不能自行解決的硬體問題，則系統呼叫設備維護機器人，對常見問題比如更換易損配件等，予以解決。問題若大到設備維護機器人也解決不了，那會即時發出警報信號，觸發安燈系統，然後由維修工程師到現場解決。
如果是系統不能自行解決的硬體問題，則系統呼叫設備維護機器人，對常見問題比如更換易損配件等，予以解決。問題若大到設備維護機器人也解決不了，那會即時發出警報信號，觸發安燈系統，然後由維修工程師到現場解決。
對於不容易檢查的檢測項目，比如外觀項目，可以將標準圖片輸入系統，讓智慧圖像系統進行判斷。智慧圖像系統需要進行不斷學習與優化，能夠處理複雜的主觀檢測項目。
這些是檢測技術需要解決的辦法，其實還有一個更大的問題。
機器人能夠做檢測分析了，還需要品質人員嗎？
回答是當然需要！
系統的功能，包括人工智慧的算法，都是人類給予的，也可以說是人類的執行力的體現。只不過一些低端的工作，比如現場的檢驗人員，可能是不需要了。但品質規則的設置，問題的處理方法，突發事件的處理等等，都需要專業的品質人員先進行設計，然後在系統和人工智慧中實現。
這就對於品質管理人員的要求更加嚴格了，因為我們不能像以前一樣，從學校畢業進入企業，花費大量的時間，在基層摸爬滾打來熟悉和掌握專業知識。一但智慧化的系統已經成熟應用，剛進入職場的新人，就要迅速開始進入控制，和管理的核心角色，指揮系統並且改良系統了。
可是回想一下過去，每次革命性的進步，都會帶來人類分工的變化。車輪發明瞭以後，很多人力搬運的人沒工作了； 蒸汽機發明出來，很多事情都由機器替代；電力系統發展後，替代人的工作越來越多，更不要說自動化系統來了後的情況了。
人類能夠良好的適應環境的變化，智慧時代的到來，只是將人類的分工變了個模樣。我們要做的是持續的學習和發展自己的能力，做到在形勢轉變下的自我轉變，才能夠不被時代淘汰。
轉念想想，
為什麼各個時代都需要品質管理？
一、任何時代都會有不同的需求，人的需求帶來了工業的發展和進步。 福特、豐田和特斯拉汽車，都在滿足不同時代客戶的不同需求。而品質，正是在滿足客戶需求的路上，產生的一些變差。因此，品質管理人員就是要去採用成本最低的方式，來消除這些變差帶來的負面影響，最終實現客戶的需求。
二、工業的進步總是不能夠完全滿足客戶的要求。 人類的需求雖然看起來很簡單，但是透過產品來進行實現，卻還有很長的一段路要走。蘋果手機為什麼能異軍突起？因為喬幫主提前定義了未來的需求。我們要用第一性原理思維，什麼是第一性原理思維？
第一性原理思維是一種「追本溯源」的思考方式，萬事都要尋找到根本性問題，也可以叫本質思考法。
品質方面，第一性原理思維，是顧客只購買更好的產品和服務。
以此為中心來考慮問題，才能撥雲見日，看到事情的本來面目。
比如說豐田精益生產方式，對於傳統流水線的思考與改進，正體現了這一點。我們平常所做的工作，公司需要達到的目標，都是在為了不斷的滿足，日益成長的顧客要求而努力。
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