主题讲座
2022年7月17日,南京大学本科生集成电路与先进制造国际“云”科考与科研训练项目课程讲座在南京大学仙林校区基础实验楼开展。
本次讲座很荣幸邀请到了德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)中国研究院的执行院长杨顺博士、德国KIT大学中国研究院沈春峰先生为我们授课。讲座主题为《德国工业4.0技术人工智能在生产管理中的应用》。本次培训课程围绕精益生产管理、智能生产和德国工业4.0技术、人工智能在生产中的应用、新产品导入4个模块展开。
沈春峰老师
上午沈春峰老师向我们讲述了有关精益生产、德国工业4.0和智能制造的相关知识。
开始课堂的内容前,老师首先向同学们提出了三个问题:如何理解精益生产管理,如何理解智能制造和如何理解德国工业4.0技术。同学们积极参加了讨论,并给出了自己的回答。根据这些回答,沈老师引出了今天的课程。
同学积极讨论互动
首先沈老师介绍了精益生产。精益生产是由麻省理工大学基于对日本丰田汽车公司的调研提出的概念。精益包括两个要素,一是精益工具,二是精益思想。他提出,精益思想的关键在于站在客户的角度思考,要在最小化浪费的同时最大化客户价值。除了在生产上,在行政、研发等领域也能应用这种思想。随后,沈老师又为同学们介绍了一些精益生产中的术语,如八大浪费、五大原则等,让同学们对这一概念有了更进一步的了解。
师生共同聆听
同学认真听讲
其次是关于德国工业4.0和智能制造。关于这一部分与前一部分的关系,老师强调精益生产是工业4.0的基石。
沈老师讲解工业4.0
沈老师一开始介绍了工业4.0的背景与定义,让同学们对这一概念有了初步了解。然后,沈老师展示了一系列工业4.0的使能技术,包括传感器技术、RFID等。讲述过程中,沈老师还引入了一些应用的实例,使得同学们对这些技术有了更直观的感受。紧接着,老师也提到了工业4.0面临的机遇和挑战,他结合一些公司的实例,向同学们讲述了工业4.0为它们带来的影响。此外,老师还介绍了数据分析和机器学习的概念,并向同学们展示了智能制造的应用案例。最后,老师给出了工业4.0的成熟度模型。对于中国相关企业的发展现状,老师讲到,中国目前大多企业做到了互联化,头部企业做到透明化,可预测化和自适应化很少有企业做到,因此还有很长的路要走。针对这一现状,沈老师也给出了中国企业的转型升级的路线图与原则,同学们受益匪浅。
杨顺博士
本次课程的后半部分于同天的下午2:00开展。杨顺博士通过远程连线在线授课的方式,为我们带来了“人工智能在生产中的应用”的主题课程。杨顺老师围绕这一主题,通过应用举例,分析与理解的方式,带领同学们对生产中的人工智能展开学习。
讲座主题
课程正式开始前,杨顺老师通过与同学们互动的方式,带我们回顾了一下上午的课程,在同学们对“智能生产和德国工业4.0技术”的回忆中,自然地引入了本堂课的主题“人工智能与生产”。
杨博士讲座概要
本堂课的第一部分为“机器学习在质量管理中的应用”。杨老师先是为我们科普了机器学习的发展,结合实例向我们讲述了人工智能的应用领域以及将来发展的趋势。接着又通过解析机器学习的大致原理并结合实例的方式,为我们讲解了“监督学习”、“非监督学习”和“强化学习”三种机器学习机制,并通过课堂互动环节,加深我们的理解。
同学互动
在同学们对机器学习有一定了解后,引入质量管理这一主题,通过多种现实中的场景仿真,向我们展示了质量管理中的机器学习方法。最后,通过展示分析实例的方式,让我们对机器学习在现实中是如何运用的有了更为具象化的理解。
第二部分为“智能自动化执行策略的开发设计”。杨顺老师先是向我们介绍了现实中智能自动化的发展背景,同时也向我们列举了智能自动化的区域因素与关键指标,在了解了智能自动化的大概后,杨顺老师又将我们从台前引向幕后,为我们介绍了影响因素间的定性与定量分析,执行策略的建模与仿真及鲁棒性分析。同时,杨顺老师为我们展示了许多现实中智能自动化的案例,并进行了详细的研究。
杨老师展示汽车零部件
在第三部分中,杨顺老师带领我们对未来生产的趋势进行了展望,让我们了解到了全球化生产策略,足迹设计及生产网络管理和循环经济框架下的再制造发展趋势。
在课程的最后,我们进入了“新产品导入”的这一更偏向于实践的课程。在这一环节中,杨顺老师先是向我们展示了“NPI”的大致流程。然后通过三个现实的案例,通过列举数据和解释流程的方式,向我们展示了“NPI”是如何运作的。
结语
沈春峰老师和杨顺老师的课程不仅有着详细且严谨的知识,在授课过程中,老师通过现场实际操作、与同学展开问答等方式,让课程的内容十分详实;在授课结束后,老师们热心地回答了同学们的疑惑。整个课程下来,许多同学都表示收获颇丰。
同学感想汇锦
节选自第一命题小组每日总结:
杨顺老师为我们带来了“人工智能在生产管理中的应用”讲座。他的讲授内容分为三个部分:机器学习在质量中的应用、智能自动化的实施以及未来生产趋势。
对于中国相关企业的发展现状,老师讲到,中国目前大多企业做到了互联化,头部企业做到透明化,可预测化和自适应化很少有企业做到,因此还有很长的路要走。针对这一现状,沈老师也给出了中国企业的转型升级的路线图与原则,令我受益匪浅。
老师还向我们介绍了新产品导入的过程。一个新产品从设计到导入需要ABC三个过程,每个节点都需要进行评估。
通过今天的课程,我对生产制造、人工智能的知识有了初步的认知,了解到了生产的过去、现在和未来。相信有了这些知识,在之后到企业的参观和调研中我们会有更多收获。
节选自第二命题小组每日总结:
7月17日的云科考课程是一场企业生产制造之旅。
来自KIT的杨顺博士和沈春峰老师结合中德两个国家的实际情况,为我们详细介绍了精益管理、德国工业4.0技术、人工智能在生产管理中的应用以及一些新产品导入等等知识,让我们从象牙塔中走出,实实在在地体验实际生产中的种种问题和挑战,我们也因此受益匪浅。
上午的讲座中有两个关键词——精益生产与智能生产。沈老师为我们介绍了一个陌生的词汇——精益生产。精益生产是一种理念,其并不仅仅局限于企业与制造的发展之中,而是一套专门的理论与哲学,它能够最小化浪费的同时,最大化客户价值。
沈老师不仅仅为我们介绍了精益生产,也让我们了解到生产管理的整个发展历史。从手工作坊到规模生产,再转为规模定制,之后的发展目标便是个性化定制式的生产。通过了解了实际生产的流程,我们改变了研发与生产割裂的偏见。
智能生产与德国4.0技术的主旋律其实是将信息化技术以及人工智能良好地融入生产之中。随着近几年人工智能的发展,信息行业智能化推动着生产技术的进一步革新。智能科技能够减少浪费,提高产能,对产业来讲是一大福音。技术越来越智能化发展,最终将会达到高个性化的生产水平,从而更好地满足客户的各种需求。
下午的讲座中涉及了很多内容,其中让人印象最深刻的是机器学习的概念分类、机器学习在产业中的应用以及新产品的导入过程。
新产品导入——NPI——是我们初接触到的名词。NPI是将新产品从样机开发逐步切换到批量生产的过程,通常包括:生产策划、生产工艺设计和开发、试生产、小批量生产等过程。此前,我们或许会认为NPI是产品开发完之后,才开展的,但是这会导致很多诸如产品上市周期长、产品质量不合格等问题。因此,开发模式的发生了重大的转变:串行变并行,制造提前介入。这样使得新产品导入贯穿产品开发项目生命周期,与产品研发活动并行开展。
节选自第四命题小组每日总结:
在上午,沈春峰先生为同学们展示了工业4.0的美好前景,深入浅出地阐释了工业4.0的概念定义与实践特点。首先沈先生指出,工业发展至4.0时代,已经不仅仅是产品和技术的迭代,更是管理理念的迭代。工业4.0相比于前三次工业革命,并没有一枝独秀的技术突破,而是全方位的发展,并在生产方面向着“精益生产”与“智能化”逐渐转型。据此,沈先生在接下来的讲座中,先是着重阐释了“精益生产管理”的概念与思维模式,提炼出精益生产在不同层面的体现与核心,展示了精益生产以价值流图进行推进的先进理念;接着通过形象的“推式系统”与“拉式系统”的比喻、解释了精益生产通过及时生产、周密计划以减少浪费的特点……详细地展现了工业4.0的智能制造概览。沈先生还通过结合现实例子,分析了实施工业4.0的机遇与现实挑战,表明工业4.0的应用需要有一定的土壤,决不会是一蹴而就的成功,需要技术与管理者的思维一同发生进步的变化才行。
图文 | 王晨雨 杨雯玥 黎志杰
排版 | 张旭龙、刁培杰
审核 | 窦蓉蓉、张志俭