王爱民：关于黑灯生产的思考

危险环境下的生产必然要走向追求现场无人化的黑灯生产。黑灯生产从字面意思上来说似乎就是一种高度的自动化，也是工业实际应用当中的运行效果表征。

关于黑灯生产有如下一些思考。

（1）黑灯生产的范围是什么？

其实对于单独一台套自动化装置的运行，有了输入，通过一系列的自动执行的动作，就产生了输出。这个单台套的自动化装置对于我们来说其实就是一种黑盒子，或者说是一个缩小版的黑灯运行生产。其实我们日常见到的很多产品都是这个样子，洗衣机、电脑、电视都是这样的。

当我们现在语境下面所说的黑灯生产，远远不止于针对这么单台套的具体产品，而是从一个更广泛的产线或者车间的角度来说的。

（2）黑灯生产的特点是什么？

黑灯生产一个最典型的特点就是现场的无人化。人是需要视觉对现场进行感知的，否则很大程度上是无法掌握生产状态的，而黑灯生产显然在这个方面是要去掉人的这种介入的。

黑灯生产另一个典型的特点就是高度的自动化。高度的自动化是不可避免的，并且这种自动化更突出的是一种连续性的无间断的执行，其实是一种指令流的自然驱动，也是我们经常提的数据驱动的一种体现。

（3）如何实现现场的无人化？

黑灯生产的现场无人化，那我们就要来分析现场的人能够发挥什么样的作用，而这种作用是不是无可替代的？或者说，能否将现场的人替代掉？

产线或者车间的现场，人能够做什么事情呢？比如人可以做操作，而这种操作是否可以用机器来替代？比如人做操作背后的因素其实是决策判断，而这种决策是否可以以一种自动化支持运行的方式可以与机器相融合。

想要实现黑灯生产的现场无人化，就必须分析人对产线或者车间内的融入与介入机制，或者说是广义上的人机交互都有哪些形式和内容？只有当这些清楚的时候，才算是为黑灯生产打下了第1个基础。

（4）黑灯生产下的高度自动化有什么要求？

黑灯生产其实是一个制造系统，不管大小如何。而对于任何一个制造系统而言，必然涉及到我们传统上说的几个流。

比如说控制流或者说执行流，即信息流。所有的自动化本质上来说，都是工艺动作的规范与重复执行，而这需要指令来启动。如果说黑灯生产只是针对单一产品的一种自动化，相对来说与传统的自动化产线可能并没有多少区别。但黑灯生产在控制执行方面来说肯定不至于这种程度，比如说实现柔性的多产品并行生产支持。这就需要一个直接面向底层硬件执行指令的分发控制机制，有点类似新奔驰，安贝格工厂里面所提出的NC program generater，如果不是自动产生的，那一定是有一个精确和精准的方法控制中心，这个方面其实有点类似数字主线的味道，其实只是这主要是面向底层硬件的控制执行以及重构协调等方面。从某种程度上来说，黑灯生产是IT与OT融合的典型体现。

比如物质流。绝大部分产线或者车间其实还是产品在流动的，也涵盖为了生产进行的辅助性工具实物。黑灯生产下的物质流相比于传统非黑灯生产的产线或者车间，实物的周转必须进行全状态全过程的精细管控。

比如能量流。这一方面无需多说，必然要求一个较为完善的能源供应网络。

（5）黑等生产出现了异常怎么办？

总体上来说，黑灯生产必然要求全过程全状态的实时监控。大部分的黑灯生产面向的产线或者车间都是较为紧密的，比较突出的就是一旦有某个环境出现问题，整个产线应该立即叫停，从这个角度来说与传统的那种安东系统或者精益生产线有点类似。所以对于生产状态的监控，乃至实时性，必然是要求非常高的。

另外一个方面，黑灯生产所依托的制造系统也必然要求具有一定的容错机制。或者换句话说。黑灯生产下的产线或者直接不仅要支持正向的流程执行，也要支持异常情况下的流程判断与处理。产品设计当中的产品族或产品平台理念，或者说生产现场当中的总线理念，在底层的指导思想上面来说，都可以提供一定的参考。可靠性工程当中的一些典型的做法，其实在黑灯生产里面应该都是大有用之地的。

（6）装置或者产线的预测性维护，也将是黑灯生产的重要考虑内容。

由于黑灯生产的高度自动化也代表了装置或者产业线具有紧密的耦合关系，相当于是一种牵一发而动全身的制造系统架构。为了保证必要的MTBF等可靠性要求，必然要开展深度的预测性维护方面的工作。

（7）黑灯生产的现场无人不代表整个系统的运行不需要人的介入，主要来说是换了一种形式。

事务性的重复性的人的操作动作由机器来替代是相对简单的，这是当前大部分所谓的黑灯生产所达到的一种结果，其实就是一种传统自动化而已。

但更复杂的其实是人的决策判断如何能够沉淀到黑灯生产系统当中去。以支持和实现知识自动化，并且这种自动化与硬件装置或产线的自动化能够深度的有机的耦合起来。

如果还是无法做到沉淀而必须要有人的介入，那只能采用遥操作的方式来进行。这就涉及到人机交互的另外一个重要的分支内容了，本文暂时不做展开。

（8）黑灯生产的必要性？

对于黑灯生产来说，安全是首要的考虑，效率其实还是其次的。

百度百科：安全通常指人没有危险。人类的整体与生存环境资源的和谐相处，互相不伤害，不存在危险的隐患，是免除了使人感觉难受的损害风险的状态。安全是在人类生产过程中，将系统的运行状态对人类的生命、财产、环境可能产生的损害控制在人类不感觉难受的水平以下的状态。

危险环境下面要实现安全生产，当然没有人是最安全的，同时还要防范人之外的物理装置的危险性运作。雷霆生产是一种极端的方式，人的安全，物的安全，都是基于关注的重点。

（9）黑灯生产是否等于无人化生产？

虽然黑灯生产的外在表现就是一种高度自动化下的无人化，但黑灯生产并不能够简单的视同为高度自动化的无人化。

虽然我们提到黑灯生产会关联到自动化无人化，但如果仅仅是为了自动化，其实是没有必要来说黑灯生产的。

黑灯生产的出发点及核心应该是在于安全，否则直接称之为自动化就可以了。而安全除了人的安全，这是需要自动化和无人化的。同时还有物的安全，包括产品可能就是危险产品，而生产危险产品的装置也是关联性的要保证安全的。

（10）黑灯生产的经济性如何考虑？

如果说到无人工厂。记得当时刚兴起863计划以及CIMS工程的时候。就有资料介绍，日本在70年代末其实就已经实现了无人化工厂，但最后却逐渐的走向了消亡。其根本原因在于性价比的问题。

就如同很多电子工厂里面，如果现在去看，仍然能够看到这种现象：来了一个脉冲性的突发任务，组织一批工人沿着工作台排好队，每一个人做自己的一个工艺环节，形成人工下的流水生产。这是一种常态组织方式，面对的是一种非常态的突发任务。如果这种任务是常态的，那可能就要构建固定的物理自动化产线了。这里面中间考虑的也是性价比。

但面向本质安全性的黑灯生产，时代的发展和政策环境的要求。至都是要求不计成本的要保证安全的。这时候的性价比甚至是不需要考虑的。

（11）面向黑灯生产的制造系统运行三原则。

就如同我们做事一样，对于制造系统的问题，我们应该秉持着三个方面的步骤：减少/杜绝问题发生、隔离问题的影响、快速响应解决问题。

在减少或者杜绝问题发生方面，其实是两个方面：一是，对黑灯生产下制造系统的固有安全可靠性，提出了更高的要求：二是，在问题发生苗头还不是问题的时候，及时乃至实时地做出态势评估，将问题消灭在萌芽之中。

在隔离问题影响范围方面，当问题不可避免已经发生的时候，我们要采取的第1个措施就是将问题隔离掉，减少它的影响范围。要想隔离问题的影响范围，必须对问题发生的原因进行及时有效的分析，并对问题发生原因所涉及到的制造系统要素及其相关联的制造要素进行关联性的影响分析，才能够采取针对性的措施进行解决。而这种解决一般来说应该也是自动执行的。

但是想要解决问题方面。这里是指的当不能够隔离的时候或者已经采取了隔离手段之后，就要根据问题的危险程度评估，根据等级做出决策性安排并付诸实施。这种决策性的安排肯定不是当时拍脑袋来做的，而是有各种各样的模板预案才可以。这种预案一般具有成套性的特点，这种预案的执行也应该是自动执行的。