工業(yè)4.0來了 哪些企業(yè)適用工業(yè)4.0？

• 2017年9月4日 ZhangHongYuan來源：長江商學(xué)院 1153 74
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未來中國制造業(yè)面臨的將會(huì)是一個(gè)更加復(fù)雜、更有挑戰(zhàn)性、競爭更激烈的市場。因此，保持靈活敏銳、持續(xù)改善經(jīng)營、結(jié)合自身情況和市場趨勢采納創(chuàng)新技術(shù)和商業(yè)模式，將會(huì)是任何企業(yè)保持領(lǐng)先的關(guān)鍵。

　　工業(yè)4.0的技術(shù)：如何解決體驗(yàn)問題

　　制造企業(yè)在工業(yè)3.0時(shí)代就試圖解決生產(chǎn)定制的問題。然而，生產(chǎn)定制往往意味著更高的成本、更多的時(shí)間。趨利避害下，大規(guī)模流水線成為當(dāng)時(shí)主流的選擇。大規(guī)模定制(Mass customization)在20世紀(jì)90年代被提出，然而還是以傳統(tǒng)大規(guī)模流水線生產(chǎn)模式的改良版本存在，只是在產(chǎn)品組裝、行銷的最后階段給予客戶一些次要功能的選擇權(quán)，例如戴爾的網(wǎng)絡(luò)個(gè)人化直銷模式。

　　直到工業(yè)4.0的到來，以低廉成本進(jìn)行定制生產(chǎn)的技術(shù)才逐步成熟。具體來說，這包含兩方面的技術(shù)：一是讓“物”更聰明強(qiáng)大的技術(shù)，二是讓“物”“物”互聯(lián)、自主決策的技術(shù)。

　　首先，工業(yè)4.0時(shí)代的技術(shù)使得“物”能夠承擔(dān)更加靈活、復(fù)雜和精準(zhǔn)的生產(chǎn)任務(wù)，甚至自我學(xué)習(xí)、演進(jìn)。工業(yè)3.0已經(jīng)在自動(dòng)化、智能設(shè)備上達(dá)到一定高度，然而工業(yè)4.0在機(jī)器人發(fā)展方面讓制造業(yè)有了更多想象空間。機(jī)器人可以互聯(lián)互通，與人類一起工作，甚至從自己的工作、人類的工作中學(xué)習(xí)新技能。

　　以德國庫卡(KUKA)公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人為例，可負(fù)荷3公斤到1300公斤的貨品，工作范圍從635毫米到3900毫米不等，承擔(dān)物料搬運(yùn)、加工、堆垛、點(diǎn)焊和弧焊等多種功能。庫卡最新的工業(yè)4.0智能型工業(yè)作業(yè)助手LBR iiwa可以直接協(xié)作人類工作，還具備自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，可以不依靠地面標(biāo)記、感應(yīng)線圈或磁鐵等在工廠內(nèi)自動(dòng)來去，運(yùn)載貨物和零件。

　　工業(yè)4.0時(shí)代，機(jī)器人可以輔助人工作，甚至替代人工作。它們可以承擔(dān)高危作業(yè)，提升勞動(dòng)效率，并解決日益上升的人力成本問題。這也是當(dāng)初德國提出工業(yè)4.0的一個(gè)重要?jiǎng)右?，即是希望通過更加自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)解決適齡勞動(dòng)力不足的問題。除了機(jī)器人，智能生產(chǎn)所需要的傳感器、數(shù)控機(jī)床、智能倉庫、智能物流等相應(yīng)技術(shù)的逐步成熟也為工業(yè)4.0的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

　　第二，工業(yè)4.0時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)信息共享、自主決策的技術(shù)使得生產(chǎn)更靈活、更柔性，可以快速響應(yīng)復(fù)雜、個(gè)性化的市場需求。如果說互聯(lián)網(wǎng)讓智慧人之間得以更便捷地交流，那么物聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)則是把死物智能化，使其能夠自動(dòng)抓取相關(guān)信息，實(shí)時(shí)與他人/他物對話，并有判斷、決策的能力。如果說工業(yè)3.0的自動(dòng)化是人與機(jī)器的對話，工業(yè)4.0則是機(jī)器與機(jī)器的對話。

　　信息物理系統(tǒng)(Cyber-physical System，簡稱CPS)，換言之一個(gè)高效的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)4.0技術(shù)基礎(chǔ)的核心。CPS將物理世界轉(zhuǎn)換為數(shù)字世界，形成了物理系統(tǒng)對應(yīng)的虛擬系統(tǒng)(digital twin)，再通過IoT(Internet of things，簡稱IoT，物聯(lián)網(wǎng))技術(shù)數(shù)字化管理生產(chǎn)，提升機(jī)器與機(jī)器之間的互聯(lián)性、減少人為參與，從而實(shí)現(xiàn)制造的“智能化”。CPS(虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng))中工業(yè)設(shè)備嵌入的大量傳感器充當(dāng)機(jī)器接受外部信息的感覺器官，采集生產(chǎn)流程的所有數(shù)據(jù)并運(yùn)用虛擬系統(tǒng)的高級運(yùn)算能力進(jìn)行分析、運(yùn)算和決策，形成可自律操作的、自組織的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。

　　如果說機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等設(shè)備是工業(yè)4.0的軀干和肌肉，那么CPS和相關(guān)技術(shù)就是工業(yè)4.0的大腦。

　　CPS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的信息分布形式是關(guān)鍵。以前，制造型企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)流程均由一個(gè)“中央”控制，信息和指令自上而下，通過各類生產(chǎn)管理系統(tǒng)下達(dá)給生產(chǎn)車間。然而CPS系統(tǒng)里，信息并不需要經(jīng)過某個(gè)統(tǒng)一的、自上而下的渠道進(jìn)行分發(fā)，而是呈網(wǎng)絡(luò)化分布，共享給生產(chǎn)過程中的每一個(gè)參與方，使得每個(gè)參與方都可以獲得足夠信息以做出最優(yōu)決策。這其中也包括機(jī)器。借助物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的相應(yīng)技術(shù)，機(jī)器不僅可以掌握信息和知識(shí)，還可以自主決策、自主出發(fā)動(dòng)作。

　　在CPS系統(tǒng)里，機(jī)器們會(huì)說話、會(huì)思考，而且彼此間形成了一個(gè)智慧的“社交網(wǎng)絡(luò)”，協(xié)作完成各種高復(fù)雜度的生產(chǎn)任務(wù)。當(dāng)一個(gè)訂單進(jìn)入工廠，機(jī)器不用等待上面的指令就已獲得相應(yīng)信息，了解什么時(shí)候該做什么，并自動(dòng)開始生產(chǎn)。機(jī)器還可以根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、訂單信息來安排產(chǎn)線，增加、減少或改變生產(chǎn)流程。

　　例如，根據(jù)實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù)挖掘分析，系統(tǒng)可以主動(dòng)給用戶推送消息提醒設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，某個(gè)工位可以自動(dòng)聯(lián)系供應(yīng)商增加物料等。這就像曾經(jīng)叫車須撥打電話給一個(gè)呼叫中心，而如今人人都可以通過滴滴出行類似的APP獲取自己身邊的用車信息并自主進(jìn)行叫車和乘車。

　　機(jī)器實(shí)施通信、自主決策的技術(shù)也意味著工業(yè)4.0能夠以低成本實(shí)現(xiàn)3.0時(shí)代無法實(shí)現(xiàn)的個(gè)性化定制生產(chǎn)。在過去，流水線帶來了大規(guī)模的成本降低，然而一旦遇到生產(chǎn)故障，則會(huì)面臨整條流水線停產(chǎn)、以及處理殘次品等帶來的高昂成本。然而，通過CPS機(jī)器之間的實(shí)時(shí)通信，某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題不會(huì)對其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生重大影響，生產(chǎn)流程可以不受太大干擾地進(jìn)行，同時(shí)對產(chǎn)品的實(shí)時(shí)智能控制也使得次品率大大降低。

　　在工業(yè)4.0之前，生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是大量浪費(fèi)的，鮮少得到利用。而現(xiàn)在，工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)可以“變廢為寶”，借由大數(shù)據(jù)、云計(jì)算進(jìn)行分析、歸納，用于預(yù)測未來的機(jī)器行為、潛在故障和生產(chǎn)問題。北京博華科技自主研發(fā)的健康監(jiān)測云平臺(tái)正是基于傳感器采集的大量設(shè)備數(shù)據(jù)、過往故障和維修案例，利用大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)來研發(fā)出智能診斷和維修決策模型，為石油石化等行業(yè)客戶提供故障預(yù)警、故障報(bào)警和維修決策等服務(wù)，其報(bào)警準(zhǔn)確度可達(dá)94%以上。

　　高度精密的機(jī)器人(自動(dòng)化技術(shù))和CPS(信息化技術(shù))即構(gòu)成了智能制造的兩方面核心技術(shù)，這和我國制造業(yè)提出的“兩化融合”的思路不謀而合。

　　什么樣的企業(yè)適用工業(yè)4.0?

　　工業(yè)4.0的概念如火如荼，并不代表每個(gè)中國企業(yè)就要全盤接受工業(yè)4.0模式。個(gè)性化定制、信息物理系統(tǒng)的概念很美，但是落實(shí)到企業(yè)自身時(shí)需要更冷靜的思考。

　　首先，德國的工業(yè)4.0是切合德國的國情提出的智能制造戰(zhàn)略，并不一定適合我國的國情。

　　德國提出工業(yè)4.0是為了鞏固制造業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢，用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)對制造業(yè)升級，強(qiáng)調(diào)的是對用戶個(gè)性需求的滿足。另一個(gè)制造強(qiáng)國美國也提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念，強(qiáng)調(diào)的是通過慣有的IT軟實(shí)力提升制造業(yè)的生產(chǎn)效率。而我國制造業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢呢?大規(guī)模、高復(fù)雜度、快速交貨——這與其他國家各有差異，且所面臨的主要問題是產(chǎn)能過剩和創(chuàng)新乏力。

　　同時(shí)，我國的整體制造業(yè)水平尚未達(dá)到德美等制造強(qiáng)國的水準(zhǔn)，不少企業(yè)首先得補(bǔ)課工業(yè)3.0才可能邁入工業(yè)4.0的階段。沒有成熟發(fā)達(dá)的工業(yè)3.0生產(chǎn)技術(shù)和基礎(chǔ)，難以談及工業(yè)4.0的升級改造。此外，德美等國進(jìn)行智能制造升級的一大目的是解決勞動(dòng)力匱乏問題，而如果中國僅采取機(jī)器換人的片面做法進(jìn)行技術(shù)密集改造，可能會(huì)造成更嚴(yán)重的就業(yè)問題。

　　更進(jìn)一步來說，在有基礎(chǔ)的工業(yè)3.0水平之上，是否要實(shí)施工業(yè)4.0、如何實(shí)施工業(yè)4.0也取決于企業(yè)相應(yīng)的定位與目標(biāo)。麥肯錫的調(diào)研顯示，在工業(yè)4.0的大潮里獲益最多的是根據(jù)企業(yè)自身管理、業(yè)務(wù)和戰(zhàn)略情況來選擇部分結(jié)合工業(yè)4.0的企業(yè)，而并非那些徹頭徹尾煥然一新的企業(yè)。

　　從企業(yè)所處的行業(yè)性質(zhì)、業(yè)務(wù)特點(diǎn)和戰(zhàn)略定位來分析它是否需要同時(shí)在自動(dòng)化/智能化(新技術(shù))和個(gè)性化(新制造)上達(dá)到比工業(yè)3.0更高的標(biāo)準(zhǔn)，從而決定企業(yè)是否應(yīng)進(jìn)行工業(yè)4.0的升級改造。

　　這其中，新技術(shù)指的是高度精密自動(dòng)化(機(jī)器人)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(CPS)，而新制造指的是以滿足客戶個(gè)性化使用為目的的模式創(chuàng)新/革命。

　　當(dāng)企業(yè)同時(shí)需要很高的智能化和個(gè)性化水平時(shí)，工業(yè)4.0是首選。以海爾為例，在最新的網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中，海爾同時(shí)在信息化和自動(dòng)化上進(jìn)行升級改造：底層用戶數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，圍繞用戶組織全流程，同時(shí)打造更加定制化的家電品類，建設(shè)互聯(lián)工廠，以小批量柔性化的生產(chǎn)方式應(yīng)對更加個(gè)性化的訂單。

　　青島紅領(lǐng)也屬于工業(yè)4.0的范疇，但由于行業(yè)和業(yè)務(wù)性質(zhì)，它的工業(yè)4.0路徑有所不同。一方面，紅領(lǐng)的信息化水平較高，這是因?yàn)榉b定制相較于家電需要更精確復(fù)雜的量體裁衣、合身打造，需要較強(qiáng)的信息化支持。另一方面，紅領(lǐng)的自動(dòng)化水平適中，因?yàn)橹埔碌募夹g(shù)本身門檻不高。

　　當(dāng)企業(yè)需要達(dá)到較高的智能化水平但不需要為客戶提供定制化的服務(wù)時(shí)，那么提升自動(dòng)化水平、機(jī)器換人和提升效率降低人力成本的做法更加切實(shí)可行。石油化工、原材料制造和代工生產(chǎn)等行業(yè)屬于此類范疇。以富士康為例，它的代工生產(chǎn)線為蘋果公司等提供標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品生產(chǎn)，對定制的需求不多，相反是對提升生產(chǎn)率、降低成本有著更大的需求。

　　當(dāng)企業(yè)的業(yè)務(wù)定位一個(gè)小眾的利基市場，同時(shí)其生產(chǎn)流程不需要也難以使用高精尖自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，工業(yè)4.0也不是最優(yōu)選擇，反而扎實(shí)打磨產(chǎn)品定位、做好個(gè)性化服務(wù)才是較符合投入產(chǎn)出的選擇。往往活躍在這個(gè)領(lǐng)域的是一些小而美的公司或者具備稀缺技能的個(gè)體職人，他們的產(chǎn)品服務(wù)生產(chǎn)量小，但定價(jià)高，往往落入奢侈品類，以高定服裝、定制珠寶首飾等為例。

　　當(dāng)一些已經(jīng)處于經(jīng)營困境的企業(yè)可能在智能化與個(gè)性化兩方面都不夠達(dá)標(biāo)，也沒有資金投入去進(jìn)行工業(yè)4.0的投資。那么及時(shí)改善經(jīng)營情況、提升基礎(chǔ)制造水平等舉措是企業(yè)應(yīng)該首先實(shí)施的步驟。

　　工業(yè)4.0對我國制造企業(yè)的確有借鑒意義，然而，是否全部或部分采納仍需結(jié)合企業(yè)自身發(fā)展水平和行業(yè)特點(diǎn)加以考慮。

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