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[资讯] 我们离智能制造有多远?

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工业4.0源自于德国,却在中国得到广泛的认同,并有蓬勃发展之势。德国也好,中国也好,都在这个网络化和智能化的时代感受到了危机,也发现了机遇。
工业4.0首先是确定所有事情的活动逻辑,其次是构建网络—实体系统,将虚拟和现实相结合。最适合中国制造业工业4.0的变革路径应该是,构建一个完全围绕用户价值、并为用户带来最佳体验的C2B商业模式,再由此转化企业的内驱力,实现市场部门、研发部门、服务部门甚至是制造、采购和供应链部门的全面变革。

工业4.0是一场技术手段、组织方式和商业模式的革命,对于整体仍处于工业2.0时代的中国企业来说,关键在于探索和选择一条适合自己的变革路径。

90后女生郑晓刚租了房子,要买一个空调,她觉得跑到商场货比三家是一件挺out的事。她的方法是,直接到网络商城去定制一款属于自己的空调。由于房间的面积不大,她选择了1P的空调。接着,在超薄和流线两个选择中选择了超薄类型;之后又选择了空调内机上“唯美昙花”的花式;在功能上,她特意选择了除甲醛的功能……在做了全方位的选择之后,郑晓终于按下了订单键。随后的日子里,郑晓可以在网上随时查看自己定制的空调到了哪一个工位、哪一个工序、有没有出厂、有没有开始送装。

我经常会用这样一段话作为我在企业高管内训或总裁班讲座的开场白。可以看到,这段话里有用户、有产品、有网络、有工厂、有服务,而更重要的是,这里面还描述了一种全新的围绕用户、用户参与的商业模式。

没错,这就是工业4.0的时代。一个把人、产品、企业和社会组合成一个整体,并由此产生出各种创新的时代;一个基于互联、集成和智能制造的时代。

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因为工业4.0的“工业”二字,人们常常会把对工业4.0的认识放在“制造”的方面。然而,我们必须认识到当今这个网络化和智能化的大时代背景。从这个大的背景出发,我们才能够更好地理解工业4.0,以及探讨未来中国制造如何通向工业4.0。

从前面的例子我们可以看到,直接面对消费者的行业,将会是最先遭遇到“工业4.0问题”、最先运用“工业4.0武器”的行业。因为,一旦我们建立起围绕用户价值的一整套商业模式之后,随之而来的,必然是如何构建更能够满足互联网时代的内部运营体系。所以,在探讨中国制造业的变革路径时,我们可以先用直接面向消费者的行业来进行说明。

工信部部长苗圩曾经说过,德国的工业4.0与中国的两化融合是“异曲同工,殊途同归”。实际上,德国的工业4.0与两化融合的“异曲”,在于德国把网络化和智能化的大背景描述得更为清晰,对战略目的、具体的实现方式、采取的行动以及企业由此会带来的能力,都有相对清晰的描述。由于中德之间的差异,使得我们在变革路径上有所差异。

中、德工业4.0的差异
工业4.0源自于德国,却在中国得到广泛的认同,并有蓬勃发展之势。为什么是德国和中国成为工业4.0的拥趸?答案是,德国也好,中国也好,都在这个网络化和智能化的时代感受到了危机,也发现了机遇。

然而,中、德两国的危机和机遇却不尽然相同。

德国是一个工业化已经成熟的国家,除了国家对制造业非常重视之外,整个民族也有对制造业的偏爱,有着非常强大的工业基础。在网络化和智能化的大背景之下,德国是在工业化之后,发现自身在网络化和智能化方面的创新落后于美国,甚至在互联网化方面落后于中国,同时也面临着中国等低成本制造国家的竞争力挑战。在这样的危机感之下,德国提出了工业4.0的战略。

比如,我们熟悉的一些知名德国企业,如西门子、博世、BMW汽车等,他们早已建立起了从研发到采购,到制造,到物流的全流程的强大竞争力。由于他们在产业链上抓住了研发和服务两端,也使其有更多的回报可以用于持续投入。高额的劳动力成本也使得他们在面对高额投资的时候,更容易计算出符合要求的投资回报。此外,德国制造还具备从原材料到加工,到装备,到复杂系统的全面强大基础。在这个基础之上,再进一步地构建互联、集成和智能,会让它持续保持领先。

在中国,互联网的发展促使一些勇于创新的企业开展了企业的变革,在用户界面的角度上有了很多的案例可以借鉴。然而中国企业的“工业化”尚处于参差不齐的进程中,放眼望去,处于工业1.0、工业2.0、工业3.0的企业百花齐放,也有少数企业正在开始工业4.0的打造。但多数中国企业的内部互联性、集成性和智能程度远低于德国企业。因此,相比于德国企业,中国企业在当前及工业4.0时代,首先应完善自己的工业化建设,形成自己卓越的运营和产品品质,以及实现卓越的运营和产品品质的体系和实力,从而形成中国制造业的“立体”竞争力。

让我们喜闻乐见的是,中国的互联网化已经形成了一种倒逼制造业转型升级的局面,这种转型升级对中国制造业竞争力的影响力无疑是巨大的。

倒逼出来的商业模式变革
互联网自诞生之日起就不断向着实体经济渗透,尤其是移动互联网兴起之后,对流通环节的商业带来了明显的冲击,大广告、大营销不再有原来的效果。在互联网化时代,消费者获取信息的渠道非常广泛,人们不再仅仅依据大众广告去选择商品,基于自己的喜好在海量的商品里选择自己最喜好的商品,甚至四处寻找更加能体现自己个性的商品,已经成为现在乃至未来的商业常态。

因此,对于制造业企业而言,建立围绕用户价值、为用户带来最佳体验的商业模式,是互联网化时代,企业能否赢得用户、赢得未来的关键所在。尤其是那些直接面向消费者的制造企业,C2B的商业模式将成为主流。

C2B的好处是:定制化,有非常好的现金流;去除了渠道,让利于用户,也让利于自己;抓住微笑曲线的最有价值的研发和服务的两端;零库存。

然而,要想实现这样的模式,企业需要在以下几个方面苦下内功:建立起与用户交互的平台,让用户参与设计、参与生产;企业需要具备快速满足用户个性化需求的能力,即必须构建一个从用户的需求出发,一直到满足用户需求的端到端的数字化集成的支撑体系;企业的信息化支撑系统能够充分支持研发、供应链和制造等环节快速响应多样化的个性化需求和订单;企业必须构建一个非常柔性、灵活而又高效的工厂,才能最终将用户的个性化需求和订单变成实物产品生产出来。对于有些企业而言,在这个端到端的链条上也可以没有自己的工厂,但必须选择其他的制造型企业来和自己共同组成一个完整的价值网络。

由此可见,在直接面向消费者的行业,企业可以通过互联网的崛起,找到一种新的商业模式,并且通过工业4.0的理念和变革路径,使这个商业模式形成一个闭环体系。

变革路径上的五步法
最适合中国制造业工业4.0的变革路径应该是,构建一个完全围绕用户价值、并为用户带来最佳体验的C2B商业模式,再由此转化企业的内驱力,实现市场部门、研发部门、服务部门甚至是制造、采购和供应链部门的全面变革。

如何转化企业的内驱力,将会是未来中国制造业最为关注也最具挑战性的问题。

工业4.0概念的提出者、德国工程院院长孔翰宁曾经表示,工业4.0首先是确定所有事情的活动逻辑,其次是构建网络—实体系统,将虚拟和现实相结合。这种虚拟和现实的互联通过一种“虚拟网络—实体物理系统”(Cyber-Physical System,CPS) 实现,CPS即为工业4.0的核心。它通过将物理设备连接到互联网上,让物理设备具有计算、通信、控制、远程协调和自治等智能功能,并将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网及相关服务。

由此,我们提出了中国制造业工业4.0变革路径的五步法。

1第一步 重建组织的活动逻辑
目前,很多中国制造企业的组织活动逻辑仍停留在:市场部门制定了一个产品策略,之后交给研发部门去开发,研发部门开发完成后,再交给采购部门或者制造部门去采购或者生产……上面的这些活动都是一个阶段一个阶段独立完成的,我们称之为串行的组织活动逻辑。姑且先不谈论这样的活动逻辑,用户是否参与或如何参与。就是在每一个阶段,企业的不同部门都很少参与到其他阶段的活动。

这样的组织活动逻辑,显然不能适应工业4.0时代个性化、灵活、高效的制造业需求。

因此,中国制造业变革的第一步,就是要进行端到端的组织活动逻辑重建。

首先,在组织内部,将过去的端到端串行活动逻辑,改变为端到端的并行活动逻辑。根据用户的个性化需求,以及产品全生命周期的管理需求,将过去串行活动的不同部门整合成不同的项目管理团队。团队中包含有来自市场、研发、质量、测试、制造、采购、供应链和成本等等部门的工作人员。大家在项目最初,就形成了一个并行工作的团队,共同对外部的市场需求,内部的质量、测试、制造、采购和供应链的需求进行分解和分配,从而形成概要设计,进一步形成详细设计,再到样机的制造、小批量验证,直到量产。这样的项目组甚至会延续到产品批量生产,一直到产品的生命周期结束。

这种端到端的并行活动逻辑,将会成为工业4.0时代一种主流的组织活动逻辑。

其实,这种基于产品全生命周期的端到端组织整合,很多中国的企业早已进行了多年的探索和实践。例如,华为的IPD(集成产品开发)流程,就是建立在产品全生命周期管理体系上的一个集成产品研发流程。华为IPD采用了非常清晰的并行活动逻辑,并贯穿了项目的始终,大大提高了对项目需求的把握能力。在华为的IPD模式中,不但有从概要设计,到详细设计,到样机、小批量生产,以及大批量生产的过程,中间还穿插了一系列的技术评审点,来对项目开发的进展进行把握和掌控。并行的组织活动逻辑,避免之前由于各部门串行,导致的“事后”才能提出需求去改变上一个环节的定义或设计的情况,从而大幅度降低了之前低效率的项目管理所带来的投入过高,以及项目周期过长的问题。同时,并行逻辑也可以在项目过程中发现错误时,迅速决策并及时改变方向,甚至可以在判断了市场前景不佳时,及时终止不良项目。

2第二步 打造集成网络
工业4.0,企业需要打造三个非常重要的集成网络,即价值网络的水平集成,端到端的数字化集成,企业内部的垂直集成(详见《清华管理评论》2015年第5期“工业4.0变革即至,我们还缺什么”一文)。

在打造集成网络的过程中,企业的组织集成能力将重于系统的集成,而系统的集成则能进一步强化组织的集成。

随着互联网化的发展,通过网络强大的信息传递能力,企业能够打造更广泛的组织集成化。如,把用户、一些具有核心技术的供应商纳入进来进行共同开发;当一个新产品的开发涉及到工艺技术的开发、装备技术的开发,还可以把外部的工艺专家、外部的装备供应商纳入到这个开发体系中来,从而构成了一个更具力量的开发团体。

在位于西雅图的波音公司全球供应链中心,悬挂着整面墙的硕大液晶屏幕,监控着每一架波音787客机从生产到服役的整个过程。意大利阿莱尼亚公司为其提供碳纤维材料机身技术,美国的俄赫拉河马州生产其机翼前缘,中国沈阳飞机工业公司设计和生产舱门和方向舵,英国罗尔斯罗伊斯提供发动机,在日本神户,研发和生产机翼主体。四百多万个零部件,按照统一的标准,按照预定的时间陆续抵达西雅图,来到总装线。网络让波音在40多个国家的研发和生产如同在同一屋顶下进行。网络使得企业组织发生了戏剧性的改变,大规模企业组织崩溃了。企业间的联系更多基于“项目”,而这些项目是由网络组织在支持。

在工业4.0时代,这种基于网络的组织集成力量将会变得更为强大。将分散在全球各地的力量团结起来,共同完成产品的设计、开发,将变为人们司空见惯的事情。

工业4.0是一个制造业在系统集成方面不断进化的产物。正如我们知道的那样,1955年就有了CAM(computer Aided Manufacturing,计算机辅助制造),1959年恩格尔伯格研制出了第一台工业机器人,1963开始出现CAD (Computer Aided Design,计算机辅助设计),上世纪90年代有了ERP(Enterprise Resource Planning,企业资源计划)和PLM(product lifecycle management,产品生命周期管理),华为实施IPD(Integrated Product Developmen,集成产品开发)流程也已经有十多年的时间。这些属于制造业系统集成的物种一直在不断进化着。

到了工业4.0时代,系统集成开发的逻辑不但不会被淘汰,还会得到进一步发展。

3第三步 向智能推进
互联+集成,推动制造业向智能化推进。

PLM系统是一个融合了互联化和集成化功能,支撑制造业向智能化推进的重要工具,这些年来也一直在不断演进。比如,西门子的PLM系统TeamCenter已经集成了包含CAD、CAE(Computer Aided Engineering,计算机辅助工程)和CAM (Computer Aided Manufacturing,计算机辅助制造)的NX(Next Generation,数字化产品开发系统),同时也集成了包含工艺验证、制造仿真和产品展示的TECNOMATIX。同时为了实现更有效的集成,西门子已经把PLM系统与MES系统和自动化控制系统TIA进行了集成。目前,TeamCenter已经实现了云化,一旦云化的系统成熟且安全,将会对制造业的“分散式的协同”带来巨大的促进,大量的中小企业使用该系统的门槛将会大大降低。

这不是说,企业有了互联+集成的PLM、ERP、MES等系统,就已经实现智能化制造。实现智能化制造的核心,乃是项目及企业组织方式的一种变革。只有组织进行相应的变革,才能实现人、系统、产品和资源之间的互联、集成并由此产生的更高的智能(见图1)。
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图1 向智能制造的推进

互联+集成支撑系统的变化,以及组织向智能制造的变革,可以使企业快速围绕用户需求,去快速、集成地进行产品设计、验证、仿真和虚拟生产。

4第四步 变革生产—研发模式
未来的工厂将不再会以占地多大、厂房多大、员工多少来表达自己的实力了,工业4.0工厂的实力体现在:把工厂嵌入整个端到端的闭环中,并能实现最顺畅、最高效的信息流动,以及最顺畅、最高效的物料和产品流动。

工业4.0的工厂要去履行的,是更多的用户差异化和定制化的订单。支撑产品集成开发的系统构建,只是工业4.0工厂基础设施的构建之一。更重要的是,工业4.0的工厂需要思考的是如何在这些基础设施上面,来实现支撑“定制”这一功能。因此,工业4.0的工厂必须向产品开发的源头进行梳理,把目光返回到产品的研发流程,我们需要去构建一个产品设计的标准化和模块化的研发体系。

标准化和模块化将构成一个通过有限数量的模块组合,产生大量的满足用户差异化需求的能力。这将是在工业4.0时代一个非常核心的能力。

工业4.0工厂的典型场景就是实现灵活的、高效的个性化定制。有过制造业经验的人都知道,用户的差异需求与卓越的运营会产生相应的冲突。太多的不同产品和型号必然会降低生产效率,传统制造业的高效率一定来自于单一品种的大批量生产。

工业4.0工厂能够实现灵活、高效的个性化定制生产的秘诀在于,通过有限数量的模块组合,实现大量的差异化产品和型号。

因此,要实现模块化生产,中国的制造型企业首先要在产品研发模式方面实现变革,围绕用户的个性化与运营需求,形成“集成研发”能力。也只有如此,中国的制造型企业才能够改变目前一直处于制造业微笑曲线底端的局面,向研发和服务两端延伸。

5第五步 智能工厂打通商业闭环
在产品的研发设计上有了更好的标准化和模块化的条件和能力之后,企业更需要考虑的是,如何将工厂嵌入到整个端到端的闭环中去,真正实现智能工厂。此时,应该更多地用“流程思维”去思考,而不是用“规模思维”去思考问题。

当商业模式是一种围绕用户价值、用户需求的商业模式时,工厂制造与供应链必须转变成一种按需生产的场景:按需生产的生产线,按需供应的供应流程。并且,他们都应该是柔性、灵活且高效的。

工业4.0工厂建设的策略和原则也将会发生根本性改变。传统的工厂建设,是根据某一地块去设计建造一个厂房,再在厂房里摆放设备、仓库和办公室。而工业4.0工厂的建设,则是要根据用户的需求先构思一条生产线,再围绕生产线去构思与其配合的物流系统,接着去构思管理这整个系统的信息化系统,最后去构思整个厂房和园区该如何构建。

此外,在构建上述生产线的时候,企业还需要同时考虑成本问题,即考虑如何尽可能地减少人力、采用更多的自动化技术,去实现这样一个柔性灵活的生产线设计。因此,在构建生产线时,应设计及采用更多的模块化设计,更多柔性、灵活的装备,采用更多的机器人、视觉技术、传感技术、物联网技术等,使得生产线和物流系统既可以替代人力,又具备一定程度的柔性和灵活性。生产线的模块化设计、可移动设计,会给未来工厂的灵活和可重新配置带来更多的可能。

精益生产的理念也必须贯穿始终,拉动式的生产、单件流、消除浪费、不为浪费而投资、建立质量理念等,应该是构思未来工厂生产线以及其物流系统的基础思想。对于流程、关键工艺、关键设备都应该具备良好的数据采集能力,以便于和上层的控制系统、数据采集系统甚至制造执行系统有更完美的集成。

对于部分核心设备,则应该采用工业大数据的嵌入式系统进行基于CPS的更加智能化的、预防性的诊断和管理。企业还可以利用虚拟设计和仿真的手段对工厂、生产线和物流进行投资前的规划和验证(例如应用材料公司的AutoMod),以实现在小投入下对大规模投入的前期把握和判断。

以上这些努力,都是为了使得在按需生产的大模式下,整个“生产流”非常的顺畅,同时解决中国制造面对的成本问题,而且也把中国制造一直以来的质量问题同时解决。

综上可以看出,不论是在C2B的模式驱动之下,还是企业对于自身竞争力的考虑,在研发模式、研发支撑系统、端到端的集成、再到工厂的互联化、集成化和智能化,都是为了实现一个端到端的顺畅的闭环,从而为企业带来更加强大的竞争力。

从宏观上把握战略、模式和方向,在方法论上的系统性思考,在技术体系上的互联、集成与智能化已经是这个时代的必然趋势,也是中国制造型企业转型升级的必要条件。

对于企业而言,一个包含了互联网转型、模式转型、端到端的集成,又包含了柔性、灵活和高效的工厂构建的工业4.0,是一个非常庞大、复杂的变革。在这样的变革中,如果没有转型战略的支撑,可能会变成一个“无法完成的任务”。正如我们看到的很多企业,他们在面对必须转型的局面时,并没有形成相应的转型战略,从而任由自己的一艘大船撞向冰山。但是,要实现工业4.0的变革,更重要的还是要去探索一条切实可行的达成战略目标的路径。工业4.0变革路径五步法,可资中国制造企业借鉴。


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1个评论
非常人 发表于 2016-4-26 13:33:06 | 显示全部楼层
学习了,好贴,赞赞赞
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