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【幹貨】工業4.0時代的製造業轉型路徑和方向

發布日期(qī):2020-07-16 03:48:31

  製造業是泛指一切加工天然(rán)原料的行業,經(jīng)物(wù)理變化或化學變化(huà)後成為了新的(de)產品,不論是動(dòng)力機械製造,還是手工製做;也不論產品(pǐn)是批發銷(xiāo)售,還是零售,均(jun1)視為製(zhì)造。根據國家統計(jì)局(jú)《國民(mín)經濟行業分類與代碼(mǎ)(GB/T4754-2002)》,中國(guó)的製造業門(mén)類包括(kuò)13—43大類。

  中國的製造(zào)業,尤其是民營企業(yè)自改革開放後,長(zhǎng)期以來都是以出口加工為主的低端製造,處(chù)在產業(yè)鏈的價值低端。國家為了促進(jìn)產業的(de)轉型升級,製定了以信息化帶動工業化(huà)、以工業化促進信息化的戰略方針,也就是兩化融合。近年來隨著德國工業4.0的概念推出,中國也相(xiàng)應的推出了(le)中國製造2025和互聯網加的指導政(zhèng)策,試圖用中國在互(hù)聯網(wǎng)和信息化領域的強(qiáng)項來促進製造業的轉(zhuǎn)型升級。

  製造業的信息化(huà)主(zhǔ)要在ERP、供應鏈、設計、OA、自動化和MES等領域,以前主要(yào)是以國外廠商的產品銷售、代理和集成為主,近年來越來越多(duō)的國內廠商開始(shǐ)通過項目實施的形式來介入,僅MES和APS就有近百家,這些企業有比較強的軟件(jiàn)開發能力,並了解企業的工(gōng)廠、車間、機(jī)器、物料和人的管理流程,自(zì)己研發了MES、APS等軟件(jiàn),但是這些軟件很難形成標準化、統一化的產品,因此也很難成(chéng)長。大部分的MES、APS軟件實施(shī)廠商都是通過項目實施來維持生(shēng)存,而(ér)且現在(zài)製造業企業也比較缺錢,不大容易拿得出較高的資(zī)金來實(shí)施信息化改造。

  製造業企業的(de)轉型升級(jí)涉及到機器換人、自動化生產線、工(gōng)人專業技能的提升、管理水平的提高、企業高層的(de)遠見等等(děng),並不是實施一套軟件或信息化(huà)就能改變並見到效果的。

  要麽轉型,要麽升級

  傳統製造模式是大規模的批量(liàng)生產方式、標準化、流程化的企業業務管理模式,預製化、固化的軟件和服務方式。而新生代的消費主體在互聯網(wǎng)環境下成長起來,接受多元文化的熏陶,追求的品味越來越趨向(xiàng)個性化和差異化(huà),這使得(dé)傳統研發設計、生產製造、產品服務等過程麵臨著(zhe)越來越多的不確定性(xìng)、多樣性(xìng)和複雜性。

  因此規模化、標準化、預製化的傳統生產方式已無法滿(mǎn)足(zú)日益增長的定製化需求。中國傳(chuán)統製造業新一輪大洗牌(pái)在所難免(miǎn)。擺在這些企業麵(miàn)前的生路要麽(me)是轉型,要(yào)麽是升級提升(shēng)競爭力。

  從供給側改革

  而製造業要想真正轉型升級,我認為應該按照國家製定的頂層設計和戰略規劃,從供給側改革,走向價值鏈高端(duān),利用中國互(hù)聯網發展的優勢,打通中間流通(tōng)環節,直接對(duì)接和麵向用戶需求,讓(ràng)需求拉動生產,滿足個性化需求,釋放(fàng)過剩產能(néng)。

  近來由於人口基數的龐大和市場需求的發展,中國互聯網(wǎng)的發展已經在國際上處於領先位置,互聯網用戶有7.1億,加上移動互聯(lián)網用戶有9.8億,這裏有巨(jù)大的消費需求。在(zài)電商領域,僅京東、淘寶、天貓就占領了用戶流量的80%,他們掌握了用戶的消(xiāo)費習慣,可(kě)以(yǐ)輕易通過大數據分析出消(xiāo)費(fèi)者的用戶畫像、消費習慣,從而掌握個性化(huà)需求,但是他們目前的(de)電商平台隻能賣庫存,無(wú)法直接(jiē)對接工(gōng)廠。

  這就給了製造業(yè)極大(dà)的機會,製(zhì)造業企業的轉型升級(jí)的路徑和方向(xiàng)應(yīng)該是(shì)信息化、自動化、智能化(huà)和服務化,要打造(zào)數字化工廠,通過機器(qì)人替代人工實(shí)現自(zì)動化,通過軟件實現信息化,然後通過大數據、人工智能實現柔性化的生產方式,再通過協(xié)同供應鏈達(dá)到跨(kuà)企業的(de)上下遊信息透明(míng)、協作設計與生產,直麵互聯網(wǎng)用戶,最終滿足個性化時代的定製(zhì)生產和服務。

  電商與工廠打通的平台

  未來將有(yǒu)一個電商與工廠打通的平台,流程(chéng)可能是,個性化訂單(dān)下單,訂單的批次整合,工廠的篩(shāi)選,工廠產能檢查,工廠對訂單的確認,上遊原料供應采購確認,工(gōng)藝工序確認,排產(chǎn)仿真和確認,物流周期確認,分銷(xiāo)商確認,總(zǒng)成本確認(rèn),產品設計參數(shù)的(de)傳遞,物料的采購(gòu)與(yǔ)供應,生產計劃排程,生產製造的監控,物流配送的(de)分配,產品的交付,產品使用的跟蹤與反饋。

  要想達到這樣一種生產(chǎn)和服(fú)務的模式,工廠應(yīng)該首先要(yào)信息化,但是現在(zài)的信息化已經不同於(yú)過去(qù)時代的信息化了,尤其是對於中(zhōng)小企業來說,並不意味著要采購購(gòu)買大量的軟件,如(rú)ERP軟件、設(shè)計軟件、供應鏈軟件、客戶關係管理軟件等。在新的麵(miàn)向個(gè)性化服(fú)務、定製化生產方式的時(shí)代,整個生產方式都(dōu)是智能和柔性化的,是需要靈活多變,能夠自適應的,而傳統(tǒng)軟件都是麵向大規模標準化製(zhì)造的,固化的軟件,難以適應複雜(zá)、快速多變的個性化需求(qiú)。

  靈活定製的雲服務(wù)模塊

  在雲端將(jiāng)出現靈活定製的雲(yún)服務(wù)模塊。可(kě)在雲(yún)端設(shè)立虛擬工廠,滿足製造業企業訂單接(jiē)收(shōu)、配(pèi)置BOM、采購、計劃、物流配送、客服等需求。獲取訂單(dān)後,在雲端(duān)虛擬工(gōng)廠中,企(qǐ)業可配置產(chǎn)品(pǐn)、物料、產品原型、原材料供應和采(cǎi)購,依據訂單排產(chǎn),仿真模擬,分配物流(liú)和分銷商。訂單需要的原材料采購需求對同樣在(zài)雲端的(de)上遊供應商透明,自動觸發上遊供應商(shāng)的排產或發(fā)貨。所有(yǒu)設計、采購、生產、裝配、運輸、銷售環節都是通過雲端同步,讓不同的(de)供應鏈實體(tǐ)連接起來,自發產生供需關係,和(hé)資源上下遊傳遞。

  在企(qǐ)業端,傳統的像ERP這樣的大型(xíng)固化軟(ruǎn)件也會被更加(jiā)靈活的雲服務的模式取代,可能是在(zài)企業(yè)內部的私有(yǒu)雲,但是集(jí)成了各種管理係統,將各個係統的數據抽象成一個個抽象服務,服務可以進行各種組合,再通過(guò)流程將人員服務、自動化服務、工程服務(wù)結合起來,這樣就能夠做到人與人的協作、人與機器的(de)協作、機器(qì)與機器的(de)協作、機器與係統的協作、係統與(yǔ)係統的協作,在這個基礎上沒有ERP概念了(le),唯一的是與業務(wù)相關的服務。

  對於企業(yè)內部已經部署(shǔ)了MES、ERP、WMS、PDM等係(xì)統的,通過(guò)共(gòng)享的數據服務總線將各個(gè)係統之間實時(shí)的協議、數據轉化,打通各自獨立的孤島,形成數據驅動的業(yè)務流。再集成生產控製PLC,外(wài)部集成(chéng)物流拉動計劃,形成縱向、橫向、端到端的集成。

  軟件信息世界和(hé)物理機器(qì)世界融合統一

  對於工業4.0來說,一個重要的概念就是CPS。即CyberPhysicalSystem,就(jiù)是軟件信息世界和(hé)物理機器世(shì)界的融合統一,如同中國(guó)的太極圖,陰中抱陽,陽中付陰(yīn)。也(yě)就是機器世(shì)界中有軟件的(de)控製和指令,信息世界中有機器的運行信息。

  製造企業的機器、機床、設備、刀(dāo)具等,都需要通過傳感器、適(shì)配器、PLC等以SCADA、MTConnect/OPC協議(yì),連接到物聯網平台,對設備的加工、運行數據進行采集、處理、檢測、分析,並傳送到企業(yè)服務總線,洞察產品製造執行過程(chéng)中的缺陷、問題、關聯、關係,實現對設備的(de)預(yù)防性維護、能耗分析(xī)、加工參數(shù)優化(huà)等。而對於從信息(xī)世界到(dào)物(wù)理世界(jiè),則需要通過智能機器人生產線接(jiē)受智(zhì)能(néng)化係統的控製指令,例如AR+機器(qì)人。

  在匯總了設(shè)備大數(shù)據、生(shēng)產大數據(jù)、運營大數據(jù)、管理大數據(jù)之後,在企業私有雲的大(dà)數據平台上,可以進(jìn)行機器學習,模型算法抽象,找(zhǎo)出數據之間的(de)隱藏關係和聯係(xì),揭示內在規(guī)律,通(tōng)過對時間、質量、成本、效率的關聯(lián)分析,以及質量分析、生(shēng)產分析、物料分析、倉儲分析、銷售分析、客戶分析等(děng),了解合格率、故障原因、設備利用率,實現全局調度優化。為企(qǐ)業提供透明展現(xiàn)、通知提醒、預測(cè)和運(yùn)營優化輔助決策。

  在以上(shàng)大數據分(fèn)析的基礎上,可以基於售(shòu)價、服務水平、庫存、總成本、采購、物流、生產周期等約束和目標,推算出所(suǒ)追求的利潤模型、成本模型、服務模型(xíng),實現基於(yú)供應商協作的主生(shēng)產計劃優化(huà),做出需求預測、采購預測、訂單預測、交貨時間預測,實現利潤、營收、成本(běn)、服務的價值最大化。真正將數據和(hé)信息,變為知識和智慧。

  從封閉走向開放體係

  製造業的轉型升級,需要從封閉走向(xiàng)開放體係。以網絡化協同實現製造資(zī)源局部優化向全局優化演進。因此企業(yè)不但要自己實現製造端的數(shù)字化(huà)、智能化改造,還要與雲(yún)端連接,實現(xiàn)跨區(qū)域、跨企業、跨行業的(de)聯(lián)合設計、聯合研發,將傳統順序、獨(dú)立、碎片化的研發工作在時間、空間範圍上交叉重組,整合多方設計資源,將(jiāng)研發流程從(cóng)串行向並行演進,更進一步的,將業務的合作從單環(huán)節協同向全(quán)業務(wù)全供應鏈協同演進,從傳統長期固定合作(zuò)向不確定型的隨機合作演進,從而實現從(cóng)產業鏈級協同向生態平台演(yǎn)進。

  總之從規模(mó)化生產到定製化生產,打造(zào)柔性化製造(zào)生產範式,以去中心化,去固化、流程化(huà)的業務(wù)管理模式,實現小(xiǎo)規模、多頻(pín)次、分布(bù)式、智能化的分布式製造,靠訂單拉動,社會化協作將會是未來製造業的發展方向,而對應的製造業信息化,也必將基於雲計算、大數據、物聯網和(hé)人工智能,並且軟(ruǎn)件趨向微服務化、靈活配置、按需組合、互相(xiàng)聯結的模式。

  參考文章:

  《安筱鵬:軟件視角中的未來工(gōng)業》

  《國民經濟行業分類與代碼(GB/T4754-2002)》

  工信部公布的《2016年1月(yuè)份通信業經(jīng)濟運行情況》

  CNNIC發布的第38次(cì)《中國互聯(lián)網絡發展狀況統(tǒng)計報告》

  關於作者

  金(jīn)劍先生,曼威網絡科技(上海)有限公司CIO首席信息官。有超過二十年的業界經驗,曾經在美國矽(guī)穀高科技公司工作超過十年,參與過早期互聯網、電子商務、網上教育、網絡遊戲、企業IT管理等業務,在數據中心、IT基礎架構、雲計算、虛擬化、大數據等領域有深入研(yán)究,擁有雲計算發明專利,曾帶領創業公司率先在國內金融行業成功落地企業私有雲。

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