工業(yè)4.0時代的制造業(yè)轉(zhuǎn)型路徑和方向
中國的制造業(yè)尤其是電動工具市場自改革開放后,長期以來都是以出口加工為主的低端制造,處在產(chǎn)業(yè)鏈的價值低端。國家為了促進產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,制定了以信息化帶動工業(yè)化、以工業(yè)化促進信息化的戰(zhàn)略方針,也就是兩化融合。
近年來隨著德國工業(yè)4.0的概念推出,中國也相應(yīng)的推出了中國制造2025和互聯(lián)網(wǎng)加的指導(dǎo)政策,試圖用中國在電動工具市場和信息化領(lǐng)域的強項來促進制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。制造業(yè)的信息化主要在ERP、供應(yīng)鏈、設(shè)計、OA、自動化和MES等領(lǐng)域,以前主要是以國外廠商的產(chǎn)品銷售、代理和集成為主,近年來越來越多的國內(nèi)廠商開始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(yè)有比較強的軟件開發(fā)能力,并了解企業(yè)的工廠、車間、機器、物料和人的管理流程,自己研發(fā)了MES、APS等軟件,但是這些軟件很難形成標準化、統(tǒng)一化的產(chǎn)品,因此也很難成長。大部分的MES、APS軟件實施廠商都是通過項目實施來維持生存,而且現(xiàn)在制造業(yè)企業(yè)也比較缺錢,不大容易拿得出較高的資金來實施信息化改造。
制造業(yè)電動工具市場的轉(zhuǎn)型升級涉及到機器換人、自動化生產(chǎn)線、工人專業(yè)技能的提升、管理水平的提高、企業(yè)高層的遠見等等,并不是實施一套軟件或信息化就能改變并見到效果的。傳統(tǒng)制造模式是大規(guī)模的批量生產(chǎn)方式,標準化、流程化的企業(yè)業(yè)務(wù)管理模式,預(yù)制化、固化的軟件和服務(wù)方式。而新生代的消費主體在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)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個性化和差異化,這使得傳統(tǒng)研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品服務(wù)等過程面臨著越來越多的不確定性、多樣性和復(fù)雜性。
因此規(guī)?;藴驶㈩A(yù)制化的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式已無法滿足日益增長的定制化需求。中國傳統(tǒng)制造業(yè)新一輪大洗牌在所難免。擺在這些企業(yè)面前的生路要么是轉(zhuǎn)型,要么是升級提升競爭力。而制造業(yè)要想真正轉(zhuǎn)型升級,我認為應(yīng)該按照國家制定的頂層設(shè)計和戰(zhàn)略規(guī)劃,從供給側(cè)改革,走向價值鏈高端,利用中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的優(yōu)勢,打通中間流通環(huán)節(jié),直接對接和面向用戶需求,讓需求拉動生產(chǎn),滿足個性化需求,釋放過剩產(chǎn)能。近來由于人口基數(shù)的龐大和市場需求的發(fā)展,中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)在國際上處于領(lǐng)先位置,互聯(lián)網(wǎng)用戶有7.1億,加上移動互聯(lián)網(wǎng)用戶有9.8億,這里有巨大的消費需求。在電商領(lǐng)域,僅京東、淘寶、天貓就占領(lǐng)了用戶流量的80%,他們掌握了用戶的消費習(xí)慣,可以輕易通過大數(shù)據(jù)分析出消費者的用戶畫像、消費習(xí)慣,從而掌握個性化需求,但是他們目前的電商平臺只能賣庫存,無法直接對接工廠。這就給了制造業(yè)極大的機會,制造業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級的路徑和方向應(yīng)該是信息化、自動化、智能化和服務(wù)化,要打造數(shù)字化工廠,通過機器人替代人工實現(xiàn)自動化,通過軟件實現(xiàn)信息化,然后通過大數(shù)據(jù)、人工智能實現(xiàn)柔性化的生產(chǎn)方式,再通過協(xié)同供應(yīng)鏈達到跨企業(yè)的上下游信息透明、協(xié)作設(shè)計與生產(chǎn),直面互聯(lián)網(wǎng)用戶,最終滿足個性化時代的定制生產(chǎn)和服務(wù)。
未來將會有一個電商與工廠打通的平臺,流程可能是,個性化訂單下單,訂單的批次整合,工廠的篩選,工廠產(chǎn)能檢查,工廠對訂單的確認,上游原料供應(yīng)采購確認,工藝工序確認,排產(chǎn)仿真和確認,物流周期確認,分銷商確認,總成本確認,產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)的傳遞,物料的采購與供應(yīng),生產(chǎn)計劃排程,生產(chǎn)制造的監(jiān)控,物流配送的分配,產(chǎn)品的交付,產(chǎn)品使用的跟蹤與反饋。要想達到這樣一種生產(chǎn)和服務(wù)的模式,工廠應(yīng)該首先要信息化,但是現(xiàn)在的信息化已經(jīng)不同于過去時代的信息化了,尤其是對于中小企業(yè)來說,并不意味著要采購購買大量的軟件,如ERP軟件、設(shè)計軟件、供應(yīng)鏈軟件、客戶關(guān)系管理軟件等。在新的面向個性化服務(wù)、定制化生產(chǎn)方式的時代,整個生產(chǎn)方式都是智能和柔性化的,是需要靈活多變,能夠自適應(yīng)的,而傳統(tǒng)軟件都是面向大規(guī)模標準化制造的,固化的軟件, 難以適應(yīng)復(fù)雜、快速多變的個性化需求。
因此在云端將會出現(xiàn)一些靈活定制的云服務(wù)模塊,可在云端設(shè)立虛擬工廠,滿足制造業(yè)企業(yè)訂單接收、配置BOM、采購、計劃、物流配送、客服等需求。獲取訂單后,在云端虛擬工廠中,企業(yè)可配置產(chǎn)品、物料、產(chǎn)品原型、原材料供應(yīng)和采購,依據(jù)訂單排產(chǎn),仿真模擬,分配物流和分銷商。訂單需要的原材料采購需求對同樣在云端的上游供應(yīng)商透明,自動觸發(fā)上游供應(yīng)商的排產(chǎn)或發(fā)貨。所有設(shè)計、采購、生產(chǎn)、裝配、運輸、銷售環(huán)節(jié)都是通過云端同步,讓不同的供應(yīng)鏈實體連接起來,自發(fā)產(chǎn)生供需關(guān)系,和資源上下游傳遞。
在企業(yè)端,傳統(tǒng)的像ERP這樣的大型固化軟件也會被更加靈活的云服務(wù)的模式取代,可能是在企業(yè)內(nèi)部的私有云,但是集成了各種管理系統(tǒng),將各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抽象成一個個抽象服務(wù),服務(wù)可以進行各種組合,再通過流程將人員服務(wù)、自動化服務(wù)、工程服務(wù)結(jié)合起來,這樣就能夠做到人與人的協(xié)作、人與機器的協(xié)作、機器與機器的協(xié)作、機器與系統(tǒng)的協(xié)作、系統(tǒng)與系統(tǒng)的協(xié)作,在這個基礎(chǔ)上沒有ERP概念了,唯一的是與業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)。對于企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)部署了MES、ERP、WMS、PDM等系統(tǒng)的,通過共享的數(shù)據(jù)服務(wù)總線將各個系統(tǒng)之間實時的協(xié)議、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,打通各自獨立的孤島,形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的業(yè)務(wù)流。再集成生產(chǎn)控制PLC,外部集成物流拉動計劃,形成縱向、橫向、端到端的集成。
對于工業(yè)4.0來說,一個重要的概念就是CPS,即Cyber Physical System,就是軟件信息世界和物理機器世界的融合統(tǒng)一,如同中國的太極圖,陰中抱陽,陽中付陰。也就是機器世界中有軟件的控制和指令,信息世界中有機器的運行信息。制造企業(yè)的機器、機床、設(shè)備、刀具等,都需要通過傳感器、適配器、PLC等以SCADA、MTConnect/OPC協(xié)議,連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺,對設(shè)備的加工、運行數(shù)據(jù)進行采集、處理、檢測、分析,并傳送到企業(yè)服務(wù)總線,洞察產(chǎn)品制造執(zhí)行過程中的缺陷、問題、關(guān)聯(lián)、關(guān)系,實現(xiàn)對設(shè)備的預(yù)防性維護、能耗分析、加工參數(shù)優(yōu)化等。而對于從信息世界到物理世界,則需要通過智能機器人生產(chǎn)線接受智能化系統(tǒng)的控制指令,例如AR+機器人。在匯總了設(shè)備大數(shù)據(jù)、生產(chǎn)大數(shù)據(jù)、運營大數(shù)據(jù)、管理大數(shù)據(jù)之后,在企業(yè)私有云的大數(shù)據(jù)平臺上,可以進行機器學(xué)習(xí),模型算法抽象,找出數(shù)據(jù)之間的隱藏關(guān)系和聯(lián)系,揭示內(nèi)在規(guī)律,通過對時間、質(zhì)量、成本、效率的關(guān)聯(lián)分析,以及質(zhì)量分析、生產(chǎn)分析、物料分析、倉儲分析、銷售分析、客戶分析等,了解合格率、故障原因、設(shè)備利用率,實現(xiàn)全局調(diào)度優(yōu)化。
為企業(yè)提供透明展現(xiàn)、通知提醒、預(yù)測和運營優(yōu)化輔助決策。在以上大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,可以基于售價、服務(wù)水平、庫存、總成本、采購、物流、生產(chǎn)周期等約束和目標,推算出所追求的利潤模型、成本模型、服務(wù)模型,實現(xiàn)基于供應(yīng)商協(xié)作的主生產(chǎn)計劃優(yōu)化,做出需求預(yù)測、采購預(yù)測、訂單預(yù)測、交貨時間預(yù)測,實現(xiàn)利潤、營收、成本、服務(wù)的價值最大化。真正將數(shù)據(jù)和信息,變?yōu)橹R和智慧。制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級需要從封閉走向開放體系,以網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同實現(xiàn)制造資源局部優(yōu)化向全局優(yōu)化演進。因此企業(yè)不但要自己實現(xiàn)制造端的數(shù)字化、智能化改造,還要與云端連接,實現(xiàn)跨區(qū)域、跨企業(yè)、跨行業(yè)的聯(lián)合設(shè)計、聯(lián)合研發(fā),將傳統(tǒng)順序、獨立、碎片化的研發(fā)工作在時間、空間范圍上交叉重組,整合多方設(shè)計資源,將研發(fā)流程從串行向并行演進,更進一步的,將業(yè)務(wù)的合作從單環(huán)節(jié)協(xié)同向全業(yè)務(wù)全供應(yīng)鏈協(xié)同演進,從傳統(tǒng)長期固定合作向不確定型的隨機合作演進,從而實現(xiàn)從產(chǎn)業(yè)鏈級協(xié)同向生態(tài)平臺演進??傊畯囊?guī)?;a(chǎn)到定制化生產(chǎn),打造柔性化制造生產(chǎn)范式,以去中心化,去固化、流程化的業(yè)務(wù)管理模式,實現(xiàn)小規(guī)模、多頻次、分布式、智能化的分布式制造,靠訂單拉動,社會化協(xié)作將會是未來制造業(yè)的發(fā)展方向,而對應(yīng)的制造業(yè)信息化,也必將基于云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能,并且軟件趨向微服務(wù)化、靈活配置、按需組合、互相聯(lián)結(jié)的模式。