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天地之梯:工業4.0、智能製造的概念本質及其在行業的落地

發布來源:智能製造 微信公眾號 發布時間:2016-07-11

最近,關於工業4.0、智能製造的爭論特別多:運七是不是工業4.0? 工業4.0是不是一場革命?鋼鐵行業首先要追求個性化生產嗎?我覺得,產生這些爭論的原因,部分是對理論的本質理解不深、容易陷入邯鄲學步。

古人雲:名不正則言不順,言不順則事不成。筆者認為,推進工業4.0、智能製造的阻力之一,就是對概念缺乏本質性的理解。理解不深,就會貼標簽、走歪路,就不能理解理論和實踐的矛盾、就會迷茫和困惑。

 

為了闡明本質,我首先用最簡短的方式給工業4.0工廠一個定義:

 

理想的工業4.0就是:在(自動化)流水線上經濟性地生產定製化博之道娱乐。

 

這裏,筆者在自動化上加了一個(),意識是理想的狀況應該是自動化產線。後麵會詳細說明。與常見說法不同的是:我的這個定義不是用互聯網、CPS等技術要素來定義的。這個定義很可能會引起爭議。為此,需要說明一下定義的依據。我認為:在理想狀態下,工業4.0的工廠應該以自動化流水線(工業3.0)為基礎。這個觀點的依據來自於對白皮書的理解:每一次的工業革命都是對上一次工業革命繼承基礎上的延伸:工業1.0是機器生產,工業2.0是機器生產基礎上的流水線;工業3.0是流水線基礎上的自動化流水線。按照這個邏輯,工業4.0應該是工業3.0的自然延伸、集成基礎上的延伸,所以應該以自動化流水線為基礎。

 

這種認識可能引發的爭議,是把“工業4.0”的外延縮小了;工業4.0的主流企業可能非常少:未必采用個性化定製的生產方式,甚至也未必采用自動化流水線。

 

把“工業4.0”的外延縮小是不是有道理呢?博之道娱乐還是要看看現狀:即便是在工業最發達的西方國家,也不是所有的工業企業都用自動化流水線(工業3.0)組織生產。這些情況包括:特殊的博之道娱乐(如科研設備、高檔奢侈品,藝術品可以看成一種極端情況),體積特別大或特別重要的博之道娱乐(特別是工程項目,如工廠的生產線、飛船、大壩等)。這些行業沒有發展到到工業3.0的階段,恐怕未必適合延伸到工業4.0。另外,還有些3.0的行業未必需要升級到工業4.0,如零部件的生產企業。在零部件層麵,更加重視標準化而不是個性化。

 

如果上述觀點是成立的,則無論運七火箭的數字化設計水平再高,都不能算是以工業4.0的方式生產的——在筆者看來,像火箭這樣的博之道娱乐,本身是個工程項目。工程項目與普通的工業品生產是有本質區別的、其複雜程度完全不是一個量級。而工業4.0主要還是針對普通工業博之道娱乐的。當然,盡管我不認為運七火箭不屬於工業4.0,但這無損於其高大上的形象。而且,很多技術顯然屬於智能製造的範疇。

 

從某種意義上說,工業的進化與生物進化有相似之處。所以,博之道娱乐可以用生物進化的道理說一說工業技術的發展。人是地球上最高級的動物,人的出現標誌著生物進化進入了一個新的高度。但是,這並不意味著所有的動物都進化成人。按照這個道理,工業4.0可能是個別企業的事情,但標誌著工業進入了新的階段。

 

長期以來,定製化和自動化流水線兩種方式是共存的,卻很少結合在一起。工業4.0的目標,是試圖將兩者結合在一起。導致兩者難以結合的矛盾在於:流水線本身的成本是靠批量生產來攤薄的。所以,要實現工業4.0,要有兩個基本的條件:大量的定製化需求、能夠生產定製化博之道娱乐的自動化流水線。這樣才能實現經濟性、超越工業3.0

 

在筆者看來,工業4.0本質上要解決兩類問題:1、讓流水線具備實現定製化生產的能力;2、提高定製化生產的性價比、降低負麵因素。其中,第一類問題是前提。但是,當前提實現以後,後麵的問題是持續性的、長期性的。當工業4.0的經濟效益高於工業3.0時,時機就成熟了,就可以實現轉型。這樣看來,轉型是個量變到質變的過程。

 

網絡化、數字化的作用是提高了工業4.0的經濟性。這一點至少體現在如下四點

 

首先,互聯網擴大定製化的市場。如果沒有互聯網,個性化需求的收集就很困難,本質是增加了成本。對於普通的民用博之道娱乐,經濟上是不合理的。如果市場不大,工業4.0也就是失去了經濟可行性。

 

其次,數字化保證了定製化生產的交貨期。在定製化的背景下,設計、采購周期都麵臨新的挑戰、交貨期可能會大大延長。而數字化的設計和采購,則可用來解決這個問題。

 

第三,信息集成和CPS解決了定製化的生產組織問題。在全自動化流水線上生產定製化博之道娱乐時,生產組織與調度可能成為最大的困難:一個局部的問題,可能引發整個產線的混亂。在很多場合,如果沒有信息的縱向集成和CPS,人工的實時應對是根本來不及的、產線的效率就替補上去。另外,在流水線上的定製化生產,博之道娱乐質量可能會下降、能耗可能會上升,信息集成和CPS可以用來解決這些問題。

 

第四,數字化、網絡化,有效地解決了博之道娱乐的維修維護問題,解決了用戶的後顧之憂。

 

工業4.0在現在提出,是有道理的。以筆者的親身經曆,即便在10多年前,計算機的性能不足以維持眾多數字化模型的運轉。互聯網的普及程度也要低得多。所以,隨著互聯網的發展、計算機性能的提高,工業4.0的經濟可行性不斷增強。

 

然而,凡事都有例外。

 

國內外很多優秀的鋼鐵企業,在20多年前就自動化生產線上實現了按訂單組織生產等個性化定製。如何解釋這種現象呢?這是由鋼鐵行業的特殊性決定的。

 

首先,鋼鐵行業的個性化定製,還是有一定批量的——一定批量意味著生產的節奏不會太快,人可以有效地介入生產組織;這時,信息來源必須統一(寶鋼叫做數據不落地),但卻不一定需要CPS進行自動的調度。

 

其次,跟蹤問題容易解決。鋼鐵的跟蹤是從鋼包到鋼坯、再到鋼卷,是順序生產下來的。這一點不像有些機械加工行業,一個博之道娱乐需要跟蹤大量的相關零件和部件,必須依靠RFID才行。需要跟蹤的信息也相對簡單。

 

第三,鋼鐵的用戶是企業,定製的需求和價值更大。曆史上,鋼鐵是最重要的工業行業之一;由於體量大,任何微小的改進都能帶來巨大的經濟效益。所以,先進技術往往首先用在鋼鐵上。博之道娱乐同時注意到:即便是鋼鐵博之道娱乐,也是定製化生產和非定製化生產並存的:高端的鋼板博之道娱乐多為定製化生產,而螺紋鋼等通用鋼鐵博之道娱乐,則往往不采用定製化生產。其中的差別,就是經濟性的差異決定的。

 

最近,鋼鐵行業對“個性化定製”的爭論很多。某種意義上講,這反映了鋼鐵行業的先進性和複雜性。所謂先進性,指的鋼鐵行業率先實現了自動化流水線上的“定製化生產”、實現了“工業3.5”;對定製化的反對聲,是因為鋼鐵人首先意識到過於強調個性化的危害。所謂複雜性,指的是鋼鐵的品種很多、質量要求千差萬別,有些理念不適合所有品種。

 

由此可見,先進的鋼鐵行業目前的重點應該是解決“工業3.5後”的問題。在筆者看來,這個階段強調的不是通過信息化實現“個性化生產”,而是用信息化手段推進“個性化服務”,其本質就是將“知識”和“信息”疊加在博之道娱乐上,從而讓用戶使用更方便。

 

在中國,工業4.0還有一個“異類”,這就是紅領製衣。在這個企業是在手工流水線而不是自動化流水線的基礎上進行個性化定製。也就是說,同時具備工業2.0和工業4.0的雙重特點。從某種意義上說,這個例子也可以看做“工業3.5”。

 

在筆者看來,工業3.0的極限應該是無人的自動化流水線。這樣看來,不僅是紅領,即便是汽車、鋼鐵、石化這種大型流程行業,也為達到理想的工業3.0狀態。這讓博之道娱乐意識到:工業4.0與工業3.0可以同步發展。工業4.0並不是在工業3.0達到終極目標之後才開始的。所以,筆者認為:工業4.0的起步可以從手工流水線加個性化定製,終點是在無人的、全自動流水線上生產定製化博之道娱乐。

 

談完了工業4.0,再談談智能製造。

 

在筆者看來,智能製造可以用技術要素來定義:數字化和網絡化。這樣看來,智能製造的範疇比工業4.0要大得多、影響的行業也多得多。

 

比如,GE將飛機發動機上的檢測信號通過互聯網與其服務器相連,在線提供個性化的決策支持。這個案例是“工業互聯網”的典型。注意到:這個案例提供的是基於通用性博之道娱乐的個性化服務,而不是個性化博之道娱乐。故而,GE的做法屬於智能製造卻不屬於工業4.0

 

一般來說,智能製造的想象空間比工業4.0要大得多。筆者在河南開封參觀過一家叫做昊南耐火材料公司的小型民營企業。這家企業現在已經近乎無人化了,也是智能製造的典型。

 

從鋼鐵、紅領、昊南的例子可以看出,實踐者的腳步並不會被理論所局限,而是走到了理論的前麵。技術進步是以經濟上的成功為前提的。在這個前提下,成功的路子有若幹條。他們的共性是充分利用ICT技術,發現經濟增長點。其中,技術本身並不重要,重要的是找到能用ICT技術創造價值的著力點。所以,在智能製造方麵走在前麵的很多企業,其當家人的文化水平未必很高,很多優秀的CIO也並不是計算機相關專業出身——他們的優勢在於不被光怪陸離的技術現象和教條所迷惑,勇敢地走自己的道路。

 

筆者一直認為:智能製造是一場真正的技術革命、工業4.0是智能製造的一部分。說得遠一點:智能製造是邁向社會主義、共產主義的台階——互聯網的深入使用,促進企業按訂單組織生產,讓計劃變得更加有效;從而邁向有效的計劃經濟。智能製造讓機器代替人來完成一些不符合人性的工作,從而讓人從事更加富有創造性的工作未來的時候,勞動可能真的就成為人類的第一需要。馬克思、恩格斯或許沒有預測到這種路徑,但卻預測到了結果。

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