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解读工业4.0与中国制造2026

2019-06-10 11:28编辑:admin人气:


最近工业4.0、工业互联网、智能制造、中国制造2025越来越热,市场反应强烈。今天和大家分享我对此的感受,先要从这些名词最初的起源说起,便于我们有更加深刻的认识。

1. “工业4.0”

“工业4.0”是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助,投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂,在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。

我们在这张图上可以清晰的看到“工业4.0”所处的地位,这意味着一场新的工业革命。

德国所谓的“工业四代”(Industry4.0)是指利用物联信息系统(Cyber-PhysicalSyste,简称CPS)将生产中的供应,制造,销售信息数据化、智慧化,最后达到快速、有效、个人化的产品供应。

“工业4.0”项目主要分为三大主题:一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现。二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。三是“智能物流”,主要通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。

2. “工业互联网联盟”

2009年12月,美国公布了《重振美国制造业框架》,2011年6月和2012年2月,又相继启动了《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》,推行再工业化和制造业回归。目的在于:短期恢复和刺激经济,中期调整产业结构、长期引领工业互联网革命。

美国人提出的是“工业互联网”,倡导人与数据与机器人的链接,从而形成开放的、全球化的工业网络。并以此拓展到整个产品生命周期的价值链中,涵盖:航空、能源、交通、医疗,乃至整个智能城市。

工业互联网联盟(Industrial Internet Consortium)的概念由GE在2012年提出,联盟发起公司包括:IBM、思科、英特尔、美国电话电报公司。我们简单认为,这是一硬件+四软件的联盟。

从时间上看,很显然,美国的布局是最早的。准确来说,美国在推行再工业化的时候,发现了互联网在整合消费者层面的工作基本完成。那么,互联网是不是可以整合整个制造业呢?也许,还有更广泛的领域都能整合。

美国工业界开始考虑如何把互联网在消费领域的成功,复制到工业领域。通用电气董事长兼首席执行官杰夫·伊梅尔特(Jeff Immelt)曾撰文指出,我们忽视了IT技术“在工业世界所能创造的巨大价值——仅仅生产力提升一项即可带来8.6万亿美元,这个规模相当于未来互联网消费市场的两倍。很明显,下一波创新浪潮的主要驱动力将不会来自点播服务或视频流这样的领域。”他说:“现在,我们需要将同样的精力和热忱投入到工业领域,致力于解决医疗、基础设施建设、电力和交通等方面的重大挑战。”我们可以这么认为:美国在战略思维层面,还是一直领先于其他各个国家的。

由此,工业互联网联盟(Industrial Internet Consortium)应运而生,在这个新成立的行业组织中,如今200多个会员不仅有通用电气、IBM、英特尔与NI等美国公司,还包括华为、海尔在内的中国公司与欧洲、日本的众多知名公司,以及加州大学伯克利分校、麻省理工学院无线网络中心等大学与科研机构。

一场没有硝烟的工业竞赛

“工业互联网”可以视为美国版本的“工业4.0”,但还是稍有区别,据工业互联网主席周思哲(Joe Salvo)的说法,“工业4.0将传统工厂改造为智能联网工厂,是制造业的又一次革新。工业互联网则不仅包含制造业,所有需要对数据与信息进行分析的基础行业,例如家庭护理、交通运输、电力能源以及水处理等行业,都是工业互联网的应用场合”。

GE在提出“工业互联网”战略之后,推出了包括24种工业互联网产品的九大平台,2013年推出更为宏大的工业互联网大数据分析平台——“Predix”。2015年,GE向全球制造业企业开放Predix平台。

这实际上是一场争夺话语权的没有硝烟的工业竞赛。德国利用制造业优势打造自己的核心领域,并加大与中国的合作。西门子建立的跨业务软件平台为“Sinalytics”,该平台不仅整合了远程维护、数据分析及网络安全等一系列现有技术和新技术,还能够对机器感应器产生的大量数据进行整合、保密传输和分析。此外,IBM和德国SAP公司也在开发自己的工业互联网平台。

我们再看看阿迪达斯的“服务工厂”。

这让我想起来两本书,陈威如教授的《平台转型》和《平台战略》,在工业4.0时代,平台思维将发挥巨大的优势。

新一轮工业革命浪潮中,中国强力发声

在新一轮的工业革命浪潮中,中国开始发声了。中国有能力发声,也必须发声。

2015年3月5日,总理在全国两会上作《政府工作报告》时首次提出“中国制造2025”的宏大计划。

我们可以看到,各个国家都在部署如何转型。但是,现在制造业中,各个国家所处的地位还是不同。我在网上找到一张图,可以客观说明其中差异:

《中国制造2025》计划分为三步。

第一步:力争用十年时间,迈入制造强国行列。到2020年,基本实现工业化,制造业大国地位进一步巩固,制造业信息化水平大幅提升。掌握一批重点领域关键核心技术,优势领域竞争力进一步增强,产品质量有较大提高。制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展。重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放明显下降。

到2025年,制造业整体素质大幅提升,创新能力显著增强,全员劳动生产率明显提高,两化(工业化和信息化)融合迈上新台阶。重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放达到世界先进水平。形成一批具有较强国际竞争力的跨国公司和产业集群,在全球产业分工和价值链中的地位明显提升。

第二步:到2035年,我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。创新能力大幅提升,重点领域发展取得重大突破,整体竞争力明显增强,优势行业形成全球创新引领能力,全面实现工业化。

第三步:新中国成立一百年时,制造业大国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。制造业主要领域具有创新引领能力和明显竞争优势,建成全球领先的技术体系和产业体系。

《中国制造2025》是在大趋势下,一个务实又高瞻远瞩的战略方针。国务院关于印发《中国制造2025》的通知,有着“一二三四五五十”的总体结构。

“一”,一个目标。就是从制造业大国向制造业强国转变,最终实现制造业强国的一个目标。

“二”,两化融合。就是通过两化融合发展来实现这一目标。党的十八大提出了用信息化和工业化两化深度融合来引领和带动整个制造业的发展,这也是我国制造业所要占据的一个制高点。

“三”,“三步走”。就是要通过“三步走”的一个战略,大体上每一步用十年左右的时间,来实现我国从制造业大国向制造业强国转变的目标。

“四”,就是确定了四项原则。第一项原则是市场主导、政府引导。第二项原则是既立足当前,又着眼长远。第三项原则是全面推进、重点突破。第四项原则是自主发展和合作共赢。

“五五”,就是有两个“五”。第一就是有五条方针,即创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化和人才为本。还有一个“五”就是实行五大工程,包括制造业创新中心建设工程、强化基础工程、智能制造工程、绿色制造工程和高端装备创新工程。

“十”,十个领域。包括新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等十个重点领域。

以上是各国战略。我们再深入讨论新一轮技术革命带来的新一轮工业革命。

这是SAP今年的报告中提到的“影响未来的技术”。大家若感兴趣可以深入研究。

中德合作可以说是伟大的,欧亚板块将在这一轮工业革命中深度融合。德国管理学思想家赫曼?西蒙曾说:“如果说中国是世界工厂,德国是世界工厂的制造者”。

目前看来,中德的合作基础主要集中在以下几个方面:

1、互联网、大数据、云计算等产业在中国各大互联网公司整合消费端的黄金十年,已经形成了明显的技术优势和市场竞争优势。

2、中国庞大的制造型企业以及消费群体。

3、中国面临产业结构调整,产业转型升级等刚需。

4、德国装备的领先地位。

5、制定相对统一的、适合的标准。

6、德国先进的制造业软件公司与国内企业的深度融合。

具体中德合作纲要,见《中德合作行动纲要》中工业4.0的合作部分。

我觉得,未来谁掌握工业互联网的云端,谁能制定标准,谁将是老大。下面是德国SAP公司在中国的实践案例。对于SAP公司,广大企业对它的定位只是做ERP的。SAP、甲骨文、金蝶、用友等,是我们企业目前用的最多的ERP系统。但其实,SAP不只做ERP,在平台、应用程序、商用通讯网等方面都有长足发展。

“HANA云”就是SAP近期主要推出的产品,体现了SAP在工业互联网浪潮中的云端布局战略。

在这些服务中,我们可以看出数字化是“中国制造2025”的奠基石,包括工业数据采集(数据处理、后生命周期数据)云端的大数据科技、数据管理(传感、网络技术,一致有效的数据结构,数据处理方式)等,都是未来工业数据化的推进方向。

对于未来工厂的模型,个性化、小批量、快捷生产,无疑是是将来工业互联网给我们带来的便捷服务。

我们的实施路径

当然,未来很美好,然而企业需求才是值得我们研究的。 我个人认为,在西方国家,工业4.0是他们在完成工业化进程后,对工业互联网的认知和展望。而中国的形势更为复杂和多元化,我们处在工业化初级阶段,按照德国的标准来评测,我们从1.0到3.0的企业都有。但是在互联网整合消费端的市场过程中,我们又取得了快速的发展,尤其是中国的BAT,不但增强了大数据的技术含量,还拉动了物流的快速发展。从1.0到4.0的企业,我们应该——让2.0水平的补课,让3.0水平的达标,让4.0水平的提前布局。

回到这张图去对照我们企业处在的位置:

可以看到,我们的需求是全方位的。占比重较大的还是信息化、自动化建设、精益生产等方面。《人民日报》在12月1日权威发声,刊登了题为《精益管理助推企业转型升级》的文章,说明了我国从政府到企业对精益管理的重视。

精益生产来源于美国对丰田模式的研究。精益管理的特点是以用户需求为导向,以全员参与、持续改善、消除浪费、创造价值、激发正能量为核心,根据后一作业的需要制定前一作业的生产计划。

精益生产目前在汽车行业最受欢迎,各大公司有精益管理的部门和IE工程,甚至有些公司成了精益部或IE部。精益是基础,没有精益就做不好信息化;没有精益的精神,谈智慧工厂就是空谈。


在国际上,ABB集团已经把精益和流程优化和MES(Manufacturing Execution System,制造企业生产过程执行系统)的规划融为一体。我们以前信息化的问题主要是因为精益没做好。据国家对重点企业的调查分析,我国企业普遍存在信息化程度低,信息机构不健全,信息化建设投入不足与建设成本过高,经营管理中协作不充分的问题。从总体上看,存在地区不平衡,还较多停留在表面应用层次上,没有深入到企业的运行、管理各个环节。从技术角度来看,我国信息化没有较大的阻碍和问题了,但是复合型人才的缺乏是硬伤。

打造“智能制造”之路——几个案例

这是我们为某世界500强企业做的一张规划图,简单的说,就是要打通设备端口与MES的链接,做到实时监控;打通MES与ERP的端口,做到真实的生产数据上传,并起到决策作用。同时,建立营销和设计的协同设计。现在增加了产品的智能化,卖出的产品要能及时反馈信息数据到公司的云。

当然也联通了IPAD 和手机,把整个生产流程尽可能地透明化。

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这是另外一个案例,主要解决大的ERP公司不愿意做的或者收费比较高的个性化需求的设计。总的思路还是:精益——流程优化与再造——培养精益文化扎根员工思想,然后再解决信息化孤岛的问题。从设备层到执行层、到决策层、到用户, 都要做到真实、有效、透明、快速反馈。

中国智能制造成熟度测评

德国工业4.0的评测维度一共有五个方面:

1. 战略和组织:策略、投资、改革

2. 智能工厂:数码图解 、共享数据、机械能力、信息技术系统

3. 智能操作:云使用 、信息安全、 自动过程、信息互换

4. 智能制造:基于数据服务信息和通信技术、数据共享、数据分析使用

5. 服务员工:建设能力、人员能力

罗兰贝格根据工业4.0成熟度衡量指标,把欧盟主要制造国家根据其对于工业4.0成熟度和制造业占总产值程度划分为四类:1. 领跑者(Frontrunners):德国、瑞典、奥地利、爱尔兰;2. 潜力者(Potentialists):芬兰、比利时、丹麦、荷兰、英国、法国;3. 传统者(Traditionalists):捷克、斯洛伐克、波兰、保加利亚、意大利等;4. 观望者(Hesitators):西班牙、葡萄牙。

下图是中国新出的第一版——智能制造成熟度测评1.0模型。如果是制造型企业 可以测一测,我觉得对自己企业的认知会有好处。

有企业高管认为智能制造概念很大,希望了解其核心,对此我不敢多发表个人意见。李杰教授认为,国家应在总体框架设计、云端等方面掌控大局,这大概就是智能制造的核心吧。红领在这方面做得很好,提出了新的概念即是建立客户数据库。很多企业是做不了大数据库的,那我们可以搞好自己的产品数据、运营数据,等着大的巨头整合。

最后推荐两本书,第一本是李杰(Jay Lee)教授的《从大数据到智能制造》;第二本是克劳斯?施瓦布(Klaus Schwab)教授的《第四次工业革命——转型的力量》。我自己从中收益很多,有助于思考类似今天的大话题,在此的分享仅是一斑窥豹,请大家拍砖指正。

(来源:未知)

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