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哪些企业可以靠工业4.0来升级改造?

2017/9/15    来源:CIO智库    作者:佚名      
关键字:工业4.0  中国制造  
近些年,中国制造业企业普遍面临产能过剩和成本上涨等发展问题。
    近些年,中国制造业企业普遍面临产能过剩和成本上涨等发展问题。
 
    国家信息中心报告显示,中国制造业产能持续过剩,与此同时劳动力、土地和能源等成本不断走高。牛津经济研究院调研结果显示,2016年中国劳动力生产率仅为美国的14%左右,然而劳动力成本已与美国基本持平。与欧美等国相比,发展参差不齐、大而不强是我国制造业的主要现状。
 
    在摸索转型的过程中,不少企业都把目光对准了工业4.0为代表的智能制造模式来进行转型升级。然而,根据麦肯锡2016年11月发布的一项调查研究,中国制造业企业对于工业4.0热情有余,但准备不足。超过70%的中国受访企业相信技术革命将增强自身竞争力,但只有57%的中国企业对工业4.0做好了充分的准备,远低于美国(71%)和德国(68%)。
 
    围绕工业4.0也有很多迷思:有人认为工业4.0就是机器换人,有人认为是更强大的信息化,有人认为就是制造业的互联网+……
 
    工业4.0真正本质不是追求所谓的高新技术,而是利用先进的数字化智能制造技术,以最快的速度满足客户个性化需求,从而提高用户的满意度并确保企业的持续竞争力。
 
    在技术手段上,工业4.0运用信息化和自动化两化融合的技术,共同服务于满足用户的个性化需求。在转型的路径上,中国企业并不应该盲目跟风欧美,而应根据企业的实际情况进行适当的升级改造。
 
    工业4.0:体验至上的新经济
 
    纵观工业化制造的发展进程,笔者认为可以分为四个阶段,或者称为四次工业革命。
 
    第一次工业革命是英国开创的机械化生产时代。以瓦特发明蒸汽机为契机,机械替代传统的手工劳力,解决了生产制造的人力问题。
 
    第二次工业革命是美国福特公司引入的批量生产,具体表现为大规模批量流水线以及科学式管理,解决了生产制造的数量问题。
 
    第三次工业革命是日本的精益生产,以丰田精益系统(JIT)为典型代表,以自动化、JIT和零库存解决了质量问题。
 
    第四次工业革命是由德国带头的智能生产(工业4.0),意在通过大规模定制解决用户体验问题。在延续自动化、信息化发展趋势的同时,工业4.0试图通过降低满足客户个性化需求的时间来提高客户的使用满意度。
 
    具体来看,四次工业革命的差异可以体现在它们的产品结构、能源动力以及组织结构上。
 
    从产品上来说,以汽车为例,工业1.0时代的汽车仅有一个小锅炉在车底下烧木柴。2.0时代的汽车以福特Model T为典型代表,纯机械操作,颜色和型号统一而单调。标准化、价格低廉的福特Model T让汽车成为了大众消费的标配。到了3.0时代,市场上出现了更多汽车品牌,它们在外观性能等方面也纷纷差异化。曾经垄断市场的福特也在激烈的竞争面前被迫转型。工业4.0时代,汽车的定位则从一个单一的汽车产品过渡到满足交通需求、定义生活品质的全套服务体验,例如特斯拉为顾客提供自主试驾、预订和个性化定制等服务,通用汽车提供全生命周期服务等。
 
    从能源动力上来说,第一次工业革命主要使用蒸汽动力,第二次由蒸汽变成了电力(化石燃料),第三次工业革命的动力能源以化石燃料为主,逐步向新能源转移。第四次工业革命(工业4.0)里,预计新能源将占主导地位,化石燃料将逐步减少。
 
    从组织结构上来说,工业1.0时代以作坊、匠人手工铺为主,机器只是辅助人工作的手段。2.0时代组织架构发展成中央控制的大规模流水线工厂。3.0时代,丰田的精益生产系统成为主流,注重供应链管理、追求零库存的JIT拉动式生产模式被纷纷效仿。而工业4.0时代,传统工厂的概念已不再存在,物联网连接起制造商、零件商、消费者和设计者等生态流程上的多方角色形成一张智能制造的网络。
 
    工业4.0的核心目的是解决定制生产问题,同时降低这样做的时间与成本。在工业3.0时代,产品的标准化是由企业规划、工厂生产,再由营销销售部门推向市场上的消费者。消费者是被动的接受者,其个性化的需求被隐藏、忽略。只有极少数的个性化需求以高定价的手工定制、VIP服务等形式得以满足。
 
    然而,在今天的商业环境下,制造业企业普遍产能过剩,面临激烈的同质竞争,传统的经营模式越来越难奏效。同时,互联网的快速普及和去中心化赋予用户更多话语权,他们对体验、个性主张有了更多要求,制造服务业成为主流。
 
    从产品转向服务、从制造为中心转向用户为中心、从制造业到制造服务业,这是工业4.0区别于前三次工业革命的颠覆之处。
 
    智能生产只是手段,个性定制才是目的。如果没有满足定制化生产需求做前提,工业4.0并不是必需的,可能精益生产就够了。
 
    海尔集团首席执行官张瑞敏曾表示:“机器换人可能是智能制造的一个必要条件但不是充分条件。智能制造是一个体系,它是满足用户个性化需求的一个生态体系”。
 
    工业4.0通过建设有“智慧”的可以和用户、供应商等多方角色实时沟通、灵活排产的工厂,以柔性化、小规模的智能生产单元替代大规模流水线,从而以更低成本、更快速度来满足日益个性化的需求。在最极端的情况下,工厂甚至会为某一个用户生产一个特定的单件商品。以3D打印为例,就是满足定制需求的即刻式设计+生产模式。
 
    以青岛的服装定制厂商红领为例,它推出的定制化生产模式使得顾客可以拥有贴合自己身材比例的西装,而不必勉强选择市面上标准的尺码。一套独属于自己的西装,解决的不是穿衣蔽体的基本需求,而是消费者面子、身份的潜在心理需求。
 
    又以美国制造业的领先选手通用电气GE为例,这家老牌制造公司正在从传统的工业巨头转型工业互联网的智能服务平台。GE的Predix平台通过收集设备实时回传的大量数据并进行相应分析、预测,为客户提供设备效率提升、故障预警预测等相关服务。
 
    工业4.0的技术:如何解决体验问题
 
    制造企业在工业3.0时代就试图解决生产定制的问题。然而,生产定制往往意味着更高的成本、更多的时间。趋利避害下,大规模流水线成为当时主流的选择。大规模定制(Mass customization)在20世纪90年代被提出,然而还是以传统大规模流水线生产模式的改良版本存在,只是在产品组装、行销的最后阶段给予客户一些次要功能的选择权,例如戴尔的网络个人化直销模式。
 
    直到工业4.0的到来,以低廉成本进行定制生产的技术才逐步成熟。具体来说,这包含两方面的技术:一是让“物”更聪明强大的技术,二是让“物”“物”互联、自主决策的技术。
 
    首先,工业4.0时代的技术使得“物”能够承担更加灵活、复杂和精准的生产任务,甚至自我学习、演进。工业3.0已经在自动化、智能设备上达到一定高度,然而工业4.0在机器人发展方面让制造业有了更多想象空间。机器人可以互联互通,与人类一起工作,甚至从自己的工作、人类的工作中学习新技能。
 
    以德国库卡(KUKA)公司生产的工业机器人为例,可负荷3公斤到1300公斤的货品,工作范围从635毫米到3900毫米不等,承担物料搬运、加工、堆垛、点焊和弧焊等多种功能。库卡最新的工业4.0智能型工业作业助手LBR iiwa可以直接协作人类工作,还具备自动运行系统,可以不依靠地面标记、感应线圈或磁铁等在工厂内自动来去,运载货物和零件。
 
    工业4.0时代,机器人可以辅助人工作,甚至替代人工作。它们可以承担高危作业,提升劳动效率,并解决日益上升的人力成本问题。这也是当初德国提出工业4.0的一个重要动因,即是希望通过更加自动化、智能化的生产解决适龄劳动力不足的问题。除了机器人,智能生产所需要的传感器数控机床、智能仓库、智能物流等相应技术的逐步成熟也为工业4.0的发展提供了技术基础。
 
    第二,工业4.0时代物联网信息共享、自主决策的技术使得生产更灵活、更柔性,可以快速响应复杂、个性化的市场需求。如果说互联网让智慧人之间得以更便捷地交流,那么物联网的重点则是把死物智能化,使其能够自动抓取相关信息,实时与他人/他物对话,并有判断、决策的能力。如果说工业3.0的自动化是人与机器的对话,工业4.0则是机器与机器的对话。
 

责任编辑:李欢
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