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王涛:智能制造的核心机制与实施路径

2020/6/24    来源:国机智能技术研究院    作者:王涛      
关键字:智能制造  转型升级  
我们需要准确地把握企业转型升级的内生动力,正确地引导和鼓励企业按照自身的实际情况,制定和实施转型升级的策略。

    随着智能制造的深入发展,以新基建作为企业新的升级动力的浪潮正在形成,大多数制造业已清晰地认识到这一发展趋势的紧迫性。而目前各种智能制造相关的概念、模型、观点不断涌现,纷繁复杂,很多企业对此无所适从,这无益于企业能力的有效提升。我们仍然需要准确地把握企业转型升级的内生动力,正确地引导和鼓励企业按照自身的实际情况,制定和实施转型升级的策略。为此,我们应该先厘清几个重要问题:企业转型升级的根本动力、智能制造的核心机制、智能制造实施的关键路径。

    目前我国智能制造的发展,在国家的有效引导和大力推进下,正迅速走向深入。在制造强国战略发布后,以众多数字化车间、智能工厂为代表的制造业企业转型升级成果正不断扩大,制造业转型的升级趋势已经建立。可以说,大多数企业都已清晰地认识到这一趋势的紧迫性。而以新基建为动力的新的企业升级浪潮也正在形成,这从国家层面为我国企业的转型升级提供了持续不断的驱动力。但是这种驱动力,要想转化为企业的实际行动,仍然需要对企业实施智能制造的根本动力有一个清醒的认识。特别是目前各种新的概念和模型不断涌现、漫天飞舞。甚至不同归口的部门与机构,所出台的政策指南和鼓励措施,即使是相同的概念,为了突出归口特色也要采用了不同的术语,这让许多企业无所适从。许多企业只是被动地跟随各种推进和鼓励措施进行改革,甚至为了获得相应的资助而进行包装。这无助于企业能力的真正提升,甚至还可能产生不必要的浪费。

    因此我们仍然需要准确地把握企业转型升级的内生动力,正确地引导和鼓励企业按照自身的实际情况,制定和实施转型升级的策略。为此,我们应该先理清几个重要问题:企业转型升级的根本动力、智能制造的核心机制以及实施的关键路径。

1 市场需求是企业进行转型升级的根本动力

    企业转型升级的动力,一方面来源于技术的革命,新一代信息技术和新型智能装备的不断涌现,使得企业通过采用新技术、新装备实现更高效率、更好质量以及更低成本的制造方式成为可能。从第一次工业革命以来,这一直是企业不懈追求的目标,然而这些追求仍然是企业内部效益驱动的。而智能制造转型升级的动力,则是社会发展和市场需求驱动的,它要求企业在社会的绿色发展、供给侧改革以及个性化需求的大环境下,用创新驱动的革命性策略进行应对。

    十三五以来,国家对制造业企业转型升级的趋势可谓是洞若观火。政府的前瞻和示范性推动,为企业的转型升级拉开了序幕。绿色发展的理念和供给侧改革的要求,有力地推动了企业的转型升级。但是毫无疑问,企业进行转型升级的动力从根本上说,是由市场需求决定的,市场需求的变化拉动了企业转型升级的步伐。

    中国的经济在经历了近40年的高速发展后,在许多工业领域,我们的产能都已经过剩了。而我们发展目标已经从满足“人民日益增长的物质文化需要”转变为满足“人民日益增长的美好生活需要”。在这种情况下,市场已经快速变化,需求的个性化、定制化越来越普遍,采用传统的重复性生产模式无法适应这样的市场需求。我们在近些年来实施的许多企业,都对这种市场需求的变化和企业满足这种变化的能力存在的矛盾有深刻体会。但是大多数企业只是觉得,出现这样的问题是其行业的一个共性,希望能在现有的生产体制下,进行改变和调整。许多领导者并没有真正意识到这是生产方式方面的问题,即传统的重复性生产模式,不能适应市场的变化。要适应这种需求的变化,需要企业的生产机制具备较强的柔性,并且增强企业技术创新方面的能力。当通过对问题的深入剖析,使企业的领导者意识到这一问题后,企业转型升级的动力就将变成内生的、持续的动力。

2 智能制造的核心机制

    从2013年德国正式提出工业4.0的概念之后,对制造业企业转型升级建立了系统化的理论和工具。其提出的一个基本模式(基于CPS的模式)、两个基础(智能工厂及智能生产),三个关键策略(基于网络化制造体系的纵向集成、贯穿整个价值链的数字化端到端集成、通过价值链与网络实现企业间的横向集成),总体上准确地构建了智能制造的基本特征。

    在此之后,这些概念进行了多种演化:中国工程院将CPS的模式,结合我国的发展特点,提出了HCPS的模式,强调了智能制造不是简单的无人工厂,在智能制造中,人作为最大的智能体仍然起着重要的作用。美国提出了智能制造系统(SMS)的金字塔模型,强调了智能制造与其它先进制造模式(如敏捷制造、协同制造、精益制造等)的继承性和关联性。之后,美国IIC又提出工业互联网的概念,提出了数据+模型的应用模式。经过国内的工业互联网联盟(AII)的不断努力,建立了具有我国特色的工业互联网框架,在最近发布的相关白皮书中,该框架已经从初始的工业互联网概念中脱胎换骨,成为又一个国家推动的企业转型升级的热点。

    而在此期间,各种新的概念和提法不断出现,如云制造、边缘计算、区块链、数据中台、数据孪生、服务化延伸等等,让人眼花缭乱。这些概念和提法,在相关行政机构推动下,在不同的地区形成了许多热点。有时为了突出归口特色,即使是相同的概念也要换个名字提出来,这让许多企业无所适从。但是为了能跟上热点思路,不少企业甚至为获得资助而努力包装,形成了运动式、跟风式的转型动向。这都值得有关部门高度关注。

    当我们仔细分析这些概念和提法,就会发现,它们大多数的实质内容,基本上都包含在工业4.0以来的总体框架下,有些甚至是尚未被实践证实的概念。像工业互联网的概念,现在几乎被说成是囊括所有企业转型升级的一种技术框架,但实际上仔细考察其最新架构的四个业务视图,底层的三个和工业4.0最初提出的三个集成的概念基本重合,顶层增加了一个产业层面的视图,而这个视图主要是政府视角的,它指出了一个发展方向,尚需要实践的验证。

3 智能制造实施的关键路径

    企业转型升级的路径,有多种方式。工业4.0给出了CPS的实现模型,目前被人们提及更多的是西门子公司根据CPS模型实现的数字孪生实例,这个实例是基于西门子的某个产品线的。中国工程院也给出了在工业3.0(自动化+信息化)基础上进行数字化、网络化、智能化的几个阶段建设的路径,这是具有普遍意义的。而目前最热门的提法是建设工业互联网。通过建设工业互联网,实现制造过程和企业商业价值的连接,就可以创造出新业态、新方法,实现革命性的生产方式转变。在这方面仍有许多有待探索的问题,许多企业对此踌躇不前。

    几年前,国家在推行的转型升级方式十分注重制造装备的智能化升级。而近两年似乎更注重于生产过程的数字化和网络化过程,这也和主管部门的归口推进方式有关。现在有些场合,甚至提智能制造都是似乎是跟不上形势了,而以工业互联网等新一代信息化为主的提法才能获得重视,即使它们说的是同一件事,这也形成了令人困惑的局面。实际上,按照国家制定的强国战略,两化深度融合是制造业转型升级的关键路径。从这个角度说,以智能装备升级换代为主线和以新一代信息化技术应用为主线的推进方式也应该进行深度融合才能适应国家战略的需要。

    智能制造不能一蹴而就,即使是提出工业4.0的德国专家也声称,工业4.0在德国的实现也需要30年或更长的时间。因此,对于企业来说,结合企业自身发展战略、发展环境,确定有自身特色的发展路径,不盲从、不冒进是很重要的。那么企业如何选择符合自身需要的路径呢?

    如果我们仔细考察前面提出的这些不同的实现路径,就会发现,其关键的路径正式我们早已熟知的——两化深度融合。无论是CPS、数字孪生、还是工业互联网,其本质都是将新一代信息化技术与工业制造过程及装备的深度融合。CPS和数字孪生,本身就是数字化与物理世界的融合模型,而工业互联网的基础,正是利用新一代信息技术,如互联网、区块链、5G通讯等,来实现制造过程中人、机、料、企业等工业实体的万物互联。从这个角度说,制造业转型升级的关键路径就是两化融合,这是我们中国人最早意识到并提出的。

    “两化融合”在2007年就由国家工信部提出,而在2010年进一步提出了“两化深度融合”。之后被作为国策出现国家的政府工作报告中。这比西方发达国家提出工业4.0和工业互联网的概念早了5年以上。现在回顾这一历史,我们完全可以骄傲的说,世界制造业转型升级的路径是我们中国人首先提出的。但遗憾的是,两化融合虽然是我们最早提出的,但是在相当长一段时间内它都是只是一种象征性的“口号”,并没有完整的理论体系和实施框架。直到德国提出的工业4.0,才提出了CPS、IoTS(工业物/务联网)、智能工厂、三个集成等系统性的实施理论和框架。可以说,工业4.0是两化深度融合的实践和实施系统框架。但无论怎么说,在众多的制造业企业转型升级的方法中,“两化深度融合”确实体现了这些路径的共同精髓之处,这是值得国人骄傲的。我们应继续坚持和贯彻这一关键路径,将制造业转型升级的实施推向深入。

责任编辑:程玥
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