哪些企業(yè)可以靠工業(yè)4.0來升級改造？
發(fā)表于：2017/9/12 9:44:13??閱讀量：?[關(guān)閉]
近些年，中國制造業(yè)企業(yè)普遍面臨產(chǎn)能過剩和成本上漲等發(fā)展問題。
國家信息中心報告顯示，中國制造業(yè)產(chǎn)能持續(xù)過剩，與此同時勞動力、土地和能源等成本不斷走高。牛津經(jīng)濟(jì)研究院調(diào)研結(jié)果顯示，2016年中國勞動力生產(chǎn)率僅為美國的14%左右，然而勞動力成本已與美國基本持平。與歐美等國相比，發(fā)展參差不齊、大而不強(qiáng)是我國制造業(yè)的主要現(xiàn)狀。
在摸索轉(zhuǎn)型的過程中，不少企業(yè)都把目光對準(zhǔn)了工業(yè)4.0為代表的智能制造模式來進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級。然而，根據(jù)麥肯錫2016年11月發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查研究，中國制造業(yè)企業(yè)對于工業(yè)4.0熱情有余，但準(zhǔn)備不足。超過70%的中國受訪企業(yè)相信技術(shù)革命將增強(qiáng)自身競爭力，但只有57%的中國企業(yè)對工業(yè)4.0做好了充分的準(zhǔn)備，遠(yuǎn)低于美國(71%)和德國(68%)。
圍繞工業(yè)4.0也有很多迷思：有人認(rèn)為工業(yè)4.0就是機(jī)器換人，有人認(rèn)為是更強(qiáng)大的信息化，有人認(rèn)為就是制造業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”……
工業(yè)4.0真正本質(zhì)不是追求所謂的高新技術(shù)，而是利用先進(jìn)的數(shù)字化智能制造技術(shù)，以很快的速度滿足客戶個性化需求，從而提高用戶的滿意度并確保企業(yè)的持續(xù)競爭力。
在技術(shù)手段上，工業(yè)4.0運(yùn)用信息化和自動化兩化融合的技術(shù)，共同服務(wù)于滿足用戶的個性化需求。在轉(zhuǎn)型的路徑上，中國企業(yè)并不應(yīng)該盲目跟風(fēng)歐美，而應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳壐脑臁?/p>
工業(yè)4.0：體驗(yàn)至上的新經(jīng)濟(jì)
縱觀工業(yè)化制造的發(fā)展進(jìn)程，筆者認(rèn)為可以分為四個階段，或者稱為四次工業(yè)革命。
第一次工業(yè)革命是英國開創(chuàng)的機(jī)械化生產(chǎn)時代。以瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)為契機(jī)，機(jī)械替代傳統(tǒng)的手工勞力，解決了生產(chǎn)制造的人力問題。
第二次工業(yè)革命是美國福特公司引入的批量生產(chǎn)，具體表現(xiàn)為大規(guī)模批量流水線以及科學(xué)式管理，解決了生產(chǎn)制造的數(shù)量問題。
第三次工業(yè)革命是日本的精益生產(chǎn)，以豐田精益系統(tǒng)(JIT)為典型代表，以自動化、JIT和零庫存解決了質(zhì)量問題。
第四次工業(yè)革命是由德國帶頭的智能生產(chǎn)(工業(yè)4.0)，意在通過大規(guī)模定制解決用戶體驗(yàn)問題。在延續(xù)自動化、信息化發(fā)展趨勢的同時，工業(yè)4.0試圖通過降低滿足客戶個性化需求的時間來提高客戶的使用滿意度。
具體來看，四次工業(yè)革命的差異可以體現(xiàn)在它們的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、能源動力以及組織結(jié)構(gòu)上。
從產(chǎn)品上來說，以汽車為例，工業(yè)1.0時代的汽車僅有一個小鍋爐在車底下燒木柴。2.0時代的汽車以福特Model T為典型代表，純機(jī)械操作，顏色和型號統(tǒng)一而單調(diào)。標(biāo)準(zhǔn)化、價格低廉的福特Model T讓汽車成為了大眾消費(fèi)的標(biāo)配。到了3.0時代，市場上出現(xiàn)了更多汽車品牌，它們在外觀性能等方面也紛紛差異化。曾經(jīng)壟斷市場的福特也在激烈的競爭面前被迫轉(zhuǎn)型。工業(yè)4.0時代，汽車的定位則從一個單一的汽車產(chǎn)品過渡到滿足交通需求、定義生活品質(zhì)的全套服務(wù)體驗(yàn)，例如特斯拉為顧客提供自主試駕、預(yù)訂和個性化定制等服務(wù)，通用汽車提供全生命周期服務(wù)等。
從能源動力上來說，第一次工業(yè)革命主要使用蒸汽動力，第二次由蒸汽變成了電力(化石燃料)，第三次工業(yè)革命的動力能源以化石燃料為主，逐步向新能源轉(zhuǎn)移。第四次工業(yè)革命(工業(yè)4.0)里，預(yù)計新能源將占主導(dǎo)地位，化石燃料將逐步減少。
從組織結(jié)構(gòu)上來說，工業(yè)1.0時代以作坊、匠人手工鋪為主，機(jī)器只是輔助人工作的手段。2.0時代組織架構(gòu)發(fā)展成中央控制的大規(guī)模流水線工廠。3.0時代，豐田的精益生產(chǎn)系統(tǒng)成為主流，注重供應(yīng)鏈管理、追求零庫存的JIT拉動式生產(chǎn)模式被紛紛效仿。而工業(yè)4.0時代，傳統(tǒng)工廠的概念已不再存在，物聯(lián)網(wǎng)連接起制造商、零件商、消費(fèi)者和設(shè)計者等生態(tài)流程上的多方角色形成一張智能制造的網(wǎng)絡(luò)。
工業(yè)4.0的核心目的是解決定制生產(chǎn)問題，同時降低這樣做的時間與成本。在工業(yè)3.0時代，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化是由企業(yè)規(guī)劃、工廠生產(chǎn)，再由營銷銷售部門推向市場上的消費(fèi)者。消費(fèi)者是被動的接受者，其個性化的需求被隱藏、忽略。只有極少數(shù)的個性化需求以高定價的手工定制、VIP服務(wù)等形式得以滿足。
然而，在今天的商業(yè)環(huán)境下，制造業(yè)企業(yè)普遍產(chǎn)能過剩，面臨激烈的同質(zhì)競爭，傳統(tǒng)的經(jīng)營模式越來越難奏效。同時，互聯(lián)網(wǎng)的快速普及和去中心化賦予用戶更多話語權(quán)，他們對體驗(yàn)、個性主張有了更多要求，制造服務(wù)業(yè)成為主流。
從產(chǎn)品轉(zhuǎn)向服務(wù)、從制造為中心轉(zhuǎn)向用戶為中心、從制造業(yè)到制造服務(wù)業(yè)，這是工業(yè)4.0區(qū)別于前三次工業(yè)革命的顛覆之處。
智能生產(chǎn)只是手段，個性定制才是目的。如果沒有滿足定制化生產(chǎn)需求做前提，工業(yè)4.0并不是必要的，可能精益生產(chǎn)就夠了。
海爾集團(tuán)首席執(zhí)行官張瑞敏曾表示：“機(jī)器換人可能是智能制造的一個必要條件但不是充分條件。智能制造是一個體系，它是滿足用戶個性化需求的一個生態(tài)體系”。
工業(yè)4.0通過建設(shè)有“智慧”的可以和用戶、供應(yīng)商等多方角色實(shí)時溝通、靈活排產(chǎn)的工廠，以柔性化、小規(guī)模的智能生產(chǎn)單元替代大規(guī)模流水線，從而以更低成本、更快速度來滿足日益?zhèn)€性化的需求。在極端的情況下，工廠甚至?xí)槟骋粋€用戶生產(chǎn)一個特定的單件商品。以3D打印為例，就是滿足定制需求的即刻式設(shè)計+生產(chǎn)模式。
以青島的服裝定制廠商紅領(lǐng)為例，它推出的定制化生產(chǎn)模式使得顧客可以擁有貼合自己身材比例的西裝，而不必勉強(qiáng)選擇市面上標(biāo)準(zhǔn)的尺碼。一套獨(dú)屬于自己的西裝，解決的不是穿衣蔽體的基本需求，而是消費(fèi)者面子、身份的潛在心理需求。
又以美國制造業(yè)的領(lǐng)先選手通用電氣GE為例，這家老牌制造公司正在從傳統(tǒng)的工業(yè)巨頭轉(zhuǎn)型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能服務(wù)平臺。GE的Predix平臺通過收集設(shè)備實(shí)時回傳的大量數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)分析、預(yù)測，為客戶提供設(shè)備效率提升、故障預(yù)警預(yù)測等相關(guān)服務(wù)。
工業(yè)4.0的技術(shù)：如何解決體驗(yàn)問題
制造企業(yè)在工業(yè)3.0時代就試圖解決生產(chǎn)定制的問題。然而，生產(chǎn)定制往往意味著更高的成本、更多的時間。趨利避害下，大規(guī)模流水線成為當(dāng)時主流的選擇。大規(guī)模定制(Mass customization)在20世紀(jì)90年代被提出，然而還是以傳統(tǒng)大規(guī)模流水線生產(chǎn)模式的改良版本存在，只是在產(chǎn)品組裝、行銷的最后階段給予客戶一些次要功能的選擇權(quán)，例如戴爾的網(wǎng)絡(luò)個人化直銷模式。
直到工業(yè)4.0的到來，以低廉成本進(jìn)行定制生產(chǎn)的技術(shù)才逐步成熟。具體來說，這包含兩方面的技術(shù)：一是讓“物”更聰明強(qiáng)大的技術(shù)，二是讓“物”“物”互聯(lián)、自主決策的技術(shù)。
首先，工業(yè)4.0時代的技術(shù)使得“物”能夠承擔(dān)更加靈活、復(fù)雜和精準(zhǔn)的生產(chǎn)任務(wù)，甚至自我學(xué)習(xí)、演進(jìn)。工業(yè)3.0已經(jīng)在自動化、智能設(shè)備上達(dá)到一定高度，然而工業(yè)4.0在機(jī)器人發(fā)展方面讓制造業(yè)有了更多想象空間。機(jī)器人可以互聯(lián)互通，與人類一起工作，甚至從自己的工作、人類的工作中學(xué)習(xí)新技能。
以德國庫卡(KUKA)公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人為例，可負(fù)荷3公斤到1300公斤的貨品，工作范圍從635毫米到3900毫米不等，承擔(dān)物料搬運(yùn)、加工、堆垛、點(diǎn)焊和弧焊等多種功能。庫卡新的工業(yè)4.0智能型工業(yè)作業(yè)助手LBR iiwa可以直接協(xié)作人類工作，還具備自動運(yùn)行系統(tǒng)，可以不依靠地面標(biāo)記、感應(yīng)線圈或磁鐵等在工廠內(nèi)自動來去，運(yùn)載貨物和零件。
工業(yè)4.0時代，機(jī)器人可以輔助人工作，甚至替代人工作。它們可以承擔(dān)高危作業(yè)，提升勞動效率，并解決日益上升的人力成本問題。這也是當(dāng)初德國提出工業(yè)4.0的一個重要動因，即是希望通過更加自動化、智能化的生產(chǎn)解決適齡勞動力不足的問題。除了機(jī)器人，智能生產(chǎn)所需要的傳感器、數(shù)控機(jī)床、智能倉庫、智能物流等相應(yīng)技術(shù)的逐步成熟也為工業(yè)4.0的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
工業(yè)4.0時代物聯(lián)網(wǎng)信息共享、自主決策的技術(shù)使得生產(chǎn)更靈活、更柔性，可以快速響應(yīng)復(fù)雜、個性化的市場需求。如果說互聯(lián)網(wǎng)讓智慧人之間得以更便捷地交流，那么物聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)則是把死物智能化，使其能夠自動抓取相關(guān)信息，實(shí)時與他人/他物對話，并有判斷、決策的能力。如果說工業(yè)3.0的自動化是人與機(jī)器的對話，工業(yè)4.0則是機(jī)器與機(jī)器的對話。
信息物理系統(tǒng)(Cyber-physical System，簡稱CPS)，換言之一個高效的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)4.0技術(shù)基礎(chǔ)的核心。CPS將物理世界轉(zhuǎn)換為數(shù)字世界，形成了物理系統(tǒng)對應(yīng)的虛擬系統(tǒng)(digital twin)，再通過IoT(Internet of things，簡稱IoT，物聯(lián)網(wǎng))技術(shù)數(shù)字化管理生產(chǎn)，提升機(jī)器與機(jī)器之間的互聯(lián)性、減少人為參與，從而實(shí)現(xiàn)制造的“智能化”。CPS(虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng))中工業(yè)設(shè)備嵌入的大量傳感器充當(dāng)機(jī)器接受外部信息的感覺器官，采集生產(chǎn)流程的所有數(shù)據(jù)并運(yùn)用虛擬系統(tǒng)的高級運(yùn)算能力進(jìn)行分析、運(yùn)算和決策，形成可自律操作的、自組織的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。
如果說機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等設(shè)備是工業(yè)4.0的軀干和肌肉，那么CPS和相關(guān)技術(shù)就是工業(yè)4.0的大腦。
CPS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的信息分布形式是關(guān)鍵。以前，制造型企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)流程均由一個“中央”控制，信息和指令自上而下，通過各類生產(chǎn)管理系統(tǒng)下達(dá)給生產(chǎn)車間。然而CPS系統(tǒng)里，信息并不需要經(jīng)過某個統(tǒng)一的、自上而下的渠道進(jìn)行分發(fā)，而是呈網(wǎng)絡(luò)化分布，共享給生產(chǎn)過程中的每一個參與方，使得每個參與方都可以獲得足夠信息以做出最優(yōu)決策。這其中也包括機(jī)器。借助物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的相應(yīng)技術(shù)，機(jī)器不僅可以掌握信息和知識，還可以自主決策、自主出發(fā)動作。
在CPS系統(tǒng)里，機(jī)器們會說話、會思考，而且彼此間形成了一個智慧的“社交網(wǎng)絡(luò)”，協(xié)作完成各種高復(fù)雜度的生產(chǎn)任務(wù)。當(dāng)一個訂單進(jìn)入工廠，機(jī)器不用等待上面的指令就已獲得相應(yīng)信息，了解什么時候該做什么，并自動開始生產(chǎn)。機(jī)器還可以根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)、訂單信息來安排產(chǎn)線，增加、減少或改變生產(chǎn)流程。
例如，根據(jù)實(shí)時的大數(shù)據(jù)挖掘分析，系統(tǒng)可以主動給用戶推送消息提醒設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，某個工位可以自動聯(lián)系供應(yīng)商增加物料等。這就像曾經(jīng)叫車須撥打電話給一個呼叫中心，而如今人人都可以通過滴滴出行類似的APP獲取自己身邊的用車信息并自主進(jìn)行叫車和乘車。
機(jī)器實(shí)施通信、自主決策的技術(shù)也意味著工業(yè)4.0能夠以低成本實(shí)現(xiàn)3.0時代無法實(shí)現(xiàn)的個性化定制生產(chǎn)。在過去，流水線帶來了大規(guī)模的成本降低，然而一旦遇到生產(chǎn)故障，則會面臨整條流水線停產(chǎn)、以及處理殘次品等帶來的高昂成本。然而，通過CPS機(jī)器之間的實(shí)時通信，某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題不會對其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生重大影響，生產(chǎn)流程可以不受太大干擾地進(jìn)行，同時對產(chǎn)品的實(shí)時智能控制也使得次品率大大降低。
在工業(yè)4.0之前，生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是大量浪費(fèi)的，鮮少得到利用。而現(xiàn)在，工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)可以“變廢為寶”，借由大數(shù)據(jù)、云計算進(jìn)行分析、歸納，用于預(yù)測未來的機(jī)器行為、潛在故障和生產(chǎn)問題。北京博華科技自主研發(fā)的健康監(jiān)測云平臺正是基于傳感器采集的大量設(shè)備數(shù)據(jù)、過往故障和維修案例，利用大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)來研發(fā)出智能診斷和維修決策模型，為石油石化等行業(yè)客戶提供故障預(yù)警、故障報警和維修決策等服務(wù)，其報警準(zhǔn)確度可達(dá)94%以上。
高度精密的機(jī)器人(自動化技術(shù))和CPS(信息化技術(shù))即構(gòu)成了智能制造的兩方面核心技術(shù)，這和我國制造業(yè)提出的“兩化融合”的思路不謀而合。
什么樣的企業(yè)適用工業(yè)4.0?
工業(yè)4.0的概念如火如荼，并不代表每個中國企業(yè)就要全盤接受工業(yè)4.0模式。個性化定制、信息物理系統(tǒng)的概念很美，但是落實(shí)到企業(yè)自身時需要更冷靜的思考。
首先，德國的工業(yè)4.0是切合德國的國情提出的智能制造戰(zhàn)略，并不一定適合我國的國情。
德國提出工業(yè)4.0是為了鞏固制造業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢，用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)對制造業(yè)升級，強(qiáng)調(diào)的是對用戶個性需求的滿足。另一個制造強(qiáng)國美國也提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念，強(qiáng)調(diào)的是通過慣有的IT軟實(shí)力提升制造業(yè)的生產(chǎn)效率。而我國制造業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢呢?大規(guī)模、高復(fù)雜度、快速交貨——這與其他國家各有差異，且所面臨的主要問題是產(chǎn)能過剩和創(chuàng)新乏力。
同時，我國的整體制造業(yè)水平尚未達(dá)到德美等制造強(qiáng)國的水準(zhǔn)，不少企業(yè)首先得補(bǔ)課工業(yè)3.0才可能邁入工業(yè)4.0的階段。沒有成熟發(fā)達(dá)的工業(yè)3.0生產(chǎn)技術(shù)和基礎(chǔ)，難以談及工業(yè)4.0的升級改造。此外，德美等國進(jìn)行智能制造升級的一大目的是解決勞動力匱乏問題，而如果中國僅采取機(jī)器換人的片面做法進(jìn)行技術(shù)密集改造，可能會造成更嚴(yán)重的就業(yè)問題。
更進(jìn)一步來說，在有基礎(chǔ)的工業(yè)3.0水平之上，是否要實(shí)施工業(yè)4.0、如何實(shí)施工業(yè)4.0也取決于企業(yè)相應(yīng)的定位與目標(biāo)。麥肯錫的調(diào)研顯示，在工業(yè)4.0的大潮里獲益最多的是根據(jù)企業(yè)自身管理、業(yè)務(wù)和戰(zhàn)略情況來選擇部分結(jié)合工業(yè)4.0的企業(yè)，而并非那些徹頭徹尾煥然一新的企業(yè)。
從企業(yè)所處的行業(yè)性質(zhì)、業(yè)務(wù)特點(diǎn)和戰(zhàn)略定位來分析它是否需要同時在自動化/智能化(新技術(shù))和個性化(新制造)上達(dá)到比工業(yè)3.0更高的標(biāo)準(zhǔn)，從而決定企業(yè)是否應(yīng)進(jìn)行工業(yè)4.0的升級改造。
這其中，新技術(shù)指的是高度精密自動化(機(jī)器人)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(CPS)，而新制造指的是以滿足客戶個性化使用為目的的模式創(chuàng)新/革命。
當(dāng)企業(yè)同時需要很高的智能化和個性化水平時，工業(yè)4.0是首選。以海爾為例，在新的網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中，海爾同時在信息化和自動化上進(jìn)行升級改造：底層用戶數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，圍繞用戶組織全流程，同時打造更加定制化的家電品類，建設(shè)互聯(lián)工廠，以小批量柔性化的生產(chǎn)方式應(yīng)對更加個性化的訂單。
青島紅領(lǐng)也屬于工業(yè)4.0的范疇，但由于行業(yè)和業(yè)務(wù)性質(zhì)，它的工業(yè)4.0路徑有所不同。一方面，紅領(lǐng)的信息化水平較高，這是因?yàn)榉b定制相較于家電需要更精確復(fù)雜的量體裁衣、合身打造，需要較強(qiáng)的信息化支持。另一方面，紅領(lǐng)的自動化水平適中，因?yàn)橹埔碌募夹g(shù)本身門檻不高。
當(dāng)企業(yè)需要達(dá)到較高的智能化水平但不需要為客戶提供定制化的服務(wù)時，那么提升自動化水平、機(jī)器換人和提升效率降低人力成本的做法更加切實(shí)可行。石油化工、原材料制造和代工生產(chǎn)等行業(yè)屬于此類范疇。以富士康為例，它的代工生產(chǎn)線為蘋果公司等提供標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品生產(chǎn)，對定制的需求不多，相反是對提升生產(chǎn)率、降低成本有著更大的需求。
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當(dāng)企業(yè)的業(yè)務(wù)定位一個小眾的利基市場，同時其生產(chǎn)流程不需要也難以使用高精尖自動化技術(shù)時，工業(yè)4.0也不是最優(yōu)選擇，反而扎實(shí)打磨產(chǎn)品定位、做好個性化服務(wù)才是較符合投入產(chǎn)出的選擇。往往活躍在這個領(lǐng)域的是一些小而美的公司或者具備稀缺技能的個體職人，他們的產(chǎn)品服務(wù)生產(chǎn)量小，但定價高，往往落入奢侈品類，以高定服裝、定制珠寶首飾等為例。
當(dāng)一些已經(jīng)處于經(jīng)營困境的企業(yè)可能在智能化與個性化兩方面都不夠達(dá)標(biāo)，也沒有資金投入去進(jìn)行工業(yè)4.0的投資。那么及時改善經(jīng)營情況、提升基礎(chǔ)制造水平等舉措是企業(yè)應(yīng)該首先實(shí)施的步驟。
工業(yè)4.0對我國制造企業(yè)的確有借鑒意義，然而，是否全部或部分采納仍需結(jié)合企業(yè)自身發(fā)展水平和行業(yè)特點(diǎn)加以考慮。當(dāng)然，未來中國制造業(yè)面臨的將會是一個更加復(fù)雜、更有挑戰(zhàn)性、競爭更激烈的市場。因此，保持靈活敏銳、持續(xù)改善經(jīng)營、結(jié)合自身情況和市場趨勢采納創(chuàng)新技術(shù)和商業(yè)模式，將會是任何企業(yè)保持領(lǐng)先的關(guān)鍵。
(來源：哈佛商業(yè)評論)
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