中國的制造業(yè)尤其是民營(yíng)企業(yè)自改革開(kāi)放后,長(cháng)期以來(lái)都是以出口加工為主的低端制造,處在產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值低端。國家為了促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的轉型升級,制定了以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化的戰略方針,也就是兩化融合。近年來(lái)隨著(zhù)德國工業(yè)4.0的概念推出,中國也相應的推出了中國制造2025和互聯(lián)網(wǎng)加的指導政策。今天就讓我們解析工業(yè)4.0時(shí)代的制造業(yè)轉型路徑。
制造業(yè)是泛指一切加工天然原料的行業(yè),經(jīng)物理變化或化學(xué)變化后成為了新的產(chǎn)品,不論是動(dòng)力機械制造,還是手工制做;也不論產(chǎn)品是批發(fā)銷(xiāo)售,還是零售,均視為制造。
根據國家統計局 《國民經(jīng)濟行業(yè)分類(lèi)與代碼(GB/T 4754-2002)》,中國的制造業(yè)門(mén)類(lèi)包括13—43大類(lèi)。
中國的制造業(yè)尤其是民營(yíng)企業(yè)自改革開(kāi)放后,長(cháng)期以來(lái)都是以出口加工為主的低端制造,處在產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值低端。國家為了促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的轉型升級,制定了以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化的戰略方針,也就是兩化融合。近年來(lái)隨著(zhù)德國工業(yè)4.0的概念推出,中國也相應的推出了中國制造2025和互聯(lián)網(wǎng)加的指導政策,試圖用中國在互聯(lián)網(wǎng)和信息化領(lǐng)域的強項來(lái)促進(jìn)制造業(yè)的轉型升級。
制造業(yè)的信息化主要在ERP、供應鏈、設計、OA、自動(dòng)化和MES等領(lǐng)域,以前主要是以國外廠(chǎng)商的產(chǎn)品銷(xiāo)售、代理和集成為主,近年來(lái)越來(lái)越多的國內廠(chǎng)商開(kāi)始通過(guò)項目實(shí)施的形式來(lái)介入,僅MES和APS 就有近百家,這些企業(yè)有比較強的軟件開(kāi)發(fā)能力,并了解企業(yè)的工廠(chǎng)、車(chē)間、機器、物料和人的管理流程,自己研發(fā)了MES、APS等軟件,但是這些軟件很難形成標準化、統一化的產(chǎn)品,因此也很難成長(cháng)。大部分的MES、APS軟件實(shí)施廠(chǎng)商都是通過(guò)項目實(shí)施來(lái)維持生存,而且現在制造業(yè)企業(yè)也比較缺錢(qián),不大容易拿得出較高的資金來(lái)實(shí)施信息化改造。
制造業(yè)企業(yè)的轉型升級涉及到機器換人、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、工人技能的提升、管理水平的提高、企業(yè)高層的遠見(jiàn)等等,并不是實(shí)施一套軟件或信息化就能改變并見(jiàn)到效果的。
傳統制造模式是大規模的批量生產(chǎn)方式,標準化、流程化的企業(yè)業(yè)務(wù)管理模式,預制化、固化的軟件和服務(wù)方式。而新生代的消費主體在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下成長(cháng)起來(lái),接受多元文化的熏陶,追求的品味越來(lái)越趨向個(gè)性化和差異化,這使得傳統研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品服務(wù)等過(guò)程面臨著(zhù)越來(lái)越多的不確定性、多樣性和復雜性。
因此規?;?、標準化、預制化的傳統生產(chǎn)方式已無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(cháng)的定制化需求。中國傳統制造業(yè)新一輪大洗牌在所難免。擺在這些企業(yè)面前的生路要么是轉型,要么是升級提升競爭力。
而制造業(yè)要想轉型升級,我認為應該按照國家制定的頂層設計和戰略規劃,從供給側改革,走向價(jià)值鏈,利用中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的優(yōu)勢,打通中間流通環(huán)節,直接對接和面向用戶(hù)需求,讓需求拉動(dòng)生產(chǎn),滿(mǎn)足個(gè)性化需求,釋放過(guò)剩產(chǎn)能。
近來(lái)由于人口基數的龐大和市場(chǎng)需求的發(fā)展,中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)在國際上處于先進(jìn)位置,互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)有7.1億,加上移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)有9.8億,這里有巨大的消費需求。在電商領(lǐng)域,僅京東、淘寶、天貓就占領(lǐng)了用戶(hù)流量的80%,他們掌握了用戶(hù)的消費習慣,可以輕易通過(guò)大數據分析出消費者的用戶(hù)畫(huà)像、消費習慣,從而掌握個(gè)性化需求,但是他們目前的電商平臺只能賣(mài)庫存,無(wú)法直接對接工廠(chǎng)。
這就給了制造業(yè)較大的機會(huì ),制造業(yè)企業(yè)的轉型升級的路徑和方向應該是信息化、自動(dòng)化、智能化和服務(wù)化,要打造數字化工廠(chǎng),通過(guò)機器人替代人工實(shí)現自動(dòng)化,通過(guò)軟件實(shí)現信息化,然后通過(guò)大數據、人工智能實(shí)現柔性化的生產(chǎn)方式,再通過(guò)協(xié)同供應鏈達到跨企業(yè)的上下游信息透明、協(xié)作設計與生產(chǎn),直面互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù),滿(mǎn)足個(gè)性化時(shí)代的定制生產(chǎn)和服務(wù)。
未來(lái)將會(huì )有一個(gè)電商與工廠(chǎng)打通的平臺,流程可能是,個(gè)性化訂單下單,訂單的批次整合,工廠(chǎng)的篩選,工廠(chǎng)產(chǎn)能檢查,工廠(chǎng)對訂單的確認,上游原料供應采購確認,工藝工序確認,排產(chǎn)仿真和確認,物流周期確認,分銷(xiāo)商確認,總成本確認,產(chǎn)品設計參數的傳遞,物料的采購與供應,生產(chǎn)計劃排程,生產(chǎn)制造的監控,物流配送的分配,產(chǎn)品的交付,產(chǎn)品使用的跟蹤與反饋。
要想達到這樣一種生產(chǎn)和服務(wù)的模式,工廠(chǎng)應該首先要信息化,但是現在的信息化已經(jīng)不同于過(guò)去時(shí)代的信息化了,尤其是對于中小企業(yè)來(lái)說(shuō),并不意味著(zhù)要采購購買(mǎi)大量的軟件,如ERP軟件、設計軟件、供應鏈軟件、客戶(hù)關(guān)系管理軟件等。
在新的面向個(gè)性化服務(wù)、定制化生產(chǎn)方式的時(shí)代,整個(gè)生產(chǎn)方式都是智能和柔性化的,是需要靈活多變,能夠自適應的,而傳統軟件都是面向大規模標準化制造的,固化的軟件, 難以適應復雜、快速多變的個(gè)性化需求。
因此在云端將會(huì )出現一些靈活定制的云服務(wù)模塊,可在云端設立虛擬工廠(chǎng),滿(mǎn)足制造業(yè)企業(yè)訂單接收、配置BOM、采購、計劃、物流配送、客服等需求。
獲取訂單后,在云端虛擬工廠(chǎng)中,企業(yè)可配置產(chǎn)品、物料、產(chǎn)品原型、原材料供應和采購,依據訂單排產(chǎn),仿真模擬,分配物流和分銷(xiāo)商。訂單需要的原材料采購需求對同樣在云端的上游供應商透明,自動(dòng)觸發(fā)上游供應商的排產(chǎn)或發(fā)貨。
所有設計、采購、生產(chǎn)、裝配、運輸、銷(xiāo)售環(huán)節都是通過(guò)云端同步,讓不同的供應鏈實(shí)體連接起來(lái),自發(fā)產(chǎn)生供需關(guān)系,和資源上下游傳遞。
在企業(yè)端,傳統的像ERP這樣的大型固化軟件也會(huì )被更加靈活的云服務(wù)的模式取代,可能是在企業(yè)內部的私有云,但是集成了各種管理系統,將各個(gè)系統的數據抽象成一個(gè)個(gè)抽象服務(wù),服務(wù)可以進(jìn)行各種組合,再通過(guò)流程將人員服務(wù)、自動(dòng)化服務(wù)、工程服務(wù)結合起來(lái),這樣就能夠做到人與人的協(xié)作、人與機器的協(xié)作、機器與機器的協(xié)作、機器與系統的協(xié)作、系統與系統的協(xié)作,在這個(gè)基礎上沒(méi)有ERP概念了,也是與業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)。
對于企業(yè)內部已經(jīng)部署了MES、ERP、WMS、PDM等系統的,通過(guò)共享的數據服務(wù)總線(xiàn)將各個(gè)系統之間實(shí)時(shí)的協(xié)議、數據轉化,打通各自獨立的孤島,形成數據驅動(dòng)的業(yè)務(wù)流。再集成生產(chǎn)控制PLC,外部集成物流拉動(dòng)計劃,形成縱向、橫向、端到端的集成。
對于工業(yè)4.0來(lái)說(shuō),一個(gè)重要的概念就是CPS,即Cyber Physical System,就是軟件信息世界和物理機器世界的融合統一,如同中國的太極圖,陰中抱陽(yáng),陽(yáng)中付陰。也就是機器世界中有軟件的控制和指令,信息世界中有機器的運行信息。
制造企業(yè)的機器、機床、設備、刀具等,都需要通過(guò)傳感器、適配器、PLC等以SCADA、MTConnect/OPC協(xié)議,連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺,對設備的加工、運行數據進(jìn)行采集、處理、檢測、分析,并傳送到企業(yè)服務(wù)總線(xiàn),洞察產(chǎn)品制造執行過(guò)程中的缺陷、問(wèn)題、關(guān)聯(lián)、關(guān)系,實(shí)現對設備的預防性維護、能耗分析、加工參數優(yōu)化等。
而對于從信息世界到物理世界,則需要通過(guò)智能機器人生產(chǎn)線(xiàn)接受智能化系統的控制指令,例如AR+機器人。
在匯總了設備大數據、生產(chǎn)大數據、運營(yíng)大數據、管理大數據之后,在企業(yè)私有云的大數據平臺上,可以進(jìn)行機器學(xué)習,模型算法抽象,找出數據之間的隱藏關(guān)系和聯(lián)系,揭示內在規律,通過(guò)對時(shí)間、質(zhì)量、成本、效率的關(guān)聯(lián)分析,以及質(zhì)量分析、生產(chǎn)分析、物料分析、倉儲分析、銷(xiāo)售分析、客戶(hù)分析等,了解合格率、故障原因、設備利用率,實(shí)現全局調度優(yōu)化。為企業(yè)提供透明展現、通知提醒、預測和運營(yíng)優(yōu)化輔助決策。
在以上大數據分析的基礎上,可以基于售價(jià)、服務(wù)水平、庫存、總成本、采購、物流、生產(chǎn)周期等約束和目標,推算出所追求的利潤模型、成本模型、服務(wù)模型,實(shí)現基于供應商協(xié)作的主生產(chǎn)計劃優(yōu)化,做出需求預測、采購預測、訂單預測、交貨時(shí)間預測,實(shí)現利潤、營(yíng)收、成本、服務(wù)的價(jià)值較大化。將數據和信息,變?yōu)橹R和智慧。
制造業(yè)的轉型升級需要從封閉走向開(kāi)放體系,以網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同實(shí)現制造資源局部?jì)?yōu)化向全局優(yōu)化演進(jìn)。因此企業(yè)不但要自己實(shí)現制造端的數字化、智能化改造,還要與云端連接,實(shí)現跨區域、跨企業(yè)、跨行業(yè)的聯(lián)合設計、聯(lián)合研發(fā),將傳統順序、獨立、碎片化的研發(fā)工作在時(shí)間、空間范圍上交叉重組,整合多方設計資源,將研發(fā)流程從串行向并行演進(jìn),更進(jìn)一步的,將業(yè)務(wù)的合作從單環(huán)節協(xié)同向全業(yè)務(wù)全供應鏈協(xié)同演進(jìn),從傳統長(cháng)期固定合作向不確定型的隨機合作演進(jìn),從而實(shí)現從產(chǎn)業(yè)鏈級協(xié)同向生態(tài)平臺演進(jìn)。
總之從規?;a(chǎn)到定制化生產(chǎn),打造柔性化制造生產(chǎn)范式,以去中心化,去固化、流程化的業(yè)務(wù)管理模式,實(shí)現小規模、多頻次、分布式、智能化的分布式制造,靠訂單拉動(dòng),社會(huì )化協(xié)作將會(huì )是未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展方向,而對應的制造業(yè)信息化,也必將基于云計算、大數據、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能,并且軟件趨向微服務(wù)化、靈活配置、按需組合、互相聯(lián)結的模式。