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探路“互联工厂”

日期: 2018-03-13
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如今,发达国家高端制造回流与发展中国家争夺中低端制造转移同时发生,对我国形成"双向挤压"的严峻挑战。尽管利好政策接连出台,但是大多数企业依然找不到落脚点,就像站在十字路口,无从选择。


—段时间以来,互联工厂的提出,让看似平静的制造业,又掀起一番波澜。亊实上,互联工厂与智能制造紧密相连,并建立在互联网与物联网的基础上。如果没有海尔互联工厂强大的计算与通信能力的支撑,智能制造的生产体系将无法建立。因此,互联工厂的建设任重而道远。那么,到底为什么互联?互联工厂达到的目的以及解决的问题是什么?互联工厂的标准又是什么呢?


据了解,这一概念的提出者是在工业4.0的背展下针对家电行业提出的互联工厂概念。因此,官方并没有对其有确切的定义。为更好探路互联工厂对其他制造行业的影响,特以某企业互联工厂为切入点,探讨企业应怎样打造适合自身的现代化工厂。

探路“互联工厂”

互联“特色”

互联网是许多传统企业重构生态的路径,然而提到互联工厂,就不得不提某家电企业。基于工业4.0的背景下,结合家电行业发展,承接国家战略,该企业认为工业4.0本质就是互联工厂,并以用户最佳体验为目的。它将互联工厂分为三部分:从用户角度出发,用户全流程参与,实现用户个性化定制的可视化;实时的互联,从信息化到设备的全流程整合的互联互通;自动化生产与用户个性化结合,从为库存生产到为用户创造。除此之外,并没有对互联工厂提出过一个准确的定义。


笔者针对互联工厂咨询了北京兰光创新科技有限公司总经理朱铎先,在他眼中,互联工厂应该是对外实现定制,并且能够实现个性化;对内实现软硬件系统深度集成。只有内外结合,才能打造自动化、数字化、网络化的工厂,所以互联工厂与工业4.0、智能工厂是一脉相承的。


中科院计算所顺德分所所长、副硏究员陈冰冰博士,从字面上进行了解释,他说:“互联工厂的互联是互联网的概念,对于制造工厂来汫,互联要连接的东西很多。新一代产品与客户是互动关系,企业需要先倾听客户的想法,这就是企业与客户的一种互动,倾听客户的需求,按照客户的要求,能够快速的定制出客户想要的产品。定制出来的产品能够用某种快速的渠道,释放到客户手里。同时这也是工业4.0的逻辑。”


而当前,该企业只是针对家电行业,以企业本身的角度提出互联工厂,那互联工厂是否适合其它类型的企业发展?这还要从上述家电企业说起。


基于工业4.0与《中国制造2025》的背景下,该企业通过走访其它先进国家的工厂,用了3年的时间,思考中国企业到底应该怎么走?怎样转型?经过长时间摸索,结合制造业现状,它针对家电行业提出互联工厂概念。它认为互联工厂是适合自身转型落地的体系。然而到底什么是互联工厂呢?无论是工业4.0,还是《中国制造2025》,其最终目的是为了满足客户的定制化需求。原来的中国制造业属于大规模生产,许多的供应商满足不了客户的需求。对此,陈冰冰说:“我国技术水平与国外的要求还有一定距离,中国属于大批量生产,但是目前国内系统跟不上国外小批量的生产,所以很多企业根本响应不了。”


而随着中国的发展,大批量生产也逐渐不能满足国内需要。如今个性化产品越来越多,全部属于小批量生产。一批客户不注重价格,只在乎外观时尚的产品。例如该企业原来的工作模式是客户根据厂家的选择购买产品,但是这些产品是不是可以满足客户所有的需求,这是无法保证的。因此,此家电企业从3个角度阐释了互联工厂。


首先,从用户的角度来说,该企业互联工厂可以让用户参与整个生产过程。从产品的前端设计,到最后的物流运输,整个流程实现了可视化。从客户下定单开始,产品每个零件的安装,安装到了哪一步,做到了什么程度,会及时传送图片或电子信息给客户。


这就如同在淘宝购买产品一样,随时可以知道物流走到哪里,什么时候可以到达用户家里。互联工厂的建立使用户在生产过程和非生产过程中增加了参与感;从工厂角度来说,工厂的软件、硬件全部互联,与原来相比,设备与设备之间的断层消失了,实现了交互和共享。现在这个家电企业的生产工厂有单独的控制系统,可以实现信息互联和整个过程的流程互联;从生产角度来说,此家电企业实现自动化生产。例如机械手是很多企业需要的,但是机械手存在一个问题,就是它是固定的。所以,它能不能按照个性化的东西去做呢?客户的要求日新月异,零件的变化已经超出了原来的常态。现在是该企业围绕客户需求,改变原有机制,根据用户的需求生产订单。


由此可以看出,在此家电企业的定义中,互联工厂不仅要与客户互联,也要与上下游互联,使这些原有的服务商、进货商、供应商等划分在一个圈子里,从而形成“互联工厂”体系,而与客户互联是最终目的。对外来汫,企业不光卖产品,卖的更是方案。


然而,互联工厂最终要解决什么问题呢?从用户角度,用户希望获取全流程的服务体验,但无法快速了解产品的制造和配送过程,无法深入参与设计和营销中;从企业角度,无法快速精准感知社会个性化需求,难以深度融合生产过程、物流配送等信息系统;从行业的角度,用户需求的碎片化及互联网等科技企业的跨界转型,对传统制造形成挑战。互联工厂的建立很好地解决了这些问题。快速反应与柔性化生产也都得到了很好的解决。

探路“互联工厂”

探索企业互联

就如今的情况而言,该家电企业走在国内制造业前端,而其他企业还在摸索当中,甚至在迷茫中。目前,互联工厂模式并没有广泛应用于各个制造企业。它是否适合其他企业?还要从制造企业现状与问题谈起。


在工业4.0的背景下,中国制造业能不能诞生出像西门子这样的企业,对于国内企业来说,这是挑战也是机遇。实际上,大多数企业还没有能力打造像此企业互联工厂一样的厂房。尽管如此,中国还是不乏领头企业,除该企业外,小米为什么会做到这么好呢?有专业人士认为,这是因为产品不单纯是厂家设计出来的,有很多消费者参与到其中,是用户的参与感问题。而陈冰冰认为,这是粉丝经济。他认为,未来的市场肯定是粉丝忠诚于企业的品牌,就像苹果一样。互联工厂是建造在互联网与物联网的基础上,其互联网起了重要作用。它拉近了商家和最终消费者的距离。中间消除了很多不必要的环节,这不仅可以降低产品的成本,还可以增加消费者和厂家的互动,这种现象实际上是所有企业将来都会而临的问题。


淡到互联工厂,另一个不得不提的就是CPS(赛博物理系统)。工业与信息化部长苗圩说,怎样使用信息化系统是一个很大的瓶颈。信息技术和企业的生产设施,包括数控机床、机器人这些软件与硬件技术的结合,本身就存在瓶颈。怎么避免呢?实际上是控制系统中,硬件厂家和信息化厂家在通讯、控制等方面共同合作。


此外,工业4.0与互联工厂有相近之处,在设施深度集成方面,工业4.0是智能化生产系统和过程,以及网络化分布式生产设施的实现,最终实现德国工业4.0自组织智能化的生产;纵向集成,讲的是企业之间信息化的集成,包括ERP、PRM、MES、DNC这些软件系统集成;横向集成是工业4.0的标准。而互联工厂实际上就是企业之间的互联,端对端的产品是主线,属于信息化智能建设,要实现此建设,目前许多企业还存在很大困难。


在对工业4.0的探索中,大多数企业都有困惑,第一是落地问题。第二是对工业4.0的理解。工厂的建设同样面临着这样的问题。就现在的情况而言,用户个性化的需求越来越多,小规模生产的产品越来越多。个性化、碎片化的需求也越来越多。就传统企业而言,制造模式、生产体系根本满足不了客户需求。其次,互联网和3D打印,对传统制造业有非常大的冲击,制造业到底应该怎样接招?其中最重要的一点是大部分企业根本没有资金投入到创新体系中,最终导致传统企业无法转型,企业维持艰难成为企业而临的最大一个问题。


不仅如此,知识产权也是一大问题。有专家认力,中国之所以鲜有人做创新,是因为创新的人利益得不到保护。所有条款都体现在知识产权上,在国外已经荞成了高度诚信的意识,并旦企业相互之间也有保护意识。而在中国,为了抢占先机,高度仿制的速度极其之快,这是牵制互联企业发展的又一大诟病。


软件、硬件与人

万变不离其宗,工厂的建设离不开软件、硬件与人。以软件为例,工厂中的软件在提高企业的效率方而扮演着重要的角色。越来越多的企业管理者意识到企业信息化管理的重要性。制造企业作为两化融合的主体,其工业软件的应用很大程度上体现了两化融合的深度。在国务院发布的《工业转型升级规划(2011-2015年)》中提出要“逐步形成工业软件硏发、生产和服务体系,为数字化、网络化、智能化制选提供有力支撑”。


信息化是工业转型升级的里要支撑工具,走信息化与工业融合发展的道路,能加速工业结构的调整和发展方式的改变。在互联工厂中,软件是新型工业装备的核心要素,也是工业化和信息化融合的粘合剂。国家信息化和工业化融合战略的实施,给我国软件产业带来了发展机遇。


同样,硬件作为工厂的技术支撑,“机器人”就不得不说。新松机器人自动化股份有限公司总裁曲道奎曾这样形容过:过去“机器人”发展的前50年,重点发展在前两个字--“机器”。那么今后机器人的发展,会朝向貞正的“人”的方向发展。


在政策上,《中国制造2025》明确提出,要加快发展智能制造装备,并推进制造过程智能化,关键岗位机器人替代,生产过程化智能化控制。在此背景下,“机器换人”的热潮与日高涨,机器人市场迅速放大。看到了机会后不少企业开始进军机器人产业,目前全国各地纷纷大建机器人产业园,希望在未来的机器人革命大浪中抢得制胜先机。


针对互联工厂、数字工厂来讲,硬件固然重要,但是以CPS力主的智能化,其实恰恰是体现在软件上。同时也是实现从“中国制造”向“中国智造”的转变。


制造工厂追求信息技术在产品全生命周期、企业全业务流程和产业全价值链的应用,重点是推动以产品数字化为核心的生产方式变革。怛是在我国工业设计领域,大多来自国外。中国软件企业尽管成长快,但由于起步晚、积累少,在大部分工业领域,国外软件仍占据统治地位,软件国产化程度有待提高。


而核心技术受制于人,同样让国内软件处于竞争劣势。此外,行业尚未形成龙头企业带动、中小企业协作配套的产业链,产业协同效应没有充分发挥。


而“机器换人”作为互联工厂发展的必要阶段,未来的智能将是在数字化工厂的基础上,利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理以提升生产效率。,同时可以利用互联网进行远程定制。从智能装备来看,机器人是制造过程中全生命周期的控制,它可以完成绿色、制造、高效、节能,从而提高劳动能效。机器人在低端技术自动化或者离散自动化方面起到非常重要的作用。


以日本为例,日本公司设计制订了不同机器人之间、机器人与工人之间沟通的“语言”,并实时传输该过程中产生要素在内的各种状态数据,有力促进了生产流程的自动化、智能化和协同化,助力制造企业加速机器人、深化人机协同的应用。


作为工厂另一大基础要素的人,在制造业中的扮演着什么角色,一直是争论不休的话题。尤其在“机器换人”的话题上,人的作用更是成力了焦点。陈冰冰认为,国家改革需要人才。如今,人才与社会需求差距很大。究其原因是国内借鉴国外的理念学不到本质。其中最重要还是很多企业只注重结果,没有过程,导致现在制造业的企业很辛苦。


朱铎先与陈冰冰持有相同观点,并提出人、机、网“三元战略”,以人为本,人与赛博、物理虚实两世界的融合、迭代发展,构建以赛博智能为目的的战略。他认为,人对于中国制造业非常重要。在工业发展过程中,发达国家工人已形成应有职业素质。但是在这方面我国还十分欠缺德国工人的严谨、敬业。在政策方面,《中国制造2025》提出,要加大人才的培养,社会层面增加保护知识产权,鼓励企业创新。还有在工业4.0标准中,也提及到人才的培养以及相关内容,例如管理复杂系统;安全保障;工作的组织和设计;培养和持续的职业发展。


以德国为例,坚实的职业教育,严庙的职业精神,是德国工业4.0实现的人力基础。德国职业教育的突出特点就是双元制职业教育体系。他们在职业教育过程中非常注重精益管理的培训。学生在职业学校里就可进行系统的学习。如此,学生所受到的职业教育是融合管理技术、技能技术、创新技术以及实战技术于一体的系统教有。在生产过程中,这些人才创新的改善生产单元,促使德国企业人均生产效率提高了30%,质量不良率下降了50%,库存减少50%。让一大批以西门子为首的德国制造业在精益管理方面取得良好的效益成果。


不难看出,制造工厂中的软件、硬件与人是相辅相成的关系,没有谁更重要,而是三者缺一不可,三者是其必不可少的基石。

探路“互联工厂”

标准的重要性

现在技术标准工作越来越重要,任何一家企业为了快速响应市场变化,一定要有标准技术支撑。而目前针对互联工厂的建设并没有相应的标准。大多数企业都是在走一步看一步,最终什么是标准都在摸索中。


但是标准是一个体系必不可少的要素,只有做标准化的模块,才能让企业快速响应标准化工作推进的要求。工业4.0的核心也是标准化问题,就是依靠标准化响应相应的需求,因此,标准是实现现代化工厂最基本的东西。陈冰冰说,建设互联工厂是上下游的供应商与制造企业结成完整的一体化的合作伙伴。而在此基础上,需要企业之间互相构成连接,形成完整的产业链。例如:供应商、上游厂家和用户有一致的编码。只有这样,整个产业链才可以发挥它最大的能效,为用户提供优质的服务。


未来趋势

工业是立国之本,而人类社会的发展已来到第四次工业革命的交汇口,以机器人、数字化3D打印、工业互联网、工业大数据技术为主力的新一轮变革正在兴起。我国制造业已站到了“由大变强”新的历史起点上。


随着各种智能化技术的发展成熟,中国的“智能工厂”近在咫尺,互联工厂的推出,为制造业走向“落地”增加了新的血液,新的发展机遇也将是一触即发。


显而易见,互联工厂的优势是将用户需求与工厂无缝链接,用户可以“私人定制"自己蓉欢的产品,并旦且可随时查到产品在生产线上的位置。这让中国由制造大国向制造强国又迈进了一步。同时不可忽视的是,以目前中国制造业的现状,重点、难点和出路都在制造业的转型升级上。所以,互联工厂的建立未来是否可以应用于其他制造行业,还需要时间的考验。为了实际解决中国制造业的问题,我国还需要从根本出发,放下“浮躁”的心,脚踏实地思考,裉据自身情况,建造适合企业的现代化工厂。


因此,我国必须充分认识和准确把握全球制造业发展出现的新变化新趋势,科学分析我国制造业所处发展阶段的关键特征,从实际出发努力抓住我国制造强国建设的历史性战略机遇。


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