“工業4.0”將是最后一次工業革命?
工業4.0在德國被認為是“第四次工業革命”。第一次工業革命發生在18世紀至19世紀,以蒸汽機的使用為標志,實現生產過程機械化;第二次發生于19世紀后半期的電力應用;第三次發生于20世紀后半期,以“可編程邏輯控制器(PLC)”為代表,實現生產工程的自動化。工業4.0被認為是機械化(第一次)、電氣化(第二次)、自動化(第三次)后的第四次工業革命。
未來十年,第四次工業革命將步入“分散化”生產的新時代。工業4.0通過決定生產制造過程等的網絡技術,實現智能制造,進行實時管理。智能制造中的生產設備具有感知、分析、決策、控制等功能,是先進制造技術、信息技術的集成和深度融合。智能生產過程中,傳感器、智能診斷和管理系統通過網絡互聯,由程序控制上升到智能控制,從而制造工藝能夠根據制造環境和制造過程的變化,進行實時優化,提升產品的質量和生產效率。
工業4.0需要解決四大難題
工業4.0是由大規模批量生產向大規模定制生產轉變,是由集中生產向網絡化異地協同生產轉變,是由傳統制造企業向跨界融合企業轉變。德國工業4.0工作組的最終報告指出,實現工業4.0尚存在標準化、復雜的系統管理、通信基礎設施建設、網絡安全保障等四大難題。
(1)標準化:工廠要對內外的各種物品與服務進行聯網,那么,通信方式、數據格式等許多內容都需要標準化。
(2)復雜的系統管理:實際生產過程與各種業務管理系統協同之后,系統整體更加復雜化,對其進行管理將更困難。
(3)通信基礎設施建設:主要是指適用于工業的、具有高可靠性的通信基礎設施建設。
(4)網絡安全保障:工廠與外界實現聯網之后,惡意軟件的入侵、受到網絡攻擊的危險性將進一步提升,需要制定保障網絡安全的對策與解決方案。
未來,我國制造業將面臨同樣的難題。因此,加強與德國在工業4.0方面的合作,或將有助于前瞻性地解決這些難題,為未來制造業發展鋪平道路。
最后一次工業革命?
未來制造領域,信息技術將得到史無前例的深度應用。互聯網技術發展正在對傳統制造業的發展方式帶來顛覆性、革命性的影響。信息技術的廣泛應用,可以實時感知、采集、監控生產過程中產生的大量數據,促進生產過程的無縫銜接和企業間的協同制造,實現生產系統的智能分析和決策優化,使智能制造、網絡制造、柔性制造成為生產方式變革的方向。從某種程度上講,制造業互聯網化或者工業互聯網正成為一種大趨勢。
就產品而言,隨著信息技術在制造業領域的廣泛滲透,互聯網技術、人工智能、數字化技術嵌入傳統產品設計,使產品逐步成為互聯網化的智能終端。汽車將不僅僅是一個電子產品,未來更將是一個網絡產品,或者叫大型可移動的智能終端,具有全新的人機交互方式,通過互聯網終端把汽車做成一個包含硬件、軟件、內容和服務的體驗工具。
從制造模式而言,工廠的集中生產將向網絡協同生產轉變。信息技術使不同環節的企業間實現信息共享,能夠在全球范圍內迅速發現和動態調整合作對象,整合企業間的優勢資源,在研發、制造、物流等各產業鏈環節實現全球分散化生產。這也使得傳統信息技術企業有機會更多地參與到制造業之中,而傳統制造企業則向跨界融合企業轉變。企業生產從以傳統的產品制造為核心轉向提供具有豐富內涵的產品和服務,直至為顧客提供整體解決方案,互聯網企業與制造企業、生產企業與服務企業之間的邊界日益模糊。
既然無論從制造模式角度來看,還是從產品角度來看,物質產品和服務都將被電腦存儲和處理的信息所取代。那么,制造業本身將不復存在,抑或制造業繼自動化、智能化之后不再有突破。
傳說一:工業4.0是革命性改變
德企從不愛談“革命”“顛覆”,或是“破壞”。
套用寶馬集團工業4.0生產專家ChristianPatron博士對新浪財經的答復:“在寶馬集團,不斷改進生產系統是日常工作。工業4.0是符合寶馬邏輯的下一步,而絕不是‘革命性改變’”。
寶馬集團對新浪財經確認說,他們在給“工業4.0”起名的時候就開始參與了。現在有一些公眾辯論的主題,最早都是從寶馬的工廠中總結出的,有的甚至在寶馬的工廠中已經處在鋪開階段。這家車企對生產流程改造中的一些嘗試,后來被列為“工業4.0”的生產方式。
他們之后又給德國國家科學與工程院(Acatech)提了很多實施項目方面的建議。寶馬參與了德國聯邦政府教研部資助的,針對信息物理系統所設計的CyProS項目;另一個項目是研究在以機器人為主的自動化流程中,如何大幅度提升盈利能力。
對于工業4.0的各個模塊,德國企業并沒有成型的文件,但是他們已經在做了。
“在汽車行業,供給鏈條至關重要。我們在過去幾十年最大的嘗試,就是如何相互聯通以減少庫存。十分巧合,德國政府提出工業4.0這一概念,然后就叫開了?!钡聡┦兰瘓F董事會成員,即將在今年3月底履新德國馬勒公司董事會主席的Wolf-HenningScheider接受新浪財經專訪時表示。
“我們現在可以更清楚了解一些零部件在整個供應鏈中的需求狀態。舉例來說,我們生產一種電力輔助剎車系統——無人駕駛中的一個關鍵部件。這個部件在博世6個工廠生產,然后在一個工廠組裝。在工業4.0的背景下,我們可以隨時知道每一個零部件在供給鏈中所處的狀態?!?/span>
“我們有一個工廠已經在采用工業4.0的基本原理,并在嘗試不同的指標對工業4.0進行效果評估。”Wolf-HenningScheider對新浪財經確認說。
Wolf-HenningScheider補充說,他們同時也在和客戶,也就是一些生產廠商討論,甚至與一些客戶進行項目試驗,博世生產環節的信息安全也被考驗。
目前,博世集團有專門的軟件公司處理信息安全問題;生產專門的硬件確保信息發出和接受的安全性;所以,和其他德國工業企業一樣,在實現信息聯通的同時,他們也在解決信息安全的問題。
“工業4.0其實是關于創造力的:通過技術革新來獲取競爭力?!锫摼W’ (InternetofThings)是工業4.0的一環,機器對話機器,機器對話生產部件,按照實現設定的程序自己完成生產全部過程,以此提升產品質量,解放人力。”德國的企業戰略專家,羅蘭貝格戰略咨詢公司的創始人及監事會主席羅蘭-貝格(RolandBerger)接受新浪財經專訪時表示。他強調說,即使是“物聯網”,你也要有“物”才能玩得轉,自動化設備是承載,也是根本。
傳說二:工業4.0可將總生產成本降四成
之前有猜想稱,“工業4.0”直接將人、設備與產品實時聯通,工廠接受消費者的訂單直接備料生產,省卻了銷售和流通環節,整體成本(包括人工成本、物料成本、管理成本)比過去下降近40%。
德國企業和專家們并不急于下這樣一個結論。
寶馬集團工業4.0生產專家ChristianPatron博士對新浪財經直言:“誰都在找尋優化成本的最佳解決方案,寶馬也不例外??涩F在,很多有關工業4.0的臆想在現實中根本做不到。寶馬也絕不參與到類似有關成本削減比例的辯論中,或是支持毫無根據的預估?!?/span>
“很難用一個具體的數字來說明工業4.0到底可以帶來多大程度的成本降低。單個產品的成本下降空間都不同。我們認為工業4.0最大的意義在于降低庫存,這點是非常顯著的。另外一點就是更好地滿足市場需求。”Wolf-HenningScheider對新浪財經坦言。
“今天,每位顧客都巴不得有一輛獨一無二的座駕,至少也要有定制選擇菜單。如果依照傳統生產方式,這會帶來成本的激升。但工業4.0時代就可以反應夠快。”
Scheider認為,工業4.0還有一個重大意義,就是市場形勢略有變化時,這種變化都會毫無時間差地由終端直接反饋到生產線?,F在,走完整個價值鏈仍需要時間,還需要從一個計劃體系轉向另一個計劃體系。
采用工業4.0的理念可以優化整個價值鏈,整個生產流程就會更為有效,減少庫存,生產速度更快。這樣都是節省成本的體現,但無論如何都不應該用簡單的百分比來來衡量。
“工業4.0或許可能將生產成本減少4成到5成,但是這筆賬不是這么算的。實際上,工業4.0可以帶來40%左右的產能提升。在傳統制造業,勞工成本是生產成本的2成,其他的成本包括原材料,機器設備和第三方服務等等。所以,假設產能提升了40%,整體的生產成本大概降低了8%左右。這8%里,你還要考慮到工人薪酬待遇有所提升才可以?!绷_蘭貝格認為正確的成本計算方式應該是這樣的。
“工業4.0不代表‘無人化生產’,甚至未必一定是自動化程度加深。其實工業4.0的關鍵是采用新技術的合理應用程序,為工人們生產過程提供最理想的支持。例如,通過機器人和人力組合,讓機器人承擔繁重的體力勞動,可以極大地改善不合理的工作流程?!睂汃R集團工業4.0生產專家ChristianPatron博士對新浪財經歸納說。
此外,現在所流行的“精益生產”(leanproduction),其實無非是快速對客戶需求作出反應,減少一切生產過程中無用和多余的環節。這種生產方式可以在“多樣化”和“小批量”生產中達到效率最大化。
傳說三:工業4.0是一個德國問題
寶馬集團在4大洲14個國家有29個工廠。僅此一個原因,ChristianPatron認為就足以說明工業4.0是一個全球性的問題,對全球每一個工廠都同等重要。對于其他的德國跨國企業來說,更是同理。
博世集團的工業4.0項目也正在全球運作,針對每一個模塊都有不同的工業4.0項目在進行。全球各地的博世工廠也在尋找因地制宜的項目機會,再全球范圍內推廣。
無論從生產到銷售的任何一個環節來看,工業4.0都不是一個德國問題,但德企是以最為整齊的步伐在推進的。他們想做羊。
德國人工智能研究中心與20家頂尖工業企業和研究機構,在德國的凱撒斯勞滕(Kaiserslautern)建了一個智能工廠。德國企業中,以自動化技術和工業軟件系統為企業強項的西門子一直在擴充他們所有與垂直IT系統相關的業務。這些年來,西門子的每一次軟件收購,都是為了合并及更新他們認為工業 4.0時代所需的技術。
“工業4.0將信息安全這個問題提上了日程。但這并不是德國一國的問題。數據保護最終將需要一個全球性的合作協議——這顯然一時半會是落實不了的。那就一步步來,先從每個工廠,國家和地區自己的數據保護法規做起。最終會有一天,對信息安全的保護就像現在保護財產,和保護專利一樣,成為常態?!绷_蘭貝格對新浪財經說。
一些德企日常的合作機構和參與的研發項目,都可以列出一條很長的名單。這些合作不僅局限涉及諸多國際研究機構。例如針對人力與機器人合作,美國喬治尼亞科技研究所很見長。針對自動化組裝中的機器人協助,馬薩諸塞科技研究所合作十分活躍;而針對ROS工業(ROSIndustrial)中的控制軟件研發,慕尼黑科技大學是絕對強項。
工業4.0的巨大潛力
“工業4.0有很大潛力,尤其是在針對市場需求‘量身定做’這一環節。讓計劃生產與客戶需求更快速聯通,滿足客戶的多樣需求,工業4.0是個很好的路徑?!盨cheider對新浪財經說。
寶馬集團生產部發言人SaskiaE?bauer對新浪財經表示:在所有有關工業4.0的嘗試中,依然只有“人”才能從消費者的視角去看一個產品。很多高端生產廠商相信,只有“人”才能保證產品的高質量。
SaskiaE bauer認為,寶馬集團的生產系統要求有很高的靈活性,人力可以很快適應新程序,更好地應對市場波動。
寶馬認為,工業4.0首先要保障設備互通的同時絕不能威脅到工人本身的操作安全;其次,設備和產品都要受到保護,不能被濫用,或是未授權被使用。所以,工業4.0所遇到的網絡安全問題是十分寬泛的概念,為了保障安全,需要生產團隊和IT專家合作才可能達成目的。
羅蘭貝格總結說:如果工業4.0可以減少8%的生產成本,這絕不是一個大數字。當然,在電子產業,例如手機生產,由于人力成本比例更高,成本降低幅度也會高些。整體而言,工業4.0時代的產品主要不是成本腰斬,而是成本降低的同時產品質量還能大幅提升,這就是意義所在。
羅蘭貝格還認為:工業4.0還可以帶來一個好處,就是工人的生活質量將有大幅度提升。
為什么這么說?物聯網時代,人力將轉移到做更多的軟件開發或是質控方面,他們體力上的壓力就會減少很多—解放人力,這在之前的三次工業革命中都有所體現。
工業4.0時代,產業工人將有更舒適的工作環境,待遇福利都將大幅度提升——這大概是很多中國企業家還沒有關注到的。