工業(yè)4.0：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型制造業(yè)

  更自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備，更靈活的流程管理，讓工廠能夠基于市場(chǎng)預(yù)測(cè)，快速地裝配調(diào)度，智能地生產(chǎn)，從而以最快的速度匹配消費(fèi)者需求。這就是工業(yè)4.0的主要特點(diǎn)。

  在工業(yè)4.0時(shí)代，每一個(gè)工廠都應(yīng)有一套智能系統(tǒng)，它首先能夠通過(guò)傳感器，對(duì)機(jī)器運(yùn)作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并加以分析，從而實(shí)時(shí)地了解工廠的運(yùn)作情況；其次，能夠通過(guò)執(zhí)行器對(duì)機(jī)器運(yùn)作進(jìn)行控制；此外，還能對(duì)消費(fèi)者行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到銷售的全生命周期，進(jìn)行最優(yōu)化的管理。

  與此同時(shí)，對(duì)于機(jī)器生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，他們的消費(fèi)者是各個(gè)工廠。因此，他們需要采集機(jī)器的使用數(shù)據(jù)，從而更好地了解機(jī)器被使用的情況，以便安排自己的機(jī)器維護(hù)服務(wù)，并對(duì)機(jī)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行改善。工業(yè)數(shù)據(jù)的采集，將催生出新的商業(yè)模式，逐漸打破工廠的邊界，促進(jìn)資產(chǎn)的流動(dòng)，在全社會(huì)范圍內(nèi)優(yōu)化資源配置。

  這些看起來(lái)枯燥的事情，在工業(yè)4.0時(shí)代都將內(nèi)化成智能的數(shù)據(jù)，變得可見(jiàn)、可調(diào)節(jié)。

  智能的工廠

  傳統(tǒng)意義上，經(jīng)銷商在市場(chǎng)預(yù)測(cè)和實(shí)際需求之間，有一定滯后；而在經(jīng)銷商訂單和制造商實(shí)際供貨之間，又有一定滯后。

  兩者一疊加，隨著時(shí)間的推移，庫(kù)存量會(huì)產(chǎn)生劇烈波動(dòng)。糟糕的是，他們?cè)绞窃噲D積極調(diào)整，這個(gè)波動(dòng)就越劇烈。長(zhǎng)此以往，制造企業(yè)的生產(chǎn)周期管理就變得十分困難。

  因此，除了通過(guò)電子商務(wù)等互聯(lián)網(wǎng)手段，縮短市場(chǎng)信息的傳導(dǎo)機(jī)制外，制造企業(yè)的一個(gè)核心目標(biāo)，就是打造一個(gè)智能工廠，進(jìn)一步壓縮生產(chǎn)周期，從而靈活地應(yīng)對(duì)訂單的變化。

  成立于1945年的奧地利滑雪板公司Blizzard，正試圖用智能工廠提高自己的利潤(rùn)。

  以往，Blizzard需要兩年的時(shí)間，不斷地打折降價(jià)才能把庫(kù)存消化掉。然而，老問(wèn)題尚未解決，新問(wèn)題又接踵而至。

  上世紀(jì)90年代，Blizzard只有10多個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品，2000年后，滑雪板出現(xiàn)了40多種型號(hào)，現(xiàn)在則已經(jīng)到了900種。

  同時(shí)發(fā)生變化的是，滑雪板的銷售不再以終端客戶的購(gòu)買為主，而是80％的滑雪板都以租賃的形式流通于市場(chǎng)。

  另一方面，一些滑雪板的材料有18種，需要16周的生產(chǎn)時(shí)間。因此，Blizzard需要把生產(chǎn)階段的效率進(jìn)一步提高，用更短的生產(chǎn)周期去解決庫(kù)存問(wèn)題。同時(shí)，在管理上，需要參考市場(chǎng)的變化，比如型號(hào)增多、用途改變等，以更好地安排自己的生產(chǎn)。

  IBM智能分析解決方案的設(shè)計(jì)師施尼博（Stephan Schnieber）告訴《財(cái)經(jīng)》（博客，微博）記者：“Blizzard提出的目標(biāo)也很明確，首先，在生產(chǎn)過(guò)程中零故障；其次，在生產(chǎn)過(guò)程中最大程度地收集并分配信息；第三，要與現(xiàn)有的IT系統(tǒng)形成網(wǎng)絡(luò)。”IBM是Blizzard智能工廠的方案解決商。

  IBM給Blizzard設(shè)計(jì)了一套工廠管理系統(tǒng)。首先，在流水線的機(jī)器上，安置了一些傳感器和執(zhí)行器；而每個(gè)物料托盤(pán)的底部，也都裝有一個(gè)“數(shù)據(jù)卡”。這樣，當(dāng)物料通過(guò)搬運(yùn)和加工時(shí)，就會(huì)以射頻技術(shù)被系統(tǒng)識(shí)別。

  在此基礎(chǔ)上，IBM用自己開(kāi)發(fā)的Cognos系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)行為進(jìn)行記錄、儲(chǔ)存、分析以及分配。從而實(shí)時(shí)掌握每道工序上產(chǎn)品的來(lái)料追溯、加工狀態(tài)、加工數(shù)目以及產(chǎn)品批次等信息。

  這些識(shí)別碼在錄入的同時(shí)，會(huì)生成一個(gè)短網(wǎng)址，并且能夠在企業(yè)管理軟件（ERP）中進(jìn)行輸入和輸出，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備端的管理。然后再通過(guò)機(jī)器上的執(zhí)行器，對(duì)機(jī)器的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)際的管控。

  與此同時(shí)，在加工單元的監(jiān)視器上，每隔一個(gè)小時(shí)，會(huì)自動(dòng)顯示一次目標(biāo)參數(shù)與實(shí)際情況。

  如果未達(dá)到目標(biāo)，監(jiān)視器則會(huì)發(fā)出警報(bào)；Cognos系統(tǒng)也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤進(jìn)行分析，并達(dá)到實(shí)時(shí)匯報(bào)。IBM設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)軟件，則可以自動(dòng)生成生產(chǎn)管理中所需要的各種數(shù)據(jù)、圖表，以幫助決策者把控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

  經(jīng)過(guò)升級(jí)，Blizzard的生產(chǎn)周期縮短到8周，庫(kù)存也減少80％。

  把機(jī)器作為底層，并在安裝傳感器和執(zhí)行器后搭建一套應(yīng)用系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)信息處理，從而形成了一套網(wǎng)絡(luò)世界與物理世界的交互系統(tǒng)（Cyber Physical System），最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器之間、機(jī)器與人之間的對(duì)話。這便構(gòu)成工業(yè)4.0中的智能工廠。

  但亦有評(píng)論認(rèn)為，這只能叫做工業(yè)3.5，因?yàn)樗c第三次工業(yè)革命中工業(yè)化與信息化的“兩化融合”相比，只是實(shí)現(xiàn)了更多的數(shù)據(jù)互通、柔性制造、人機(jī)交互、復(fù)雜系統(tǒng)以及信息分析的功能。而這些在汽車、家電、電子的總裝廠，以及化工、能源等行業(yè)身上，業(yè)已初步實(shí)現(xiàn)。工業(yè)4.0更關(guān)鍵的在于如何做到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。

  數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的制造業(yè)

  通快（Trumpf）是一家做激光加工設(shè)備的老牌德國(guó)企業(yè)。對(duì)于它來(lái)說(shuō)，真實(shí)世界與網(wǎng)絡(luò)世界進(jìn)行交互的技術(shù)，早已不是什么新概念。

  通快出售的不僅僅是激光加工設(shè)備，更包括使用激光設(shè)備所必需的工業(yè)軟件。它的客戶買來(lái)設(shè)備后，必須對(duì)相關(guān)工業(yè)軟件進(jìn)行編程，方能在自己的制造環(huán)節(jié)中使用這些設(shè)備。

  抽象來(lái)看，制造一輛汽車，已超越了對(duì)材料本身的物理加工，同時(shí)包括了不同加工設(shè)備之間幾億條工業(yè)軟件中的代碼完成。

  無(wú)論是通快還是西門(mén)子，這些裝備制造商早已有大半個(gè)身子跨入軟件行業(yè)。

  這些自動(dòng)化設(shè)備的普及，不但加速了德國(guó)制造業(yè)向東轉(zhuǎn)移，也推動(dòng)德國(guó)本土制造業(yè)的管理流程不斷向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

  制革出身、有著160年歷史的科德寶集團(tuán)（Freudenberg），1995年基于SAP的企業(yè)管理軟件完成對(duì)集團(tuán)的數(shù)字化改造后，其IT部門(mén)甚至獨(dú)立出來(lái)，成立了專門(mén)的軟件方案提供商——科德寶宜合信息技術(shù)有限公司（FIT）。如今，他們不僅在中國(guó)為來(lái)華的跨國(guó)制造企業(yè)提供IT服務(wù)，并且在全球建立了11個(gè)數(shù)據(jù)中心。

  在第四次工業(yè)革命的語(yǔ)境下，德國(guó)的裝備制造企業(yè)琢磨的是，如何能夠把自己賣出去的設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)給收集回來(lái)，并基于這些數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)新的商業(yè)模式。

  以通快的激光融錫機(jī)器人為例，它有2000個(gè)產(chǎn)品分布在全球的多個(gè)行業(yè)。

  假設(shè)通快可以把這些機(jī)器人相連接，通快便可得知這些機(jī)器的工作狀態(tài)，一方面用以優(yōu)化自己保養(yǎng)維修的耗材管理；另一方面，可以在被損壞的機(jī)器和運(yùn)行良好的機(jī)器之間，進(jìn)行最優(yōu)的生產(chǎn)配置。

  不僅如此，通快還可以收集機(jī)器使用者的用戶體驗(yàn)，并可得知他們的機(jī)器究竟是如何被使用的。然后進(jìn)一步通過(guò)分析得知，如何提高機(jī)器人的配置，如何把操作中的耗能和損耗減少到最低。因此，通快現(xiàn)在的研發(fā)重點(diǎn)在于，如何讓機(jī)器更好地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，從而了解被加工的工件、機(jī)器自身的性狀以及工作狀態(tài)。

  “我們的客戶是金屬加工者，他們希望能夠更好地賣出自己的產(chǎn)品，那么，我們就可以把這些數(shù)據(jù)再加工為增值服務(wù)，反過(guò)來(lái)再幫助他們提升物流和銷售水平?！蓖旒す馀c電器部門(mén)主席萊斌格（Dr. Ing Peter Leibinger）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說(shuō)：“在這個(gè)領(lǐng)域，我們還只是剛剛開(kāi)始?！?

  當(dāng)供應(yīng)鏈上更多環(huán)節(jié)加入數(shù)字化管理的洪流，機(jī)器所產(chǎn)生的工業(yè)數(shù)據(jù)，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。海量的數(shù)據(jù)不僅能夠造就新的算法，幫助人類更加深刻地理解工業(yè)本身，還讓資源進(jìn)一步打破智能工廠的邊界，在全社會(huì)范圍進(jìn)行最優(yōu)配置。

  因此，德國(guó)的制造業(yè)巨頭西門(mén)子與軟件業(yè)巨頭SAP宣布，共同打造工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)?！拔覀円C明，可以用一個(gè)第三方管理的商業(yè)模式，既可以達(dá)到設(shè)備的連接，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全。”西門(mén)子大型設(shè)備部CEO霍克（Dirk Hoke）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說(shuō)。

  通用電氣公司（GE）也在打造自己的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。他們通過(guò)在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中增加傳感器，采集發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，并以此給機(jī)隊(duì)提供更多的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以便航空公司更好地配置自己的資產(chǎn)。

  在數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)下，工業(yè)4.0時(shí)代下的制造業(yè)正演變成一項(xiàng)由軟件技術(shù)主導(dǎo)的系統(tǒng)性工程。

  全社會(huì)的數(shù)據(jù)融合

  2011年，德國(guó)漢諾威工業(yè)展（Hannover Messe）提出的工業(yè)4.0概念，更多地是針對(duì)制造業(yè)領(lǐng)域的CPS（信息物理互聯(lián)系統(tǒng)），核心是增加更多傳感器以更好地了解設(shè)備的工作狀態(tài)，同時(shí)也制造出大量數(shù)據(jù)。

  這種技術(shù)趨勢(shì)在物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、移動(dòng)健康、智慧城市等多個(gè)領(lǐng)域均有廣泛運(yùn)用，并通過(guò)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等信息基礎(chǔ)設(shè)施，把信息從終端市場(chǎng)傳遞回制造業(yè)。

  這些數(shù)據(jù)正在創(chuàng)造“新摩爾定律”，即：每18個(gè)月產(chǎn)生數(shù)據(jù)，將比歷史存量翻一倍。它不僅需要新的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存技術(shù)，更需要通過(guò)算法產(chǎn)生分析能力，從而更好地進(jìn)行產(chǎn)品、制造、資產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)鏈管理。

  制造環(huán)節(jié)也不僅僅是通過(guò)3D打印、工業(yè)機(jī)器人和智能工廠實(shí)現(xiàn)柔性制造，更將融入不斷發(fā)展的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)機(jī)器與機(jī)器的互聯(lián)，資產(chǎn)成為一種流動(dòng)的要素，進(jìn)一步消弭工廠的邊界。不僅僅在工廠內(nèi)進(jìn)行流程優(yōu)化，更在全社會(huì)范圍內(nèi)，進(jìn)行資源的最優(yōu)配置。在此過(guò)程中，基于數(shù)據(jù)的新商業(yè)模式將大量涌現(xiàn)。

  對(duì)于ICT企業(yè)來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、分析、移動(dòng)端，就成了制勝法寶。SAP、IBM、華為等，都已把它作為自己的戰(zhàn)略構(gòu)想。

  在推動(dòng)全社會(huì)數(shù)據(jù)融合的路徑上，歐洲和美國(guó)亦是有區(qū)別的。

  埃森哲的德國(guó)董事總經(jīng)理雷蒙施派格（Frank Riemensperger）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說(shuō)：“歐洲的途徑是更加偏機(jī)械，而美國(guó)的核心則是不要被產(chǎn)品的發(fā)展周期給束縛住?！?

  工業(yè)4.0本身，是一個(gè)社會(huì)變革維度的概念，產(chǎn)業(yè)鏈將以數(shù)據(jù)為維度，進(jìn)行重新劃分，整個(gè)社會(huì)變革為一個(gè)信息與物理互聯(lián)的系統(tǒng)。

  現(xiàn)在的問(wèn)題是，這個(gè)系統(tǒng)中不同的技術(shù)發(fā)展相對(duì)割裂。華為技術(shù)有限公司企業(yè)BG銷售總裁何達(dá)炳對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說(shuō)：“從汽車的傳感器、數(shù)據(jù)卡開(kāi)始，從數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)、云平臺(tái)、數(shù)據(jù)中心、全連接，我們認(rèn)為信息通路很重要。需要統(tǒng)一的架構(gòu)，以及接口的標(biāo)準(zhǔn)化?！?

  解決這個(gè)問(wèn)題，單靠哪家企業(yè)都不現(xiàn)實(shí)，但市場(chǎng)會(huì)推動(dòng)企業(yè)們達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而在這個(gè)過(guò)程中肯定會(huì)出現(xiàn)主導(dǎo)型的企業(yè)。