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如火如荼的工业4.0到底离我们有多远
《华东科技》     发布时间:2019-07-19 14:48:48.0    

王焕  圣戈班亚太区首席数字官兼营销负责人,上海市电商行业协会副会长兼制造业专委会主席,曾从零建立了ABB集团的B2B电商和数字化营销团队及业务,并连续多年获得阿里巴巴和工控网颁发的奖项,是工业品数字化领域的领军人物之一。著有《首席数字官自述:我的B2B数字化转型方法论》一书,并创建了工业品电商领域的热门公众号:王老司说电商。


2021年的上海将迎来第46届世界职业技能大赛的主办机会,成为这项世界级的“技能奥林匹克”的主办城市之一。自第41届英国大赛中首次实现奖牌为零的突破,中国便开始越来越重视这项比赛。这背后反映的,实际上是国家对于职业技能教育和人才技能培养的重视。更深层次上,这体现了国家对于制造业全面升级,提升中国制造核心竞争力的战略意图。中国本土企业目前在先进制造业上与国外领先企业的差距不只是在装备和技术上,更是在一线的生产人员水平和管理能力上。随着国内不断引入先进的工业制造装备和生产工艺,对于一线职业技术人员的培养也终于开始全面推进。工业4.0和智能制造离我们越来越近了。

工业4.0实际上是德国政府在《德国2020高技术战略》里提出的十大未来项目之一。所谓工业4.0,即第四次工业革命,是相对于原来1.0蒸汽时代,2.0电气时代,3.0信息化时代的延续,被定义为4.0智能化时代,也是目前企业数字化战略的一个重要实施步骤。中国在此基础上也提出了智能制造,工业化与信息化“两化结合”等诸多概念来对本国的先进制造业发展和工业制造能力全面升级做出规划。

大多数企业管理者对工业4.0的发展都是抱着积极的态度,认为这是一项必然的趋势,应该尽可能早地开始准备和投入。但是,在真正要去落地这项战略的时候,又会碰到两个疑难问题:工业4.0对目前自己企业的实际提升作用是什么?以及,究竟应该从哪里入手来升级达到工业4.0的标准。我们不妨对比来一一解答。

我个人认为,工业4.0的发展对于企业来说,目前能够解决的主要问题是获得大规模自动化的柔性生产能力和精益生产能力。所谓柔性生产,是指主要依靠有高度柔性的以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种、小批量的生产方式。目前,大量的工业机器人作为更加适合于柔性生产的前端生产装备被投入到生产线上使用。比如,在著名的特斯拉汽车工厂,几乎就看不到什么工人,所有的生产流程都是由机器人和自动化流水线配合完成的;不但可以做到24小时不间断生产和无人值守,还能做到每辆车的配置都按照销售时的定制菜单来个性化安装,并且绝对不会出现差错或影响该批次汽车的生产速度。

对于柔性生产的要求并非每家企业都会有的。许多原材料生产和加工的企业,以及一些制造工艺相对简单,单一批次产品量比较大的企业,如冶金、轮胎、化工等企业就不太需要柔性生产能力。工业4.0对它们来说,除了降低工人的成本和提供更多的无人远程值守的便利性外,似乎没有特别的价值用来说服管理层拿出这么大笔钱去升级装备。那么,我们就不得不说一说工业4.0的另一个发展方向——精益生产。作为工业信息化的升级产物,智能化的工业4.0自然能够获取到所有和工艺以及材料相关的检测和过程数据。相比3.0的信息化能力,4.0的智能化能力在数据获取的颗粒度、维度以及对数据的建模分析能力上有了极大的提升。这些数据的获取、建模、分析和使用能力帮助了工艺设计者和设备自身更好地“应才施工”,使得每一次加工所消耗的资源降到最低,每一件产品生产出来能够达到的质量提到最高。比如,阿里云曾经帮助某国内著名橡胶企业通过数据挖掘来提升一项生产工艺的合格率。通过数据建模和分析,他们很快找到了成品质量和一些生产工艺参数的关系,不但提升了这道工艺的成品率,还降低了能耗。此外,在进一步分析数据后,他们发现不同生胶原料和工艺参数设定的搭配可以做出不同性能的成品,且并非最贵最好的生胶生产出来的成品是最符合实际性能要求的,反而相对便宜一点的生胶在一定的工艺参数下可以生产出更符合要求的成品。结果,仅这一项发现,就帮助该橡胶企业每年节省了数十亿元的生胶采购成本。这就是工业4.0在精益制造上能够提供的价值。

有很多制造企业从作坊开始慢慢变成一个初具规模的企业,制造设备和工艺流程可能涵盖了数个不同企业发展阶段的投入结果。是不是说,我们为了发展工业4.0就要一步推倒所有的早期投入和积累,添置全新的装备,重新培训工人?如果是对于纯粹的工业4.0概念,那么很遗憾地告诉你:没错。然而,中国的先进制造引领者们结合目前国内实际情况,在德国提出的工业4.0这个概念之上引申出了“智能制造,两化结合”的阶段性战略目标,就可以更好地解决这个问题。所谓“两化结合”就是前文说到的工业化和信息化的结合。举个简单的例子。我有一次去参加玉溪市政府组织的关于先进制造的一个论坛,其中有位专家就说了一个案例:他们去一些乡办企业,发现基本都是一些当地留守村民的手工作坊,生产设备几乎都是手动的,别说信息化了,连电气化都算不上。他们在分析了现场的实际情况后,做了几个调整:调整了生产线的排布和工位的顺序,并且在不同的工位区放置一块电视屏,用以告诉该工位的人员各种和他当下在生产的半成品的工艺要求的相关信息。结果,就是这样一些小小的改变,使得整个生产线的效率在没有任何新的设备和工人投入的情况下提升了64%。订单的准时交付率达到了80%以上(原先几乎都不准时),良品率也上升了20%以上。这个事情告诉我们,简单的工业化和信息化的结合并非需要对生产制造设备进行全面的升级或更换,而是能够利用各种手段建立生产线上的信息流。依据这个思路,企业可以结合自己的实际情况和需求,逐步在“两化结合”上投入,使得效率慢慢提升,数据池也能一步步地积累起来,最终达到工业4.0的标准,建成一流的先进制造企业。

先进制造理念不但在传统的工业和消费品领域得以迅速发展,在建筑这项近百年没有新的工艺工法来显著提升效率的行业也有了新的变化。比如,一家叫作盈创的企业利用3D增材打印技术改变了传统建筑的工艺和建造流程,使得一些原本依靠人工修建的设施的建造成本和时间大大缩减,并且还在强度性能不变的情况下降低了污染排放和建材的损耗。据说,他们现在已经开始利用各种固废来打印诸如污水井、公交站台、公厕等市政设施,还和很多大型固废的产生单位,如钢厂和煤矿等达成了合作。这也让我们看到了工业4.0确实可能让我们的生活变得更好。


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