工業(yè)4.0：數(shù)據(jù)驅(qū)動型制造業(yè)

  更自動化的生產(chǎn)設(shè)備，更靈活的流程管理，讓工廠能夠基于市場預(yù)測，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者需求。這就是工業(yè)4.0的主要特點。

  在工業(yè)4.0時代，每一個工廠都應(yīng)有一套智能系統(tǒng)，它首先能夠通過傳感器，對機(jī)器運(yùn)作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并加以分析，從而實時地了解工廠的運(yùn)作情況；其次，能夠通過執(zhí)行器對機(jī)器運(yùn)作進(jìn)行控制；此外，還能對消費者行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對產(chǎn)品從設(shè)計到銷售的全生命周期，進(jìn)行最優(yōu)化的管理。

  與此同時，對于機(jī)器生產(chǎn)者來說，他們的消費者是各個工廠。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)，并對機(jī)器的設(shè)計進(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，在全社會范圍內(nèi)優(yōu)化資源配置。

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

  智能的工廠

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

  兩者一疊加，隨著時間的推移，庫存量會產(chǎn)生劇烈波動。糟糕的是，他們越是試圖積極調(diào)整，這個波動就越劇烈。長此以往，制造企業(yè)的生產(chǎn)周期管理就變得十分困難。

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

  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。

  以往，Blizzard需要兩年的時間，不斷地打折降價才能把庫存消化掉。然而，老問題尚未解決，新問題又接踵而至。

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

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

  另一方面，一些滑雪板的材料有18種，需要16周的生產(chǎn)時間。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)周期去解決庫存問題。同時，在管理上，需要參考市場的變化，比如型號增多、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)計師施尼博（Stephan Schnieber）告訴《財經(jīng)》（博客，微博）記者：“Blizzard提出的目標(biāo)也很明確，首先，在生產(chǎn)過程中零故障；其次，在生產(chǎn)過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)?！盜BM是Blizzard智能工廠的方案解決商。

  IBM給Blizzard設(shè)計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；而每個物料托盤的底部，也都裝有一個“數(shù)據(jù)卡”。這樣，當(dāng)物料通過搬運(yùn)和加工時，就會以射頻技術(shù)被系統(tǒng)識別。

  在此基礎(chǔ)上，IBM用自己開發(fā)的Cognos系統(tǒng)，對生產(chǎn)行為進(jìn)行記錄、儲存、分析以及分配。從而實時掌握每道工序上產(chǎn)品的來料追溯、加工狀態(tài)、加工數(shù)目以及產(chǎn)品批次等信息。

  這些識別碼在錄入的同時，會生成一個短網(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)而可以實現(xiàn)移動設(shè)備端的管理。然后再通過機(jī)器上的執(zhí)行器，對機(jī)器的運(yùn)行進(jìn)行實際的管控。

  與此同時，在加工單元的監(jiān)視器上，每隔一個小時，會自動顯示一次目標(biāo)參數(shù)與實際情況。

  如果未達(dá)到目標(biāo)，監(jiān)視器則會發(fā)出警報；Cognos系統(tǒng)也會對數(shù)據(jù)和錯誤進(jìn)行分析，并達(dá)到實時匯報。IBM設(shè)計的統(tǒng)計軟件，則可以自動生成生產(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生產(chǎn)過程。

  經(jīng)過升級，Blizzard的生產(chǎn)周期縮短到8周，庫存也減少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），最終實現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器之間、機(jī)器與人之間的對話。這便構(gòu)成工業(yè)4.0中的智能工廠。

  但亦有評論認(rèn)為，這只能叫做工業(yè)3.5，因為它與第三次工業(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。

  數(shù)據(jù)驅(qū)動的制造業(yè)

  通快（Trumpf）是一家做激光加工設(shè)備的老牌德國企業(yè)。對于它來說，真實世界與網(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。它的客戶買來設(shè)備后，必須對相關(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。

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

  無論是通快還是西門子，這些裝備制造商早已有大半個身子跨入軟件行業(yè)。

  這些自動化設(shè)備的普及，不但加速了德國制造業(yè)向東轉(zhuǎn)移，也推動德國本土制造業(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)管理軟件完成對集團(tuán)的數(shù)字化改造后，其IT部門甚至獨立出來，成立了專門的軟件方案提供商——科德寶宜合信息技術(shù)有限公司（FIT）。如今，他們不僅在中國為來華的跨國制造企業(yè)提供IT服務(wù)，并且在全球建立了11個數(shù)據(jù)中心。

  在第四次工業(yè)革命的語境下，德國的裝備制造企業(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，并基于這些數(shù)據(jù)開發(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個產(chǎn)品分布在全球的多個行業(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，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)，反過來再幫助他們提升物流和銷售水平。”通快激光與電器部門主席萊斌格（Dr. Ing Peter Leibinger）對《財經(jīng)》記者說：“在這個領(lǐng)域，我們還只是剛剛開始?！?

  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)超過目前消費互聯(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，在全社會范圍進(jìn)行最優(yōu)配置。

  因此，德國的制造業(yè)巨頭西門子與軟件業(yè)巨頭SAP宣布，共同打造工業(yè)數(shù)據(jù)平臺?！拔覀円C明，可以用一個第三方管理的商業(yè)模式，既可以達(dá)到設(shè)備的連接，也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全?！蔽鏖T子大型設(shè)備部CEO霍克（Dirk Hoke）對《財經(jīng)》記者說。

  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)。他們通過在飛機(jī)發(fā)動機(jī)中增加傳感器，采集發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)，并以此給機(jī)隊提供更多的實時數(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)動下，工業(yè)4.0時代下的制造業(yè)正演變成一項由軟件技術(shù)主導(dǎo)的系統(tǒng)性工程。

  全社會的數(shù)據(jù)融合

  2011年，德國漢諾威工業(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)，同時也制造出大量數(shù)據(jù)。

  這種技術(shù)趨勢在物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、移動健康、智慧城市等多個領(lǐng)域均有廣泛運(yùn)用，并通過大數(shù)據(jù)和云計算等信息基礎(chǔ)設(shè)施，把信息從終端市場傳遞回制造業(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)儲存技術(shù)，更需要通過算法產(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3D打印、工業(yè)機(jī)器人和智能工廠實現(xiàn)柔性制造，更將融入不斷發(fā)展的社會網(wǎng)絡(luò)?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)，通過機(jī)器與機(jī)器的互聯(lián)，資產(chǎn)成為一種流動的要素，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，更在全社會范圍內(nèi)，進(jìn)行資源的最優(yōu)配置。在此過程中，基于數(shù)據(jù)的新商業(yè)模式將大量涌現(xiàn)。

  對于ICT企業(yè)來說，大數(shù)據(jù)、云計算、分析、移動端，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。

  在推動全社會數(shù)據(jù)融合的路徑上，歐洲和美國亦是有區(qū)別的。

  埃森哲的德國董事總經(jīng)理雷蒙施派格（Frank Riemensperger）對《財經(jīng)》記者說：“歐洲的途徑是更加偏機(jī)械，而美國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，是一個社會變革維度的概念，產(chǎn)業(yè)鏈將以數(shù)據(jù)為維度，進(jìn)行重新劃分，整個社會變革為一個信息與物理互聯(lián)的系統(tǒng)。

  現(xiàn)在的問題是，這個系統(tǒng)中不同的技術(shù)發(fā)展相對割裂。華為技術(shù)有限公司企業(yè)BG銷售總裁何達(dá)炳對《財經(jīng)》記者說：“從汽車的傳感器、數(shù)據(jù)卡開始，從數(shù)據(jù)采集點，到整個網(wǎng)絡(luò)、云平臺、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。”

  解決這個問題，單靠哪家企業(yè)都不現(xiàn)實，但市場會推動企業(yè)們達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而在這個過程中肯定會出現(xiàn)主導(dǎo)型的企業(yè)。