工業(yè)4.0時代的制造業(yè)轉(zhuǎn)型路徑和方向
中國的制造業(yè),尤其是民營企業(yè)自改革開放后,長期以來都是以出口加工為主的低端制造,處在產(chǎn)業(yè)鏈的價值低端。國家為了促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,制定了以信息化帶動工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化的戰(zhàn)略方針,也就是兩化融合。近年來隨著德國工業(yè)4.0的概念推出,中國也相應(yīng)的推出了中國制造2025和互聯(lián)網(wǎng)加的指導(dǎo)政策,試圖用中國在互聯(lián)網(wǎng)和信息化領(lǐng)域的強(qiáng)項來促進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
——1.要么轉(zhuǎn)型,要么升級——
傳統(tǒng)制造模式是大規(guī)模的批量生產(chǎn)方式、標(biāo)準(zhǔn)化、流程化的企業(yè)業(yè)務(wù)管理模式,預(yù)制化、固化的軟件和服務(wù)方式。而新生代的消費(fèi)主體在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下成長起來,接受多元文化的熏陶,追求的品味越來越趨向個性化和差異化,這使得傳統(tǒng)研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品服務(wù)等過程面臨著越來越多的不確定性、多樣性和復(fù)雜性。
因此規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制化的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式已無法滿足日益增長的定制化需求。中國傳統(tǒng)制造業(yè)新一輪大洗牌在所難免。擺在這些企業(yè)面前的生路要么是轉(zhuǎn)型,要么是升級提升競爭力。
——2.從供給側(cè)改革——
而制造業(yè)要想真正轉(zhuǎn)型升級,應(yīng)該按照國家制定的頂層設(shè)計和戰(zhàn)略規(guī)劃,從供給側(cè)改革,走向價值鏈高端,利用中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的優(yōu)勢,打通中間流通環(huán)節(jié),直接對接和面向用戶需求,讓需求拉動生產(chǎn),滿足個性化需求,釋放過剩產(chǎn)能。
近來由于人口基數(shù)的龐大和市場需求的發(fā)展,中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)在國際上處于領(lǐng)先位置,互聯(lián)網(wǎng)用戶有7.1億,加上移動互聯(lián)網(wǎng)用戶有9.8億,這里有巨大的消費(fèi)需求。在電商領(lǐng)域,僅京東、淘寶、天貓就占領(lǐng)了用戶流量的80%,他們掌握了用戶的消費(fèi)習(xí)慣,可以輕易通過大數(shù)據(jù)分析出消費(fèi)者的用戶畫像、消費(fèi)習(xí)慣,從而掌握個性化需求,但是他們目前的電商平臺只能賣庫存,無法直接對接工廠。
這就給了制造業(yè)極大的機(jī)會,制造業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級的路徑和方向應(yīng)該是信息化、自動化、智能化和服務(wù)化,要打造數(shù)字化工廠,通過機(jī)器人替代人工實現(xiàn)自動化,通過軟件實現(xiàn)信息化,然后通過大數(shù)據(jù)、人工智能實現(xiàn)柔性化的生產(chǎn)方式,再通過協(xié)同供應(yīng)鏈達(dá)到跨企業(yè)的上下游信息透明、協(xié)作設(shè)計與生產(chǎn),直面互聯(lián)網(wǎng)用戶,最終滿足個性化時代的定制生產(chǎn)和服務(wù)。
——3.電商與工廠打通的平臺——
未來將有一個電商與工廠打通的平臺,流程可能是,個性化訂單下單,訂單的批次整合,工廠的篩選,工廠產(chǎn)能檢查,工廠對訂單的確認(rèn),上游原料供應(yīng)采購確認(rèn),工藝工序確認(rèn),排產(chǎn)仿真和確認(rèn),物流周期確認(rèn),分銷商確認(rèn),總成本確認(rèn),產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)的傳遞,物料的采購與供應(yīng),生產(chǎn)計劃排程,生產(chǎn)制造的監(jiān)控,物流配送的分配,產(chǎn)品的交付,產(chǎn)品使用的跟蹤與反饋。
要想達(dá)到這樣一種生產(chǎn)和服務(wù)的模式,工廠應(yīng)該首先要信息化。在新的面向個性化服務(wù)、定制化生產(chǎn)方式的時代,整個生產(chǎn)方式都是智能和柔性化的,是需要靈活多變,能夠自適應(yīng)的,而傳統(tǒng)軟件都是面向大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化制造的,固化的軟件, 難以適應(yīng)復(fù)雜、快速多變的個性化需求。
——4.靈活定制的云服務(wù)模塊——
在云端將出現(xiàn)靈活定制的云服務(wù)模塊??稍谠贫嗽O(shè)立虛擬工廠,滿足制造業(yè)企業(yè)訂單接收、配置BOM、采購、計劃、物流配送、客服等需求。
獲取訂單后,在云端虛擬工廠中,企業(yè)可配置產(chǎn)品、物料、產(chǎn)品原型、原材料供應(yīng)和采購,依據(jù)訂單排產(chǎn),仿真模擬,分配物流和分銷商。訂單需要的原材料采購需求對同樣在云端的上游供應(yīng)商透明,自動觸發(fā)上游供應(yīng)商的排產(chǎn)或發(fā)貨。
所有設(shè)計、采購、生產(chǎn)、裝配、運(yùn)輸、銷售環(huán)節(jié)都是通過云端同步,讓不同的供應(yīng)鏈實體連接起來,自發(fā)產(chǎn)生供需關(guān)系,和資源上下游傳遞。
在企業(yè)端,傳統(tǒng)的大型固化軟件也會被更加靈活的云服務(wù)的模式取代,可能是在企業(yè)內(nèi)部的私有云,但是集成了各種管理系統(tǒng),將各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抽象成一個個抽象服務(wù),服務(wù)可以進(jìn)行各種組合,再通過流程將人員服務(wù)、自動化服務(wù)、工程服務(wù)結(jié)合起來,這樣就能夠做到人與人的協(xié)作、人與機(jī)器的協(xié)作、機(jī)器與機(jī)器的協(xié)作、機(jī)器與系統(tǒng)的協(xié)作、系統(tǒng)與系統(tǒng)的協(xié)作。
對于企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)部署了MES、ERP、WMS、PDM等系統(tǒng)的,通過共享的數(shù)據(jù)服務(wù)總線將各個系統(tǒng)之間實時的協(xié)議、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,打通各自獨(dú)立的孤島,形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的業(yè)務(wù)流。再集成生產(chǎn)控制PLC,外部集成物流拉動計劃,形成縱向、橫向、端到端的集成。
——5.注重大數(shù)據(jù)價值——
大數(shù)據(jù)的理念已經(jīng)廣為大眾所接受,其核心都強(qiáng)調(diào)價值。目前,除了大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)建設(shè)之外,從數(shù)據(jù)到信息的工作,更多的是停留在社交或商業(yè)數(shù)據(jù)挖掘上。例如,銷售預(yù)測、用戶關(guān)系挖掘與聚類、推薦系統(tǒng)、觀點(diǎn)挖掘等。這些研究都非常重要,也極具創(chuàng)新意義,特別是對拉動消費(fèi)很有幫助。但是,這些實踐都只關(guān)注了“人為數(shù)據(jù)或與人相關(guān)的數(shù)據(jù)”,而忽略了“機(jī)器數(shù)據(jù)或工業(yè)數(shù)據(jù)”。
在匯總了設(shè)備大數(shù)據(jù)、生產(chǎn)大數(shù)據(jù)、運(yùn)營大數(shù)據(jù)、管理大數(shù)據(jù)之后,在企業(yè)私有云的大數(shù)據(jù)平臺上,可以進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí),模型算法抽象,找出數(shù)據(jù)之間的隱藏關(guān)系和聯(lián)系,揭示內(nèi)在規(guī)律,通過對時間、質(zhì)量、成本、效率的關(guān)聯(lián)分析,以及質(zhì)量分析、生產(chǎn)分析、物料分析、倉儲分析、銷售分析、客戶分析等,了解合格率、故障原因、設(shè)備利用率,實現(xiàn)全局調(diào)度優(yōu)化。為企業(yè)提供透明展現(xiàn)、通知提醒、預(yù)測和運(yùn)營優(yōu)化輔助決策。
在以上大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,可以基于售價、服務(wù)水平、庫存、總成本、采購、物流、生產(chǎn)周期等約束和目標(biāo),推算出所追求的利潤模型、成本模型、服務(wù)模型,實現(xiàn)基于供應(yīng)商協(xié)作的主生產(chǎn)計劃優(yōu)化,做出需求預(yù)測、采購預(yù)測、訂單預(yù)測、交貨時間預(yù)測,實現(xiàn)利潤、營收、成本、服務(wù)的價值最大化。真正將數(shù)據(jù)和信息,變?yōu)橹R和智慧。
——6.從封閉走向開放體系——
制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,需要從封閉走向開放體系。以網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同實現(xiàn)制造資源局部優(yōu)化向全局優(yōu)化演進(jìn)。因此企業(yè)不但要自己實現(xiàn)制造端的數(shù)字化、智能化改造,還要與云端連接,實現(xiàn)跨區(qū)域、跨企業(yè)、跨行業(yè)的聯(lián)合設(shè)計、聯(lián)合研發(fā),將傳統(tǒng)順序、獨(dú)立、碎片化的研發(fā)工作在時間、空間范圍上交叉重組,整合多方設(shè)計資源,將研發(fā)流程從串行向并行演進(jìn),更進(jìn)一步的,將業(yè)務(wù)的合作從單環(huán)節(jié)協(xié)同向全業(yè)務(wù)全供應(yīng)鏈協(xié)同演進(jìn),從傳統(tǒng)長期固定合作向不確定型的隨機(jī)合作演進(jìn),從而實現(xiàn)從產(chǎn)業(yè)鏈級協(xié)同向生態(tài)平臺演進(jìn)。
總之從規(guī)?;a(chǎn)到定制化生產(chǎn),打造柔性化制造生產(chǎn)范式,以去中心化,去固化、流程化的業(yè)務(wù)管理模式,實現(xiàn)小規(guī)模、多頻次、分布式、智能化的分布式制造,靠訂單拉動,社會化協(xié)作將會是未來制造業(yè)的發(fā)展方向,而對應(yīng)的制造業(yè)信息化,也必將基于云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能,并且軟件趨向微服務(wù)化、靈活配置、按需組合、互相聯(lián)結(jié)的模式。