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工業(yè)4.0的未來 在自動化流水線上定制產品

2016-08-30

  最近,,關于工業(yè)4.0,、智能制造的爭論特別多:長征七號是不是工業(yè)4.0? 工業(yè)4.0是不是一場革命?鋼鐵行業(yè)首先要追求個性化生產嗎?我覺得,產生這些爭論的原因,,部分是對理論的本質理解不深,、容易陷入邯鄲學步,。

  為了闡明本質,我首先用最簡短的方式給工業(yè)4.0工廠下一個定義:

  理想的工業(yè)4.0就是:在(自動化)流水線上經濟性地生產定制化產品,。

  這里,,筆者在自動化上加了一個(),意思是理想的狀況應該是自動化生產線,。與常見說法不同的是,,我的這個概念不是用互聯網、CPS等技術要素來定義的,,很可能會引起爭議,。為此,需要說明一下,。我認為,,在理想狀態(tài)下,工業(yè)4.0的工廠應該以自動化流水線(工業(yè)3.0)為基礎,。每一次的工業(yè)革命都是對上一次工業(yè)革命繼承基礎上的延伸:工業(yè)1.0是機器生產,,工業(yè)2.0是機器生產基礎上的流水線;工業(yè)3.0是流水線基礎上的自動化流水線。按照這個邏輯,,工業(yè)4.0應該是工業(yè)3.0的自然延伸,、集成基礎上的延伸,所以應該以自動化流水線為基礎,。

  這種認識可能引發(fā)的爭議,,是把“工業(yè)4.0”的外延縮小了;工業(yè)4.0的主流企業(yè)可能非常少:未必采用個性化定制的生產方式,甚至也未必采用自動化流水線,。

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  把“工業(yè)4.0”的外延縮小是不是有道理呢?我們還是要看看現狀:即便是在工業(yè)最發(fā)達的西方國家,,也不是所有的工業(yè)企業(yè)都用自動化流水線(工業(yè)3.0)組織生產,。這些情況包括:特殊的產品(如科研設備、高檔奢侈品),、體積特別大或特別重要的產品(特別是工程項目,,如工廠的生產線、飛船,、大壩等),。這些行業(yè)沒有發(fā)展到工業(yè)3.0的階段,恐怕未必適合延伸到工業(yè)4.0,。另外,,還有些3.0的行業(yè)未必需要升級到工業(yè)4.0,如零部件的生產企業(yè),。在零部件層面,,更加重視標準化而不是個性化。

  如果上述觀點是成立的,,則無論長征七號火箭的數字化設計水平再高,,都不能算是以工業(yè)4.0的方式生產的。當然,,其很多技術顯然屬于智能制造的范疇,。

  長期以來,定制化和自動化流水線兩種方式是共存的,,卻很少結合在一起,。工業(yè)4.0的目標,是試圖將兩者結合在一起,。導致兩者難以結合的矛盾在于:流水線本身的成本是靠批量生產來攤薄的,。所以,要實現工業(yè)4.0須有兩個基本的條件:大量的定制化需求,、能夠生產定制化產品的自動化流水線,。這樣才能實現經濟性、超越工業(yè)3.0,。

  這樣看來,,轉型是個量變到質變的過程。

  網絡化,、數字化的作用是提高了工業(yè)4.0的經濟性,。這一點至少體現在如下四點:

  首先,互聯網擴大定制化的市場,。如果沒有互聯網,,個性化需求的收集就很困難,本質是增加了成本。

  其次,,數字化保證了定制化生產的交貨期,。

  第三,信息集成和CPS解決了定制化的生產組織問題,。

  第四,,數字化、網絡化有效地解決了產品的維修維護問題,。

  然而,凡事都有例外,。

  國內外很多優(yōu)秀的鋼鐵企業(yè),,在20多年前就在自動化生產線上實現了按訂單組織生產等個性化定制。如何解釋這種現象呢?這是由鋼鐵行業(yè)的特殊性決定的,。

  首先,,鋼鐵行業(yè)的個性化定制,還是有一定批量的;一定批量意味著生產的節(jié)奏不會太快,,人可以有效地介入生產組織;這時,,信息來源必須統(tǒng)一(寶鋼稱作數據不落地),但卻不一定需要CPS進行自動的調度,。

  其次,,跟蹤問題容易解決。鋼鐵的跟蹤是從鋼包到鋼坯再到鋼卷,,是順序生產下來的,。這一點不像有些機械加工行業(yè),一個產品需要跟蹤大量的相關零件和部件,,必須依靠RFID才行,。需要跟蹤的信息也相對簡單。

  第三,,鋼鐵的用戶是企業(yè),,定制的需求和價值更大。歷史上,,鋼鐵是最重要的工業(yè)行業(yè)之一;由于體量大,,任何微小的改進都能帶來巨大的經濟效益。所以,,先進技術往往首先用在鋼鐵上,。我們同時注意到:即便是鋼鐵產品,也是定制化生產和非定制化生產并存的,。其中的差別,,就是經濟性的差異決定的。

  某種意義上講,這反映了鋼鐵行業(yè)的先進性和復雜性,。所謂先進性,,指的鋼鐵行業(yè)率先實現了自動化流水線上的“定制化生產”、實現了“工業(yè)3.5”;對定制化的反對聲,,是因為鋼鐵人首先意識到過于強調個性化的危害,。所謂復雜性,指的是鋼鐵的品種很多,、質量要求千差萬別,,有些理念不適合所有品種。

  由此可見,,先進的鋼鐵行業(yè)目前的重點應該是解決“工業(yè)3.5后”的問題,。在筆者看來,這個階段強調的不是通過信息化實現“個性化生產”,,而是用信息化手段推進“個性化服務”,,其本質就是將“知識”和“信息”疊加在產品上,從而讓用戶使用更方便,。

  在中國,,工業(yè)4.0還有一個“異類”,這就是紅領制衣,。這個企業(yè)是在手工流水線而不是自動化流水線的基礎上進行個性化定制,。也就是說,同時具備工業(yè)2.0和工業(yè)4.0的雙重特點,。從某種意義上說,,這個例子也可以看作“工業(yè)3.5”。

  在筆者看來,,工業(yè)3.0的極限應該是無人的自動化流水線,。筆者認為:工業(yè)4.0的起步可以從手工流水線加個性化定制,終點是在無人的,、全自動流水線上生產定制化產品,。

  至于智能制造,在筆者看來,,可以用技術要素來定義:數字化和網絡化,。這樣一來,智能制造的范疇比工業(yè)4.0要大得多,,影響的行業(yè)也多得多,。

  從鋼鐵行業(yè)、紅領的例子可以看出,,實踐者的腳步并不會被理論所局限,,而是走到了理論的前面,。技術進步是以經濟上的成功為前提的。在這個前提下,,成功的路子有若干條,,其共性是充分利用ICT技術,發(fā)現經濟增長點,。


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