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全球智造热点【工业4.0】深度剖析 中国最大钣金展-激光设备展-2019第二十届广州国际激光设备及钣金工业展览会-巨浪展览- The 20th China(Guangzhou)Int’l Laser Equipment & Sheet Metal Industry Exhibition
2019年3月14日  钣金展-激光展-sheet metal expo,laser expo
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“工业4.0(第四次工业革命)”的概念最早出现在德国,在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出,其核心目的是为了提高德国工业的竞争力并在新一轮工业革命中占领先机。它是全球工业系统与高级计算、分析、传感技术及互联网的高度融合。

大家对于工业4.0,或多或少的都会有些自己的理解,其实至今也没有一个标准的答案。大家都认为这个事情特别悬,这是一件会改变世界的事情。在网络上,对于工业4.0也有特别多的猜测和争论。这次我们立足于工业自动化行业,整理下材料和思路,来跟大家好好聊聊神秘的工业4.0。


 

=>工业4.0之前,人类工业生产经历过一次又一次的工业革命

·工业1.0  机械化,以蒸汽机为标志,用蒸汽动力动力驱动机器取代人力,从此手工业从农业中分离出来,正式进化为工业。

·工业2.0   电气化,以电力的广泛应用为标志,用电力驱动机器取代蒸汽动力,从此零部件生产与产品装配实现分工,工业进入大规模生产时代。

·工业3.0   自动化,以PLC(可编程逻辑控制器)和PC的应用为标志,从此机器不但接管了人的大部分体力劳动,同时也接管了一部分脑力劳动,工业生产能力也自此超越了人类的消费能力,人类进入了产能过剩时代。

=>互联网时代推进工业3.0走向圆满,人类工业向工业4.0迈进

工业3.0时候的工厂,存在目的只有两个:那就是接单和生产。所以在工业企业中,通常会分为两个大的部门,一个是生产部门,一个是业务部门。前者通过MES(制造执行系统)管理,后者通过ERP(管理信息系统)来管理。ERP更倾向于业务和财务信息的管理,而MES更倾向于生产过程的控制。简单的说,ERP主要告诉你客户需要生产多少个产品,什么时候下单,什么时候提货,而MES主要负责监控和管理生产这些产品的每一个步骤和工序如何实现。


 

在中国工厂的很多车间里,各个生产设备之间、生产设备和控制器之间,都基本实现了互通。更智能的工厂里,整个工厂已经通过制造执行系统(MES)连通起来,而业务部门全部通过ERP连通起来了。

但是ERP和MES的开发公司通常是两拨人,搞业务的和搞生产的合作,不但互相不懂对方的职业术语,鸡同鸭讲,而且互相看不上对方。另外,业务部门和生产部门在公司里通常是分开运营,自然会产生严重的部门墙。接下来,问题出现了:ERP和MES两个系统之间并没有连起来!所以当ERP给MES下达生产计划指令后,MES在生产过程中发生了与计划偏差的事项(比如设备停机,原料不足等等),MES会根据车间的实际情况进行调整。但是ERP是不知道的。所以它会继续按照原本的计划执行订单,这就会造成财务系统和工厂的实际情况就会出现非常大的偏差。系统在不足够智能的时候,就需要人工来顶上,所以工厂车间通常会定期把MES的调整项做成一个表,交给业务部门,然后由业务部门手动在ERP中调整过来。


 

ERP和MES的问题只是工厂内系统断层的一个问题缩影,事实上工厂里还有非常多的其他系统,设计、制造、采购、办公等等,这些系统都是一个个的信息孤岛,系统与系统之间完全不互通,在工厂内部互通尚且如此困难,更谈何外部互通。这个时候,工业3.0就必须进化为工业3.0+。

同时,全球性的产能过剩,导致企业的竞争越来越激烈,产品迭代的速度在不断加快,产品的生命周期越来越短。工业时代里,因为生产厂家无法低成本的了解每一个客户的需求,所以往往采用把需求做多的性能组合到一起,成为一款产品的一刀切方法。比如你想要一双适合你的脚的鞋子,鞋厂是无法知道你的脚多大的,所以只能测量很多人的脚之后,把最集中的尺码分成40号,41号,42号等等,但是如果你的脚偏肥或偏瘦,这个问题无法解决。

而随着互联网时代的到来,工业时代信息不对称的这个局面发生改变。人与人,人与厂商,可以低成本的实现连接,每个人的个性需求被放大,人们越来越喜欢个性化的东西。但是个性化的东西需求量没有那么大,这就需要工业企业能够实现小批量的快速生产。逼迫着传统工业必须做一件工业社会最不爱做的事,就是快速、小批量、定制化的生产。

所谓工业3.0+,其实就是先把ERP和MES等等信息系统彻底打通,让工厂原本的所有信息孤岛实现连通。这个时候,就从完全的自动化和部分的信息化,进入了完全的自动化和完全的信息化,也就是工业3.0大圆满阶段。别小看这个过程,单就这一条,也许我们中国就需要十年甚至更长才能完成。3.0大圆满之后,人类工业发展进程终于要向工业4.0冲击

=>工业4.0,简单来说,就是工业生产从自动化彻底向智能化转变

工业生产从自动化向智能化迈进的这个过程,德国叫工业4.0,美国叫工业互联网,中国工信部称之为两化融合,物联网的信徒把它叫做万物互联。美国的互联网世界第一,所以美国人希望从信息化层降维到自动化层;而德国的机械制造业最强,所以他更希望从自动化层升格到信息化层;中国作为制造业第一大国,互联网第二强国,所以两边都不想跟,打算自己搞个互联网+,也叫中国制造2025。  

按照武侠小说说法,每一个境界都要分成一个小境界。按照这个方法,工业4.0也能分成六重天。

#工业4.0第一重天,智能生产#

 

工业3.0圆满之后,生产设备和管理信息系统也各自连接起来,并且设备和信息系统之间也连接起来了。但是生产的原材料和生产设备还没有连接起来。这个时候,就需要一个东西,叫做RFID,射频识别技术。简单来说,就相当于一个二维码,可以自带一些信息。它比二维码牛的地方,在于它可以无线通讯。


 

我们可以想象一个智能生产场景:康师傅的生产车间里,生产线上连续过来了三碗泡面,每碗泡面都自带一个二维码,里面记录着这是为张三、李四和王五定制的泡面。第一个瓶子走到灌装处时,通过二维码的无线通讯告诉中控室的控制器,说张三喜欢辣一点的,然后控制器就告诉机器手,“放两个辣包!”;第二碗泡面过来,说李四是不喜欢太咸糖尿病,控制器就告诉机器手,“调料包少盐!”;第三碗泡面过来,说王五要多油,控制就告诉机械手“多放一个油包!”。每一碗泡面从你在网上下单的那一刻起,他就是为你定制的,他所有的特性,都是符合你的喜好的。

#工业4.0第二重天,智能产品#

生产的过程智能化了,那么作为成品的工业产品,也同样可以智能化。智能手环、智能自行车、智能跑鞋等等智能硬件都是这个思路。把产品作为一个数据采集端,不断的采集用户的数据并上传到云端去,方便用户进行管理。

德美工业4.0和工业互联网的核心分歧之一,就是先干智能工厂,还是先搞智能产品。德国希望前者,美国希望后者。至于中国,就智能工厂和智能产品并齐。

#工业4.0第三重天,生产服务化#

智能产品会不断地采集用户的数据和状态,并上传给厂商。这个就使一种新的商业模式成为可能,向服务收费。好多年西门子就提出来向服务收费,当时非常不理解,但是现在明白这是若干年前就已经开始为工业4.0的生产服务化布局了。大多数人对西门子的印象还停留在家用电器,但是西门子这些年已经悄然并购了多家著名软件公司,成为仅次于SAP的欧洲第二大软件公司。

这个服务是什么呢?比如西门子生产一台高铁的牵引电机,以往就是直接卖一台电机而已,现在这台电机在运行过程中,会不断的把数据传回给西门子的工厂,这样西门子就知道你的电机现在的运行状况,以及什么时候需要检修了。高铁厂商以往是一刀切。定一个时间,到时间了不管该不该修都去修一下,跟汽车保养没什么差别。现在西门子可以告诉你什么时候需要修什么时候需要养护,但是这些服务都需要收费。

再举个例子,智能产品实现后,每一辆汽车都会不断地采集周边的数据,来决定自己的行驶路线,整个运输系统会完全服务化,任何人都不需要再买车。有一天也许自己开车会成为严重的违法行为,因为设备是智能的,而人确是不可控的。在这个阶段,所有的生产厂商都会向服务商转型。

#工业4.0第四重天

当工厂的两化融合进一步深入的时候,另一种新的模式就有要孕育而生了,这就是云工厂。工厂里的设备现在也是智能的了,他们也在不断地采集自己的数据上传到工业互联网上。此时我们就可以看到,哪些工厂的哪些生产线正在满负荷运转,哪些是有空闲的。那么这些存在空闲的工厂,就可以出卖自己的生产能力,为其他需要的人去进行生产。


 

互联网行业为什么发展的这么快,就是因为创业者只需要专注于产品和模式创新,不需要自己去买一个服务器,而是直接租用云端的服务就行了。而目前工业的创业者,还是要不断地纠结于找代工还是自建工厂中,这个极大地限制了工业领域的创新。

#工业4.0第五重天,跨界打击#

互联网行业对传统行业的降维打击大家已然看到,但当工业4.0进入第五重天时,工业企业的跨界打击将比这些互联网企业猛烈百倍。这个过程将从根本上撼动现代经济学和管理学的根基,重塑整个商业社会。

举个例子:一个生产手表的厂商,这个表每天贴着你的身体,采集你身体的各项数据。这些数据对于手表厂商也许没啥用,但是对于保险公司就是个金库。这个时候,手表厂商摇身一变,就能成为最好的保险公司。

当自动化和信息化深度融合的时候,跨界竞争将成为一种常态,所有的商业模式都将被重塑。

#工业4.0大圆满,黑客帝国#

整个工业4.0过程,就是自动化和信息化不断融合的过程,也是用软件重新定义世界的过程。

在未来,多元宇宙将在虚拟世界成为现实,一个现实的世界将对应无数个虚拟世界。改变现实世界,虚拟世界会改变;改变虚拟世界,现实世界也会改变。一切都在基于数据被精确的控制当中,人类的大部分体力劳动和脑力劳动都将被机器和人工智能所取代,所有当下的经济学原理都将不再试用。

工业4.0已经登上了舞台。未来,工厂和企业都能够以全新的方式,进一步重构产品开发和生产流程。高度的自动化和互联网正在让过去几万年制造的基本发展规律发生一定的变化。可柔性的自动化制造工厂或在成为可能。高运输成本产品本地造,低转移成本产品单点制造的全球化制造新格局正在形成。制造成为一个技术+资本的新业态。

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