工業(yè)4.0：工廠升級

  第四次工業(yè)革命——是一個流行詞？還是一個概念？還是正在發(fā)生？這取決于你談?wù)摰哪繕?biāo)，其含義可以是上述之一或都包括在內(nèi)，并且還包含其他含義。

  這個詞雖然很短，但涵蓋范圍深廣，并且就像食用大家熟知的厚皮動物肉一樣，我們往往需要將其切成小塊，以利于消化。然而，只看盤子里的肉片無法辨別這到底是什么動物，而孤立地分析工業(yè)4.0的構(gòu)成有時候會忽視更廣闊的前景以及更大的潛能。

  自動化是這一概念的一個關(guān)鍵方面，并且與制造執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃整合在一起。大數(shù)據(jù)、云存儲、和網(wǎng)絡(luò)安全的特點(diǎn)都很鮮明，并夾雜了預(yù)見性維護(hù)、員工調(diào)度和物流管理。所有這些及很多其他方面構(gòu)成了一個整體，最終的結(jié)果并非僅僅是漸進(jìn)式改進(jìn)——更快、更廉價、更好——同時也為新型商業(yè)模式帶來了機(jī)遇，為企業(yè)將產(chǎn)品投放市場提供了方法，即：通過技術(shù)演化實(shí)現(xiàn)工業(yè)革命。

  你可能注意到，在上述段落中，本人沒有直呼其名，而是將第四次工業(yè)革命與工業(yè)4.0混在了一起，然后引用了多個還需進(jìn)一步做出定義的行業(yè)術(shù)語。這詮釋了所有行為中都會存在的一個基本問題——如何定義其名稱，并用簡明的英語對其進(jìn)行描述。

  英國政府更愿意英國成為首次發(fā)生第四次工業(yè)革命的地方。工業(yè)4.0這一詞已經(jīng)廣為人知，不過其他說法之間也往往混用，例如：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、智能工廠、企業(yè)聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化制造以及很多其他說法。

  我們不應(yīng)陷在語義中不可自拔，但與全幅景象相比，這些用詞本身有時會將其含義限定在一定范圍內(nèi)——你可以爭論說，帶來的受益不會被限定在工廠圍墻內(nèi)，或者你也可以質(zhì)疑，制造一詞是否包括水處理或發(fā)電。也許最寬泛的用詞還是工業(yè)4.0，去除這一用詞中的“4.0”后，將只留下一個詞，而這個詞包含了許多行業(yè)，包括制造、處理、物流、建筑、農(nóng)業(yè)和商業(yè)。

  不管這些詞匯到底有多少，重要的是這些用詞能夠用于進(jìn)行對話，并有助于對概念和機(jī)遇形成更廣泛的認(rèn)知和鑒別。來自工業(yè)、政府、學(xué)術(shù)、機(jī)構(gòu)、以及媒體的各種利益相關(guān)者團(tuán)體都基于同一目標(biāo)進(jìn)行協(xié)作并向其靠攏——即：英國工業(yè)的未來戰(zhàn)略。

  因此，我們提出了一系列能夠描述部分或全部舉措的標(biāo)題，但其背后是什么呢？智能聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化工業(yè)制造工廠革命4.0的定義又是什么呢？

  國際標(biāo)準(zhǔn)化組織擁有一個戰(zhàn)略咨詢組，對能夠定義現(xiàn)象范圍的特征做出規(guī)定。規(guī)定的結(jié)果是任何一個定義都應(yīng)包括：交易和增值過程中客戶與合作伙伴的整合；人類、嵌入式系統(tǒng)、自動化機(jī)器和系統(tǒng)中的系統(tǒng)的協(xié)作；以及先進(jìn)制造能力、數(shù)字技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的集合。將這些因素綜合起來，就產(chǎn)生了：新的價值創(chuàng)造模式、新的商業(yè)模式和新的服務(wù)模式；人類生產(chǎn)力的提高和創(chuàng)新周期的改善；安全、安保、工作結(jié)構(gòu)和工作職責(zé)的演變；以及產(chǎn)品（批量等于一）、服務(wù)和過程的個性化。

  上述總結(jié)還是不錯的，但最重要的是，上述總結(jié)成功聚焦于制造技術(shù)之外的更廣泛的商業(yè)模式、創(chuàng)新、就業(yè)和供應(yīng)鏈目標(biāo)?？筛鶕?jù)三個不同的維度對這種寬泛的參考模式進(jìn)行進(jìn)一步劃分，這三個維度為：縱向、橫向和時間。

  縱向維度是指所有商業(yè)系統(tǒng)的連接和集成，從制造和加工，到物流、規(guī)劃和工程。你可以想象：生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)與維護(hù)計(jì)劃、備件管理和資源調(diào)度相連，從而自動組織形成最有效的生產(chǎn)能力和資源使用。

  橫向維度貫穿供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備實(shí)時與供應(yīng)基地和客戶相連，從而以最有效的方式動態(tài)下單、處理訂單、推進(jìn)訂單和交付訂單。

  時間維度涵蓋整個產(chǎn)品周期，從設(shè)計(jì)和開發(fā)，到生產(chǎn)、使用、最后回收、再使用或維修。通過對產(chǎn)品和制造工藝的建模和模擬，可實(shí)現(xiàn)快速數(shù)字化開發(fā)。追蹤和監(jiān)測產(chǎn)品不但有益于生產(chǎn)，而且也有益于其使用過程和使用后的處理。設(shè)計(jì)過程中整合反饋、條件監(jiān)測和增量更新，都可通過提高連接性和數(shù)據(jù)采集而得到加強(qiáng)。

  有些受益一直都與自動化息息相關(guān)——提高生產(chǎn)量、效率和質(zhì)量，從而產(chǎn)生更好的產(chǎn)品和服務(wù)，而這只是受益中的其中幾項(xiàng)。產(chǎn)品微型化和大批量生產(chǎn)是另外的優(yōu)勢——否則智能手機(jī)和平板也不會被生產(chǎn)出來了。工業(yè)4.0包含三種主要的商業(yè)模式，可在削減成本和提高客戶體驗(yàn)方面帶來更多益處。

  首先，全面自動化可將客戶體驗(yàn)提高一個級別——大規(guī)模定制這一目標(biāo)和“批量等于一”的理念可將產(chǎn)品個性化提高至一個前所未有的水平，同時卻不會產(chǎn)生通常與之相關(guān)的昂貴價格。供應(yīng)商可通過選擇菜單，在本地高效地完成定制產(chǎn)品的制造?？蛻艨少徺I他們確切需求的配置，而無需支付定制服務(wù)所需的成本。

  另外，通過在高薪經(jīng)濟(jì)體內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，本地化制造也扭轉(zhuǎn)了大批量制造向低成本勞動力國家轉(zhuǎn)移的趨勢。這使得制造場地能夠位于市場所在地，既降低了運(yùn)輸成本，也縮短了交付周期，而這兩者都是商業(yè)中的關(guān)鍵性競爭因素。設(shè)計(jì)開發(fā)數(shù)字化意味著本地合同式制造業(yè)能夠制造由專家、企業(yè)、客戶或終端用戶設(shè)計(jì)的商品。

  另一種商業(yè)模式是通過提高產(chǎn)品和生產(chǎn)者之間的連接性而實(shí)現(xiàn)服務(wù)化。傳統(tǒng)模式是出售商品，然后客戶負(fù)責(zé)使用并實(shí)現(xiàn)所需的性能。而服務(wù)化則意味著客戶在持續(xù)的基礎(chǔ)上購買性能級別，產(chǎn)品由供應(yīng)商負(fù)責(zé)維護(hù)。例如：按月支付服務(wù)費(fèi)，而非買下一臺機(jī)器。在這種情況下，供應(yīng)商將提供一臺機(jī)器，但同時負(fù)責(zé)保持機(jī)器的性能并進(jìn)行維護(hù)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，供應(yīng)商需要連接機(jī)器來獲得數(shù)據(jù)、進(jìn)行監(jiān)測并根據(jù)實(shí)時分析采取行動。

  這是否是正在發(fā)生的事呢？在討論工業(yè)4.0時，我經(jīng)常聽到的其中一個說法就是“這沒什么新鮮的，我們這么做至少已經(jīng)20年了?！蔽以谀撤N程度上同意這種說法，但這也有點(diǎn)像阿帕網(wǎng)絡(luò)（Arpanet）的一位先驅(qū)所宣稱的，現(xiàn)場直播的交互式網(wǎng)絡(luò)研討會沒有什么新奇的，他們二十世紀(jì)70年代就已經(jīng)在多臺電腦之間共享純文本信息了。這是通過數(shù)據(jù)速度、存儲和連接的進(jìn)步而從根本上進(jìn)行改進(jìn)后的應(yīng)用。

  畢竟，我們打電話的時間已經(jīng)超過100年，但利用藍(lán)牙耳機(jī)的聲控電話與通過手動電話交換機(jī)打電話并不相同。

  工業(yè)革命已經(jīng)開始，但只有實(shí)現(xiàn)了客戶能夠找到本地制造、制造已經(jīng)完全與商業(yè)系統(tǒng)集成并且制造與客戶和供應(yīng)商實(shí)時連接，從而迅速地生產(chǎn)出批量定制商品，工業(yè)革命才能算作真的正在發(fā)生。那時，我們將不再稱其為“工業(yè)4.0”，而只稱之為“工業(yè)”。

  低價值商品個性化
  批量定制

  長久以來，汽車工業(yè)一直都能夠提供個性化汽車，從顏色、裝飾和車輪選擇，到眾多附加設(shè)備的選擇。這使得制造商能夠向其客戶提供足夠多的組合選項(xiàng)，從而使幾乎每輛車都按訂單生產(chǎn)。然而，這種批量定制商業(yè)模式僅對高價值商品具有可行性，如：汽車，但還未大范圍用于產(chǎn)品價值僅有幾英鎊甚至更低的工業(yè)，例如：食品飲料行業(yè)。

  麥片定制化公司Mymuesli是工業(yè)4.0創(chuàng)業(yè)中的一個顛覆性的絕佳實(shí)例，該公司采用了先進(jìn)的自動化技術(shù)向其客戶提供定制麥片。其生產(chǎn)設(shè)備可提供超過566千萬億種可能的什錦麥片組合?？蛻敉ㄟ^Mymuesli網(wǎng)站創(chuàng)建自己獨(dú)一無二的麥片食譜，隨后該配比被安排進(jìn)入生產(chǎn)流程，在直接運(yùn)送給客戶之前，智能承運(yùn)人與灌裝機(jī)進(jìn)行通訊。

  這與批量制造相同產(chǎn)品、從而形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模的模式完全相反，改進(jìn)了客戶選擇，改變了食品產(chǎn)品進(jìn)入市場的途徑。這一案例中的一個重要方面是：開始這種商業(yè)模式的并非是一家成型的食品制造公司，而是三個年輕的企業(yè)家，他們有了這種想法，然后找到工具實(shí)現(xiàn)了這種想法。

  這種模式尚未普遍采用，但在服裝工業(yè)中也能發(fā)現(xiàn)這種模式，服裝工業(yè)是另一個多數(shù)客戶無法獲得具有獨(dú)特設(shè)計(jì)的定制低成本商品的典型例子。諸如Youtailor等襯衫制造商采用了一種類似的在線設(shè)計(jì)流程，客戶可在諸如材料、衣領(lǐng)、袖口、紐扣等等眾多選項(xiàng)中進(jìn)行選擇，創(chuàng)建他們自己喜歡的確切規(guī)格，而不是面對傳統(tǒng)零售商那里的有限選擇。

  推動制造效率的提升
  技術(shù)開發(fā)

  經(jīng)常出現(xiàn)的情況是，自動化隱藏在現(xiàn)場和“運(yùn)行機(jī)器”的后面，甚至察覺不到其存在。而產(chǎn)生的質(zhì)量、生產(chǎn)量或效率的提高則是令人吃驚的，但產(chǎn)生這種提高的帶有閃爍LED燈的小盒子卻往往被藏在了罩子里。

  技術(shù)飛躍帶來新生產(chǎn)力的一個例子是Ubisense的智能工廠，這是一套實(shí)時定位系統(tǒng)，跟蹤人員、工具、機(jī)器和產(chǎn)品的位置，從而制定與之相關(guān)的靈活制造系統(tǒng)。我們的肉眼一般無法看到該系統(tǒng)，但該系統(tǒng)卻大大提高了管理復(fù)雜操作的能力。

  寶馬公司（BMW）在雷根斯堡（Regensburg）每天制造的汽車超過1000輛，同一條組裝線生產(chǎn)多種型號，每種型號都對應(yīng)一種客戶定制的規(guī)格。150個工作站和成千上萬的復(fù)雜流程面臨著很高的失誤、延誤和浪費(fèi)風(fēng)險，所有這些都影響著成本和生產(chǎn)率。

  Ubisense系統(tǒng)連接所有這些因素，確保每個在建車型的每項(xiàng)操作中零部件、工具設(shè)置和交互活動都正確無誤。