制造企業如何實現工業4.0？三個基本特征以及要求和挑戰

　　制造業是國家綜合實力的象征,是在全球化競爭中賴以生存的資本和保障。規模雄厚、結構優化、技術創新、質量優異、產業鏈國際主導地位突出的制造業是國民經濟持續發展和繁榮以及國家安全的基礎。

　　工業4.0的三個基本特征

    —垂直整合：各機器及生產線的自控系統、工廠的制造執行系統(MES)、以及ERP等系統的整合,打破信息化系統與自動化系統之間的歷史鴻溝,使工廠與企業的生產制造能力得以優化。

    —水平整合：企業內部及跨企業邊界的各業務系統之間的整合,使得信息的共享、業務功能的組合可以跨越組織的邊界,使價值鏈的整體競爭力得以提升。

    —端到端價值鏈的數字化整合 ：這是實現“智能制造云”的愿景,用戶只要提交需求,就可以獲得所需的產品,而云端相關價值鏈各企業的制造與業務能力都以API的方式發布,使得快速柔性組合與安全調度執行成為可能,最大化發揮生態系統的設計、制造、服務等多方面的綜合能力。

    復雜命題 工業4.0是一個復雜的命題,從關鍵的用戶需求—工業4.0產品的角度切入,有助于理解其要義與精髓。

     工業產品經歷了從傳統產品(包括機械與電氣部分〕,到智能產品(增加了電控、傳感、軟件與用戶交互界面部分〕,再到當下個性化、軟件定義、智能互聯的產品(增加了網絡連接，并得到后端產品平臺強大計算分析能力的支撐〕的演變。特斯拉就是工業4.0產品的一個典型代表,其精致的工業設計、 創新的電池動力系統、以及強大豐富的車載軟件系統,為用戶提供極致的個性化(大多通過軟件體現〕使用體驗。而其后端所連接的強大軟件平臺則提供了豐富的內容、服務、分析、應用等支持,是特斯拉汽車產品不可或缺的組成部分。從特斯拉的成功可以看出工業4.0產品是工業化與信息化深度融合的結晶。

    全系統變革

    工業4.0意味著產品全生命周期乃至全價值鏈、全生態系統的變革。

    工業4.0產品，推動了設計、生產、銷售與服務等各個環節以及相關價值鏈、 生態系統的變革與重塑。

     在生產的環節,需要通過物聯網的實施及從生產系統到ERP系統的垂直整合,以及與CRM,SCM等系統的水平整合,實現生產的自動化、柔性化、智能化。使得整個生產的體系(包括上游材料與部件供應商〕能夠針對“多批微量”的訂單靈活組合各種材料、部件、能力與流程, 高效、大規模地完成個性化生產的任務,并聯動下游的客戶服務及上游的研發,使得客戶得到最佳的產品體驗與服務,并基于實時收集的客戶反饋與使用數據,實現產品的快速演進與創新,不斷提升競爭優勢。我們認為工業4.0轉型,不是3.0時代MES，ERP，SCM，PLM，CRM等系統的簡單集成或更新換代;而是借助新技術(物聯網、大數據等〕在多個維度對企業及價值鏈的革命性整合、重塑與創新。工廠不再是“黑盒子”,而是清晰透明的服務提供方。不只是工廠,整個產業鏈的參與者(研發、供貨、銷售、服務等〕的各種能力都用API的方式來發布、被調用、接受監管,形成一個 “Manufacturing as a Service”的開放、靈活、自主、優化的合作體系,這將使企業及其價值鏈具備核心競爭優勢。

   “工業4.0”的挑戰和要求 在工業4.0的趨勢之下,現有工廠將面臨四大業務挑戰和五大管理要求。

    四大業務挑戰 1. 質量成本壓力2. 產量及獲利的不可預見性3. 生產設備的管理與維護費用壓力4. 生產流程與設備的自動化需求

    五大管理要求 1. 工廠信息：必須完整且實時可視，以支持智能制造的多階段分析需求;2. 設備自動化：具備接受控制指令修改設備屬性能力;3. 設備維護：由3.0時代的定期維護進化成4.0所要求的主動性維護;4. 工廠耗能：實現智慧管理，增加對環境的綠色責任;5. 互聯供應鏈：必須支持端到端的全面物聯網相聯。而支撐以上挑戰與要求的手段,除了完善互聯機器自動化(Connected Machine Automation)及制造執行系統(MES)之外,還需配合大數據分析、云計算、移動設備和信息安全體系,以實現諸如生產線優化排程、產品質量早期預警、生產設備預測性維護等競爭優勢。

    全方位改變 當工業4.0的平臺充分運行的時候,其影響如草地自動灑水機一般,全方位地改變了周遭領域。例如:

    ——社交媒體 ：由社交媒體接觸客戶,感知客戶;并由電子商務的方式活化營銷手段、價格優化管理;再由具備360度客戶畫像的呼叫中心支撐售后服務,提升客戶體驗。 這些影響提升了銷售服務

    ——客戶分析 ：依賴大數據的手段深入了解客戶,并預測進一步的產品需求;使用產品生命周期管理的方式,以市場為導向開發下一系列產品。這些影響提升了產品的研發設計。          ——通過產品分析,早期發現并解決質量問題 。一方面可以降低保修成本,同時提升客戶對產品、品牌的體驗;通過診斷維修分析,避免不必要的維護停機并提高首次響應完成的比例。這些影響優化生產運營的效率。這些提升、優化將直接影響業務層,不但增加產品的銷售,也增加了質保與服務合同的延伸,甚至相關其他產品的銷售。

    變革戰略 常見的工業4.0轉型變革戰略實施路線圖包括如下三個階段。

    第一階段 :M2M(廠內與企業內廠際互聯)：工廠內系統、設備與機器間在物聯網的基礎上互聯互通。逐步達到全企業內所有工廠間運營、監控和管理決策的完整聯系。由此激發主要生產力的提升,并增強運營決策靈活性。

    第二階段 :B2B(價值鏈上所有企業互聯)：實現企業全方位供應鏈的互聯互通。包含上游所有各級供應商的相關系統 (系統內包含相關設備的物聯網信息〕以及下游各渠道的系統終端或設備。 以此增加生產力,提升效率與靈活性。

    第三階段 :C2M(消費者與相關工廠間互聯)：此一階段又稱為“以軟件定義產品與制造”階段。在這階段中,產品方面的需求、設計、測試、上市,以及制造方面的工廠、制造、物流、服務,都在企業安全的架構體系之下全面地在云端互聯互通。從而產生新的商機、新的業務模式和新的盈利模型。

    轉型的支撐力 工業4.0的轉型主要需要三大核心支柱的支撐:——全面物聯網建設。透過傳感器、RFID、網關等技術的配置與建設,為全面自動化、智能化打好基礎。——工業4.0轉型途徑(Industry 4.0 Approaches)。工業4.0轉型途徑泛指公司管理文化的升級與改變。要以務實、嚴謹的管理態度,科學及數據分析的方法決策,精簡流程,快速反應。——構建新的生態系統。全面C2M的環境建設,新的生態系統的搭建,為企業創新提供新的業務環境。此時企業憑借新的能力、新的市場環境(包含產業市場、人力市場、資本市場等〕創造新的企業商業和服務模型。

    業務價值與能力提升 工業4.0的轉型,將為企業帶來全面的業務價值與能力提升,主要集中在加速產品創新,優化生產運營及交付全新服務三個方面。具體而言:——企業具備生產制造的高靈活性和更能適應市場的生產流程。——專業化聚焦能力。在完善全面產品生命周期管理,企業生產價值鏈互聯互動之后,企業已經具備針對特定用戶需求的專業化聚焦能力。——提升以價值鏈為單位的整體競爭能力。歐美標桿產業通常由本身最具競爭力的產品線開始,穩定的掌握市場優勢。