引言：工業(yè)4.0作為當(dāng)下全球制造業(yè)追捧的一個概念，德國將進(jìn)一步強(qiáng)化本土制造業(yè)的整體競爭優(yōu)勢，而中國則制定中國特色工業(yè)4.0之路走向“制造強(qiáng)國”?；诖?，工業(yè)4.0最終是要把全球制造業(yè)帶往何方?是個值得深思的問題。
2008年全球金融危機(jī)爆發(fā)，德國以實體制造業(yè)為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)一枝獨秀，引發(fā)了人們對制造業(yè)地位和價值的重新思考，也為持續(xù)向服務(wù)業(yè)和虛擬經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)體帶來了很多啟發(fā)。2014年，德國率先提出了國家工業(yè)4.0戰(zhàn)略，繼而引發(fā)了美國制造業(yè)智能制造聯(lián)盟和中國智能制造2025的積極響應(yīng)。與此同時，中國互聯(lián)網(wǎng)+掀起了一波熱潮讓很多制造型企業(yè)陷入困惑和迷茫。在這種趨勢下，制造業(yè)為核心的實體經(jīng)濟(jì)的生存空間和未來前途到底在哪里?它在整個經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的戰(zhàn)略地位是否發(fā)生了變化?德國的隱性冠軍是否還有存在價值?德國工業(yè)4.0與中國智能制造2025會有哪些不同?
帶著這些困惑，北京大學(xué)光華管理學(xué)院繼成功舉辦美國硅谷和以色列創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)海外學(xué)習(xí)項目后，再次為中關(guān)村企業(yè)家定制打造這期高端德國學(xué)習(xí)項目，項目旨在幫助學(xué)員全面理解中國制造2025發(fā)展戰(zhàn)略及具體實施政策，并有機(jī)會前往德國實地學(xué)習(xí)先進(jìn)制造經(jīng)驗，了解德國工業(yè)發(fā)展環(huán)境。學(xué)習(xí)內(nèi)容包括：中國制造2025戰(zhàn)略和德國未來工業(yè)制造課程，企業(yè)參訪，以及參加紐倫堡電氣自動化系統(tǒng)及元器件展。項目學(xué)員主要由中關(guān)村企業(yè)家組成，他們來自不同的行業(yè)，包括機(jī)械制造行業(yè)，生物科技行業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)行業(yè)及投資行業(yè)，其中約一半人多次參與我們組織的海外學(xué)習(xí)項目。學(xué)員希望通過此行，對上述問題和困惑尋求答案。
工業(yè)4.0為什么發(fā)生在德國?
通過上課，參觀奔馳、博世、Festo、SAP、奧迪等企業(yè)，我們通過眼見為實的直接體驗，深刻認(rèn)識到德國作為全球信息化強(qiáng)國，走的是一條信息化、數(shù)字化、自動化和智能化與實體經(jīng)濟(jì)深度融合的發(fā)展道路。德國工業(yè)4.0是一個演化的、漸進(jìn)式創(chuàng)新過程，它不是革命。
在德國的制造企業(yè)中，工業(yè)4.0的概念實際上是在物料管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、裝配和包裝系統(tǒng)及物流系統(tǒng)基礎(chǔ)上逐漸、集成整合和優(yōu)化基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)集成、數(shù)字建模與仿真、車間控制、生產(chǎn)自動化與控制、規(guī)劃與預(yù)測等信息化應(yīng)用漸進(jìn)式發(fā)展而來。這種連接將促進(jìn)端到端的信息流動和信息分享，加速對客戶需求的交付速度，增強(qiáng)滿足大規(guī)模定制的要求和生產(chǎn)的柔性化能力，降低供應(yīng)鏈的協(xié)同成本，從而增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)體系、集群的整體競爭力。德國信息化戰(zhàn)略的核心與制造業(yè)深度融合啟動在1997年，從建設(shè)網(wǎng)絡(luò)工廠開始(工廠有IP地址)，到2001年E-工業(yè)服務(wù)(在規(guī)定時間遠(yuǎn)程對設(shè)備進(jìn)行維護(hù));2009年的自組織生產(chǎn)(對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，由機(jī)器決定何時對設(shè)備進(jìn)行服務(wù));到2014年的工業(yè)4.0(從管理者駕駛艙、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計、虛擬生產(chǎn)、并行混合工程，從設(shè)計、模塊到車間的整體云控制平臺建設(shè))，德國工業(yè)信息化經(jīng)過近30年的努力和持續(xù)的漸進(jìn)式創(chuàng)新，建立了一套不斷完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系。這個體系的核心原理是連接，即將人-物-服務(wù)和流程不同要素進(jìn)行關(guān)聯(lián)協(xié)同，使得這些要素之間具有讀寫、信息處理、數(shù)據(jù)交換、決策優(yōu)化的能力。是其工業(yè)體系從信息化、數(shù)據(jù)化、自動化到智能化發(fā)展歷程的延續(xù)和漸進(jìn)式創(chuàng)新的升級，通過上述要素的連接，持續(xù)推動管理和生產(chǎn)過程的智能化，將分布式的制造企業(yè)和客戶進(jìn)行橫向和縱向的組合，增強(qiáng)要素之間整體協(xié)同的能力，降低企業(yè)分散式布局、客戶大規(guī)模定制和快速交付所帶來的管理復(fù)雜性。對于像西門子、Festo,歐寶，博世這樣的世界級企業(yè)來說，工業(yè)4.0將進(jìn)一步增強(qiáng)德國制造業(yè)靈活性、透明度、柔性生產(chǎn)和快速響應(yīng)能力，確保其對國際市場的出口能力和競爭力，這是在全球范圍內(nèi)，德國制造業(yè)最重要的比較優(yōu)勢。
工業(yè)4.0將把制造業(yè)帶往何方?
德國工業(yè)4.0的戰(zhàn)略目標(biāo)是進(jìn)一步強(qiáng)化和優(yōu)化制造業(yè)整體競爭優(yōu)勢，通過信息與通信技術(shù)軟件與工具，實現(xiàn)從客戶端到客戶端整體鏈條中所有核心要素的連接，從而達(dá)到降低關(guān)聯(lián)交易成本，提高智能化水平，優(yōu)化決策能力，提供設(shè)備診斷預(yù)警服務(wù)、增加附加值的目的。
我們從拜訪的企業(yè)中看到，通過在工業(yè)設(shè)備、生產(chǎn)車間和生產(chǎn)過程中嵌入信息系統(tǒng)，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化的智能設(shè)備，使設(shè)備具有感知和通訊能力，對其他的物品發(fā)號施令，實現(xiàn)物品之間的智能連接。對于從全新設(shè)備開始做的智能嵌入和連接被稱為綠地項目，對于在現(xiàn)有流程和設(shè)備上進(jìn)行改造升級，被稱為棕地項目。在訪談中，無論是德國教授還是企業(yè)管理者都特別談到工業(yè)4.0的核心目標(biāo)不是降低勞動力的數(shù)量，而是給工人賦能，一方面增加個人的工作幸福感，使其有更多的時間陪伴孩子和家人;另一方面，提升個人的工作效率，不是用人工支配機(jī)器，而是機(jī)器告訴人如何有效地工作。如在不同工作環(huán)節(jié)的個人可以下載不同的APP用于接受操作指令。這種Everything as a service應(yīng)用具有很大的靈活性，幾天就可以部署完畢。我們在弗勞恩霍夫研究所看到該所為殘疾工人提供的智能生產(chǎn)設(shè)備，通過投影技術(shù)提示零件的形狀，個人根據(jù)投影形狀選擇相關(guān)的零配件，以減少失誤的比例。另外一個案例是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題的時候，工人可以對壞了的設(shè)備進(jìn)行拍照，在線呼叫維修人員并進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，同步溝通解決方案，通過軟件和通訊技術(shù)，讓硬件設(shè)備有更好的控制能力。
西門子的數(shù)字化轉(zhuǎn)型
在德國管理技術(shù)學(xué)院，德國西門子燃?xì)廨啓C(jī)業(yè)務(wù)部數(shù)字化項目技術(shù)負(fù)責(zé)人賽奇女士向我們介紹了如何把歷史悠久的企業(yè)轉(zhuǎn)型為數(shù)字化企業(yè)的艱難歷程。作為全球知名企業(yè)，西門子燃?xì)廨啓C(jī)的生產(chǎn)流程復(fù)雜，很難實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，利用數(shù)字化使企業(yè)減少管理的復(fù)雜性并從工業(yè)4.0中獲益，是企業(yè)轉(zhuǎn)型的重要課題。該企業(yè)向工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)型是棕地項目，也就是在整合已有信息化應(yīng)用的基礎(chǔ)上，從數(shù)據(jù)一致性、數(shù)據(jù)建模、車間控制、規(guī)劃預(yù)測到制造運(yùn)營管理自動化過程的演化和升級過程，這個演化過程要整合和優(yōu)化現(xiàn)有的系統(tǒng)應(yīng)用，因此是一個艱難的組織轉(zhuǎn)型過程。
西門子燃?xì)馄啓C(jī)部門專門成立的技術(shù)創(chuàng)新部門來推動這個轉(zhuǎn)型，具體的轉(zhuǎn)型路徑包括：第一步，思想統(tǒng)一，公司高層不斷談及數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要性，使員工對此有共同的認(rèn)識;第二步，分析企業(yè)的數(shù)字化到底能夠帶來哪些價值?在這個過程中，企業(yè)員工不斷從企業(yè)整體價值鏈的角度研討，數(shù)字化實際是在原有信息化的基礎(chǔ)上不斷向上游推進(jìn)，在這個過程中，各個部門需要對IT架構(gòu)保持開放心態(tài)，具有全局視野;第三步，實現(xiàn)軟件的統(tǒng)一，在企業(yè)建立一個集成和通用的模型。以前，很多部門都要自己的產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)，每個部門都有自己的數(shù)據(jù)體系，各自獨立，但企業(yè)數(shù)字化進(jìn)程要整個各個部門的不同系統(tǒng)，重點解決企業(yè)舊模式中信息孤島、信息的不一致和員工要用大量時間尋找信息的問題，通過SAP的統(tǒng)一化和集成化，整合原有的信息系統(tǒng)，在這個過程中，企業(yè)以往采納的信息系統(tǒng)都要優(yōu)化到一個統(tǒng)一的軟件中，用非破壞性的測試元素，將業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)一致化和一體化，使得企業(yè)建立一個從設(shè)計到反饋的閉環(huán)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的關(guān)系;第四步，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型，將設(shè)計-用3D模型開發(fā)零部件-提出最終設(shè)計模型-工程-制造材料的整個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)信息的整合和共享，從線性流程轉(zhuǎn)化為并行流程，從而提高企業(yè)的流程效率。第五步，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型企業(yè)可以做到：(1)設(shè)計師不用畫草圖，可以直接采用數(shù)字化設(shè)計;(2)設(shè)計師和后面的工序直接可以實時反饋修改意見，同步調(diào)整;(3)質(zhì)量保障和評估體系可以用算法實現(xiàn)，排除了用人工的不確定性和疏忽，比人工檢測更加可靠準(zhǔn)確;(4)產(chǎn)品開發(fā)周期從16個月降低到6個月，降低了運(yùn)營成本，公司原有的成本80%來自外部供應(yīng)商，通過3D檢測設(shè)備，替代了以前依靠人工檢測的工作，使得檢測的精準(zhǔn)度得到提高;(5)企業(yè)可以對產(chǎn)品做到預(yù)測性回顧，設(shè)備具有了自我回顧的能力;(6)降低了生產(chǎn)過程的能耗，增強(qiáng)了工程實例;(7)提升了管理水平，數(shù)字化轉(zhuǎn)型彌補(bǔ)了以前對工廠設(shè)計生產(chǎn)過程的不足，增加了公司大規(guī)模定制的靈活性和遠(yuǎn)程調(diào)控能力，將3D打印等新技術(shù)嵌入到了生產(chǎn)過程，將新的管理思想融入到技術(shù)架構(gòu)的整合，大大提升制造企業(yè)的軟件能力和產(chǎn)品性能。
筆者在與賽奇女士的交流中，她也談到企業(yè)數(shù)字化是一個組織轉(zhuǎn)型過程，期間充滿了很多的沖突、矛盾和困難，但是，企業(yè)的競爭對手?jǐn)?shù)字化進(jìn)程非常迅速，也迫使該企業(yè)向數(shù)字化推進(jìn)，在這個過程中，一把手的支持是非常重要的。
SAP的數(shù)字化創(chuàng)新
在美麗的波玆坦城一個寧靜的湖邊，我們參觀了SAP創(chuàng)新中心，該中心成立四年來已經(jīng)吸引了700名年輕人在這里工作，整個中心的建設(shè)利用了設(shè)計思維的方法提出了很多有利于創(chuàng)新和思想交流的辦公環(huán)境，采納了年輕人提出的很多建議：如可移動式的桌子可適應(yīng)不斷變換的項目組團(tuán)隊、可移動和組合的墻，隨時可以寫創(chuàng)意的白板、可自由交流的開放式茶水間，展現(xiàn)員工技能和專業(yè)背景的白板等。
創(chuàng)新中心目前工作重點集中在四個方面：成為管理思想的領(lǐng)先者，關(guān)注企業(yè)未來所面臨的挑戰(zhàn)和問題;發(fā)展軟件工程，關(guān)注智慧城市和未來個人化醫(yī)療的發(fā)展空間;探索發(fā)展機(jī)器學(xué)習(xí)技能;鼓勵內(nèi)部創(chuàng)業(yè)，柏林作為德國的創(chuàng)業(yè)企業(yè)最聚焦的地方，SAP創(chuàng)新中心通過吸納年輕人，保持和年輕精英的密切聯(lián)系。SAP創(chuàng)新中心重點招收工作經(jīng)驗少于2年的年輕人，讓他們在沒有任何包袱的狀態(tài)上從事具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的工作。在這里，我們不僅看到充滿活力的年輕人，還看到了為了支持企業(yè)數(shù)字化所展現(xiàn)的“數(shù)字董事會”和“數(shù)字黑板”，該創(chuàng)意源自SAP自身在開董事會時，一位董事提出為何不用財務(wù)數(shù)字呈現(xiàn)SAP經(jīng)營業(yè)績的過去與未來，用數(shù)字呈現(xiàn)企業(yè)過去收益、未來收益和預(yù)警，同時還可以利用數(shù)據(jù)進(jìn)行決策模擬?；诖藙?chuàng)意，目前有70多位年輕人從事數(shù)字董事會的開發(fā)，可以實時動態(tài)地發(fā)現(xiàn)企業(yè)的現(xiàn)實問題，這將把對HANA數(shù)據(jù)的深度分析變成數(shù)字化企業(yè)的真實體現(xiàn)。公司在推進(jìn)工業(yè)4.0進(jìn)程中是非常重要的力量。為了支持企業(yè)的數(shù)據(jù)化和智能化進(jìn)程，它開發(fā)了“從創(chuàng)意到業(yè)績”全景式的業(yè)務(wù)管理來增加產(chǎn)品和服務(wù)績效，通過獨特的場景實現(xiàn)對從設(shè)計到服務(wù)整個生命周期的管理，支持端到端的集成，規(guī)劃到生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)，制造業(yè)成為創(chuàng)新和變革的空間，可預(yù)測的新技術(shù)。
在此基礎(chǔ)上，SAP將提供響應(yīng)性制造功能(Responsive Manufacturing)，企業(yè)所連接的整體設(shè)備將以客戶需求驅(qū)動為驅(qū)動、利用機(jī)器與機(jī)器(M2M)的通訊數(shù)據(jù)提升資源的有效性管理，在數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，企業(yè)管理者可以通過獲取獲得分析洞察，大大提高物資需求計劃能力，使規(guī)劃和運(yùn)行響應(yīng)速度提升50%。
美的中央空調(diào)自動化生產(chǎn)
在競爭激烈的國際暖通行業(yè)市場，美的中央空調(diào)的表現(xiàn)備受國際矚目。近日，路透社、華盛頓商業(yè)周刊等德美媒體，將焦點投射到了美的中央空調(diào)的自動化生產(chǎn)線上，稱“美的引領(lǐng)中國工業(yè)自動化生產(chǎn)潮流，其工廠生產(chǎn)已進(jìn)入全自動化生產(chǎn)階段”。
11月27日，美的中央空調(diào)合肥基地面向全國媒體和消費(fèi)者舉辦了“工業(yè)4.0 品質(zhì)智造先鋒——走進(jìn)美的中央空調(diào)自動化生產(chǎn)基地”的參觀活動，為國民揭開了奧運(yùn)項目工程產(chǎn)品背后的生產(chǎn)秘密，展示了中國領(lǐng)先制造企業(yè)在工業(yè)4.0時代，可媲美德、美工廠的智能工廠的發(fā)展水平。
夜里工廠燈關(guān)掉了，機(jī)器人依然在每個特定的工位不停歇地工作，有序地焊接、擰螺絲、按比例切割……機(jī)器人代替人工出現(xiàn)在生產(chǎn)流水線上操作，這不是科幻電影的情節(jié)，它真真實實地出現(xiàn)在美的中央空調(diào)的生產(chǎn)線上。
對美的中央空調(diào)來說，工業(yè)4.0已不僅僅是一個概念。美的中央空調(diào)通過夯實自動化生產(chǎn)線，成為了工業(yè)4.0在中國的先鋒。通過重金投入，美的中央空調(diào)在合肥基地，打造了一個“數(shù)字化車間”。車間總體設(shè)計、工藝流程及布局均已建立了數(shù)字化模型，采用CAD、CAM等進(jìn)行模擬仿真，通過ERP、PDM等實現(xiàn)規(guī)劃、生產(chǎn)、運(yùn)營全流程數(shù)字化管理。生產(chǎn)車間配置了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和先進(jìn)控制系統(tǒng)，生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)自動數(shù)采率達(dá)90%以上。此外，車間還采用三維計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、設(shè)計和工藝路線仿真、可靠性評價等先進(jìn)技術(shù)，使得產(chǎn)品信息能夠貫穿于設(shè)計、制造、質(zhì)量、物流等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理(PLM)。工廠建立了實時數(shù)據(jù)庫平臺，并與過程控制、生產(chǎn)管理系統(tǒng)實現(xiàn)互通集成，實現(xiàn)了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息共享及優(yōu)化管理。通過建立生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，充分采集制造進(jìn)度、現(xiàn)場操作、質(zhì)量檢驗、設(shè)備狀態(tài)等生產(chǎn)現(xiàn)場信息，并與車間制造執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和分析。通過企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)(ERP)，在供應(yīng)鏈管理中實現(xiàn)了原材料和產(chǎn)成品配送的管理與優(yōu)化。通過信息集成系統(tǒng)、MIP、美信等建立車間級的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)、裝備、零部件以及人員之間實現(xiàn)信息互聯(lián)互通和有效集成。美的中央空調(diào)打造的正是基于“信息互聯(lián)”下的智能生產(chǎn)基地。
目前，美的中央空調(diào)擁有順德、合肥、重慶三大生產(chǎn)基地，已成為國內(nèi)規(guī)模最大、產(chǎn)品線最寬、產(chǎn)品系列最齊全的中央空調(diào)生產(chǎn)廠家之一。
（轉(zhuǎn)載）
