工業(yè)4.0講求智能化制造，利用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)提升生產(chǎn)力，涉及生產(chǎn)硬件以至全套生產(chǎn)模式的配合，關鍵詞就是“數(shù)據(jù)運用”。工總代表、精美汽車工業(yè)CEO陳偉聰說：“你不運用數(shù)據(jù)，別人就拿去用，繼而淘汰你。”而大企早在10多年前已開始透過數(shù)據(jù)協(xié)助生產(chǎn)，中小企輸在起跑線將更難生存。

 

 

　　工總代表、精美汽車工業(yè)CEO陳偉聰表示，跨國汽車大企早于10多年前便開始將生產(chǎn)資訊開放予業(yè)界，當業(yè)界接連至系統(tǒng)，即可知道車廠(客戶)的最新需要。

 

　　德國是工業(yè)4.0的實踐者。工業(yè)4.0這個熱門詞，2011年在德國漢諾威工業(yè)博覽會首次提出，13年成為德國政府未來工業(yè)策略。牽涉到數(shù)據(jù)年代各個熱門詞如：物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、云端技術和其他先進軟件發(fā)展。其中OT(營運技術)與ICT(信息及通訊技術)整合，將改變整個工業(yè)界面貌、拉開不同經(jīng)濟體的競爭力差距。

 

　　發(fā)展前景取決于人類潛能

 

　　德國經(jīng)濟亞太會議(APK)去年底在港舉行，空中巴士行政總裁TomEnders指，在工業(yè)4.0的趨勢下，企業(yè)的跨界別合作機會將增加。

 

　　華為輪值CEO兼副董事長胡厚昆則認為，工業(yè)3.0是透過機械完成人手做不到的事。但若繼續(xù)發(fā)展下去，機械的角色就發(fā)展為人類能做、但機械做得更好。換言之，工業(yè)4.0的發(fā)展，其實也相當取決于能否讓人們持續(xù)地得到啟發(fā)，發(fā)揮到人類本質(zhì)上的能力，將之轉化為機器語言。

 

　　新模式需IT人才法律配合

 

　　華為去年首季就宣布，與德國機械人技術研發(fā)商KUKA合作，研發(fā)智能工廠所需的云端托管、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、工業(yè)機械人等技術，助制造業(yè)界升級至智能生產(chǎn)。

 

　　APK與會者都認為，工業(yè)4.0的發(fā)展需要教育制度配合，為工業(yè)界提供人才。座上客陳偉聰表示，在工業(yè)4.0下，工業(yè)生產(chǎn)涉及的不再止于工人，更包括IT人才，負責系統(tǒng)集成(SystemIntegration)等不同范疇的數(shù)據(jù)工作。

 

　　工總代表、寶力機械執(zhí)行董事黎啟東認為，現(xiàn)今社會的購買模式正在改變，消費者追求個性化產(chǎn)品，廠商在這方面也得借助智能化制造配合。

 

　　數(shù)據(jù)是整個工業(yè)4.0的根本，你不用數(shù)據(jù)，別人就會拿去用。不過數(shù)據(jù)運用涉及法律問題，故政府需做牽頭人，陳偉聰與另一工總代表、寶力機械執(zhí)行董事黎啟東皆認為，香港做智能化生產(chǎn)，要像德國倡議“工業(yè)4.0”，中國提出“2025中國制造”一樣，由政府倡議。且政府至少要提供一套標準，供中小企參考及協(xié)助人才培訓，畢竟大企業(yè)10多年前已開始透過數(shù)據(jù)協(xié)助生產(chǎn)，中小企輸在起跑線將更難生存。

 

　　智能化生產(chǎn)云端定策略

 

　　身為工總第27分組(汽車、航空及精密零部件分組)副主席，陳偉聰指，單以機械臂取代人手，只不過是自動化生產(chǎn)(Automation)，工業(yè)4.0的智能化生產(chǎn)(SmartManufacturing)，更在于將相關的工業(yè)技術，跟銷售、產(chǎn)品體驗以至商業(yè)伙伴和客戶連結起來。

 

　　小如鞋子，大到推土機的生產(chǎn)，都可由智能化的引入，追蹤產(chǎn)品出廠后被運到哪個市場，了解哪個市場需求最大，哪些市場供過于求，哪些則求過于供。數(shù)據(jù)存于云端上，由業(yè)界共享來制定市場策略，根據(jù)市場反應改良產(chǎn)品，或得知哪個部件損壞頻率較高，作出針對部署。

 

　　兩人均強調(diào)，工業(yè)4.0不是短暫而是長時間的發(fā)展，個別廠商因自身業(yè)務需要，仍處于工業(yè)2.0階段也不足為奇，但一定要清楚自己的起步點，按需要發(fā)展至2.0、3.0或3.5，“是否用一輛法拉利去速遞薄餅就是好？其實綿羊才是最好。”

 

　　陳偉聰表示，生產(chǎn)大原則離不開成本，“不論互聯(lián)網(wǎng)、IoT發(fā)展如何，到頭來還是講‘Thing’，‘Thing’總是有人生產(chǎn)出來的，問題只是如何生產(chǎn)。”

 

　　德師傅全廠最值錢

 

　　黎啟東和陳偉聰均曾前赴歐洲考察，他們觀察到，相對香港技工多被認為是讀書不成才入行，歐洲人對技工有高度尊重和認受性。本港的大學雖有工科，但工科生被商界搶走。

 

　　陳偉聰表示，工業(yè)發(fā)達是由環(huán)境和文化造就，歐洲年輕人不論入讀傳統(tǒng)大學抑或循工科方向發(fā)展，都可通往地位均等的出路。他多年前考察過一間德國模具廠，該廠24小時運作，生產(chǎn)設備和流程均極先進，但最高人工者，卻是一位人手打磨師傅，負責人更指該師傅是全個廠房最值錢的資產(chǎn)。

 

　　他認為生產(chǎn)過程如何智能化，機械也不及人手，因為人能適應任何環(huán)境和政策改變，即使人手有機會出錯，也能從錯誤中學習。

 

　　數(shù)據(jù)協(xié)助生產(chǎn)流程

 

　　黎啟東是寶力機械執(zhí)行董事，寶力從事大型機械生產(chǎn)，早已采用CNC(電腦數(shù)值控制機床)生產(chǎn)。

 

　　身為工總第32分組(自動化應用設備分組)主席，黎啟東表示，工業(yè)4.0至今并無準則，但可體現(xiàn)在透過傳感器裝置，搜集機床使用狀況的數(shù)據(jù)，進行遠程監(jiān)控，如100臺機器之中，哪臺正在使用、哪臺停止運作、每臺機生產(chǎn)多少件產(chǎn)品、每個馬達的運轉狀況等。

 

　　可預計機械耗損周期

 

　　甚至刀具也可加上傳感器，直接連結機床。傳統(tǒng)機械化生產(chǎn)，一開始便須調(diào)校好轉速，即使刀具有損耗，機床仍不會自我調(diào)節(jié)，繼續(xù)在同一轉速下運作，造出有問題的產(chǎn)品。但智能化生產(chǎn)可在發(fā)現(xiàn)刀具出現(xiàn)損耗后，自我減慢機床轉速。當中最重要技術是預計到機器耗損的周期，從而讓廠家及早訂購零件，縮短停機更換零件的時間。

 

　　相關：數(shù)據(jù)自動流動是工業(yè)4.0的精髓

 

　　1、引言

 

　　智能生產(chǎn)需要實現(xiàn)兩種不同性質(zhì)的自動化，一種是生產(chǎn)裝備的自動化，另一種是數(shù)據(jù)流動的自動化。

 

　　生產(chǎn)裝備的自動化對制造企業(yè)而言是非常容易理解的，它是通過自動化的機床、機器人等各類自動化設備實現(xiàn)生產(chǎn)設備的過程自動化，但數(shù)據(jù)流動的自動化又該如何理解？在智能工廠中，數(shù)據(jù)是如何自動化流動的？需要經(jīng)過“幾關”？

 

　　2、數(shù)據(jù)自動流動是工業(yè)4.0的精髓

 

　　在德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略中，有縱向集成、端對端集成、橫向集成3項集成，這是工業(yè)4.0中非常重要的概念，是實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間價值流集成的關鍵。

 

　　縱向集成主要是將各種不同層面的IT系統(tǒng)集成在一起，例如，執(zhí)行器與傳感器、控制、生產(chǎn)管理、制造和執(zhí)行及企業(yè)計劃等不同層面(摘自德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議)。從信息化角度來看，就是在企業(yè)內(nèi)實現(xiàn)研發(fā)、計劃、工藝、生產(chǎn)、服務等各環(huán)節(jié)間的數(shù)據(jù)自動流動，如圖1所示。

  

　　端對端集成則是通過產(chǎn)品全價值鏈和為客戶需求而協(xié)作的不同公司，使現(xiàn)實世界與數(shù)字世界完成整合。端對端集成更加突出了以產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務等為主線，實現(xiàn)企業(yè)間的數(shù)據(jù)自動流動，如圖2所示。

圖2 端對端集成

 

　　作為3項集成中的最高層次，橫向集成是指將各種使用不同制造階段和商業(yè)計劃的IT系統(tǒng)集成在一起，這其中既包括一個公司內(nèi)部的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司間的配置(價值網(wǎng)絡)，即以產(chǎn)品供應鏈為主線，通過數(shù)據(jù)在企業(yè)之間的自動流動，實現(xiàn)一種社會化協(xié)同生產(chǎn)，如圖3所示。

 圖3 橫向集成

 

　　由圖3可知，在企業(yè)內(nèi)部的市場、銷售、管理、計劃、生產(chǎn)、工程各環(huán)節(jié)以及外部的設計人員、客戶、供應商、分包商等眾多角色之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動有序流動。

 

　　通過德國工業(yè)4.0對3項集成的定義可以看出，工業(yè)4.0愿景中，在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間、社會化的智能制造及服務中，數(shù)據(jù)自動有序的流動是實現(xiàn)智能制造的重要技術。

 

　　3、企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)自動流動是打造智能工廠的基礎

 

　　未來的企業(yè)是價值驅動的企業(yè)，是數(shù)據(jù)自動流動的企業(yè)，而數(shù)據(jù)自由有序的流動是智能工廠的前提與基礎。

 

　　機器聯(lián)機器暢通數(shù)據(jù)流

 

　　現(xiàn)在的電腦、手機等終端都接入了網(wǎng)絡。試想一下，如果這些智能終端不能聯(lián)網(wǎng)工作而只能單機工作，單是影響工作效率不說，幾天下來，我們就可能要崩潰了：沒有網(wǎng)絡，怎么工作？同樣，一臺機器即便自身的智能化程度非常高，能發(fā)揮的作用畢竟是有限的。

 

　　通過專業(yè)的設備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將網(wǎng)口、串口等不同的接口形式，不同的數(shù)字控制系統(tǒng)，數(shù)控銑床、數(shù)控車床、加工中心、機器人等不同的數(shù)字化機器進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)機器的互聯(lián)互通，可徹底改變以前機器信息化孤島的局面，從而可以發(fā)揮機器集群控制的優(yōu)勢，形成機器群體的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化，實現(xiàn)集約化、網(wǎng)絡化、柔性化的生產(chǎn)模式。

 

　　聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了機器與機器的通信，而機器遠程采集則實現(xiàn)了機器與人的交互。通過通信協(xié)議、傳感器和網(wǎng)絡等技術，對數(shù)控機床、熱處理設備(如熔煉、壓鑄、熱處理、涂裝等設備)、機器人、自動化生產(chǎn)線等各類數(shù)字化機器進行數(shù)據(jù)的遠程自動采集，可監(jiān)控每臺機器的實時狀態(tài)和異常情況，對故障停機、關鍵工藝參數(shù)超差等重要事件，可通過計算機系統(tǒng)或手機短信等形式及時送達相關人員，實現(xiàn)機器狀態(tài)透明化、實時化的管理。通過機器的遠程診斷與主動式預測性維護，智能系統(tǒng)就像醫(yī)生一樣，在機器還沒出現(xiàn)故障之前就得到及時預警、保養(yǎng)、維修，為機器的健康、經(jīng)濟、高效運行提供了保障。

 

　　機器互聯(lián)互通使得以前的“啞機器”能與外界交流，變得“耳聰目明”了，這也是智能化中“聯(lián)接促進智能”的一個典型應用。機器的數(shù)字化和網(wǎng)絡化，加速了賽博物理系統(tǒng)(CPS)的形成。“機器+CPS”讓機器具有了群體協(xié)作能力及智能化的認知能力。

 

　　人、機、物間數(shù)據(jù)自動流動，自組織的智能制造

 

　　通過互聯(lián)網(wǎng)+制造模式，實現(xiàn)人、機、物相互聯(lián)接和自組織的制造。在這方面，有些先進企業(yè)已經(jīng)進行了很多有益的探索，并取得了良好的應用效果。

 

　　博世是德國智能制造的一個樣板企業(yè)。在洪堡的物流中心，設備與工件之間已經(jīng)借由互聯(lián)網(wǎng)和傳感器建立起了實時聯(lián)系：每個工件或者裝工件的塑料盒里都有記錄產(chǎn)品信息的無線射頻識別電子標簽(RFID)，每經(jīng)過一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讀卡器會自動讀出相關信息，反饋到控制中心由工作人員進行相應處理，絕大部分生產(chǎn)活動都可以實現(xiàn)自組織。比如，工件在什么位置，在什么機床上加工，加工的時間長短，物料庫存情況以及是否需要補料等。這些信息直接與生產(chǎn)管理軟件無縫集成在一起，生產(chǎn)過程中的所有數(shù)據(jù)均可在網(wǎng)絡上實現(xiàn)高效、實時的流動和可視化展現(xiàn)，可輕松有效地解決生產(chǎn)過程中遇到的問題。新系統(tǒng)投入使用后，工廠庫存減少了30%，生產(chǎn)效率提高了10%，由此節(jié)約的資金可達幾千萬歐元。

 

　　在博世北京工廠中，所有的機床也實現(xiàn)了互聯(lián)。一臺計算機管理所有的數(shù)控機床，程序集中存儲在中心服務器中，每臺機床需要加工程序時會遠程自動下載，機床的狀態(tài)一目了然，開機、關機、運行，加工什么產(chǎn)品，加工產(chǎn)品數(shù)量，故障信息，機床的利用率等，所有信息都自動、準確地顯示出來，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的透明化和自組織。

 

　　人、機器、物料是企業(yè)生產(chǎn)的三要素，通過數(shù)字化手段實現(xiàn)互聯(lián)互通和物理實體世界與數(shù)字虛體世界的深度融合，從而將制造業(yè)逐步推向智能化。聯(lián)接產(chǎn)生協(xié)作，聯(lián)接產(chǎn)生效益，聯(lián)接產(chǎn)生自組織，聯(lián)接產(chǎn)生智能。

 

　　虛擬世界與現(xiàn)實世界間數(shù)據(jù)自由流動，打造中國經(jīng)濟“雙引擎”

 

　　2016年5月25日，李克強總理在貴陽出席“中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)峰會暨中國電子商務創(chuàng)新發(fā)展峰會”時指出，大數(shù)據(jù)新業(yè)態(tài)代表的創(chuàng)新理念要和傳統(tǒng)行業(yè)長期孕育的工匠精神相結合，推動虛擬世界與現(xiàn)實世界融合發(fā)展，重塑產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈、價值鏈，促進新動能蓬勃發(fā)展、傳統(tǒng)動能煥發(fā)生機，打造中國經(jīng)濟“雙引擎”，實現(xiàn)“雙中高”。

 

　　4、互聯(lián)網(wǎng)+實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外的數(shù)據(jù)自動流動

 

　　現(xiàn)在，互聯(lián)網(wǎng)+已經(jīng)深入制造業(yè)，通過互聯(lián)網(wǎng)+，可以消除企業(yè)與消費者的距離，實現(xiàn)零距離交互的營銷等商業(yè)活動，更可以發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在社會資源配置中的優(yōu)化和集成作用，形成更先進的生產(chǎn)管理新形態(tài)。

 

　　互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)據(jù)流動，實現(xiàn)制造端與消費端的零距離交互

 

　　為實現(xiàn)從大規(guī)模制造向個性化定制的轉型，早在2012年海爾就開始了互聯(lián)工廠的實踐，致力于打造按需設計、按需制造、按需配送的體系。海爾通過“去中介化”、“去產(chǎn)品化”與用戶零距離地打造了用戶交互定制平臺，用戶可以遠程查看自己所購產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。定制選擇、訂單流轉、生產(chǎn)過程、物流運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)中，用戶都將不再是被動的等待者，而是全流程的參與者、監(jiān)管者。智能化的交互定制平臺將用戶、企業(yè)融為一體，極大地拓展了企業(yè)智能制造的范圍，企業(yè)內(nèi)外互聯(lián)互通、協(xié)同生產(chǎn)，用戶與企業(yè)的關系更加緊密。

 

　　　互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)據(jù)流動，重構企業(yè)生產(chǎn)管理新模式

 

　　隨著用工成本快速升高、市場需求頻繁變化、競爭進一步激烈以及數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化等新技術的快速普及，為適應市場發(fā)展，滿足個性化、社會化、敏捷化的智能制造模式的需要，將來的工廠一定會改變當前“麻雀雖小，五臟俱全”的局面，一定會向充分利用社會資源方面發(fā)展，包括訂單、人員、物料、設備的共享，也一定會淡化工廠之間的邊界，甚至推倒橫亙在工廠與社會之間的圍墻，打破封閉、獨立的生產(chǎn)模式，構建成開放的、服務型的平臺，數(shù)據(jù)將在工廠內(nèi)外、人機物之間、信息系統(tǒng)與機器之間通暢地流動，工廠不只是生產(chǎn)產(chǎn)品，更是生產(chǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)將成為企業(yè)的核心競爭力，工廠將不再是今天的工廠。

 

　　在這方面，青島海爾模具公司走在了行業(yè)的前面。為解決企業(yè)接單能力與企業(yè)人員成本這對矛盾，該公司于2013年開始著手打造“模具云設計平臺”，以期達到充分利用社會資源，改變以前工作全部由企業(yè)員工完成的封閉局面?，F(xiàn)在，在這個平臺上，活躍著數(shù)百位經(jīng)過技能認證、信用審核通過的企業(yè)外部工程師，企業(yè)將工作分解后在平臺上發(fā)布，這些被稱為“云端資源”的工程師會根據(jù)技術要求、價格、工期等信息實現(xiàn)遠程接單，任務交付并驗收通過后，通過在線實時支付薪酬，整個工作全部通過網(wǎng)絡實現(xiàn)了聯(lián)接、協(xié)作。這樣，通過“眾包”這種社會化協(xié)作模式，社會上各種技能的技術人員，包括國企、外企、民營企業(yè)以及學校中有初級技能的學生，均可利用自己的時間資源和智力資源，承接與自己技能匹配的工作，獲取相應的報酬，實現(xiàn)自身“剩余智慧”的價值。對企業(yè)而言，通過互聯(lián)網(wǎng)+的思想，在不增加員編制的情況下，可以將企業(yè)人力資源迅速提升數(shù)倍乃至數(shù)十倍，企業(yè)在效率提升、成本降低以及在這方面，青島海爾模具公司走在了行業(yè)的前面。為解決企業(yè)接單能力與企業(yè)人員成本這對矛盾，該公司于2013年開始著手打造“模具云設計平臺”，以期達到充分利用社會資源，改變以前工作全部由企業(yè)員工完成的封閉局面?，F(xiàn)在，在這個平臺上，活躍著數(shù)百位經(jīng)過技能認證、信用審核通過的企業(yè)外部工程師，企業(yè)將工作分解后在平臺上發(fā)布，這些被稱為“云端資源”的工程師會根據(jù)技術要求、價格、工期等信息實現(xiàn)遠程接單，任務交付并驗收通過后，通過在線實時支付薪酬，整個工作全部通過網(wǎng)絡實現(xiàn)了聯(lián)接、協(xié)作。這樣，通過“眾包”這種社會化協(xié)作模式，社會上各種技能的技術人員，包括國企、外企、民營企業(yè)以及學校中有初級技能的學生，均可利用自己的時間資源和智力資源，承接與自己技能匹配的工作，獲取相應的報酬，實現(xiàn)自身“剩余智慧”的價值。對企業(yè)而言，通過互聯(lián)網(wǎng)+的思想，在不增加員編制的情況下，可以將企業(yè)人力資源迅速提升數(shù)倍乃至數(shù)十倍，企業(yè)在效率提升、成本降低以及市場競爭力、抗風險能力等方面，都有了質(zhì)的提升。

 

　　這種“云設計平臺”是一個典型的以工廠為中心，眾多“云端資源”配合的社會化協(xié)作模式。將來的工廠為解決供需信息不透明、不匹配的矛盾，避免工廠產(chǎn)能過?；蛴唵握也坏胶线m工廠的情況發(fā)生，必然要打破自身組織的“圍墻”，將自己的訂單、設備、物料、人員等信息通過社會化的平臺進行分享，實現(xiàn)企業(yè)—企業(yè)、企業(yè)—個人等多組織形態(tài)的社會化協(xié)作，構建“網(wǎng)狀”的社會化制造生態(tài)圈。

 

　　如同青島海爾模具公司探索的這種商業(yè)模式，未來，企業(yè)將不再是一個相對封閉的組織，而是一個可充分利用社會資源的、社會化的、具有高度智能調(diào)度和超級加工能力的組織。該組織不屬于任何企業(yè)，可以隨時隨地把他們的加工能力分享出去，承接世界上任何人、任何組織的訂單。

 

　　5、智能工廠，數(shù)據(jù)自動流動無極限

 

　　未來的工廠，一切以客戶價值為導向，承載知識的數(shù)據(jù)沿著產(chǎn)品價值方向而自由流動，從市場需求、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)執(zhí)行、市場營銷到售后服務，數(shù)據(jù)在收集、分析、決策、執(zhí)行中增值，虛實精準映射，數(shù)字虛體世界指導、控制著物理實體世界的生產(chǎn)，解決了物理實體世界中的不確定性、多樣性和復雜性等問題，確保正確的數(shù)據(jù)在正確的時間發(fā)送給正確的人和機器，并進行正確的執(zhí)行。同時，物理實體世界又通過反饋優(yōu)化著數(shù)字虛體世界。虛實兩世界相互融合，共軛發(fā)展，共同實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

 

　　6、結束語

 

　　將數(shù)字化設備、產(chǎn)品聯(lián)入網(wǎng)絡，聯(lián)接一切可以聯(lián)接的數(shù)字化事物。實現(xiàn)企業(yè)信息化之間、設備之間、信息化系統(tǒng)與設備之間以及企業(yè)內(nèi)外之間的信息化集成與聯(lián)接，賽博空間、物理實體通過數(shù)據(jù)流動而深度融合，并相互促進。

 

　　虛虛聯(lián)接、實實聯(lián)接、虛實聯(lián)接、內(nèi)外聯(lián)接，網(wǎng)聯(lián)一切可以聯(lián)接的數(shù)字化事物。聯(lián)接產(chǎn)生價值，聯(lián)接產(chǎn)生新的商業(yè)模式。

 

　　未來的企業(yè)是價值驅動的企業(yè)，是數(shù)據(jù)自動流動的企業(yè)，而數(shù)據(jù)自由有序的流動是智能工廠的前提與基礎。