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解析工业4.0所面对的四大挑战

2015年12月14日 11:03中国机床商务网点击:4091

  【中国机床商务网 国内新闻】工业4.0这一词汇是德国在拥抱数字化的过程中被创造出来的,它本来是一个德国概念,现在拥有了越来越广泛的世界性影响,我很乐意在此借这个概念回顾一下德国的数字化历程,并展望新的工业革命和制造业的未来。
  
  工业4.0是怎么来的
  
  德国总理默克尔非常重视德国经济数字化的转型,所以她给了我一个任务,就是要对德国的数字化进程进行研究。2006年,我们引入了一个IT峰会机制,开始是SAP来组织的,每年我们都会组织会议,其他公司也来相互交流经验、讨论观点。2009年,我们被要求,特别是德国科学技术联盟和德国政府要求我们拿出新的想法,事关德国未来的战略性想法。
  
  我们有若干工作组,其中一个工作组是沟通联系工作组,我也是其中一员。我们开始是聚焦德国在生产方面的创新,后来我们感到互联网和实体经济在不断融合。也就是说虚拟世界和现实世界在不断融合。当时我们科学和工程学院也推出了一体化的研究项目,我们把重点放在生产上,当时我们起了一个名字,叫作“工业4.0”,因为它和自动化有关系,我们觉得这就是下次工业革命的话题。在德国,工业主要是指制造业。
  
  很快,我们又推出了一个项目,重点放在了智能服务上,这方面并不是德国擅长的,但我们必须把其他的行业联系起来做研究。智能服务项目不仅是数据推动的创新,同时还会有社会推动创新的因素,最终它将给企业带来益处,也会给社会带来益处,这就是为什么工业4.0项目这么受关注的原因。
  

工业4.0(图片来自百度图片)
 
  总结一下,2011年我们正式推出工业4.0,有50个机构,包括科研部门和企业,和我们一起向政府提出了工业4.0的建议,2013年我们又做了一个第二版的报告,2014年德国政府再抬高一个工作层级,让更多的部门、企业和行业协会参与进来,今年3月我们做了最新版的工业4.0报告。
  
  展望工业4.0世界
  
  新工业革命的推动力主要有三个,一个是技术,尤其是数字技术;第二个是无处不在的连接,特别是物联网已经开始进入工厂;第三个是自动化程度越来越高的工业系统。这三个因素叠加起来就形成了一种趋势,自动化之后的重点就是系统对外部环境的感知,通过感知形成工业大数据,现在很多数据都不是免费的,将来数据会越来越廉价甚至免费;然后会有人工智能,机器拥有学习能力;然后是新的分析工具,用来分析数据并指导行动。
  
  自动化系统、虚拟世界和现实世界的融合,涉及到不同的技术,有很多技术参数,同时有很多不同的应用,3D打印讲的就是其中一种。这些都需要用一个软件架构来界定,很多标准都需要统一,如果我们能够来共同推进,就容易产生大的突破。
  
  从制造行业来讲,制造本身与客户服务、行业服务也在慢慢地融合,今后你可能分不清楚制造与服务这两者的区别。未来制造业的发展方向,是数据推动的商业模式的创新和转型。
  
  什么是工业4.0?首先是高度灵活又高效能的生产,做到价值创造流程的按需优化和实时优化。现在德国各个不同制造行业的灵活度都达到了40%左右,可以随时消化吸收40%的订单下降,照样顺畅向前发展,就是说我们可以经受30%-40%的收缩打击。做到这一点离不开基础设施的升级,自动化程度、数字化程度等等。
  
  工业4.0还意味着环境友好的发展模式。你可以把工厂迁回城市,照样不会对环境造成很多影响,如果你采用环境友好的生产方式的话。
  
  第三就是社会形态的改变。商业环境和社会环境将会越来越复杂,要掌握这个复杂的环境,我们必须拥有权力下放的和更加分散化的自我组织形式,也就是说企业职能从中央控制系统变成自组织平台。企业员工会更加朝着自我组织、自我约束来发展。我们最终将有一个更加灵活的生态系统,非常有动态性,这样它才能随时响应客户需求,实时地适应市场变化,现在这还做不到,但已经有这样的想法。
  
  智能生产的含义
  
  以上是宏观的视角,如果我们从微观视角来看工业4.0,具体到一家企业,变化会在哪里?
  
  第一个维度,横向的一体化要做得更好,内部流程的打通和数字化,这意味着我们要不断改进现在所做的工作,比如说软件、解决方案、3D打印的生产方式。
  
  第二个维度,改进纵向一体化,这个问题在10年到15年前我们就讨论了,上下游的供应商合作伙伴怎么打通。现在我们必须要实现横向、纵向一体化的无缝对接。
  
  第三个维度就是全生命周期的产品管理,从工程设计到产品生产和售后服务的生命周期,我们都必须统一管理。这方面过去已经有很多管理软件,但这些工具之间没有什么联系,数据结构也不一样,需要打通和升级。
  
  制造业的核心是工厂,工厂的智能化管理非常重要,工厂并非自己独立工作,而是要跟智能电网、智能物流、智能楼宇建筑连接起来,根据订单、能源、物流等条件的变化实时调整生产。这意味着工厂越来越聪明,知道怎么样进行生产,机器也变得更加智能化,可以相互交流,来控制产量。
  
  所有这些都需要更加聪明的人来完成,我们称之为智能操作员,各种不同的智能设备、数字设备来帮助他们操作,以往分散的各个项目要连起来,基本原则是更加自动化。
  
  这只是故事的一小部分,还有很重要的一部分,就是智能产品。产品离开工厂到达客户之后,应该不断地收集用户数据,变成一个小的平台,所有产品的数据集中起来之后,就变成了大数据系统,实时分析这些大数据,就可以进一步优化我们的流程和业务模式,为客户提供更多的服务。这方面的创新速度非常快,客户也在不断地受益。
  
  举个例子,阿迪达斯。阿迪达斯今年推出了3D打印制鞋技术,成本并没有增长很多,但可以缩短外包线路,甚至把生产转回国内。阿迪达斯还给跑鞋装上了传感器,你就可以对所有的数据进行收集和衡量,这双鞋怎么穿的、怎么用的,然后基于这些数据可以对产品和流程进一步优化,再按优化后的版本生产和销售。比如个性化设计,按照客户的特殊要求来生产鞋子。
  
(来源:中国测控网网)
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