为什么工业4.0是最后一次工业革命?
未来十年,第四次工业革命将进入“去中心化”生产的新时代。工业4.0通过决定制造过程的网络技术,实现智能制造和实时管理。智能制造中的生产设备具有感知、分析、决策和控制功能,是先进制造技术和信息技术的集成和深度融合。在智能生产过程中,传感器和智能诊断管理系统通过网络互联,从程序控制到智能控制,使制造过程能够根据制造环境和制造过程的变化实时优化,提高产品的质量和生产效率。
工业4.0需要解决四大问题。
工业4.0是从大规模生产到大规模定制,从集中生产到异地网络化协同生产,从传统制造企业到跨界集成企业的转变。德国工业4.0工作组的最终报告指出,实现工业4.0还存在标准化、复杂系统管理、通信基础设施建设和网络安全四大问题。
(1)标准化:如果工厂要将内部和外部的各种商品和服务网络化,那么通信方式、数据格式等很多内容都需要标准化。
(2)复杂系统管理:实际生产过程与各种业务管理系统协调后,整个系统变得更加复杂,管理起来会更加困难。
(3)通信基础设施建设:主要是指建设适合工业、可靠性高的通信基础设施。
(4)网络安全:工厂与外界联网后,恶意软件入侵和网络攻击的风险将进一步增强,需要制定保障网络安全的对策和解决方案。
未来,中国的制造业也会面临同样的问题。因此,加强与德国在工业4.0方面的合作,可能有助于前瞻性地解决这些问题,为未来制造业的发展铺平道路。
上一次工业革命?
在未来的制造业领域,信息技术将得到前所未有的深度应用。互联网技术的发展正在给传统制造业的发展模式带来颠覆性和革命性的影响。信息技术的广泛应用,可以实时感知、收集和监控生产过程中产生的大量数据,促进企业间生产流程的无缝衔接和协同制造,实现生产系统的智能分析和决策优化,使智能制造、网络化制造和柔性制造成为生产方式变革的方向。某种程度上,制造业互联网化或者工业互联网化正在成为大趋势。
就产品而言,随着信息技术在制造领域的广泛渗透,互联网技术、人工智能和数字技术嵌入传统产品设计,使得产品逐渐成为基于互联网的智能终端。汽车不仅仅是一个电子产品,未来还是一个网络产品,还是一个大型的可移动智能终端,有着全新的人机交互方式。汽车将通过互联网终端做成包含硬件、软件、内容和服务的体验工具。
从制造模式上看,工厂的集中生产将向网络协同生产转变。信息技术使不同环节的企业能够共享信息,在全球范围内快速寻找并动态调整合作伙伴,整合企业间的优势资源,在R&D、制造、物流等产业链环节实现全球分散生产。这也给了传统信息技术企业更多参与制造业的机会,传统制造企业转型为跨界融合企业。企业生产从传统的以产品制造为核心转向提供内涵丰富的产品和服务,直至为客户提供整体解决方案。互联网企业和制造企业、制造企业和服务企业的界限越来越模糊。
由于物质产品和服务将被计算机存储和处理的信息所取代,无论从制造模式还是产品的角度。那么,制造业本身将不复存在,或者说自动化、智能化之后将没有突破。
图例1:工业4.0是革命性的变革。
德国企业从来不谈“革命”、“颠覆”、“破坏”。
套用宝马集团工业4.0生产专家ChristianPatron博士对新浪财经的话:“在宝马集团,持续改进生产体系是日常工作。工业4.0是符合宝马逻辑的下一步,绝不是‘革命性变革’。”
宝马集团向新浪财经证实,他们在命名工业4.0时就开始参与。目前有一些公众争论的话题,最早是从宝马的工厂里总结出来的,有的甚至在宝马的工厂里处于滚动阶段。这家车企改造生产工艺的一些尝试,后来被列为“工业4.0”生产方式。
之后他们给了Acatech很多建议。宝马参与了为网络物理系统设计的CyProS项目,该项目由德国联邦教育和研究部资助。另一个项目是研究如何在基于机器人的自动化过程中大大提高盈利能力。
对于工业4.0的每一个模块,德国公司都没有一个成型的文件,但是已经在做了。
“在汽车行业,供应链至关重要。我们过去几十年最大的尝试就是如何互相联系,减少库存。无独有偶,德国政府提出工业4.0概念后又叫停。”将于今年3月底赴任德国马勒公司董事会主席的德国博世集团董事会成员Wolf-HenningScheider在接受新浪财经专访时表示。
“我们现在可以更清楚地了解整个供应链中一些零部件的需求状况。例如,我们生产电动辅助制动系统——无人驾驶的关键部件。该零件在博世的六家工厂生产,然后在一家工厂组装。在工业4.0的背景下,我们总能知道供应链中每个部件的状态。”
“我们有一家工厂采用了工业4.0的基本原则,正在尝试不同的指标来评估工业4.0的效果。”Wolf-HenningScheider向新浪财经证实。
Wolf-HenningScheider补充道,他们也在和客户,也就是一些厂商进行讨论,甚至和一些客户进行项目测试,博世的生产环节的信息安全也经过了测试。
目前,博世集团有专门的软件公司处理信息安全问题;生产专门的硬件以确保发送和接收信息的安全;所以和德国其他领先的工业企业一样,在实现信息交流的同时,也在解决信息安全的问题。
“工业4.0实际上是关于创造力:通过技术创新获得竞争力。(物联网)是工业4.0的一部分。机器与机器对话,机器与机器对话生产零件,按照设定的程序自行完成整个生产过程,从而提高产品质量,解放人力。”德国企业战略专家、罗兰·贝格战略咨询公司创始人、监事长罗兰贝格(RolandBerger)在接受新浪财经专访时表示。他强调,哪怕是“物联网”,也要有“物”才能玩好,自动化设备是承载,是基础。
图注二:工业4.0可降低总生产成本40%
此前有人猜测“工业4.0”直接实时连接人、设备、产品,工厂接受消费者订单直接备料生产,省去了销售和流通环节,整体成本(包括人工成本、物料成本、管理成本)比过去下降近40%。
德国企业和专家并不急于得出这样的结论。
宝马集团工业4.0生产专家ChristianPatron博士对新浪财经直言:“每个人都在寻找优化成本的最佳方案,宝马也不例外。但是现在,很多关于工业4.0的幻想,在现实中根本不可能。宝马永远不会参与类似的关于成本削减比率的辩论,也不会支持毫无根据的估计。”
“很难用一个具体的数字来说明工业4.0能带来多大的成本降低。单个产品的成本降低空间不同。我们认为工业4.0最大的意义是降低库存,这是非常显著的。还有一点就是更好地满足市场需求。”Wolf-HenningScheider对新浪财经坦言。
“如今,每位顾客都想要一辆独一无二的汽车,或者至少是一份定制菜单。如果按照传统的生产方式,会带来成本的大幅上升。但是工业4.0时代可以足够快地做出反应。”
Scheider认为,工业4.0还有一个很大的意义,就是当市场形势稍有变化时,这种变化就会从终端直接反馈到生产线,没有任何时差。现在,走完整个价值链还是需要时间的,也需要从一个计划体系转到另一个计划体系。
采用工业4.0的概念,可以优化整个价值链,整个生产过程会更有效,减少库存,生产更快。这是节约成本的体现,但无论如何不应该用简单的百分比来衡量。
“工业4.0可能会降低40%到50%的生产成本,但这笔账不是这么算的。事实上,工业4.0可以增加40%左右的产能。传统制造业中,人工成本占生产成本的20%,其他成本包括原材料、机器设备和第三方服务。因此,假设产能提高40%,整体生产成本降低8%左右。在这8%里,你要考虑到劳动者的工资福利有所提高。”罗兰·贝格认为,正确的成本计算方法应该是这样的。
“工业4.0不等于‘无人生产’,甚至可能不是自动化的深化。事实上,工业4.0的关键是采用新技术的合理应用程序,为工人的生产过程提供最理想的支持。比如通过机器人和人力的结合,让机器人承担繁重的体力劳动,可以大大改善不合理的工作流程。"宝马集团工业4.0生产专家ChristianPatron博士对新浪财经总结道。
另外,现在流行的“精益生产”(leanproduction),其实无非就是快速响应客户需求,减少所有生产过程中无用的、冗余的环节。这种生产方式可以在“多样化”和“小批量”生产中实现效率最大化。
传说三:工业4.0是德国问题。
宝马集团在4大洲14个国家拥有29家工厂。仅仅因为这个原因,ChristianPatron认为工业4.0是一个全球性的问题,对世界上的每一个工厂都同样重要。对于其他德国跨国公司来说,也是如此。
博世集团的工业4.0项目也在全球范围内运营,每个模块都在进行不同的工业4.0项目。世界各地的博世工厂也在寻找因地制宜的项目机会,然后在全球范围内推广。
无论从生产到销售的任何一个环节,工业4.0都不是德国的问题,而是德国企业在以最有序的步伐前进。他们想成为领导者。
德国人工智能研究中心和20家顶级工业企业和研究机构在德国凯泽斯劳滕建造了一座智能工厂。在德国企业中,专注于自动化技术和工业软件系统的西门子一直在拓展所有与垂直IT系统相关的业务。这些年来,西门子的每一次软件收购都是为了融合和更新他们认为工业4.0时代需要的技术。
“工业4.0已经将信息安全问题提上日程。但这不仅仅是德国的问题。数据保护最终需要一个全球合作协议——显然暂时不会实施。然后循序渐进,从每个工厂、国家和地区自己的数据保护规定开始。最终有一天,对信息安全的保护会像保护财产、保护专利一样成为常态。”罗兰·贝格告诉新浪财经。
一些德国企业的日常合作机构和R&D项目可以列一长串。这些合作不仅限于许多国际研究机构。比如对于人类和机器人的合作,佐治亚理工学院就很擅长。对于自动化装配中的机器人辅助,麻省理工学院合作非常积极;对于ROSIndustrial控制软件的研发,慕尼黑科技大学是绝对的实力。
工业4.0的巨大潜力
“工业4.0潜力巨大,尤其是在针对市场需求的‘量身定制’环节。工业4.0是一个很好的路径,可以更快地将计划生产与客户需求连接起来,满足客户的多样化需求。”谢德告诉新浪财经。
宝马集团生产部发言人SaskiaE?鲍尔告诉新浪财经:在所有关于工业4.0的尝试中,只有“人”还能站在消费者的角度看待一个产品。很多高端厂商认为,只有“人”才能保证产品的高品质。
SaskiaE bauer认为,宝马集团的生产系统需要高度的灵活性,人力能够快速适应新的程序,更好地应对市场波动。
宝马认为,工业4.0首先要保证设备的互操作性,不得威胁工人自身的操作安全;其次,设备和产品都应受到保护,以免被滥用或未经授权使用。所以工业4.0遇到的网络安全问题是一个非常宽泛的概念。为了确保安全性,需要生产团队和it专家合作来实现目标。
罗兰·贝格总结:如果工业4.0能降低8%的生产成本,那绝不是一个大数字。当然,在电子行业,比如手机生产,因为人工成本占比更高,所以成本降低的幅度会更高。整体来看,工业4.0时代的产品主要不是削减成本,而是成本降低,产品质量可以大幅提升,这才是意义所在。
罗兰·贝格还认为,工业4.0还能带来一个好处,那就是工人的生活质量会大大提高。
为什么这么说?物联网时代,人力会被转移去做更多的软件开发或者质量控制,他们的体力压力会减轻很多——解放人力,这在之前的三次工业革命中都有体现。
在工业4.0时代,产业工人会有更舒适的工作环境,福利待遇也会大大提高,这恐怕是中国很多企业家还没有关注到的。