什么是工業(yè)4.0?

發(fā)布者:廣東智碩互聯(lián)科技有限公司    日期:2017-10-10 15:30:51

   先聲明,筆者只是個(gè)知識(shí)的搬運(yùn)工,我說(shuō)的不一定對(duì),不過(guò)是看了很多材料后消化理解的結(jié)果而已。事實(shí)上,工業(yè)4.0就沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案,連德國(guó)人自己都沒(méi)有。

  先看三個(gè)概念:

  工業(yè)1.0

  機(jī)械化,以蒸汽機(jī)為標(biāo)志,用蒸汽動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)器取代人力,從此手工業(yè)從農(nóng)業(yè)分離出來(lái),正式進(jìn)化為工業(yè)。

  工業(yè)2.0

  電氣化,以電力的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志,用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器取代蒸汽動(dòng)力,從此零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配實(shí)現(xiàn)分工,工業(yè)進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)代。

  工業(yè)3.0

  自動(dòng)化,以PLC(可編程邏輯控制器)和PC的應(yīng)用為標(biāo)志,從此機(jī)器不但接管了人的大部分體力勞動(dòng),同時(shí)也接管了一部分腦力勞動(dòng),工業(yè)生產(chǎn)能力也自此超越了人類(lèi)的消費(fèi)能力,人類(lèi)進(jìn)入了產(chǎn)能過(guò)剩時(shí)代。

  要理解工業(yè)4.0,我們得先看下目前的狀況,我們稱(chēng)之為工業(yè)3.X,用修真小說(shuō)的時(shí)髦描述,也就是3.0中后期,這種狀態(tài)叫做完全的自動(dòng)化和部分的信息化。

  咱們還得從工廠(chǎng)的業(yè)務(wù)模式說(shuō)起。

  作為一個(gè)工廠(chǎng),存在的目的只有兩個(gè),生產(chǎn)產(chǎn)品,然后賣(mài)出去。所以在工業(yè)企業(yè)中,通常會(huì)分為兩個(gè)大的部門(mén),一個(gè)是生產(chǎn)部門(mén),一個(gè)是業(yè)務(wù)部門(mén),前者通過(guò)MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))管理,后者通過(guò)ERP(管理信息系統(tǒng))來(lái)管理。

  這兩個(gè)系統(tǒng)啥區(qū)別呢?ERP更傾向于財(cái)務(wù)信息的管理,而MES更傾向于生產(chǎn)過(guò)程的控制,簡(jiǎn)單的說(shuō),ERP主要告訴你客戶(hù)需要生產(chǎn)多少個(gè)瓶子,哪天下單,哪天要貨,而MES主要負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理生產(chǎn)這些瓶子的每一個(gè)步驟和工序如何實(shí)現(xiàn)。

  在中國(guó)工廠(chǎng)的很多車(chē)間里,各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備之間、生產(chǎn)設(shè)備和控制器之間,都已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了連通。再牛逼一點(diǎn)的公司里,整個(gè)工廠(chǎng)已經(jīng)通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)連通起來(lái),而業(yè)務(wù)部門(mén)全部通過(guò)ERP連通起來(lái)了。


  發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了嗎?

  ERPMES其實(shí)并沒(méi)有連起來(lái)!

  所以當(dāng)ERPMES下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃指令后,MES在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生了與計(jì)劃偏差的事項(xiàng)(比如設(shè)備壞了,原料不合格等等),MES會(huì)根據(jù)車(chē)間的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。但是ERP是不知道的!所以它會(huì)繼續(xù)按照原本的計(jì)劃執(zhí)行訂單,時(shí)間久了,財(cái)務(wù)系統(tǒng)和工廠(chǎng)的實(shí)際情況就會(huì)出現(xiàn)非常大的偏差。

  至于為啥沒(méi)連起來(lái),兩個(gè)原因,首先是ERPMES的開(kāi)發(fā)公司通常是兩撥人,搞財(cái)務(wù)的和搞生產(chǎn)的合作,不但互相不懂對(duì)方的職業(yè)術(shù)語(yǔ),雞同鴨講,而且互相看不上對(duì)方。另外,業(yè)務(wù)部門(mén)和生產(chǎn)部門(mén)在公司里通常是分開(kāi)運(yùn)營(yíng)。

  當(dāng)然,人民群眾的智慧是無(wú)窮的,他們是斷然不會(huì)干等著兩個(gè)系統(tǒng)的偏差越來(lái)越大的,既然系統(tǒng)不給力,咱人工上,咱們工人有力量。所以工廠(chǎng)車(chē)間通常會(huì)定期把MES的調(diào)整項(xiàng)做成一個(gè)表,交給業(yè)務(wù)部門(mén),然后由業(yè)務(wù)部門(mén)手動(dòng)在ERP中調(diào)整過(guò)來(lái)。

  ERPMES的問(wèn)題只是工廠(chǎng)內(nèi)系統(tǒng)斷層的一個(gè)問(wèn)題縮影,事實(shí)上工廠(chǎng)里還有非常多的其他系統(tǒng),設(shè)計(jì)、制造、采購(gòu)、辦公等等,這些系統(tǒng)都是一個(gè)個(gè)的信息孤島,互相都不知道對(duì)方在干啥,干到哪一步了。其中一個(gè)部分出了特殊情況,其他部分都不知道,只有等到問(wèn)題出現(xiàn)了,才能退回來(lái),所有系統(tǒng)再一個(gè)個(gè)改。

  插一句,老羅的錘子手機(jī)之所以難產(chǎn),就是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的時(shí)候,生產(chǎn)人員并沒(méi)有實(shí)時(shí)了解情況,所以實(shí)際生產(chǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)原本的牛X設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致良品率很低,只能退回去重新設(shè)計(jì)。這樣每一個(gè)產(chǎn)品都要改來(lái)改去,所以一個(gè)工業(yè)品從設(shè)計(jì)到上線(xiàn)量產(chǎn),往往要用一兩年的時(shí)間。

  當(dāng)然,這種事也不是第每天存在的,以前因?yàn)樵诠I(yè)時(shí)代,產(chǎn)品的生命周期很長(zhǎng),筆者的老東家,西門(mén)子一個(gè)型號(hào)的變頻器可以賣(mài)三十年,這樣一兩年的研發(fā)上線(xiàn)時(shí)間也就顯得不那么長(zhǎng)了,其余的問(wèn)題,靠著人工溝通,雖然有錯(cuò),倒也都相安無(wú)事。

 

  然而,可怕的狼終于還是來(lái)了。

  這兩只狼,一只叫產(chǎn)能過(guò)剩,一只叫互聯(lián)網(wǎng)。

  全球性的產(chǎn)能過(guò)剩,導(dǎo)致企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,以往一款產(chǎn)品賣(mài)三十年的做法已經(jīng)不行了,你跑不快,有的是快的。老羅的錘子手機(jī)僅僅晚上線(xiàn)了幾個(gè)月,就從一款萬(wàn)眾期待的爆款,成為了臭大街的過(guò)時(shí)貨,產(chǎn)品的生命周期大大縮短了。

  互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái),撼動(dòng)了工業(yè)時(shí)代的一大基礎(chǔ),信息不對(duì)稱(chēng)。工業(yè)時(shí)代里,因?yàn)樯a(chǎn)廠(chǎng)家無(wú)法低成本的了解每一個(gè)客戶(hù)的需求,所以往往采用一刀切的方法,就是把需求做多的性能組合到一起,成為一款產(chǎn)品。

  比如你想要一雙適合你的腳的鞋子,鞋廠(chǎng)是無(wú)法知道你的腳多大的,所以只能測(cè)量很多人的腳之后,把較集中的尺碼分成40號(hào),41號(hào),42號(hào)等等,但是如果你的腳偏肥或偏瘦,對(duì)不起,概不伺候。

  互聯(lián)網(wǎng)改變了這個(gè)局面,人與人,人與廠(chǎng)商,可以低成本的實(shí)現(xiàn)連接,從而讓每個(gè)人的個(gè)性需求被放大,人們?cè)絹?lái)越喜歡個(gè)性化的東西。但是個(gè)性化的東西需求量沒(méi)有那么大,這就需要工業(yè)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)小批量的快速生產(chǎn)。

  這兩只狼,逼迫著傳統(tǒng)工業(yè)必須做一件事,一件工業(yè)社會(huì)較不愛(ài)做的事,就是快速、小批量、定制化的生產(chǎn)。

  這個(gè)時(shí)候,先得做點(diǎn)準(zhǔn)備工作,就是工業(yè)3.0首先要進(jìn)化為3.X,所謂工業(yè)3.X,其實(shí)就是先把ERPMES等等信息系統(tǒng)徹底打通,讓工廠(chǎng)原本的所有信息孤島實(shí)現(xiàn)連通。這個(gè)時(shí)候,就從完全的自動(dòng)化和部分的信息化,進(jìn)入了完全的自動(dòng)化和完全的信息化,也就是工業(yè)3.0大圓滿(mǎn)階段。

  別小看這個(gè)過(guò)程,單就這一條,也許我們中國(guó)就需要十年甚至更長(zhǎng)才能完成。

  好了,前面的都是現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,3.0大圓滿(mǎn)之后,我們就要開(kāi)始科幻燒腦之旅了,我們終于要沖擊工業(yè)4.0了。這個(gè)過(guò)程中,3.0中以及完全的自動(dòng)化和信息化要開(kāi)始做一件事,就是結(jié)婚,生孩子。

 

  這個(gè)過(guò)程,德國(guó)叫工業(yè)4.0,美國(guó)叫工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),我們工信部稱(chēng)之為兩化融合,物聯(lián)網(wǎng)的腦殘粉們把它叫做萬(wàn)物互聯(lián)。

  這里我要說(shuō)一下,所有的物,如果需要互聯(lián)溝通時(shí),就有一個(gè)問(wèn)題,說(shuō)什么語(yǔ)言?說(shuō)英語(yǔ)、德語(yǔ)、還是四川話(huà)?

  通訊協(xié)議是什么,這個(gè)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。你可能會(huì)說(shuō),為什么不用現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的通訊方式,也就是TC/PIP協(xié)議,這是個(gè)技術(shù)問(wèn)題,沒(méi)法解釋明白(其實(shí)我這個(gè)曾經(jīng)的半桶水自動(dòng)化工程師也不怎么太懂)。簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō),互聯(lián)網(wǎng)的通訊方式,速度還是太慢,精確度還是不夠,安全性還是不好。而工業(yè)生產(chǎn)中,對(duì)于速度、精度和安全性的要求,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于你下載一部電影的要求。

  所以萬(wàn)物互聯(lián),必須需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的通訊協(xié)議。

  這也是德國(guó)的工業(yè)4.0,美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),以及中國(guó)的兩化融合中國(guó)制造2025,這些時(shí)髦的名詞背后的核心問(wèn)題,大家在爭(zhēng)這個(gè)通訊標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)世界第一,所以美國(guó)人希望從信息化層降維到自動(dòng)化層;而德國(guó)的機(jī)械制造業(yè)較強(qiáng),所以他更希望從自動(dòng)化層升格到信息化層;中國(guó)嘛,制造業(yè)第一大國(guó),互聯(lián)網(wǎng)第二強(qiáng)國(guó),所以?xún)蛇叾疾幌敫蛩阕约焊銈(gè)互聯(lián)網(wǎng)+,也叫中國(guó)制造2025。


  按照修真小說(shuō)的習(xí)慣,每一個(gè)境界都要分成一個(gè)小境界,以突顯差異和牛逼,我按照這個(gè)方法,把工業(yè)4.0也分成六重天。

  工業(yè)4.0第一重天,智能生產(chǎn)。

  之前我們說(shuō)過(guò),生產(chǎn)設(shè)備和管理信息系統(tǒng)也各自連接起來(lái),并且設(shè)備和信息系統(tǒng)之間也連接起來(lái)了。你有沒(méi)有覺(jué)得還缺點(diǎn)什么?沒(méi)錯(cuò),就是生產(chǎn)的原材料和生產(chǎn)設(shè)備還沒(méi)有連接起來(lái)。

  這個(gè)時(shí)候,我們就需要一個(gè)東西,叫做RFID,射頻識(shí)別技術(shù)。估計(jì)你聽(tīng)不懂,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),這玩意兒就相當(dāng)于一個(gè)二維碼,可以自帶一些信息,他比二維碼牛叉的地方,在于他可以無(wú)線(xiàn)通訊。

  我還是來(lái)描述一個(gè)場(chǎng)景,百事可樂(lè)的生產(chǎn)車(chē)間里,生產(chǎn)線(xiàn)上連續(xù)過(guò)來(lái)了三個(gè)瓶子,每個(gè)瓶子都自帶一個(gè)二維碼,里面記錄著這是為張三、李四和王二麻子定制的可樂(lè)。

  第一個(gè)瓶子走到灌裝處時(shí),通過(guò)二維碼的無(wú)線(xiàn)通訊告訴中控室的控制器,說(shuō)張三喜歡甜一點(diǎn)的,多放糖,然后控制器就告訴灌裝機(jī)器手,“加二斤白糖!”(張三真倒霉……)。

  第二個(gè)瓶子過(guò)來(lái),說(shuō)李四是糖尿病,不要糖,控制器就告訴機(jī)器手,“這貨不要糖!”

  第三個(gè)瓶子過(guò)來(lái),說(shuō)王二麻子要的是芬達(dá),控制就告訴灌可樂(lè)的機(jī)械手“你歇會(huì)”,再告訴灌芬達(dá)的機(jī)械手,“你上!”

  看到了,多品種、小批量、定制生產(chǎn),每一灌可樂(lè)從你在網(wǎng)上下單的那一刻起,他就是為你定制的,他所有的特性,都是符合你的喜好的。

  這就是智能生產(chǎn)。

 

  工業(yè)4.0第二重天,智能產(chǎn)品。

  生產(chǎn)的過(guò)程智能化了,那么作為成品的工業(yè)產(chǎn)品,也同樣可以智能化,這個(gè)不難理解,你們看到的什么智能手環(huán)、智能自行車(chē)、智能跑鞋等等智能硬件都是這個(gè)思路。就是把產(chǎn)品作為一個(gè)數(shù)據(jù)采集端,不斷的采集用戶(hù)的數(shù)據(jù)并上傳到云端去,方便用戶(hù)進(jìn)行管理。

  德美工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心分歧之一,就是先干智能工廠(chǎng),還是先搞智能產(chǎn)品。德國(guó)希望前者,美國(guó)希望后者。至于中國(guó),我們就搞加,還是加這個(gè)東西好,正加反加都行。

 

  工業(yè)4.0第三重天,生產(chǎn)服務(wù)化。

  剛才說(shuō)了,智能產(chǎn)品會(huì)不斷地采集用戶(hù)的數(shù)據(jù)和狀態(tài),并上傳給廠(chǎng)商,這個(gè)就使一種新的商業(yè)模式成為可能,向服務(wù)收費(fèi)。我好多年前在西門(mén)子的時(shí)候,西門(mén)子就提出來(lái)向服務(wù)收費(fèi),當(dāng)時(shí)我覺(jué)得這是德國(guó)佬拍腦袋想出來(lái)的決定,但是現(xiàn)在我才明白這是若干年前就已經(jīng)開(kāi)始為工業(yè)4.0的生產(chǎn)服務(wù)化布局了。你對(duì)西門(mén)子的印象是什么?冰箱?西門(mén)子這些年已經(jīng)悄然并購(gòu)了多家有名軟件公司,成為僅次于SAP的歐洲第二大軟件公司了。

  這個(gè)服務(wù)是什么呢?比如西門(mén)子生產(chǎn)一臺(tái)高鐵的牽引電機(jī),以往就是直接賣(mài)一臺(tái)電機(jī)而已,現(xiàn)在這臺(tái)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)不斷的把數(shù)據(jù)傳回給西門(mén)子的工廠(chǎng),這樣西門(mén)子就知道你的電機(jī)現(xiàn)在的運(yùn)行狀況,以及什么時(shí)候需要檢修了。高鐵廠(chǎng)商以往是怎么做的?一刀切,定一個(gè)時(shí)間,到時(shí)間了不管該不該修都去修一下,跟我們的汽車(chē)保養(yǎng)沒(méi)什么差別。現(xiàn)在西門(mén)子可以告訴你什么時(shí)候需要修什么時(shí)候需要養(yǎng)護(hù),你要想知道,對(duì)不起,給錢(qián)。

  再舉個(gè)例子,智能產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)后,每一輛汽車(chē)都會(huì)不斷地采集周邊的數(shù)據(jù),來(lái)決定自己的行駛路線(xiàn),整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)會(huì)完全服務(wù)化,任何人都不需要再買(mǎi)車(chē),也許某天自己開(kāi)車(chē)會(huì)造成嚴(yán)重的違法行為,因?yàn)樵O(shè)備是智能的,而人確是不可控的。

  在這個(gè)階段,所有的生產(chǎn)廠(chǎng)商都會(huì)向服務(wù)商轉(zhuǎn)型。

 

  工業(yè)4.0第四重天,云工廠(chǎng)。

  當(dāng)工廠(chǎng)的兩化融合進(jìn)一步深入的時(shí)候,另一種新的商業(yè)模式就有要孕育而生了,這就是云工廠(chǎng)。

  工廠(chǎng)里的設(shè)備現(xiàn)在也是智能的了,他們也在不斷地采集自己的數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上,此時(shí)我們就可以看到,哪些工廠(chǎng)的哪些生產(chǎn)線(xiàn)正在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),哪些是有空閑的。那么這些存在空閑的工廠(chǎng),就可以出賣(mài)自己的生產(chǎn)能力,為其他需要的人去進(jìn)行生產(chǎn)。

  互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)為什么發(fā)展的這么快,就是因?yàn)閯?chuàng)業(yè)者只需要專(zhuān)注于產(chǎn)品和模式創(chuàng)新,不需要自己去買(mǎi)一個(gè)服務(wù)器,而是直接租用云端的服務(wù)就行了。而目前工業(yè)的創(chuàng)業(yè)者,還是要不斷地糾結(jié)于找OEM代工還是自建工廠(chǎng)中,這個(gè)極大地限制了工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新。當(dāng)云工廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)的時(shí)候,我預(yù)言中國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)一個(gè)比互聯(lián)網(wǎng)大百倍以上的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)浪潮,那個(gè)時(shí)候這個(gè)社會(huì)的一切都將被深刻的改變。


  工業(yè)4.0第五重天,跨界打擊。

  互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)天天說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)打擊傳統(tǒng)行業(yè),什么谷歌小米阿里巴巴樂(lè)視,可是我告訴你,當(dāng)工業(yè)4.0進(jìn)入第五重天時(shí),工業(yè)企業(yè)的跨界打擊將比這些互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)猛烈百倍。這個(gè)過(guò)程將從根本上撼動(dòng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)的根基,重塑整個(gè)商業(yè)社會(huì)。

  舉個(gè)例子,一個(gè)生產(chǎn)手表的廠(chǎng)商,這個(gè)表每天貼著你的身體,采集你身體的各項(xiàng)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)對(duì)于手表廠(chǎng)商也許沒(méi)啥用,但是對(duì)于保險(xiǎn)公司就是個(gè)金庫(kù),這個(gè)時(shí)候,手表廠(chǎng)商搖身一變,就能成為較好的保險(xiǎn)公司。

  當(dāng)自動(dòng)化和信息化深度融合的時(shí)候,跨界競(jìng)爭(zhēng)將成為一種常態(tài),所有的商業(yè)模式都將被重塑。

 

  工業(yè)4.0大圓滿(mǎn),黑客帝國(guó)。

  整個(gè)工業(yè)4.0過(guò)程,就是自動(dòng)化和信息化不斷融合的過(guò)程,也是用軟件重新定義世界的過(guò)程。

  在未來(lái),多元宇宙將在虛擬世界成為現(xiàn)實(shí),一個(gè)現(xiàn)實(shí)的世界將對(duì)應(yīng)無(wú)數(shù)個(gè)虛擬世界。改變現(xiàn)實(shí)世界,虛擬世界會(huì)改變;改變虛擬世界,現(xiàn)實(shí)世界也會(huì)改變。一切都在基于數(shù)據(jù)被精確的控制當(dāng)中,人類(lèi)的大部分體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)都將被機(jī)器和人工智能所取代,所有當(dāng)下的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理都將不再試用。

  但是有一些東西是不會(huì)變的,我相信。

  人類(lèi)的愛(ài)、責(zé)任、勇敢,對(duì)未來(lái)和自由的向往,以及永無(wú)止境的奮斗。

生生不息!! 

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