工业4.0与智能制造的概念本质及其在行业的落地

　　最近，关于工业4.0、智能制造的争论特别多：长征七号是不是工业4.0? 工业4.0是不是一场革命?钢铁行业首先要追求个性化生产吗?我觉得，产生这些争论的原因，部分是对理论的本质理解不深、容易陷入邯郸学步。

　　为了阐明本质，我首先用最简短的方式给工业4.0工厂下一个定义：

　　理想的工业4.0就是：在(自动化)流水线上经济性地生产定制化产品。

　　这里，笔者在自动化上加了一个()，意思是理想的状况应该是自动化生产线。与常见说法不同的是，我的这个概念不是用互联网、CPS等技术要素来定义的，很可能会引起争议。为此，需要说明一下。我认为，在理想状态下，工业4.0的工厂应该以自动化流水线(工业3.0)为基础。每一次的工业革命都是对上一次工业革命继承基础上的延伸：工业1.0是机器生产，工业2.0是机器生产基础上的流水线;工业3.0是流水线基础上的自动化流水线。按照这个逻辑，工业4.0应该是工业3.0的自然延伸、集成基础上的延伸，所以应该以自动化流水线为基础。

　　这种认识可能引发的争议，是把“工业4.0”的外延缩小了;工业4.0的主流企业可能非常少：未必采用个性化定制的生产方式，甚至也未必采用自动化流水线。

　　把“工业4.0”的外延缩小是不是有道理呢?我们还是要看看现状：即便是在工业最发达的西方国家，也不是所有的工业企业都用自动化流水线(工业3.0)组织生产。这些情况包括：特殊的产品(如科研设备、高档奢侈品)、体积特别大或特别重要的产品(特别是工程项目，如工厂的生产线、飞船、大坝等)。这些行业没有发展到工业3.0的阶段，恐怕未必适合延伸到工业4.0。另外，还有些3.0的行业未必需要升级到工业4.0，如零部件的生产企业。在零部件层面，更加重视标准化而不是个性化。

　　如果上述观点是成立的，则无论长征七号火箭的数字化设计水平再高，都不能算是以工业4.0的方式生产的。当然，其很多技术显然属于智能制造的范畴。

　　长期以来，定制化和自动化流水线两种方式是共存的，却很少结合在一起。工业4.0的目标，是试图将两者结合在一起。导致两者难以结合的矛盾在于：流水线本身的成本是靠批量生产来摊薄的。所以，要实现工业4.0须有两个基本的条件：大量的定制化需求、能够生产定制化产品的自动化流水线。这样才能实现经济性、超越工业3.0。

　　这样看来，转型是个量变到质变的过程。

　　网络化、数字化的作用是提高了工业4.0的经济性。这一点至少体现在如下四点：

　　首先，互联网扩大定制化的市场。如果没有互联网，个性化需求的收集就很困难，本质是增加了成本。

　　其次，数字化保证了定制化生产的交货期。

　　第三，信息集成和CPS解决了定制化的生产组织问题。

　　第四，数字化、网络化有效地解决了产品的维修维护问题。

　　然而，凡事都有例外。

　　国内外很多优秀的钢铁企业，在20多年前就在自动化生产线上实现了按订单组织生产等个性化定制。如何解释这种现象呢?这是由钢铁行业的特殊性决定的。

　　首先，钢铁行业的个性化定制，还是有一定批量的;一定批量意味着生产的节奏不会太快，人可以有效地介入生产组织;这时，信息来源必须统一(宝钢称作数据不落地)，但却不一定需要CPS进行自动的调度。

　　其次，跟踪问题容易解决。钢铁的跟踪是从钢包到钢坯再到钢卷，是顺序生产下来的。这一点不像有些机械加工行业，一个产品需要跟踪大量的相关零件和部件，必须依靠RFID才行。需要跟踪的信息也相对简单。

　　第三，钢铁的用户是企业，定制的需求和价值更大。历史上，钢铁是最重要的工业行业之一;由于体量大，任何微小的改进都能带来巨大的经济效益。所以，先进技术往往首先用在钢铁上。我们同时注意到：即便是钢铁产品，也是定制化生产和非定制化生产并存的。其中的差别，就是经济性的差异决定的。

　　某种意义上讲，这反映了钢铁行业的先进性和复杂性。所谓先进性，指的钢铁行业率先实现了自动化流水线上的“定制化生产”、实现了“工业3.5”;对定制化的反对声，是因为钢铁人首先意识到过于强调个性化的危害。所谓复杂性，指的是钢铁的品种很多、质量要求千差万别，有些理念不适合所有品种。

　　由此可见，先进的钢铁行业目前的重点应该是解决“工业3.5后”的问题。在笔者看来，这个阶段强调的不是通过信息化实现“个性化生产”，而是用信息化手段推进“个性化服务”，其本质就是将“知识”和“信息”叠加在产品上，从而让用户使用更方便。

　　在中国，工业4.0还有一个“异类”，这就是红领制衣。这个企业是在手工流水线而不是自动化流水线的基础上进行个性化定制。也就是说，同时具备工业2.0和工业4.0的双重特点。从某种意义上说，这个例子也可以看作“工业3.5”。

　　在笔者看来，工业3.0的极限应该是无人的自动化流水线。笔者认为：工业4.0的起步可以从手工流水线加个性化定制，终点是在无人的、全自动流水线上生产定制化产品。

　　至于智能制造，在笔者看来，可以用技术要素来定义：数字化和网络化。这样一来，智能制造的范畴比工业4.0要大得多，影响的行业也多得多。

　　从钢铁行业、红领的例子可以看出，实践者的脚步并不会被理论所局限，而是走到了理论的前面。技术进步是以经济上的成功为前提的。在这个前提下，成功的路子有若干条，其共性是充分利用ICT技术，发现经济增长点。