制造企业如何实现工业4.0？三个基本特征以及要求和挑战

　　制造业是国家综合实力的象征,是在全球化竞争中赖以生存的资本和保障。规模雄厚、结构优化、技术创新、质量优异、产业链国际主导地位突出的制造业是国民经济持续发展和繁荣以及国家安全的基础。

　　工业4.0的三个基本特征

    —垂直整合：各机器及生产线的自控系统、工厂的制造执行系统(MES)、以及ERP等系统的整合,打破信息化系统与自动化系统之间的历史鸿沟,使工厂与企业的生产制造能力得以优化。

    —水平整合：企业内部及跨企业边界的各业务系统之间的整合,使得信息的共享、业务功能的组合可以跨越组织的边界,使价值链的整体竞争力得以提升。

    —端到端价值链的数字化整合 ：这是实现“智能制造云”的愿景,用户只要提交需求,就可以获得所需的产品,而云端相关价值链各企业的制造与业务能力都以API的方式发布,使得快速柔性组合与安全调度执行成为可能,最大化发挥生态系统的设计、制造、服务等多方面的综合能力。

    复杂命题 工业4.0是一个复杂的命题,从关键的用户需求—工业4.0产品的角度切入,有助于理解其要义与精髓。

     工业产品经历了从传统产品(包括机械与电气部分〕,到智能产品(增加了电控、传感、软件与用户交互界面部分〕,再到当下个性化、软件定义、智能互联的产品(增加了网络连接，并得到后端产品平台强大计算分析能力的支撑〕的演变。特斯拉就是工业4.0产品的一个典型代表,其精致的工业设计、 创新的电池动力系统、以及强大丰富的车载软件系统,为用户提供极致的个性化(大多通过软件体现〕使用体验。而其后端所连接的强大软件平台则提供了丰富的内容、服务、分析、应用等支持,是特斯拉汽车产品不可或缺的组成部分。从特斯拉的成功可以看出工业4.0产品是工业化与信息化深度融合的结晶。

    全系统变革

    工业4.0意味着产品全生命周期乃至全价值链、全生态系统的变革。

    工业4.0产品，推动了设计、生产、销售与服务等各个环节以及相关价值链、 生态系统的变革与重塑。

     在生产的环节,需要通过物联网的实施及从生产系统到ERP系统的垂直整合,以及与CRM,SCM等系统的水平整合,实现生产的自动化、柔性化、智能化。使得整个生产的体系(包括上游材料与部件供应商〕能够针对“多批微量”的订单灵活组合各种材料、部件、能力与流程, 高效、大规模地完成个性化生产的任务,并联动下游的客户服务及上游的研发,使得客户得到最佳的产品体验与服务,并基于实时收集的客户反馈与使用数据,实现产品的快速演进与创新,不断提升竞争优势。我们认为工业4.0转型,不是3.0时代MES，ERP，SCM，PLM，CRM等系统的简单集成或更新换代;而是借助新技术(物联网、大数据等〕在多个维度对企业及价值链的革命性整合、重塑与创新。工厂不再是“黑盒子”,而是清晰透明的服务提供方。不只是工厂,整个产业链的参与者(研发、供货、销售、服务等〕的各种能力都用API的方式来发布、被调用、接受监管,形成一个 “Manufacturing as a Service”的开放、灵活、自主、优化的合作体系,这将使企业及其价值链具备核心竞争优势。

   “工业4.0”的挑战和要求 在工业4.0的趋势之下,现有工厂将面临四大业务挑战和五大管理要求。

    四大业务挑战 1. 质量成本压力2. 产量及获利的不可预见性3. 生产设备的管理与维护费用压力4. 生产流程与设备的自动化需求

    五大管理要求 1. 工厂信息：必须完整且实时可视，以支持智能制造的多阶段分析需求;2. 设备自动化：具备接受控制指令修改设备属性能力;3. 设备维护：由3.0时代的定期维护进化成4.0所要求的主动性维护;4. 工厂耗能：实现智慧管理，增加对环境的绿色责任;5. 互联供应链：必须支持端到端的全面物联网相联。而支撑以上挑战与要求的手段,除了完善互联机器自动化(Connected Machine Automation)及制造执行系统(MES)之外,还需配合大数据分析、云计算、移动设备和信息安全体系,以实现诸如生产线优化排程、产品质量早期预警、生产设备预测性维护等竞争优势。

    全方位改变 当工业4.0的平台充分运行的时候,其影响如草地自动洒水机一般,全方位地改变了周遭领域。例如:

    ——社交媒体 ：由社交媒体接触客户,感知客户;并由电子商务的方式活化营销手段、价格优化管理;再由具备360度客户画像的呼叫中心支撑售后服务,提升客户体验。 这些影响提升了销售服务

    ——客户分析 ：依赖大数据的手段深入了解客户,并预测进一步的产品需求;使用产品生命周期管理的方式,以市场为导向开发下一系列产品。这些影响提升了产品的研发设计。          ——通过产品分析,早期发现并解决质量问题 。一方面可以降低保修成本,同时提升客户对产品、品牌的体验;通过诊断维修分析,避免不必要的维护停机并提高首次响应完成的比例。这些影响优化生产运营的效率。这些提升、优化将直接影响业务层,不但增加产品的销售,也增加了质保与服务合同的延伸,甚至相关其他产品的销售。

    变革战略 常见的工业4.0转型变革战略实施路线图包括如下三个阶段。

    第一阶段 :M2M(厂内与企业内厂际互联)：工厂内系统、设备与机器间在物联网的基础上互联互通。逐步达到全企业内所有工厂间运营、监控和管理决策的完整联系。由此激发主要生产力的提升,并增强运营决策灵活性。

    第二阶段 :B2B(价值链上所有企业互联)：实现企业全方位供应链的互联互通。包含上游所有各级供应商的相关系统 (系统内包含相关设备的物联网信息〕以及下游各渠道的系统终端或设备。 以此增加生产力,提升效率与灵活性。

    第三阶段 :C2M(消费者与相关工厂间互联)：此一阶段又称为“以软件定义产品与制造”阶段。在这阶段中,产品方面的需求、设计、测试、上市,以及制造方面的工厂、制造、物流、服务,都在企业安全的架构体系之下全面地在云端互联互通。从而产生新的商机、新的业务模式和新的盈利模型。

    转型的支撑力 工业4.0的转型主要需要三大核心支柱的支撑:——全面物联网建设。透过传感器、RFID、网关等技术的配置与建设,为全面自动化、智能化打好基础。——工业4.0转型途径(Industry 4.0 Approaches)。工业4.0转型途径泛指公司管理文化的升级与改变。要以务实、严谨的管理态度,科学及数据分析的方法决策,精简流程,快速反应。——构建新的生态系统。全面C2M的环境建设,新的生态系统的搭建,为企业创新提供新的业务环境。此时企业凭借新的能力、新的市场环境(包含产业市场、人力市场、资本市场等〕创造新的企业商业和服务模型。

    业务价值与能力提升 工业4.0的转型,将为企业带来全面的业务价值与能力提升,主要集中在加速产品创新,优化生产运营及交付全新服务三个方面。具体而言:——企业具备生产制造的高灵活性和更能适应市场的生产流程。——专业化聚焦能力。在完善全面产品生命周期管理,企业生产价值链互联互动之后,企业已经具备针对特定用户需求的专业化聚焦能力。——提升以价值链为单位的整体竞争能力。欧美标杆产业通常由本身最具竞争力的产品线开始,稳定的掌握市场优势。