《電子技術(shù)應(yīng)用》
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工業(yè)4.0的未來 在自動化流水線上定制產(chǎn)品

2016-08-30

  最近,關(guān)于工業(yè)4.0,、智能制造的爭論特別多:長征七號是不是工業(yè)4.0? 工業(yè)4.0是不是一場革命?鋼鐵行業(yè)首先要追求個性化生產(chǎn)嗎?我覺得,,產(chǎn)生這些爭論的原因,部分是對理論的本質(zhì)理解不深,、容易陷入邯鄲學(xué)步,。

  為了闡明本質(zhì),我首先用最簡短的方式給工業(yè)4.0工廠下一個定義:

  理想的工業(yè)4.0就是:在(自動化)流水線上經(jīng)濟(jì)性地生產(chǎn)定制化產(chǎn)品,。

  這里,,筆者在自動化上加了一個(),意思是理想的狀況應(yīng)該是自動化生產(chǎn)線,。與常見說法不同的是,,我的這個概念不是用互聯(lián)網(wǎng)、CPS等技術(shù)要素來定義的,,很可能會引起爭議,。為此,需要說明一下,。我認(rèn)為,,在理想狀態(tài)下,工業(yè)4.0的工廠應(yīng)該以自動化流水線(工業(yè)3.0)為基礎(chǔ),。每一次的工業(yè)革命都是對上一次工業(yè)革命繼承基礎(chǔ)上的延伸:工業(yè)1.0是機(jī)器生產(chǎn),,工業(yè)2.0是機(jī)器生產(chǎn)基礎(chǔ)上的流水線;工業(yè)3.0是流水線基礎(chǔ)上的自動化流水線。按照這個邏輯,,工業(yè)4.0應(yīng)該是工業(yè)3.0的自然延伸,、集成基礎(chǔ)上的延伸,所以應(yīng)該以自動化流水線為基礎(chǔ),。

  這種認(rèn)識可能引發(fā)的爭議,,是把“工業(yè)4.0”的外延縮小了;工業(yè)4.0的主流企業(yè)可能非常少:未必采用個性化定制的生產(chǎn)方式,甚至也未必采用自動化流水線,。

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  把“工業(yè)4.0”的外延縮小是不是有道理呢?我們還是要看看現(xiàn)狀:即便是在工業(yè)最發(fā)達(dá)的西方國家,,也不是所有的工業(yè)企業(yè)都用自動化流水線(工業(yè)3.0)組織生產(chǎn)。這些情況包括:特殊的產(chǎn)品(如科研設(shè)備,、高檔奢侈品),、體積特別大或特別重要的產(chǎn)品(特別是工程項(xiàng)目,如工廠的生產(chǎn)線,、飛船,、大壩等)。這些行業(yè)沒有發(fā)展到工業(yè)3.0的階段,,恐怕未必適合延伸到工業(yè)4.0,。另外,,還有些3.0的行業(yè)未必需要升級到工業(yè)4.0,如零部件的生產(chǎn)企業(yè),。在零部件層面,,更加重視標(biāo)準(zhǔn)化而不是個性化。

  如果上述觀點(diǎn)是成立的,,則無論長征七號火箭的數(shù)字化設(shè)計水平再高,,都不能算是以工業(yè)4.0的方式生產(chǎn)的。當(dāng)然,,其很多技術(shù)顯然屬于智能制造的范疇,。

  長期以來,定制化和自動化流水線兩種方式是共存的,,卻很少結(jié)合在一起,。工業(yè)4.0的目標(biāo),是試圖將兩者結(jié)合在一起,。導(dǎo)致兩者難以結(jié)合的矛盾在于:流水線本身的成本是靠批量生產(chǎn)來攤薄的,。所以,要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0須有兩個基本的條件:大量的定制化需求,、能夠生產(chǎn)定制化產(chǎn)品的自動化流水線,。這樣才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、超越工業(yè)3.0,。

  這樣看來,,轉(zhuǎn)型是個量變到質(zhì)變的過程。

  網(wǎng)絡(luò)化,、數(shù)字化的作用是提高了工業(yè)4.0的經(jīng)濟(jì)性,。這一點(diǎn)至少體現(xiàn)在如下四點(diǎn):

  首先,互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)大定制化的市場,。如果沒有互聯(lián)網(wǎng),,個性化需求的收集就很困難,本質(zhì)是增加了成本,。

  其次,數(shù)字化保證了定制化生產(chǎn)的交貨期,。

  第三,,信息集成和CPS解決了定制化的生產(chǎn)組織問題。

  第四,,數(shù)字化,、網(wǎng)絡(luò)化有效地解決了產(chǎn)品的維修維護(hù)問題。

  然而,,凡事都有例外,。

  國內(nèi)外很多優(yōu)秀的鋼鐵企業(yè),在20多年前就在自動化生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)了按訂單組織生產(chǎn)等個性化定制。如何解釋這種現(xiàn)象呢?這是由鋼鐵行業(yè)的特殊性決定的,。

  首先,,鋼鐵行業(yè)的個性化定制,還是有一定批量的;一定批量意味著生產(chǎn)的節(jié)奏不會太快,,人可以有效地介入生產(chǎn)組織;這時,,信息來源必須統(tǒng)一(寶鋼稱作數(shù)據(jù)不落地),但卻不一定需要CPS進(jìn)行自動的調(diào)度,。

  其次,,跟蹤問題容易解決。鋼鐵的跟蹤是從鋼包到鋼坯再到鋼卷,,是順序生產(chǎn)下來的,。這一點(diǎn)不像有些機(jī)械加工行業(yè),一個產(chǎn)品需要跟蹤大量的相關(guān)零件和部件,,必須依靠RFID才行,。需要跟蹤的信息也相對簡單。

  第三,,鋼鐵的用戶是企業(yè),,定制的需求和價值更大。歷史上,,鋼鐵是最重要的工業(yè)行業(yè)之一;由于體量大,,任何微小的改進(jìn)都能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。所以,,先進(jìn)技術(shù)往往首先用在鋼鐵上,。我們同時注意到:即便是鋼鐵產(chǎn)品,也是定制化生產(chǎn)和非定制化生產(chǎn)并存的,。其中的差別,,就是經(jīng)濟(jì)性的差異決定的。

  某種意義上講,,這反映了鋼鐵行業(yè)的先進(jìn)性和復(fù)雜性,。所謂先進(jìn)性,指的鋼鐵行業(yè)率先實(shí)現(xiàn)了自動化流水線上的“定制化生產(chǎn)”,、實(shí)現(xiàn)了“工業(yè)3.5”;對定制化的反對聲,,是因?yàn)殇撹F人首先意識到過于強(qiáng)調(diào)個性化的危害。所謂復(fù)雜性,,指的是鋼鐵的品種很多,、質(zhì)量要求千差萬別,有些理念不適合所有品種,。

  由此可見,,先進(jìn)的鋼鐵行業(yè)目前的重點(diǎn)應(yīng)該是解決“工業(yè)3.5后”的問題,。在筆者看來,這個階段強(qiáng)調(diào)的不是通過信息化實(shí)現(xiàn)“個性化生產(chǎn)”,,而是用信息化手段推進(jìn)“個性化服務(wù)”,,其本質(zhì)就是將“知識”和“信息”疊加在產(chǎn)品上,從而讓用戶使用更方便,。

  在中國,,工業(yè)4.0還有一個“異類”,這就是紅領(lǐng)制衣,。這個企業(yè)是在手工流水線而不是自動化流水線的基礎(chǔ)上進(jìn)行個性化定制,。也就是說,同時具備工業(yè)2.0和工業(yè)4.0的雙重特點(diǎn),。從某種意義上說,,這個例子也可以看作“工業(yè)3.5”。

  在筆者看來,,工業(yè)3.0的極限應(yīng)該是無人的自動化流水線,。筆者認(rèn)為:工業(yè)4.0的起步可以從手工流水線加個性化定制,終點(diǎn)是在無人的,、全自動流水線上生產(chǎn)定制化產(chǎn)品,。

  至于智能制造,在筆者看來,,可以用技術(shù)要素來定義:數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化,。這樣一來,智能制造的范疇比工業(yè)4.0要大得多,,影響的行業(yè)也多得多,。

  從鋼鐵行業(yè)、紅領(lǐng)的例子可以看出,,實(shí)踐者的腳步并不會被理論所局限,,而是走到了理論的前面。技術(shù)進(jìn)步是以經(jīng)濟(jì)上的成功為前提的,。在這個前提下,,成功的路子有若干條,其共性是充分利用ICT技術(shù),,發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),。


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