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工業(yè)4.0與智能制造的概念本質及其在行業(yè)的落地

來源:中國工業(yè)評論

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:工業(yè)4.0 智能制造 鋼鐵行業(yè)

        最近,關于工業(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嗎?我覺得,產生這些爭論的原因,部分是對理論的本質理解不深、容易陷入邯鄲學步。

      為了闡明本質,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)濟性地生產定制化產品。

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

      這種認識可能引發(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方式,甚至也未必采用自動化流水線。

      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。這些情況包括:特殊的產品(如科研設備、高檔奢侈品)、體積特別大或特別重要的產品(特別是工程項目,如工廠的生產線、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,如零部件的生產企業(yè)。在零部件層面,更加重視標準化而不是個性化。

        如果上述觀點是成立的,則無論長征七號火箭的數(shù)字化設計水平再高,都不能算是以工業(yè)4.0的方式生產的。當然,其很多技術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,卻很少結合在一起。工業(yè)4.0的目標,是試圖將兩者結合在一起。導致兩者難以結合的矛盾在于:流水線本身的成本是靠批量生產來攤薄的。所以,要實現(xiàn)工業(yè)4.0須有兩個基本的條件:大量的定制化需求、能夠生產定制化產品的自動化流水線。這樣才能實現(xiàn)經(jīng)濟性、超越工業(yè)3.0。

      這樣看來,轉型是個量變到質變的過程。

      網(wǎng)絡化、數(shù)字化的作用是提高了工業(yè)4.0的經(jīng)濟性。這一點至少體現(xiàn)在如下四點:

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

      其次,數(shù)字化保證了定制化生產的交貨期。

      第三,信息集成和CPS解決了定制化的生產組織問題。

      第四,數(shù)字化、網(wǎng)絡化有效地解決了產品的維修維護問題。

      然而,凡事都有例外。

      國內外很多優(yōu)秀的鋼鐵企業(yè),在20多年前就在自動化生產線上實現(xiàn)了按訂單組織生產等個性化定制。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的節(jié)奏不會太快,人可以有效地介入生產組織;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進行自動的調度。

      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,是順序生產下來的。這一點不像有些機械加工行業(yè),一個產品需要跟蹤大量的相關零件和部件,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,任何微小的改進都能帶來巨大的經(jīng)濟效益。所以,先進技術往往首先用在鋼鐵上。我們同時注意到:即便是鋼鐵產品,也是定制化生產和非定制化生產并存的。其中的差別,就是經(jīng)濟性的差異決定的。

      某種意義上講,這反映了鋼鐵行業(yè)的先進性和復雜性。所謂先進性,指的鋼鐵行業(yè)率先實現(xiàn)了自動化流水線上的“定制化生產”、實現(xiàn)了“工業(yè)3.5”;對定制化的反對聲,是因為鋼鐵人首先意識到過于強調個性化的危害。所謂復雜性,指的是鋼鐵的品種很多、質量要求千差萬別,有些理念不適合所有品種。

      由此可見,先進的鋼鐵行業(yè)目前的重點應該是解決“工業(yè)3.5后”的問題。在筆者看來,這個階段強調的不是通過信息化實現(xiàn)“個性化生產”,而是用信息化手段推進“個性化服務”,其本質就是將“知識”和“信息”疊加在產品上,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上進行個性化定制。也就是說,同時具備工業(yè)2.0和工業(yè)4.0的雙重特點。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的極限應該是無人的自動化流水線。筆者認為:工業(yè)4.0的起步可以從手工流水線加個性化定制,終點是在無人的、全自動流水線上生產定制化產品。

      至于智能制造,在筆者看來,可以用技術要素來定義:數(shù)字化和網(wǎng)絡化。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)、紅領的例子可以看出,實踐者的腳步并不會被理論所局限,而是走到了理論的前面。技術進步是以經(jīng)濟上的成功為前提的。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,發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟增長點。 


    (審核編輯: 智匯小蟹)

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