近些年,，中國制造業(yè)企業(yè)普遍面臨產(chǎn)能過剩和成本上漲等發(fā)展問題,。國家信息中心報告顯示,，中國制造業(yè)產(chǎn)能持續(xù)過剩,，與此同時勞動力,、土地和能源等成本不斷走高。牛津經(jīng)濟研究院調(diào)研結(jié)果顯示,，2016年中國勞動力生產(chǎn)率僅為美國的14%左右,，然而勞動力成本已與美國基本持平。與歐美等國相比,，發(fā)展參差不齊,、大而不強是我國制造業(yè)的主要現(xiàn)狀。
在摸索轉(zhuǎn)型的過程中,，不少企業(yè)都把目光對準了工業(yè)4.0為代表的智能制造模式來進行轉(zhuǎn)型升級,。然而，根據(jù)麥肯錫2016年11月發(fā)布的一項調(diào)查研究,，中國制造業(yè)企業(yè)對于工業(yè)4.0熱情有余,，但準備不足。超過70%的中國受訪企業(yè)相信技術(shù)革命將增強自身競爭力,，但只有57%的中國企業(yè)對工業(yè)4.0做好了充分的準備,，遠低于美國(71%)和德國(68 %)。
圍繞工業(yè)4.0也有很多迷思：有人認為工業(yè)4.0就是機器換人,，有人認為是更強大的信息化,，有人認為就是制造業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”……
“ 工業(yè)4.0真正本質(zhì)不是追求所謂的高新技術(shù)，而是利用先進的數(shù)字化智能制造技術(shù),，以快的速度滿足客戶個性化需求,，從而提高用戶的滿意度并確保企業(yè)的持續(xù)競爭力?！?/span>
在技術(shù)手段上,，工業(yè)4.0運用信息化和自動化兩化融合的技術(shù)，共同服務(wù)于滿足用戶的個性化需求,。在轉(zhuǎn)型的路徑上,，中國企業(yè)并不應(yīng)該盲目跟風歐美，而應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實際情況進行適當?shù)纳壐脑臁?/span>
工業(yè)4.0：體驗至上的新經(jīng)濟
縱觀工業(yè)化制造的發(fā)展進程,，筆者認為可以分為四個階段,，或者稱為四次工業(yè)革命。
第一次工業(yè)革命是英國開創(chuàng)的機械化生產(chǎn)時代,。以瓦特發(fā)明蒸汽機為契機,，機械替代傳統(tǒng)的手工勞力,，解決了生產(chǎn)制造的人力問題。
第二次工業(yè)革命是美國福特公司引入的批量生產(chǎn),，具體表現(xiàn)為大規(guī)模批量流水線以及科學式管理,，解決了生產(chǎn)制造的數(shù)量問題。
第三次工業(yè)革命是日本的精益生產(chǎn),，以豐田精益系統(tǒng)(JIT)為典型代表,，以自動化、JIT和零庫存解決了質(zhì)量問題,。
第四次工業(yè)革命是由德國帶頭的智能生產(chǎn)(工業(yè)4.0),，意在通過大規(guī)模定制解決用戶體驗問題。在延續(xù)自動化,、信息化發(fā)展趨勢的同時,，工業(yè)4.0試圖通過降低滿足客戶個性化需求的時間來提高客戶的使用滿意度。
具體來看,，四次工業(yè)革命的差異可以體現(xiàn)在它們的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),、能源動力以及組織結(jié)構(gòu)上。
從產(chǎn)品上來說,，以汽車為例,，工業(yè)1.0時代的汽車僅有一個小鍋爐在車底下燒木柴。2.0時代的汽車以福特Model T為典型代表,，純機械操作,，顏色和型號統(tǒng)一而單調(diào)。標準化,、價格低廉的福特Model T讓汽車成為了大眾消費的標配,。到了3.0時代，市場上出現(xiàn)了更多汽車品牌,，它們在外觀性能等方面也紛紛差異化,。曾經(jīng)壟斷市場的福特也在激烈的競爭面前被迫轉(zhuǎn)型。工業(yè)4.0時代,，汽車的定位則從一個單一的汽車產(chǎn)品過渡到滿足交通需求、定義生活品質(zhì)的全套服務(wù)體驗,，例如特斯拉為顧客提供自主試駕,、預(yù)訂和個性化定制等服務(wù)，通用汽車提供全生命周期服務(wù)等,。
從能源動力上來說,，第一次工業(yè)革命主要使用蒸汽動力，第二次由蒸汽變成了電力(化石燃料),，第三次工業(yè)革命的動力能源以化石燃料為主,，逐步向新能源轉(zhuǎn)移,。第四次工業(yè)革命(工業(yè)4.0)里，預(yù)計新能源將占主導(dǎo)地位,，化石燃料將逐步減少,。
從組織結(jié)構(gòu)上來說，工業(yè)1.0時代以作坊,、匠人手工鋪為主,，機器只是輔助人工作的手段。2.0時代組織架構(gòu)發(fā)展成中央控制的大規(guī)模流水線工廠,。3.0時代,，豐田的精益生產(chǎn)系統(tǒng)成為主流，注重供應(yīng)鏈管理,、追求零庫存的JIT拉動式生產(chǎn)模式被紛紛效仿,。而工業(yè)4.0時代，傳統(tǒng)工廠的概念已不再存在,，物聯(lián)網(wǎng)連接起制造商,、零件商、消費者和設(shè)計者等生態(tài)流程上的多方角色形成一張智能制造的網(wǎng)絡(luò),。
工業(yè)4.0的核心目的是解決定制生產(chǎn)問題,，同時降低這樣做的時間與成本。在工業(yè)3.0時代,，產(chǎn)品的標準化是由企業(yè)規(guī)劃,、工廠生產(chǎn)，再由營銷銷售部門推向市場上的消費者,。消費者是被動的接受者,，其個性化的需求被隱藏、忽略,。只有極少數(shù)的個性化需求以高定價的手工定制,、VIP服務(wù)等形式得以滿足。然而,，在今天的商業(yè)環(huán)境下,，制造業(yè)企業(yè)普遍產(chǎn)能過剩，面臨激烈的同質(zhì)競爭,，傳統(tǒng)的經(jīng)營模式越來越難奏效,。同時，互聯(lián)網(wǎng)的快速普及和去中心化賦予用戶更多話語權(quán),，他們對體驗,、個性主張有了更多要求，制造服務(wù)業(yè)成為主流。
“ 從產(chǎn)品轉(zhuǎn)向服務(wù),、從制造為中心轉(zhuǎn)向用戶為中心,、從制造業(yè)到制造服務(wù)業(yè)，這是工業(yè)4.0區(qū)別于前三次工業(yè)革命的顛覆之處,。智能生產(chǎn)只是手段,，個性定制才是目的。如果沒有滿足定制化生產(chǎn)需求做前提,，工業(yè)4.0并不是必需的,，可能精益生產(chǎn)就夠了?！?/span>
海爾集團首席執(zhí)行官張瑞敏曾表示：“機器換人可能是智能制造的一個必要條件但不是充分條件,。智能制造是一個體系，它是滿足用戶個性化需求的一個生態(tài)體系”,。
工業(yè)4.0通過建設(shè)有“智慧”的可以和用戶,、供應(yīng)商等多方角色實時溝通、靈活排產(chǎn)的工廠,，以柔性化,、小規(guī)模的智能生產(chǎn)單元替代大規(guī)模流水線，從而以更低成本,、更快速度來滿足日益?zhèn)€性化的需求,。在極端的情況下，工廠甚至會為某一個用戶生產(chǎn)一個特定的單件商品,。以3D打印為例,，就是滿足定制需求的即刻式設(shè)計+生產(chǎn)模式。
以青島的服裝定制廠商紅領(lǐng)為例,，它推出的定制化生產(chǎn)模式使得顧客可以擁有貼合自己身材比例的西裝,，而不必勉強選擇市面上標準的尺碼。一套獨屬于自己的西裝,，解決的不是穿衣蔽體的基本需求,，而是消費者面子、身份的潛在心理需求,。又以美國制造業(yè)的領(lǐng)先選手通用電氣GE為例,，這家老牌制造公司正在從傳統(tǒng)的工業(yè)巨頭轉(zhuǎn)型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能服務(wù)平臺。GE的Predix平臺通過收集設(shè)備實時回傳的大量數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)分析,、預(yù)測,，為客戶提供設(shè)備效率提升、故障預(yù)警預(yù)測等相關(guān)服務(wù),。
工業(yè)4.0的技術(shù)：如何解決體驗問題
制造企業(yè)在工業(yè)3.0時代就試圖解決生產(chǎn)定制的問題。然而，生產(chǎn)定制往往意味著更高的成本,、更多的時間,。趨利避害下，大規(guī)模流水線成為當時主流的選擇,。大規(guī)模定制(Mass customization)在20世紀90年代被提出,，然而還是以傳統(tǒng)大規(guī)模流水線生產(chǎn)模式的改良版本存在，只是在產(chǎn)品組裝,、行銷的階段給予客戶一些次要功能的選擇權(quán),，例如戴爾的網(wǎng)絡(luò)個人化直銷模式。
直到工業(yè)4.0的到來,，以低廉成本進行定制生產(chǎn)的技術(shù)才逐步成熟,。具體來說，這包含兩方面的技術(shù)：一是讓“物”更聰明強大的技術(shù),，二是讓“物”“物”互聯(lián),、自主決策的技術(shù)。
首先,，工業(yè)4.0時代的技術(shù)使得“物”能夠承擔更加靈活,、復(fù)雜和精準的生產(chǎn)任務(wù)，甚至自我學習,、演進,。工業(yè)3.0已經(jīng)在自動化、智能設(shè)備上達到一定高度,，然而工業(yè)4.0在機器人發(fā)展方面讓制造業(yè)有了更多想象空間,。機器人可以互聯(lián)互通，與人類一起工作,，甚至從自己的工作,、人類的工作中學習新技能。以德國庫卡(KUKA)公司生產(chǎn)的工業(yè)機器人為例,，可負荷3公斤到1300公斤的貨品,，工作范圍從635毫米到3900毫米不等，承擔物料搬運,、加工,、堆垛、點焊和弧焊等多種功能,。庫卡新的工業(yè)4.0智能型工業(yè)作業(yè)助手LBR iiwa可以直接協(xié)作人類工作,，還具備自動運行系統(tǒng)，可以不依靠地面標記,、感應(yīng)線圈或磁鐵等在工廠內(nèi)自動來去,，運載貨物和零件,。
工業(yè)4.0時代，機器人可以輔助人工作,，甚至替代人工作,。它們可以承擔高危作業(yè)，提升勞動效率,，并解決日益上升的人力成本問題,。這也是當初德國提出工業(yè)4.0的一個重要動因，即是希望通過更加自動化,、智能化的生產(chǎn)解決適齡勞動力不足的問題,。除了機器人，智能生產(chǎn)所需要的傳感器,、數(shù)控機床,、智能倉庫、智能物流等相應(yīng)技術(shù)的逐步成熟也為工業(yè)4.0的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ),。
第二,，工業(yè)4.0時代物聯(lián)網(wǎng)信息共享、自主決策的技術(shù)使得生產(chǎn)更靈活,、更柔性,，可以快速響應(yīng)復(fù)雜、個性化的市場需求,。如果說互聯(lián)網(wǎng)讓智慧人之間得以更便捷地交流,，那么物聯(lián)網(wǎng)的重點則是把死物智能化，使其能夠自動抓取相關(guān)信息,，實時與他人/他物對話,，并有判斷、決策的能力,。如果說工業(yè)3.0的自動化是人與機器的對話,，工業(yè)4.0則是機器與機器的對話。
信息物理系統(tǒng)(Cyber-physical System,，簡稱CPS),，換言之一個高效的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)4.0技術(shù)基礎(chǔ)的核心。CPS將物理世界轉(zhuǎn)換為數(shù)字世界,，形成了物理系統(tǒng)對應(yīng)的虛擬系統(tǒng)(digital twin),，再通過IoT(Internet of things，簡稱IoT,，物聯(lián)網(wǎng))技術(shù)數(shù)字化管理生產(chǎn),，提升機器與機器之間的互聯(lián)性、減少人為參與,，從而實現(xiàn)制造的“智能化”,。CPS(虛擬現(xiàn)實系統(tǒng))中工業(yè)設(shè)備嵌入的大量傳感器充當機器接受外部信息的感覺器官,，采集生產(chǎn)流程的所有數(shù)據(jù)并運用虛擬系統(tǒng)的高級運算能力進行分析、運算和決策,，形成可自律操作的,、自組織的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。如果說機器人,、數(shù)控機床等設(shè)備是工業(yè)4.0的軀干和肌肉，那么CPS和相關(guān)技術(shù)就是工業(yè)4.0的大腦,。
CPS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的信息分布形式是關(guān)鍵,。以前，制造型企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)流程均由一個“中央”控制,，信息和指令自上而下,，通過各類生產(chǎn)管理系統(tǒng)下達給生產(chǎn)車間。然而CPS系統(tǒng)里,，信息并不需要經(jīng)過某個統(tǒng)一的,、自上而下的渠道進行分發(fā)，而是呈網(wǎng)絡(luò)化分布,，共享給生產(chǎn)過程中的每一個參與方,，使得每個參與方都可以獲得足夠信息以做出優(yōu)決策。這其中也包括機器,。借助物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的相應(yīng)技術(shù),，機器不僅可以掌握信息和知識，還可以自主決策,、自主出發(fā)動作,。
在CPS系統(tǒng)里，機器們會說話,、會思考,，而且彼此間形成了一個智慧的“社交網(wǎng)絡(luò)”，協(xié)作完成各種高復(fù)雜度的生產(chǎn)任務(wù),。當一個訂單進入工廠,，機器不用等待上面的指令就已獲得相應(yīng)信息，了解什么時候該做什么,，并自動開始生產(chǎn),。機器還可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)、訂單信息來安排產(chǎn)線,，增加,、減少或改變生產(chǎn)流程。例如,，根據(jù)實時的大數(shù)據(jù)挖掘分析,，系統(tǒng)可以主動給用戶推送消息提醒設(shè)備維護保養(yǎng),，某個工位可以自動聯(lián)系供應(yīng)商增加物料等。這就像曾經(jīng)叫車須撥打電話給一個呼叫中心,，而如今人人都可以通過滴滴出行類似的APP獲取自己身邊的用車信息并自主進行叫車和乘車,。
機器實施通信、自主決策的技術(shù)也意味著工業(yè)4.0能夠以低成本實現(xiàn)3.0時代無法實現(xiàn)的個性化定制生產(chǎn),。在過去,，流水線帶來了大規(guī)模的成本降低，然而一旦遇到生產(chǎn)故障,，則會面臨整條流水線停產(chǎn),、以及處理殘次品等帶來的高昂成本。然而,，通過CPS機器之間的實時通信,，某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題不會對其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生重大影響，生產(chǎn)流程可以不受太大干擾地進行,，同時對產(chǎn)品的實時智能控制也使得次品率大大降低,。
在工業(yè)4.0之前，生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是大量浪費的,，鮮少得到利用,。而現(xiàn)在，工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)可以“變廢為寶”,，借由大數(shù)據(jù),、云計算進行分析、歸納,，用于預(yù)測未來的機器行為,、潛在故障和生產(chǎn)問題。北京博華科技自主研發(fā)的健康監(jiān)測云平臺正是基于傳感器采集的大量設(shè)備數(shù)據(jù),、過往故障和維修案例,，利用大數(shù)據(jù)、機器學習等技術(shù)來研發(fā)出智能診斷和維修決策模型,，為石油石化等行業(yè)客戶提供故障預(yù)警,、故障報警和維修決策等服務(wù)，其報警準確度可達94%以上,。
高度精密的機器人(自動化技術(shù))和CPS(信息化技術(shù))即構(gòu)成了智能制造的兩方面核心技術(shù),，這和我國制造業(yè)提出的“兩化融合”的思路不謀而合。
什么樣的企業(yè)適用工業(yè)4.0?
工業(yè)4.0的概念如火如荼,，并不代表每個中國企業(yè)就要全盤接受工業(yè)4.0模式,。個性化定制、信息物理系統(tǒng)的概念很美,，但是落實到企業(yè)自身時需要更冷靜的思考,。
首先,，德國的工業(yè)4.0是切合德國的國情提出的智能制造戰(zhàn)略，并不一定適合我國的國情,。德國提出工業(yè)4.0是為了鞏固制造業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢,，用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)對制造業(yè)升級,，強調(diào)的是對用戶個性需求的滿足,。另一個制造強國美國也提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念，強調(diào)的是通過慣有的IT軟實力提升制造業(yè)的生產(chǎn)效率,。而我國制造業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢呢?大規(guī)模,、高復(fù)雜度、快速交貨——這與其他國家各有差異,，且所面臨的主要問題是產(chǎn)能過剩和創(chuàng)新乏力。
同時,，我國的整體制造業(yè)水平尚未達到德美等制造強國的水準,，不少企業(yè)首先得補課工業(yè)3.0才可能邁入工業(yè)4.0的階段。沒有成熟發(fā)達的工業(yè)3.0生產(chǎn)技術(shù)和基礎(chǔ),，難以談及工業(yè)4.0的升級改造,。此外，德美等國進行智能制造升級的一大目的是解決勞動力匱乏問題,，而如果中國僅采取機器換人的片面做法進行技術(shù)密集改造,，可能會造成更嚴重的就業(yè)問題。
更進一步來說,，在有基礎(chǔ)的工業(yè)3.0水平之上,，是否要實施工業(yè)4.0、如何實施工業(yè)4.0也取決于企業(yè)相應(yīng)的定位與目標,。麥肯錫的調(diào)研顯示,，在工業(yè)4.0的大潮里獲益多的是根據(jù)企業(yè)自身管理、業(yè)務(wù)和戰(zhàn)略情況來選擇部分結(jié)合工業(yè)4.0的企業(yè),，而并非那些徹頭徹尾煥然一新的企業(yè),。
“ 從企業(yè)所處的行業(yè)性質(zhì)、業(yè)務(wù)特點和戰(zhàn)略定位來分析它是否需要同時在自動化/智能化(新技術(shù))和個性化(新制造)上達到比工業(yè)3.0更高的標準,，從而決定企業(yè)是否應(yīng)進行工業(yè)4.0的升級改造,。”
這其中,，新技術(shù)指的是高度精密自動化(機器人)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(CPS),，而新制造指的是以滿足客戶個性化使用為目的的模式創(chuàng)新/革命。
當企業(yè)同時需要很高的智能化和個性化水平時,，工業(yè)4.0是首選,。以海爾為例,，在新的網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中，海爾同時在信息化和自動化上進行升級改造：底層用戶數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,，圍繞用戶組織全流程,，同時打造更加定制化的家電品類，建設(shè)互聯(lián)工廠,，以小批量柔性化的生產(chǎn)方式應(yīng)對更加個性化的訂單,。青島紅領(lǐng)也屬于工業(yè)4.0的范疇，但由于行業(yè)和業(yè)務(wù)性質(zhì),，它的工業(yè)4.0路徑有所不同,。一方面，紅領(lǐng)的信息化水平較高,，這是因為服裝定制相較于家電需要更精確復(fù)雜的量體裁衣,、合身打造，需要較強的信息化支持,。另一方面,，紅領(lǐng)的自動化水平適中，因為制衣的技術(shù)本身門檻不高,。
當企業(yè)需要達到較高的智能化水平但不需要為客戶提供定制化的服務(wù)時,，那么提升自動化水平、機器換人和提升效率降低人力成本的做法更加切實可行,。石油化工,、原材料制造和代工生產(chǎn)等行業(yè)屬于此類范疇。以富士康為例,，它的代工生產(chǎn)線為蘋果公司等提供標準化的產(chǎn)品生產(chǎn),，對定制的需求不多，相反是對提升生產(chǎn)率,、降低成本有著更大的需求,。
當企業(yè)的業(yè)務(wù)定位一個小眾的利基市場，同時其生產(chǎn)流程不需要也難以使用高精尖自動化技術(shù)時,，工業(yè)4.0也不是優(yōu)選擇,，反而扎實打磨產(chǎn)品定位、做好個性化服務(wù)才是較符合投入產(chǎn)出的選擇,。往往活躍在這個領(lǐng)域的是一些小而美的公司或者具備稀缺技能的個體職人,，他們的產(chǎn)品服務(wù)生產(chǎn)量小，但定價高,，往往落入奢侈品類,，以高定服裝、定制珠寶首飾等為例。
當一些已經(jīng)處于經(jīng)營困境的企業(yè)可能在智能化與個性化兩方面都不夠達標,，也沒有資金投入去進行工業(yè)4.0的投資,。那么及時改善經(jīng)營情況、提升基礎(chǔ)制造水平等舉措是企業(yè)應(yīng)該首先實施的步驟,。
“ 工業(yè)4.0對我國制造企業(yè)的確有借鑒意義,，然而，是否全部或部分采納仍需結(jié)合企業(yè)自身發(fā)展水平和行業(yè)特點加以考慮,。當然,，未來中國制造業(yè)面臨的將會是一個更加復(fù)雜、更有挑戰(zhàn)性,、競爭更激烈的市場,。因此，保持靈活敏銳,、持續(xù)改善經(jīng)營,、結(jié)合自身情況和市場趨勢采納創(chuàng)新技術(shù)和商業(yè)模式，將會是任何企業(yè)保持領(lǐng)先的關(guān)鍵,?！?/span>
