智能制造時(shí)代的制造業(yè)轉(zhuǎn)型路徑和方向
制造業(yè)是泛指一切加工天然原料的行業(yè)，經(jīng)物理變化或化學(xué)變化后成為了新的產(chǎn)品，不論是動(dòng)力機(jī)械制造，還是手工制做；也不論產(chǎn)品是批發(fā)銷售，還是零售，均視為制造。
中國的制造業(yè)尤其是民營企業(yè)自改革開放后，長期以來都是以出口加工為主的低端制造，處在產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值低端。國家為了促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，制定了以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化的戰(zhàn)略方針，也就是兩化融合。近年來隨著德國工業(yè)4.0的概念推出，中國也相應(yīng)的推出了中國制造2025和互聯(lián)網(wǎng)加的指導(dǎo)政策，試圖用中國在互聯(lián)網(wǎng)和信息化領(lǐng)域的強(qiáng)項(xiàng)來促進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
制造業(yè)的信息化主要在ERP、供應(yīng)鏈、設(shè)計(jì)、OA、自動(dòng)化和MES等領(lǐng)域，以前主要是以國外廠商的產(chǎn)品銷售、代理和集成為主，近年來越來越多的國內(nèi)廠商開始通過項(xiàng)目實(shí)施的形式來介入，僅MES和APS 就有近百家，這些企業(yè)有比較強(qiáng)的軟件開發(fā)能力，并了解企業(yè)的工廠、車間、機(jī)器、物料和人的管理流程，自己研發(fā)了MES、APS等軟件，但是這些軟件很難形成標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化的產(chǎn)品，因此也很難成長。大部分的MES、APS軟件實(shí)施廠商都是通過項(xiàng)目實(shí)施來維持生存，而且現(xiàn)在制造業(yè)企業(yè)也比較缺錢，不大容易拿得出較高的資金來實(shí)施信息化改造。
制造業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)涉及到機(jī)器換人、自動(dòng)化生產(chǎn)線、工人專業(yè)技能的提升、管理水平的提高、企業(yè)高層的遠(yuǎn)見等等，并不是實(shí)施一套軟件或信息化就能改變并見到效果的。
傳統(tǒng)制造模式是大規(guī)模的批量生產(chǎn)方式，標(biāo)準(zhǔn)化、流程化的企業(yè)業(yè)務(wù)管理模式，預(yù)制化、固化的軟件和服務(wù)方式。而新生代的消費(fèi)主體在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下成長起來，接受多元文化的熏陶，追求的品味越來越趨向個(gè)性化和差異化，這使得傳統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品服務(wù)等過程面臨著越來越多的不確定性、多樣性和復(fù)雜性。
因此規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制化的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式已無法滿足日益增長的定制化需求。中國傳統(tǒng)制造業(yè)新一輪大洗牌在所難免。擺在這些企業(yè)面前的生路要么是轉(zhuǎn)型，要么是升級(jí)提升競爭力。
而制造業(yè)要想真正轉(zhuǎn)型升級(jí)，我認(rèn)為應(yīng)該按照國家制定的頂層設(shè)計(jì)和戰(zhàn)略規(guī)劃，從供給側(cè)改革，走向價(jià)值鏈高端，利用中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的優(yōu)勢，打通中間流通環(huán)節(jié)，直接對(duì)接和面向用戶需求，讓需求拉動(dòng)生產(chǎn)，滿足個(gè)性化需求，釋放過剩產(chǎn)能。
近來由于人口基數(shù)的龐大和市場需求的發(fā)展，中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)在國際上處于領(lǐng)先位置，互聯(lián)網(wǎng)用戶有7.1億，加上移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶有9.8億，這里有巨大的消費(fèi)需求。在電商領(lǐng)域，僅京東、淘寶、天貓就占領(lǐng)了用戶流量的80%，他們掌握了用戶的消費(fèi)習(xí)慣，可以輕易通過大數(shù)據(jù)分析出消費(fèi)者的用戶畫像、消費(fèi)習(xí)慣，從而掌握個(gè)性化需求，但是他們目前的電商平臺(tái)只能賣庫存，無法直接對(duì)接工廠。
這就給了制造業(yè)極大的機(jī)會(huì)，制造業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)的路徑和方向應(yīng)該是信息化、自動(dòng)化、智能化和服務(wù)化，要打造數(shù)字化工廠，通過機(jī)器人替代人工實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，通過軟件實(shí)現(xiàn)信息化，然后通過大數(shù)據(jù)、人工智能實(shí)現(xiàn)柔性化的生產(chǎn)方式，再通過協(xié)同供應(yīng)鏈達(dá)到跨企業(yè)的上下游信息透明、協(xié)作設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，直面互聯(lián)網(wǎng)用戶，最終滿足個(gè)性化時(shí)代的定制生產(chǎn)和服務(wù)。
未來將會(huì)有一個(gè)電商與工廠打通的平臺(tái)，流程可能是，個(gè)性化訂單下單，訂單的批次整合，工廠的篩選，工廠產(chǎn)能檢查，工廠對(duì)訂單的確認(rèn)，上游原料供應(yīng)采購確認(rèn)，工藝工序確認(rèn)，排產(chǎn)仿真和確認(rèn)，物流周期確認(rèn)，分銷商確認(rèn)，總成本確認(rèn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)的傳遞，物料的采購與供應(yīng)，生產(chǎn)計(jì)劃排程，生產(chǎn)制造的監(jiān)控，物流配送的分配，產(chǎn)品的交付，產(chǎn)品使用的跟蹤與反饋。
要想達(dá)到這樣一種生產(chǎn)和服務(wù)的模式，工廠應(yīng)該首先要信息化，但是現(xiàn)在的信息化已經(jīng)不同于過去時(shí)代的信息化了，尤其是對(duì)于中小企業(yè)來說，并不意味著要采購購買大量的軟件，如ERP軟件、設(shè)計(jì)軟件、供應(yīng)鏈軟件、客戶關(guān)系管理軟件等。
在新的面向個(gè)性化服務(wù)、定制化生產(chǎn)方式的時(shí)代，整個(gè)生產(chǎn)方式都是智能和柔性化的，是需要靈活多變，能夠自適應(yīng)的，而傳統(tǒng)軟件都是面向大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化制造的，固化的軟件， 難以適應(yīng)復(fù)雜、快速多變的個(gè)性化需求。
因此在云端將會(huì)出現(xiàn)一些靈活定制的云服務(wù)模塊，可在云端設(shè)立虛擬工廠，滿足制造業(yè)企業(yè)訂單接收、配置BOM、采購、計(jì)劃、物流配送、客服等需求。
獲取訂單后，在云端虛擬工廠中，企業(yè)可配置產(chǎn)品、物料、產(chǎn)品原型、原材料供應(yīng)和采購，依據(jù)訂單排產(chǎn)，仿真模擬，分配物流和分銷商。訂單需要的原材料采購需求對(duì)同樣在云端的上游供應(yīng)商透明，自動(dòng)觸發(fā)上游供應(yīng)商的排產(chǎn)或發(fā)貨。
所有設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)、裝配、運(yùn)輸、銷售環(huán)節(jié)都是通過云端同步，讓不同的供應(yīng)鏈實(shí)體連接起來，自發(fā)產(chǎn)生供需關(guān)系，和資源上下游傳遞。
在企業(yè)端，傳統(tǒng)的像ERP這樣的大型固化軟件也會(huì)被更加靈活的云服務(wù)的模式取代，可能是在企業(yè)內(nèi)部的私有云，但是集成了各種管理系統(tǒng)，將各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抽象成一個(gè)個(gè)抽象服務(wù)，服務(wù)可以進(jìn)行各種組合，再通過流程將人員服務(wù)、自動(dòng)化服務(wù)、工程服務(wù)結(jié)合起來，這樣就能夠做到人與人的協(xié)作、人與機(jī)器的協(xié)作、機(jī)器與機(jī)器的協(xié)作、機(jī)器與系統(tǒng)的協(xié)作、系統(tǒng)與系統(tǒng)的協(xié)作，在這個(gè)基礎(chǔ)上沒有ERP概念了，唯一的是與業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)。
對(duì)于企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)部署了MES、ERP、WMS、PDM等系統(tǒng)的，通過共享的數(shù)據(jù)服務(wù)總線將各個(gè)系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)的協(xié)議、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，打通各自獨(dú)立的孤島，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)流。再集成生產(chǎn)控制PLC，外部集成物流拉動(dòng)計(jì)劃，形成縱向、橫向、端到端的集成。
對(duì)于工業(yè)4.0來說，一個(gè)重要的概念就是CPS，即Cyber Physical System，就是軟件信息世界和物理機(jī)器世界的融合統(tǒng)一，如同中國的太極圖，陰中抱陽，陽中付陰。也就是機(jī)器世界中有軟件的控制和指令，信息世界中有機(jī)器的運(yùn)行信息。
制造企業(yè)的機(jī)器、機(jī)床、設(shè)備、刀具等，都需要通過傳感器、適配器、PLC等以SCADA、MTConnect/OPC協(xié)議，連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)設(shè)備的加工、運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、檢測、分析，并傳送到企業(yè)服務(wù)總線，洞察產(chǎn)品制造執(zhí)行過程中的缺陷、問題、關(guān)聯(lián)、關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)、能耗分析、加工參數(shù)優(yōu)化等。
而對(duì)于從信息世界到物理世界，則需要通過智能機(jī)器人生產(chǎn)線接受智能化系統(tǒng)的控制指令，例如AR+機(jī)器人。
在匯總了設(shè)備大數(shù)據(jù)、生產(chǎn)大數(shù)據(jù)、運(yùn)營大數(shù)據(jù)、管理大數(shù)據(jù)之后，在企業(yè)私有云的大數(shù)據(jù)平臺(tái)上，可以進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，模型算法抽象，找出數(shù)據(jù)之間的隱藏關(guān)系和聯(lián)系，揭示內(nèi)在規(guī)律，通過對(duì)時(shí)間、質(zhì)量、成本、效率的關(guān)聯(lián)分析，以及質(zhì)量分析、生產(chǎn)分析、物料分析、倉儲(chǔ)分析、銷售分析、客戶分析等，了解合格率、故障原因、設(shè)備利用率，實(shí)現(xiàn)全局調(diào)度優(yōu)化。為企業(yè)提供透明展現(xiàn)、通知提醒、預(yù)測和運(yùn)營優(yōu)化輔助決策。
在以上大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，可以基于售價(jià)、服務(wù)水平、庫存、總成本、采購、物流、生產(chǎn)周期等約束和目標(biāo)，推算出所追求的利潤模型、成本模型、服務(wù)模型，實(shí)現(xiàn)基于供應(yīng)商協(xié)作的主生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化，做出需求預(yù)測、采購預(yù)測、訂單預(yù)測、交貨時(shí)間預(yù)測，實(shí)現(xiàn)利潤、營收、成本、服務(wù)的價(jià)值最大化。真正將數(shù)據(jù)和信息，變?yōu)橹R(shí)和智慧。
制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)需要從封閉走向開放體系，以網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同實(shí)現(xiàn)制造資源局部優(yōu)化向全局優(yōu)化演進(jìn)。因此企業(yè)不但要自己實(shí)現(xiàn)制造端的數(shù)字化、智能化改造，還要與云端連接，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、跨企業(yè)、跨行業(yè)的聯(lián)合設(shè)計(jì)、聯(lián)合研發(fā)，將傳統(tǒng)順序、獨(dú)立、碎片化的研發(fā)工作在時(shí)間、空間范圍上交叉重組，整合多方設(shè)計(jì)資源，將研發(fā)流程從串行向并行演進(jìn)，更進(jìn)一步的，將業(yè)務(wù)的合作從單環(huán)節(jié)協(xié)同向全業(yè)務(wù)全供應(yīng)鏈協(xié)同演進(jìn)，從傳統(tǒng)長期固定合作向不確定型的隨機(jī)合作演進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)業(yè)鏈級(jí)協(xié)同向生態(tài)平臺(tái)演進(jìn)。
總之從規(guī)模化生產(chǎn)到定制化生產(chǎn)，打造柔性化制造生產(chǎn)范式，以去中心化，去固化、流程化的業(yè)務(wù)管理模式，實(shí)現(xiàn)小規(guī)模、多頻次、分布式、智能化的分布式制造，靠訂單拉動(dòng)，社會(huì)化協(xié)作將會(huì)是未來制造業(yè)的發(fā)展方向，而對(duì)應(yīng)的制造業(yè)信息化，也必將基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，并且軟件趨向微服務(wù)化、靈活配置、按需組合、互相聯(lián)結(jié)的模式。
