一片漆黑的車間,流水線仍在運轉,來回穿梭的機器人自動取貨、搬運、裝配,完成一系列流水操作。不要以為這是驚悚電影,這就是未來的工廠形態(tài):流水線上沒有工人,不用開燈,車間憑借高度信息化溝通進行自動運行,是典型的“黑燈工廠”。
這樣的未來并不太遠。2013年的漢諾威工業(yè)博覽會上確定了工業(yè)4.0的概念,以博世、SAP、西門子為首的一批德國企業(yè)將工業(yè)4.0從概念發(fā)展到試點,繼而全面鋪開。
工業(yè)4.0的定義眾說紛紜,比較一致的認識是:工業(yè)4.0是指在機械、電氣、自動化的基礎上,利用物聯(lián)網(wǎng)技術,有機整合人、機器、系統(tǒng),進一步提升生產效率。
可以這么說,工業(yè)4.0是在精益生產發(fā)展到瓶頸階段之后的新驅動力和漸進式演變,而這一切都是在信息技術出現(xiàn)巨大躍升的背景下實現(xiàn)的。
德國工業(yè)的信息化程度較高,工業(yè)4.0在這個制造業(yè)強國的土壤上生根發(fā)芽相對容易,而中國的制造業(yè)尚在電氣化向自動化進化的階段,工業(yè)4.0這個時髦概念能否落地,變數(shù)很多。
好在需求端有響應。2015年5月中國政府發(fā)布《中國制造2025》,對傳統(tǒng)制造業(yè)升級到智能制造提出高要求。工業(yè)4.0如作為一種提升制造業(yè)智能化水平的工具,自然擁有不小的市場。
至于供應端,博世等企業(yè)都已攜帶著它們的4.0系統(tǒng)入華,關鍵是能否抓住中國客戶的痛點。
博世仍在探索
博世堪稱工業(yè)4.0的鼻祖。
“工業(yè)4.0”的概念最早由德國工業(yè)科學研究聯(lián)盟在2011年提出,同年11月德國政府發(fā)布高科技戰(zhàn)略2020行動計劃,工業(yè)4.0正是其中的一部分。2013年德國成立了工業(yè)4.0工作組,博世董事會副主席Dais博士和德國國家科學與工程院院長孔翰寧博士任組長,兩人于同年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上向默克爾總理遞交了工業(yè)4.0研究報告,2014年初,德國政府發(fā)布《保障德國制造業(yè)的未來:關于實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》,至此工業(yè)4.0正式成為德國的國家戰(zhàn)略。
德國政府發(fā)布上述建議兩個月后,博世工業(yè)4.0戰(zhàn)略出臺,把自己定位為未來工業(yè)4.0的實踐者和供應商。圍繞這一戰(zhàn)略,博世建設試點工廠、成立項目組、完善剛建立的工業(yè)4.0平臺。博世創(chuàng)新軟件有限公司中國區(qū)總經(jīng)理王建國坦言,“如果停留在到底什么是工業(yè)4.0,到底該怎么做,可能兩年都研究不出一個很好的結果,還不如先在不同的工廠做一些試點項目?!?/p>
博世是硬件設備出身,其在傳感器上的優(yōu)勢是率先打出工業(yè)4.0旗號的底氣所在。博世的傳感器技術發(fā)端于汽車傳感器制造,是業(yè)內的絕對老大。工業(yè)4.0的精髓在于工業(yè)的互聯(lián)化,將來機器和機器、物與物的聯(lián)通有賴于數(shù)據(jù)的收集與共享,而無處不在的智能傳感器就是數(shù)據(jù)采集的源頭。
當然,要想真正落地工業(yè)4.0戰(zhàn)略,博世亟待提升軟件能力。組織結構上的調整體現(xiàn)了決心,博世把軟件事業(yè)部變成了子公司,大舉招聘軟件人才。據(jù)博世中國投資有限公司人士介紹,博世全球有5萬多名工程技術人員,其中三分之一是軟件工程師。
博世(中國)投資有限公司工業(yè)4.0高級經(jīng)理任曉霞向記者表示,相比HP、IBM等軟硬件一體的美國公司,博世這樣的傳統(tǒng)硬件公司補缺更快。“招幾個人增強軟件能力,要比招幾個人提升行業(yè)能力簡單一些,畢竟行業(yè)能力需更長時間的積累?!?/p>
曲永雷在博世中國任物聯(lián)設備方案事業(yè)部亞太區(qū)總經(jīng)理,他曾在英特爾工作十年之久,談及IT公司與傳統(tǒng)制造業(yè)公司在工業(yè)4.0上的優(yōu)劣勢,他坦言前者是純粹的技術驅動,后者有時過于看重客戶需求而不夠前瞻,博世的工業(yè)4.0必須要溝通兩者。
“用IT的語言和工廠信息化主管溝通,用制造業(yè)的語言去和工廠里面的廠長、業(yè)務主管溝通,這樣的效果會更好。”曲永雷說。
試點成果挺炫
即使是信息化基礎較好的德國企業(yè),也只是在3.0的基礎上慢慢向4.0過渡,中國工信部部長苗圩判斷這樣的過渡期需要十年以上。
博世的試點就是摸石頭過河。無法一步到位,就先通過部分硬件或軟件的改善逐步提升生產效率,博世無法預判工業(yè)4.0解決方案提升工廠效率的具體百分比,但部分相對成熟的項目已能給外界提供參考。
博世在中國蘇州的工廠就是一個改造樣本。2016年1月,《財經(jīng)》記者走訪了博世汽車部件(蘇州)有限公司,對其中的幾個項目印象深刻。
一個是預知性維護系統(tǒng)。以前很多企業(yè)做設備維護是常態(tài)的預防性質,比如對設備每半年做一次例行檢查,這種只以時間為單位、不考慮設備運營狀況的維護方式顯然不科學,因為使用壽命與使用時間和狀態(tài)緊密相關。
在蘇州工廠的車間里,《財經(jīng)》記者看到許多機器的關鍵部件是通過物聯(lián)傳感器來監(jiān)控,傳感器抓取到關鍵的設備狀態(tài)參數(shù)后,把數(shù)據(jù)送到云端,云端通過分析機器的使用狀態(tài)來判斷要不要維護、需不需要替換零件、派出何種技能的工作人員進行維護。
質量追蹤預警系統(tǒng)
如果部件有問題,故障分析中心可以看到實時信息,進行及時處理,從而避免緊急停機事件。
作為補充,智能眼鏡成為現(xiàn)場使用最多的一種交互工具,如果生產線出現(xiàn)故障而相關工程師不在現(xiàn)場,現(xiàn)場人員戴上智能眼鏡,把拍到的故障畫面直接傳到工程師的PC或PAD端,不管工程師身處何地,他都能根據(jù)這些畫面遠程指導現(xiàn)場人員。
如果一臺設備出故障需要更換配件,操作人員只需掃描設備的二維碼,該設備和相關的零部件都會顯示出來。要什么零部件、要多少,信息發(fā)送出去,倉庫收到指令后就把部件送過來。
王建國介紹,根據(jù)設備狀態(tài)來確定檢修維護,可以更機動地制定維護保養(yǎng)計劃,使用狀態(tài)好就延長保養(yǎng)周期,設備過度使用就要提前維保,這樣可以最大程度杜絕突發(fā)性故障。
另一個印象深刻的是射頻識別技術應用,它能提升盤點固定資產的效率。車間里所有設備都配置了辨識身份的標簽,工作人員下載資產信息表到手持終端,然后推著裝有射頻識別天線的工具車繞車間一圈,車間內的資產信息即可被更新至系統(tǒng),同時自動生成盤點報告。整個固定資產盤點過程只需要4小時,而人工核查的模式則需要440小時。
FID射頻識別技術
對這樣的改造,博世汽車部件(蘇州)有限公司生產制造策略及工業(yè)4.0的部門經(jīng)理王波給出了數(shù)據(jù)對比:人力成本節(jié)約30%,生產效率提高15%-20%。
博世對工業(yè)4.0的預期遠不只是提升生產現(xiàn)場的工作效率,他們希望通過工業(yè)4.0完成小批量個性化的定制生產,并催生新的商業(yè)模式。這對于秉承規(guī)模經(jīng)濟的大型制造業(yè)而說,不啻于革命。
工業(yè)4.0背后是萬物互聯(lián),除了機器和機器之間的互聯(lián),更有產業(yè)鏈上下游的打通。個性化、小批量定制的需求一直都有,只是成本過高,而工業(yè)4.0作為一種即時響應的柔性生產方式,可以最低成本地實現(xiàn)定制化。
博世(中國)投資有限公司副總裁蔣健向《財經(jīng)》記者介紹,博世的目標是用大工業(yè)生產的手段來實現(xiàn)個性化的小批量定制。
“今后萬物互聯(lián),那種互聯(lián)可不單單是博世一家蘇州工廠之內的互聯(lián),而是和我的上游、下游共享,我這里要訂一個什么東西,按鈕發(fā)出指令,整個供應鏈都會知道了,然后就組織生產。以后一定會達到這樣的互聯(lián)程度,在這個過程當中,很多新的業(yè)務模式會出現(xiàn),新的供應商會涌現(xiàn),新的服務會出現(xiàn)。”蔣健說。
中國信息通信研究院副院長張延川也認可這種定制化生產的方向,他向《財經(jīng)》記者表示,“工業(yè)4.0帶來生產網(wǎng)絡的協(xié)同化。以前都是集中在一個地方生產,今后會分布式生產,綜合利用所有的產能條件,如研發(fā)、設計、服務等?!?/p>
自我改造,同時改造客戶
2015年5月,中國政府發(fā)布《中國制造2025》,對傳統(tǒng)制造業(yè)升級提出高要求。這個市場有多大?張延川向《財經(jīng)》記者介紹,2014年中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模達到4萬億元人民幣。
這正是博世的機會。任曉霞、王建國、曲永雷的主要工作就是向中國客戶介紹并銷售工業(yè)4.0產品,從傳感器到軟件套件。
工業(yè)4.0市場是有層級的,曲永雷的判斷是:中國有20%的企業(yè)可以迅速向工業(yè)4.0前進,60%-70%的企業(yè)需要做一些作業(yè),剩下的10%-20%必須從規(guī)劃開始做。工信部長苗圩曾表示,中國工廠的主流是補2.0的課、普及3.0、朝4.0發(fā)展,真正具備實現(xiàn)4.0基礎的極少。張延川建言,博世這樣的大型外企要想在中國經(jīng)營好工業(yè)4.0生意,其解決方案必須靈活,能適應不同發(fā)展階段中國企業(yè)的需求。
對不同層級的企業(yè)提供有針對性的產品和服務,正是博世的應對策略。在博世內部,王建國率領的軟件創(chuàng)新部門和曲永雷掛帥的物聯(lián)設備部門是主力軍。
曲的隊伍主做硬件,尤其是傳感器,旨在為工廠提供基礎的數(shù)據(jù)收集能力,其目標客戶群是在1.0和2.0之間又有改造意愿的企業(yè);王的隊伍主營軟件,用專門開發(fā)的軟件模塊、套件,幫助一些已達一定技術水平、手握大量自家數(shù)據(jù)的企業(yè)做好大數(shù)據(jù)分析,提升工廠的自動化水平。
在宏觀經(jīng)濟環(huán)境不佳和國家鼓勵制造業(yè)升級的雙重背景下,博世既面對著成本壓力極大、花每分錢都很謹慎的客戶,也會遇見不顧自身信息化水平、著急上全套自動化生產線的土豪。
任曉霞介紹,博世將生產咨詢納入打包服務中,一旦發(fā)現(xiàn)客戶對自身需求不明確,博世就會組建一個需求團隊,從探討價值鏈開始,陪客戶一起確定目標,逐步做出戰(zhàn)略規(guī)劃圖。如果客戶心里只有全自動,博世也會提出先看工藝——某些工藝中,機器并不比人工占優(yōu);再進行成本-收益分析,最后定下使整體效率最大化的自動化解決方案。
“大部分企業(yè)都很關注成本。如果說一下子購入我們所有的產品,投了很多錢,短期內很難得到回報。因此,我們的建議循序漸進,從一些最重要、最緊迫的需求開始,逐步實施各種解決方案。”任曉霞相信,一旦客戶嘗到甜頭,其后續(xù)投入就會更加堅決。
曲永雷也表示今年并沒有很激進的銷售目標,而是希望多培育市場。他的團隊也在和一些大型國企接洽中,但還需要花些時間,按照對方的流程一步步推進。
有一個問題無法回避:如果客戶只采用博世的部分套件,保留原有系統(tǒng),是否會不兼容?博世方面強調自身是開放平臺,而張延川的觀點是:工業(yè)4.0的標準正在制定當中,現(xiàn)在提出的解決方案都不能說是標準化的?!叭缫煌瑥S家的平臺和設備對接,需要這兩套系統(tǒng)同時開放接口才行。標準化對接就是:起碼底層系統(tǒng)和設備是能夠互通的,好比大家都說一種語言,相互才能聽得懂?!?/p>
此外,在工業(yè)4.0的網(wǎng)絡基礎設施上,現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的容量和速度不能勝任,5G是必須的。張延川表示:物聯(lián)網(wǎng)大量應用傳感器,要求高密度的數(shù)據(jù)傳輸。工業(yè)4.0的架構下,要求數(shù)據(jù)高可靠、低遲延,這是目前的3G\4G網(wǎng)絡滿足不了的。發(fā)展第五代移動通信技術,是中德工業(yè)界的共同看法。