工业4.0发展之道:革命将从生产线开始
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  。如今,随着网络与智能化的突飞猛进,第四次工业革命又悄然而至。在这种背景下,美国等西方国家制造业回流的趋势已经显现,制造业最为发达的德国也在推行所谓的工业4.0运动。

  从消费意义上来说,工业4.0就是一个将生产原料、智能工厂、物流配送、消费者全部编织在一起的大网,消费者只需用手机下单,网络就会自动将订单和个性化要求发送给智能工厂,由其采购原料、设计并生产,再通过网络配送直接交付给消费者。

  在不久的将来,买车可能实现个性化定制在手机里打开智能汽车工厂的App,从数百种配置中选择一款车型,然后在个性化订单中输入诸如把轿车内饰设计成绿巨人的要求,约一个月,一辆用工业4.0流水线为你度身设计、制造的绿巨人版轿车就会送到买家家门口,价格并不比量产车贵多少。

数字化制造

  工业4.0与生产线革命

  因此,中国必须采取有效措施,促使生产力增速超过成本增速,否则可能像很多新兴经济体一样落入中等收入陷阱。

  显然,中国政府已经意识到了制造业竞争力的逐渐下滑,也在积极推进信息化与工业化的深度融合,以实现可持续的工业发展。这与德国的工业4.0战略可谓不谋而合。2014年10月,中国工业和信息化部部长苗圩访问德国,就两国在智能制造领域开展战略合作等事宜进行会谈,并考察了SAP位于波茨坦的创新中心,参观了开放式集成工厂展示。

  这个开放式集成工厂诞生于SAP联合创新实验室(SAPCo-InnovationLab),是SAP将先进的车间概念付诸实践的成果。我们看到,小批量、多批次、差异化生产将是未来制造业的趋势,由此所打造的开放式集成工厂几乎代表着一场生产线革命:它融合了世界一流的制造技术与IT系统,尤其是基于SAP云的订单管理和生产控制系统。在此基础上,车间的同一生产线能够生产任意订单、任意数量的不同产品,不仅摆脱了对于生产线控制员的依赖,同时还能灵活处理订单更改、产品组合及流程调整。

  智能工厂开始落地

  当下,在两化融合(信息化与工业化深度融合)战略与工业4.0模式影响下,珠三角很多城市已在探路借助工业4.0的东风实现制造业的智能化转型。致力于打造以电子信息、石油化工、汽车为代表的电汽化三大产业引擎的惠州也不例外,一些产业领域正准备迎接工业4.0的到来。

  从工业机器人的生产,到全自动化生产线的推广;从车联网的应用,再到探索建立智能工厂以TCL、德赛、华阳等为代表的本土巨头企业以及包括利元亨、惠州三协等在内的一批中小型精密制造与自动化公司,正奏响惠州制造业迈向工业4.0的序曲。

  走进TCL多媒体制造中心的彩电生产车间,映入眼帘的是全自动生产线上机器自行运转的忙碌景象AGV(自动导引运输)小车在自动物料呼叫系统指引下准确及时运送生产物料;LCM(液晶显示模组)装配线上全自动螺丝机快速定位操作,通过自动翻转机把背光模组平稳送入自动化老化线;包装工位上自动封箱机、打带机、堆垛机轮番上阵,一台台电视机从生产到包装一气呵成,快节奏合格下线

  这是TCL多媒体制造中心2014年围绕建立智能工厂的转型目标力推的生产自动化项目,涵盖了模组装配与整机组装整条产线,在不同工位上有步骤分阶段地研发设计自动化设备以替代人工操作。

  同样的情形出现在TCL通讯惠州全球制造中心。自动打螺丝机、自动扫描称重机、全自动MMI(人机交互)测试设备通过直接引进和自主开发,TCL通讯公司自动化制造水平不断提升,自动化贡献率从2012年的2%,提升至2014年的10%,2015年则计划达到20%。

  服务创新与资本管理趋势

  毋庸置疑,前沿的车间技术能够帮助中国应对当下的生产力挑战。然而,要解决中国制造业面临的更深层次的问题,仅仅解放生产线还远远不够,面向未来,我们看到中国制造企业的角色将逐渐向服务提供商转变,他们不仅出售设备,还需提供维保等全套服务。因此,服务创新将是制造企业的下一个战略高地。

  幸运的是,工业4.0理念并非局限在生产线,它还与物联网(IoT)技术紧密联系,这便为中国制造企业攀登战略高地创造了全新机遇。

  我们以设备维保为例:以往,企业往往需要投入大量时间和人力进行硬件维护,以确保其正常运转。然而,工业4.0和物联网则彻底颠覆了传统模式:通过采用能够自行报告运转性能的智能设备,制造企业可以实时收集海量数据,利用SAPHANA等高速计算工具进行分析,预先掌握设备性能状态。随后,维保团队再依据实际情况制定计划并安排人员,对可能出现问题的部分采取针对性措施,避免突发故障造成损失。

  总之,工业4.0以生产流程为基础,联动整个价值链,有能力帮助中国制造企业提升运营效益,化解生产成本攀升的压力,并以工业智能化推动生产力跃升。

  与技术和硬件的智能化相匹配,制造业员工的技能和管理水平也要相应提升。然而,人力资本管理却成为很多制造企业转型的瓶颈。

  2014年,SAP与牛津经济研究院(OxfordEconomics)共同进行了一项名为《劳动力2020》的全球性调查,覆盖了5,400多名来自27个国家不同行业的员工和企业管理者,而中国也在此次调查范围之列。这项调查获得了很多重要发现:例如,调查显示,未来三年在中国需求量增长最快的创新技术将是商务分析(158%)、云技术(65%)和移动商务(19%),但仅有33%的员工有望在三年内熟练掌握商务分析的创新技术,而已经掌握这项技能的员工只有16%。

  此外,尽管82%的中国高管表示,他们的企业已制定了各种补充性培训计划来培养新技能,但是只有27%的员工表示,企业为他们提供了帮助他们发展和提高工作绩效的合适工具。显然,雇主与雇员的供需和认知均存在鸿沟。此外,中国企业也普遍面临管理人才短缺的问题:仅有33%的企业管理者表示,所在企业制定了重要职位的继任与连任计划。39%的管理者表示,缺乏合格管理团队将限制市场拓展计划。

  在制造业破局时代,企业应当采取怎样的人才4.0战略呢?我们认为,企业雇主需要采用更智能的方式来吸引、培养和保留人才,建立有效的管理人才培养策略,并将持续学习作为企业成功的基石。面对当下的种种人才瓶颈,制造企业需要制定全面、灵活的人力资源战略,并确保该战略与其他业务职能相协调。在这一过程中,智能化的人力资本管理解决方案将保障人力资源战略的高效实施,这也正是工业4.0理念的题中之义。

  工业4.0带来的挑战

  工业4.0是2013年4月份德国政府在工业展览正式提出的战略。工业4.0由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助,在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成的,并已经上升为国家级战略。

  工业4.0其实是以智能制造为主导的第四次工业革命。李哲认为,工业4.0主要包括三个方面的内容:第一是智能工厂,研究智能生产系统及过程以及网络化分布式生产设施的实现;第二是智能生产,涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等;第三是智能物流,通过互联网、物联网等整合物流资源。

数字化制造

  在智能制造方面,我国目前取得了一批基础研究成果和智能制造技术,智能制造装备产业体系初步形成,国家对智能制造的扶持力度不断加大。但企业的理论和技术的建设相对落后,智能制造中长期发展战略缺失,高端技术、高端设备、核心部件依靠进口,重硬件轻软件的现象突出。目前基本上关键的智能设备、装备、工业软件都依靠进口,尤其是90%左右的工业软件和90%的工业机器人,都需要依靠进口,而且费用昂贵。此外,80%左右的集成电路芯片70%左右的汽车制造关键设备、40%左右的大型石化装备等也需要依靠进口。

  发展工业4.0要立足国情

  工业4.0概念提出以来,受到中国业界的广泛关注,这是好事,表明中国业内对新一轮科技革命和产业变革的关注,但需要清醒地认识中国工业发展所处的阶段,切忌盲目跟风,动辄提借助工业4.0实现工业赶超,到头来恐怕落得麻雀跟着夜猫子飞打食的打食,熬夜的熬夜的窘境。

  理论体系是整个数字化智能化网络化的基础,也是全面发展数字化智能化网络化的前提。目前国内对数字化智能化网络化的发展侧重技术追踪和技术引进,而基础研究能力相对不足,对引进技术的消化吸收力度不够,原始创新匮乏。

  尽管对中国工业化所处阶段仍然存在争议,但正如国务院发展研究中心指出的,总体上看,中国的工业化处于中期阶段,但已出现向后期阶段过渡的明显特征。

  就存在的问题而言,与工业发达国家相比,以及与制造业快速发展的需求相比,矛盾和问题依然存在。

  一是基础理论和技术体系建设滞后。理论体系是整个数字化智能化网络化的基础,也是全面发展数字化智能化网络化的前提。目前国内对数字化智能化网络化的发展侧重技术追踪和技术引进,而基础研究能力相对不足,对引进技术的消化吸收力度不够,原始创新匮乏。控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱,技术体系不够完整。先进技术重点前沿领域发展滞后,在先进材料、增材制造等方面差距还在不断扩大。

  二是关键数字化智能化网络化技术及核心基础部件主要依赖进口。构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术和关键零部件主要依赖进口,如新型传感器等感知和在线分析技术、工业机器人及关键部件技术、典型控制系统与工业网络技术、高性能液压件与气动元件、高速精密轴承、大功率变频技术等。许多重要装备和制造过程尚未掌握系统设计与核心制造技术,如精密工作母机设计制造基础技术(设计过程智能化技术)、百万吨乙烯等大型石化的设计技术和工艺包等均未实现国产化。

  三是重硬件轻软件的现象突出。数字化智能化网络化技术是以信息技术、自动化技术与先进制造技术全面结合为基础的。而中国制造业的两化融合程度相对较低,低端CAD软件和企业管理软件得到很好普及,但应用于各类复杂产品设计和企业管理的智能化高端软件产品缺失,在计算机辅助设计、资源计划软件、电子商务等关键技术领域与发达国家差距依然较大。

  四是中国高端数控机床、工业机器人等智能制造装备重点领域急需稀缺领域的专业人才和统筹装备制造经济管理的管理人才。对海外高层次人才和国外智力的引进工作力度不够,高端人才引进政策不够灵活。企业、科研院所、高校、职业院校和其他培训机构的平台作用发挥不够充分,还没有形成良好的创新人才培养模式,对充分掌握机械、自动化、信息计划等复合人才的培养投入不足。尚未建立起企校联合培养人才的长效机制。

  中国的工业4.0发展道路

  要顺应新一轮科技革命和产业变革趋势,立足各地发展实际,制订各自的工业4.0发展路线图,东部部分发达省市可以率先探索。

  在科学认识中国工业所处的阶段后,我们容易得出这样的基本结论:中国还是要坚持走中国特色新型工业化道路,加快推动信息化和工业化深度融合。

  这不是说我们要自外于新一轮科技革命与产业变革之外,而是要立足中国的基本国情和工业发展实际,探索新形势下工业发展的道路。除了工业发展基础不同,中国确立的信息化与工业化两化深度融合战略与工业4.0的理念是一致的,所以可称之为中国特色的工业4.0发展道路。

  面对新形势,新一届领导集体提出了打造中国经济升级版的总体战略,工业作为实体经济的主战场,其支柱地位进一步加强,加快工业转型升级已成为打造中国经济升级版的重要组成部分。

  在此背景下,一方面中国应制订工业发展总体战略,即工业发展路线图,在十二五工业转型升级规划基础上,制定并实施国家层面的中国制造2025发展规划纲要,打造以制造业数字化、智能化为核心特征的工业升级版。另一方面,要顺应新一轮科技革命和产业变革趋势,立足各地发展实际,制订各自的工业4.0发展路线图,东部部分发达省市可以率先探索。

  德国提出的工业4.0,实质仍然是将信息网络技术与制造业在产品、生产过程层面进行深度融合。

  中国提出将信息化与工业化深度融合作为工业转型升级的重要抓手,并推出了《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》,但对照德国工业4.0,中国在信息基础设施、数据资源、标准化体系、制造系统管理等平台建设方面投入力度尚需加大,尤其是国家相关部委、不同类型企业间的协同推进亟须加强,以支持更广泛的研究开发和创新应用。

  中国在高端装备领域仍大量依靠进口,高端装备业已成为制约中国工业转型升级的重要瓶颈。

  近年来,中国将高端装备制造业纳入七大战略型新兴产业加以扶持,并专门设立了大飞机重大科技专项、智能制造装备专项,在信息技术与装备制造业结合方面具备了较好的基础。中国应抢抓新工业革命的战略机遇,借鉴德国工业4.0战略,加强信息技术在高端装备中的应用,积极搭建平台,推动高等院校、科研机构、装备制造生产企业与用户的协同创新,率先实现高端装备的数字化、智能化,以支撑中国工业经济升级版的打造。强化关键核心技术攻关和能力建设,加快信息安全产业发展,健全网络与信息安全保障体系,提高两化融合形势下网络信息安全管理能力和水平,为两化深度融合发展提供安全保障,解决制造企业的后顾之忧。

  同时,加强与欧、美发达国家和地区的联系与交流,借鉴其经验和做法推动中国工业的转型升级。实施更加积极主动的开放战略,鼓励和支持与互联网密切结合的跨国公司、国际学术机构在华设立研发机构,搭建联合研究平台,同时支持和鼓励国内企业和科研机构积极利用互联网平台与国外开展技术交流与合作,到海外建立研发机构或生产基地,搭建全球创新网络。

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