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工业4.0与智能制造的概念本质及其在行业的落地

返回列表 来源:干圣传动 浏览:- 发布日期:2016-09-18 08:55:00【

最近,关于工业4.0、智能制造的争论特别多:长征七号是不是工业4.0? 工业4.0是不是一场革命?钢铁行业首先要追求个性化生产吗?我觉得,产生这些争论的原因,部分是对理论的本质理解不深、容易陷入邯郸学步。  

为了阐明本质,我首先用最简短的方式给工业4.0工厂下一个定义:

理想的工业4.0就是:在(自动化)流水线上经济性地生产定制化产品。

这里,笔者在自动化上加了一个(),意思是理想的状况应该是自动化生产线。与常见说法不同的是,我的这个概念不是用互联网、CPS等技术要素来定义的,很可能会引起争议。为此,需要说明一下。我认为,在理想状态下,工业4.0的工厂应该以自动化流水线(工业3.0)为基础。每一次的工业革命都是对上一次工业革命继承基础上的延伸:工业1.0是机器生产,工业2.0是机器生产基础上的流水线;工业3.0是流水线基础上的自动化流水线。按照这个逻辑,工业4.0应该是工业3.0的自然延伸、集成基础上的延伸,所以应该以自动化流水线为基础。

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这种认识可能引发的争议,是把“工业4.0”的外延缩小了;工业4.0的主流企业可能非常少:未必采用个性化定制的生产方式,甚至也未必采用自动化流水线。

把“工业4.0”的外延缩小是不是有道理呢?我们还是要看看现状:即便是在工业最发达的西方国家,也不是所有的工业企业都用自动化流水线(工业3.0)组织生产。这些情况包括:特殊的产品(如科研设备、高档奢侈品)、体积特别大或特别重要的产品(特别是工程项目,如工厂的生产线、飞船、大坝等)。这些行业没有发展到工业3.0的阶段,恐怕未必适合延伸到工业4.0。另外,还有些3.0的行业未必需要升级到工业4.0,如零部件的生产企业。在零部件层面,更加重视标准化而不是个性化。

如果上述观点是成立的,则无论长征七号火箭的数字化设计水平再高,都不能算是以工业4.0的方式生产的。当然,其很多技术显然属于智能制造的范畴。

长期以来,定制化和自动化流水线两种方式是共存的,却很少结合在一起。工业4.0的目标,是试图将两者结合在一起。导致两者难以结合的矛盾在于:流水线本身的成本是靠批量生产来摊薄的。所以,要实现工业4.0须有两个基本的条件:大量的定制化需求、能够生产定制化产品的自动化流水线。这样才能实现经济性、超越工业3.0。

这样看来,转型是个量变到质变的过程。

网络化、数字化的作用是提高了工业4.0的经济性。这一点至少体现在如下四点:

首先,互联网扩大定制化的市场。如果没有互联网,个性化需求的收集就很困难,本质是增加了成本。

其次,数字化保证了定制化生产的交货期。

第三,信息集成和CPS解决了定制化的生产组织问题。

第四,数字化、网络化有效地解决了产品的维修维护问题。

然而,凡事都有例外。

国内外很多优秀的钢铁企业,在20多年前就在自动化生产线上实现了按订单组织生产等个性化定制。如何解释这种现象呢?这是由钢铁行业的特殊性决定的。

首先,钢铁行业的个性化定制,还是有一定批量的;一定批量意味着生产的节奏不会太快,人可以有效地介入生产组织;这时,信息来源必须统一(宝钢称作数据不落地),但却不一定需要CPS进行自动的调度。

其次,跟踪问题容易解决。钢铁的跟踪是从钢包到钢坯再到钢卷,是顺序生产下来的。这一点不像有些机械加工行业,一个产品需要跟踪大量的相关零件和部件,必须依靠RFID才行。需要跟踪的信息也相对简单。

第三,钢铁的用户是企业,定制的需求和价值更大。历史上,钢铁是最重要的工业行业之一;由于体量大,任何微小的改进都能带来巨大的经济效益。所以,先进技术往往首先用在钢铁上。我们同时注意到:即便是钢铁产品,也是定制化生产和非定制化生产并存的。其中的差别,就是经济性的差异决定的。

某种意义上讲,这反映了钢铁行业的先进性和复杂性。所谓先进性,指的钢铁行业率先实现了自动化流水线上的“定制化生产”、实现了“工业3.5”;对定制化的反对声,是因为钢铁人首先意识到过于强调个性化的危害。所谓复杂性,指的是钢铁的品种很多、质量要求千差万别,有些理念不适合所有品种。

由此可见,先进的钢铁行业目前的重点应该是解决“工业3.5后”的问题。在笔者看来,这个阶段强调的不是通过信息化实现“个性化生产”,而是用信息化手段推进“个性化服务”,其本质就是将“知识”和“信息”叠加在产品上,从而让用户使用更方便。

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