最能表達(dá)工業(yè)4.0精髓的是應(yīng)用場(chǎng)景——“訂單控制的生產(chǎn)”和“具有適配能力的工廠”。這兩個(gè)場(chǎng)景是理解其他7個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的基礎(chǔ)。
背景
自2013年4月德國(guó)正式推出工業(yè)4.0起，已過(guò)去六年左右的時(shí)間了。在國(guó)內(nèi)，工業(yè)4.0這一名稱，應(yīng)該說(shuō)是已深入內(nèi)心，甚至加以發(fā)揚(yáng)光大，曾經(jīng)看到有農(nóng)業(yè)4.0、教育4.0等的提法?？磥?lái)，德國(guó)人將軟件開(kāi)發(fā)中常用的版本命名方法引入到工業(yè)革命的劃分中，至少在市場(chǎng)推廣上取得了相當(dāng)大的成功。雖然近期國(guó)內(nèi)工業(yè)4.0的風(fēng)頭被工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所壓制，但仍然是智能制造主題中不可缺少的盤中盛宴。
但對(duì)工業(yè)4.0這一術(shù)語(yǔ)內(nèi)涵的理解，并未達(dá)成廣泛的共識(shí)。非常有意思的是，大多數(shù)人都知道工業(yè)4.0指的是第四次工業(yè)革命，但具體到誰(shuí)革了誰(shuí)的命，誰(shuí)消失了，誰(shuí)被取代了，誰(shuí)又出現(xiàn)了，卻并沒(méi)有一個(gè)很清晰具體的認(rèn)識(shí)。
事實(shí)上，工業(yè)4.0官方在2013年的白皮書(shū)《確保德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)——實(shí)施戰(zhàn)略行動(dòng)工業(yè)4.0的建議》中，給出的描述也比較粗獷。概言之，其認(rèn)為將物和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things and Services)技術(shù)融入制造業(yè)，會(huì)對(duì)制造業(yè)的現(xiàn)狀發(fā)生巨大的改變，這種改變的匯集，稱之為第四次工業(yè)革命。
其原文表述是：
“在制造環(huán)境中，垂直網(wǎng)絡(luò)化、端到端工程化，以及由越來(lái)越多智能產(chǎn)品和系統(tǒng)構(gòu)成的跨越整個(gè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的水平集成，引發(fā)了工業(yè)化第四個(gè)階段的到來(lái)——工業(yè)4.0”。這種改變，包含了生產(chǎn)組織方式、商業(yè)模式、法律法規(guī)等方方面面。
需要強(qiáng)調(diào)的是，工業(yè)4.0，目前還是對(duì)德國(guó)工業(yè)未來(lái)的愿景，是期待，是一場(chǎng)還未發(fā)生的、預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)生革命。而且這種愿景，是一種基于直覺(jué)、想象力、邏輯推理、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)背景、德國(guó)獨(dú)特的社會(huì)環(huán)境等因數(shù)的定性的描述。這就為我們每一個(gè)人，對(duì)工業(yè)4.0的理解，留下了廣闊的想象空間。所以，結(jié)合各自背景的不同，從不同角度給出對(duì)工業(yè)4.0理解，也屬于正常現(xiàn)象了。
另外，德國(guó)人認(rèn)為第四次工業(yè)革命，是工業(yè)革命的第四個(gè)階段，既然是階段，就應(yīng)有累計(jì)效應(yīng)，應(yīng)該包容前三個(gè)階段的成果，在沒(méi)有明確什么不是工業(yè)4.0的前提下，國(guó)內(nèi)實(shí)踐中將機(jī)器換人、建設(shè)自動(dòng)化生產(chǎn)線等現(xiàn)階段技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟的工作，掛上工業(yè)4.0的標(biāo)簽，你也很難說(shuō)其絕對(duì)有問(wèn)題。事實(shí)上，在工業(yè)4.0發(fā)源地的德國(guó)，同樣也存在這樣的問(wèn)題。在工業(yè)4.0平臺(tái)的官網(wǎng)上，就赫然列出近200個(gè)的使用案例。
2013年白皮書(shū)的發(fā)布，標(biāo)志著工業(yè)4.0作為德國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略已經(jīng)成熟。既然是一種戰(zhàn)略，要求其描述具體、精準(zhǔn)，顯然是一種苛求。需要強(qiáng)調(diào)的是，說(shuō)工業(yè)4.0是一種戰(zhàn)略，是因?yàn)?，其并沒(méi)有給出清晰的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑。而沒(méi)有能給出清晰的技術(shù)路線，是因?yàn)楝F(xiàn)有的集成技術(shù)、安全技術(shù)、商業(yè)模式以及法律法規(guī)等方面，還不足以支撐其戰(zhàn)略的落地，要實(shí)現(xiàn)這種戰(zhàn)略，還需要進(jìn)行大量的方方面面的研發(fā)工作。
2016年1月工業(yè)4.0官方發(fā)布了報(bào)告《實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略》。個(gè)人認(rèn)為，這個(gè)報(bào)告是工業(yè)4.0從戰(zhàn)略計(jì)劃轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)術(shù)行動(dòng)的一個(gè)階段性成熟標(biāo)志。報(bào)告的文字描述、內(nèi)容的可讀性、邏輯的連貫性、技術(shù)含量等，與2013年的報(bào)告相比高出了不少，拼湊的痕跡大為減少，同時(shí)也修正了某些不切實(shí)際的表述。大概是，執(zhí)筆人更換的緣故，另外也是對(duì)問(wèn)題的理解逐步深化的緣故。
其給出了工業(yè)4.0的定義如下：
術(shù)語(yǔ)工業(yè)4.0代表第四次工業(yè)革命，是與產(chǎn)品生命周期相對(duì)應(yīng)的整個(gè)價(jià)值流的下一階段的組織與控制方式。這個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期，是基于不斷增加的個(gè)性化客戶期望，范圍從產(chǎn)品初始想法，訂單，開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)，交付給終端用戶，到回收以及相關(guān)服務(wù)。
這里的要點(diǎn)是，價(jià)值創(chuàng)造過(guò)程中涉及到的全部實(shí)體連入網(wǎng)絡(luò)，全部相關(guān)信息可以實(shí)時(shí)獲取，進(jìn)而在所有時(shí)間都能獲得最好的可行的價(jià)值流成為了可能。將人、對(duì)象與系統(tǒng)連接起來(lái)，會(huì)導(dǎo)致我們可以創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的、自組織的、跨機(jī)構(gòu)范圍的、實(shí)時(shí)優(yōu)化的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)可以依據(jù)一定范圍內(nèi)判據(jù)，如成本、資源的可用性以及資源的消耗等，進(jìn)行優(yōu)化。
2016年的工業(yè)4.0的定義，比2013年的定義，理解起來(lái)要容易一些。但對(duì)與普通讀者，仍是比較困難的一件事。因?yàn)椋I(yè)4.0總體上看是技術(shù)驅(qū)動(dòng)的戰(zhàn)略模式，屬于自頂向下的灌輸，而不是自底向上問(wèn)題導(dǎo)向的，對(duì)于從事具體工作的企業(yè)、非專業(yè)人士，看得見(jiàn)，摸不著，理解起來(lái)，確實(shí)困難。
在2016年，工業(yè)4.0的官方發(fā)布的工作報(bào)告《基于應(yīng)用場(chǎng)景的研究路線圖概貌》中給出了9個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。當(dāng)然提出這些應(yīng)用場(chǎng)景，其目的是服務(wù)于工業(yè)4.0研究工作推進(jìn)的需要，但同時(shí)也大開(kāi)了普通讀者進(jìn)一步理解工業(yè)4.0的新視角。
工業(yè)4.0應(yīng)用場(chǎng)景概述
2016年給出的應(yīng)用場(chǎng)景，較之前相比增加到了9個(gè)，命名也發(fā)生了變化。近期變?yōu)榱?0個(gè)。
這9大應(yīng)用場(chǎng)景如下：
● 訂單控制的生產(chǎn)(OCP – Order-ControlledProduction)
● 具有適配能力的工廠(AF – Adaptable Factory)
● 自組織適應(yīng)性物流(SAL – Self-organisingAdaptive Logistics)
● 基于價(jià)值的服務(wù)(VBS – Value-Based Services)
● 交付產(chǎn)品的透明性與適配能力(TAP – Transparency andAdaptability of delivered Products)
● 生產(chǎn)中對(duì)員工支持 (OSP – Operator Support inProduction)
● 用于智能生產(chǎn)的智能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)(SP2 – Smart Productdevelopment for Smart Production)
● 創(chuàng)新性產(chǎn)品開(kāi)發(fā)(IPD – Innovative ProductDevelopment)
● 循環(huán)經(jīng)濟(jì)(CRE – Circular Economy)
這九大應(yīng)用場(chǎng)景，基本上能夠說(shuō)清楚工業(yè)4.0，是什么，要做什么，要取代了什么，要研發(fā)什么樣的新技術(shù)，現(xiàn)行法律法規(guī)要做出什么樣的改變，對(duì)勞動(dòng)力能力新需求，會(huì)取得什么樣的益處，等等。這些應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)論是數(shù)量上，內(nèi)涵上，命名上，隨著德國(guó)人的認(rèn)識(shí)的不斷深化，也處于不斷的發(fā)展變化之中。
個(gè)人認(rèn)為，最能表達(dá)工業(yè)4.0精髓的是應(yīng)用場(chǎng)景——“訂單控制的生產(chǎn)”和“具有適配能力的工廠”。這兩個(gè)場(chǎng)景是理解其他7個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的基礎(chǔ)。為了避免誤導(dǎo)讀者，也是為了減輕讀者查找原文帶來(lái)的不便，首先給出原文翻譯，請(qǐng)讀者自行體會(huì)理解，個(gè)人認(rèn)為，原文真的不好理解。之后，奉上自己的解讀。出于篇幅的考慮，本文重點(diǎn)放在了“訂單控制的生產(chǎn)”與“具有適配能力的工廠”這兩個(gè)場(chǎng)景。
訂單控制的生產(chǎn)
(OCP – Order-Controlled Production)
以下為報(bào)告的原文翻譯，出于信息丟失而誤導(dǎo)了讀者的顧慮，盡可直譯，讀起來(lái)恐怕不那么順暢，請(qǐng)讀者見(jiàn)諒：
自治的且自動(dòng)化的超出了工廠的邊界的生產(chǎn)能力的互聯(lián)，可以滿足客戶與市場(chǎng)需求。
當(dāng)下許多產(chǎn)品以一種前所未有的速度不斷地發(fā)生著變化。直到最近智能電話的顯示屏仍舊是扁平的，然而，第一種曲面顯示屏已經(jīng)投入到市場(chǎng)中。當(dāng)前，在汽車行業(yè)使用的材料系列，也在不斷地?cái)U(kuò)展，從鋁到高強(qiáng)度的鋼乃至纖維增強(qiáng)塑料，許多種類型的材料都在被使用。
創(chuàng)新與產(chǎn)品周期，正變得越來(lái)越短，新的生產(chǎn)技術(shù)對(duì)制造公司帶來(lái)了壓力，促使它們做出越來(lái)越快的相應(yīng)，做出快速的投資決策，無(wú)論是對(duì)消費(fèi)品還是對(duì)資產(chǎn)品。為了能夠應(yīng)對(duì)這種趨勢(shì)，避免較長(zhǎng)的投資決策，公司應(yīng)該啟動(dòng)超越公司邊界的生產(chǎn)能力網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)化工作。
① 關(guān)鍵點(diǎn)
訂單控制的生產(chǎn)應(yīng)用場(chǎng)景描繪了一種靈活的制造配置。擁有一個(gè)超出工廠與公司邊界的生產(chǎn)能力與產(chǎn)能網(wǎng)絡(luò)，該公司將能夠快速適應(yīng)一個(gè)不斷變化的市場(chǎng)和訂單條件，進(jìn)而能夠充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施的能力和產(chǎn)能。在這種情形下，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)向該公司自己所屬的其它工廠提供益處，被用于發(fā)揮公司投資組合(特別是在生產(chǎn)方面)的價(jià)值，以應(yīng)對(duì)快速變化的客戶與市場(chǎng)需求。特別地，制造鏈被依據(jù)各種參數(shù)，如成本與時(shí)間，進(jìn)行了優(yōu)化。
就其核心要點(diǎn)，訂單控制的生產(chǎn)，一方面是基于單個(gè)工藝步驟的標(biāo)準(zhǔn)化，另一方面是基于生產(chǎn)設(shè)施能力的自描述性。標(biāo)準(zhǔn)化允許自動(dòng)的訂單計(jì)劃、分配與執(zhí)行，因而考慮到了所有的生產(chǎn)步驟和要求的設(shè)施。這有使得將單個(gè)的工藝模塊更為靈活、比先前更早地組合起來(lái)成為可能，甚至領(lǐng)用了它們的特殊的能力。
在這方面，公司向其它公司提供它們的生產(chǎn)能力，因而增加了它們自己設(shè)備的利用率。其它公司可以按需訪問(wèn)這些能力，因而暫時(shí)擴(kuò)展了它們自己的生產(chǎn)范圍。這樣做，可用生產(chǎn)能力得到更為有效的利用，訂單的波動(dòng)可能被平滑了。
目的是使將外部工廠連接到一個(gè)公司的生產(chǎn)過(guò)程中更為容易，盡可能自動(dòng)化地。特別地，這之中的定單配置過(guò)程應(yīng)當(dāng)被自動(dòng)執(zhí)行。
② 對(duì)價(jià)值鏈的影響
今天的相對(duì)剛性而分離的價(jià)值鏈上的公司間的協(xié)商關(guān)系，將被轉(zhuǎn)換為一種相當(dāng)碎片化的動(dòng)態(tài)的價(jià)值鏈網(wǎng)路，它可以依據(jù)單個(gè)訂單的需要發(fā)生變化。這既在水平方向上應(yīng)用到了整個(gè)制造過(guò)程，也在垂直方向應(yīng)用到了生產(chǎn)的涉及到的深度。制造公司將焦點(diǎn)放在了增值的步驟上，這使得它們有別于其他的競(jìng)爭(zhēng)者。
創(chuàng)建快速且全球化的客戶—制造商關(guān)系，可能會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)期的競(jìng)爭(zhēng)情況，因?yàn)楣究梢詮挠唵蔚接唵蔚馗淖兯鼈兊慕巧?dòng)態(tài)集成生產(chǎn)能力，將導(dǎo)致更好的機(jī)器利用率，并且?guī)?lái)一個(gè)結(jié)果是減少了機(jī)械供應(yīng)商的需求。
③ 參與者的增值
一方面，制造公司能夠依據(jù)需要內(nèi)在地自動(dòng)地?cái)U(kuò)展它們的生產(chǎn)能力和產(chǎn)能，通過(guò)利用外部的生產(chǎn)模塊，沒(méi)有投資的需要。這使得公司能夠非常靈活地對(duì)變化的市場(chǎng)及客戶需求做出反應(yīng)。另一方面，在市場(chǎng)上提供它們機(jī)器的公司可以優(yōu)化它們機(jī)器的利用率。
下圖為其給出訂單控制的生產(chǎn)的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。如果理解不了，跳過(guò)繼續(xù)，后面有解讀。
數(shù)字化要一盤棋更要各自為戰(zhàn)
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