工業(yè)4.0是興起于德國、風(fēng)靡全球的一次新技術(shù)革命。德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認為工業(yè)4.0概念是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
雖然工業(yè)4.0愿景遠大，技術(shù)尖端，涵蓋的內(nèi)容廣泛，但對其主要概念理解起來也并不復(fù)雜，可簡單歸納為“123”，即1個核心——CPS賽博物理系統(tǒng)，2個主題(智能工廠與智能生產(chǎn))，3項集成(縱向集成、端對端集成、橫向集成)，再外加“雙領(lǐng)先的策略”。如果能正確理解這些概念，就能很好理解德國工業(yè)4.0的實質(zhì)，可以很好地指導(dǎo)企業(yè)戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)的制定及實施。
下面我們就一起梳理一下6個常見的認知誤區(qū)，促進大家對工業(yè)4.0的進一步理解。
一、CPS核心概念認識有偏差：Cyber非信息
CPS是賽博物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems)的縮寫，是工業(yè)4.0的核心。目前，國內(nèi)學(xué)界很多人將CPS翻譯成信息物理系統(tǒng)，有些人將CPS理解成了信息化與工業(yè)化的結(jié)合，從嚴格意義上來說，這是不準確的。
CPS是一個包含計算、網(wǎng)絡(luò)和物理實體的復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C(Computing、Communication、Control)技術(shù)的有機融合與深度協(xié)作，通過人機交互接口實現(xiàn)和物理進程的交互，使賽博空間以遠程、可靠、實時、安全、智能化、協(xié)作的方式操控一個物理實體。在制造業(yè)中，通過CPS系統(tǒng)，將智能機器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施融入到整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，并使人、機、料等能夠相互獨立地自動交換信息、觸發(fā)動作和自主控制，實現(xiàn)一種智能的、高效的、個性化的、自組織的生產(chǎn)方式，推動制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
Cyber是Cybernetics的字根，來源于希臘語，原意為掌舵術(shù)，包含了調(diào)節(jié)、操縱、管理、指揮、監(jiān)督等多方面的涵義。這個詞最早用于科學(xué)術(shù)語是美國數(shù)學(xué)家、控制論創(chuàng)始人維納在1948年出版的《控制論(Cybernetics)》。1954年，中國航天之父——錢學(xué)森先生在其名著《工程控制論(Engineering Cybernetics)》又再次使用了這個詞。在錢學(xué)森的《工程控制論》英文版中，將“Cybernetics”明確定義為“機械和電機系統(tǒng)的控制和導(dǎo)航科學(xué)”。
工業(yè)4.0北京研究會的研究人員經(jīng)考察后發(fā)現(xiàn)，該詞在社會學(xué)上得到了更早的應(yīng)用。1834 年，著名的法國物理學(xué)家安培在對科學(xué)進行分類時、，就把管理國家的科學(xué)稱為“控制論”(Cybernetique)。
從以上的應(yīng)用案例來看，Cyber的含義與“信息”二字無關(guān)，更接近于“控制”。至于這個單詞如何翻譯，既然美國人都沒有合適的語言，尚且借助于希臘文，我們建議直接用音譯“賽博”可能更好些，能較好地避免歧義。
對于CPS，我們不能簡單地理解為信息化系統(tǒng)與工業(yè)設(shè)備的簡單相加。CPS系統(tǒng)是一個包含無處不在的環(huán)境感知、嵌入式計算、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等科學(xué)在內(nèi)的系統(tǒng)工程，它具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)作和自治等功能，是智能制造的核心與基礎(chǔ)。
二、智能工廠：解釋有疏漏
“工業(yè)4.0”項目主要分為兩大主題(也有人加上了智能物流、智能服務(wù)等，本文以2個主題為例進行闡述)：
一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn);
二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。
在這里，有些人對“智能工廠”的理解不全面。
前面一句“智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程”，是說除了包括智能化的機床、機器人等生產(chǎn)設(shè)施以外，還包括對生產(chǎn)過程的智能化管控系統(tǒng)，如果換成信息化術(shù)語，在車間層面就是智能化的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。而后面一句：“以及網(wǎng)絡(luò)分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)”，是指將生產(chǎn)所用的生產(chǎn)設(shè)施(如機床、熱處理設(shè)備、機器人、AGV、測量測試等各種數(shù)字化設(shè)備)，進行互聯(lián)互通、智能化的管理，實現(xiàn)信息技術(shù)與物理設(shè)施的深度融合，這是CPS系統(tǒng)在制造企業(yè)中的具體應(yīng)用，是整個智能工廠的基礎(chǔ)。
從工業(yè)4.0白皮書的對“工業(yè)4.0參考架構(gòu)”定義中，也可以看出，設(shè)備的互聯(lián)互通及智能化管理，是工業(yè)4.0的重要組成部分。
然而，在書籍或文章中，對智能工廠后半句進行闡述的很少。
三、縱向集成：理解不全面
有些人把縱向集成理解成了ERP、MES等信息系統(tǒng)之間的集成，這是不全面的。
我們先從德國的定義上看?？v向集成的全稱為“縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)”，其實質(zhì)是“將各種不同層面的IT系統(tǒng)集成在一起(例如，執(zhí)行器與傳感器、控制、生產(chǎn)管理、制造和執(zhí)行及企業(yè)計劃等不同層面)”(摘自德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議)，也就是說將企業(yè)內(nèi)不同的IT系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)施(以數(shù)控機床、機器人等數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備為主)進行全面的集成，目的是建立一個高度集成化的系統(tǒng)，為將來智能工廠中數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、個性化制造提供支撐，其范圍遠超過信息化系統(tǒng)之間的集成。
我們再從德國人的圖上看：
該圖可理解為由三部分組成：
左上角，在云叢之中有三個服務(wù)器，表示信息化系統(tǒng)以及信息化系統(tǒng)之間的集成關(guān)系，并說明將來這些系統(tǒng)有可能部署在云端，這點大家都能看出來。
但在這個圖的中央，用更大的篇幅展現(xiàn)了各種生產(chǎn)設(shè)備，并且用顯眼的WIFI符號標明了這些設(shè)備是具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的數(shù)字化設(shè)備。
在圖的右側(cè)是一個計算機，表明這是信息化系統(tǒng)，而計算機內(nèi)的設(shè)備之間用虛線連接起來，明顯地告訴我們，這些設(shè)備之間具有通訊，甚至是采集、分析、決策、執(zhí)行等功能，是一種網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)。
因此，縱向集成可理解為三個層面：
1、企業(yè)內(nèi)部ERP/MES/DNC/MDC等信息化系統(tǒng)之間的深度集成;
2、通過設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，將各種數(shù)字化設(shè)備建成網(wǎng)絡(luò)化、集中管控的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng);
3、信息化系統(tǒng)與設(shè)備層之間，具有指令下發(fā)、狀態(tài)反饋、動態(tài)調(diào)整等功能，體現(xiàn)信息技術(shù)與物理設(shè)備之間的深度集成。
從以上分析看，縱向集成不能只從信息化系統(tǒng)方面進行解讀。
四、三項集成：順序不對
經(jīng)常看到有些文章中說，工業(yè)4.0有三項集成：縱向、橫向和端對端，說起來朗朗上口，但實質(zhì)上出現(xiàn)了順序不對的問題。“縱向、端對端、橫向”的順序不能錯，正反兩個方向說都可以，德國人傾向用“橫向、端對端、縱向”，由大到小的順序，這可能與工業(yè)4.0白皮書是個規(guī)劃性的文件有關(guān)。中國人喜歡說成“縱向、端對端、橫向”，是由小到大，由簡單到復(fù)雜的順序，符合我們循序漸進的傳統(tǒng)思想。但，如果將“端對端”放到最前或者最后，從嚴格意義上來說都是有問題的。
簡單地講，縱向集成是一個企業(yè)內(nèi)部的集成，包括企業(yè)內(nèi)部信息化系統(tǒng)之間、信息化系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備之間的集成，是點的概念，是其他兩個集成的基礎(chǔ);端對端是圍繞產(chǎn)品生命周期企業(yè)間的集成，是產(chǎn)品價值鏈的集成，是線(或叫鏈)的概念;橫向集成是以供應(yīng)鏈為主線，企業(yè)間之間的集成，是社會化合作的重要基礎(chǔ)，是生態(tài)圈、是網(wǎng)的概念，也是難度最大的集成。
德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略中，希望通過以上三個集成，全面打通企業(yè)內(nèi)部(信息化系統(tǒng)及生產(chǎn)設(shè)備)、企業(yè)之間、社會化的集成、協(xié)同，實現(xiàn)靈活、個性化、高效、社會化、智能化的生產(chǎn)。
五、對工業(yè)4.0的認知：重硬輕軟
與一些學(xué)者和企業(yè)交流時發(fā)現(xiàn)他們普遍存在重硬件輕軟件，重硬實力輕軟實力的特點。很多人不遠萬里去德國機床展或者先進企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，回來后談?wù)撟疃嗟氖堑聡纳a(chǎn)設(shè)備多么先進，機器人多么普及，而很少關(guān)注人家用的什么軟件系統(tǒng)，信息技術(shù)和物理設(shè)備是如何深度融合的，幾乎無人談及那些企業(yè)在員工培訓(xùn)、人才培養(yǎng)、工作組織、企業(yè)管理、人文關(guān)懷等軟實力方面的建設(shè)。
一說到“2.0補課、3.0普及、4.0示范”，大家都認同，但仔細聽聽，更多地是聚焦在自動化設(shè)備的補課與普及，最典型的就是“機器換人”行動，而很少談及如何“補上、普及2.0、3.0的軟實力”。
我們必須深刻地認識到，德美等發(fā)達工業(yè)國家已經(jīng)走完了工業(yè)2.0、3.0的歷程，他們200多年工業(yè)文明所沉淀下來的軟實力，如嚴謹?shù)膽B(tài)度、敬業(yè)的精神、團隊合作、科學(xué)的企業(yè)管理、成熟的社會化協(xié)作等等，是我們所不具備的，是我們必須要“補上”、也必須要“普及”的。機床、機器人等硬件設(shè)施，只要有資金就可以快速補上，而這些無形的軟實力，恰恰是我們轉(zhuǎn)型升級過程中繞不過去的關(guān)鍵，是一個需要長期積累的過程，也是企業(yè)甚至國家最核心的競爭力。
基于以上思考與研究，“CPPS人機網(wǎng)三元戰(zhàn)略”就是呼吁大家要重視“人”在本次革命中的重要意義。CPPS是Cyber-Person-Physical System的縮寫，Person指的是勞動者及其技能、素養(yǎng)、精神、組織、管理等。CPPS體現(xiàn)了以人為本，人與賽博、物理虛實兩世界的融合、迭代發(fā)展，構(gòu)建以賽博智能為目的的人機網(wǎng)三元戰(zhàn)略。
企業(yè)在制訂工業(yè)4.0落地戰(zhàn)略時，不僅要在先進技術(shù)、智能設(shè)備上有所突破，更應(yīng)該發(fā)揮人力資源相對充沛的優(yōu)勢，充分發(fā)揮人的潛力，在人才培養(yǎng)、企業(yè)管理、創(chuàng)新能力等軟實力方面快速提升，才能確保工業(yè)4.0在企業(yè)的成功落地，才能有勝出德美列強的機會!
六、對工業(yè)4.0戰(zhàn)略及兩個領(lǐng)先的策略：認知不到位
在交流過程中，發(fā)現(xiàn)很多人不了解德國的“雙領(lǐng)先策略”，只簡單地認為工業(yè)4.0是一次工業(yè)革命，是德國為了提高自身競爭力的一種戰(zhàn)略，從技術(shù)方面了解的多些。實際上，工業(yè)4.0戰(zhàn)略的根本目標是“確保德國制造業(yè)的未來”，為實現(xiàn)這一根本目標，德國人還制訂了“雙領(lǐng)先策略”。
第一個是“領(lǐng)先的供應(yīng)商策略”。在工業(yè)4.0白皮書中，德國人說的很清楚：“領(lǐng)先的供應(yīng)商策略是從設(shè)備供應(yīng)商行業(yè)的視角專注于工業(yè)4.0 。德國的設(shè)備供應(yīng)商為制造業(yè)提供世界領(lǐng)先的技術(shù)解決方案，并藉此成為工業(yè)4.0產(chǎn)品全球領(lǐng)先的開發(fā)商、生產(chǎn)商和市場先導(dǎo)”。通過此策略，實現(xiàn)工業(yè)4.0軟硬件及“系統(tǒng)的系統(tǒng)”的解決方案，形成事實上的全球標準，將中國等國家由競爭對手變?yōu)榉桨竷A銷市場，兵不血刃地占領(lǐng)，這也就是為什么德國西門子、SAP等方案供應(yīng)商成為工業(yè)4.0的最大推手，也是為什么默克爾總理等政要不遺余力推廣工業(yè)4.0的重要原因。
第二個是“領(lǐng)先的市場策略”，強調(diào)將德國國內(nèi)制造業(yè)作為主導(dǎo)市場加以培育，率先在德國國內(nèi)制造企業(yè)加快推行“工業(yè)4.0”與實施CPS賽博物理系統(tǒng)，進一步壯大德國制造業(yè)。也就是說，用工業(yè)4.0的理念、技術(shù)手段等將德國國內(nèi)企業(yè)武裝起來，提升其生產(chǎn)效率與競爭力，確保在全球競爭中占據(jù)主動地位。在這個策略上，大家都可以理解。
因此，我們在研究、學(xué)習(xí)工業(yè)4.0的時候，要有清醒的認識，工業(yè)4.0既是指導(dǎo)我們前行的指明燈，同時，也存在著一定的陷阱。我們不要感覺到德國的生產(chǎn)管理模式好，就不顧企業(yè)的實際情況，在短時間內(nèi)購買大量的機器人等高端設(shè)備，中了德國人“領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略”的“圈套”;還要記住，德國工業(yè)4.0是”確保德國制造業(yè)的未來”，并非適用于所有國家與所有企業(yè)，我們一定要將工業(yè)4.0的“確保德國制造業(yè)未來”戰(zhàn)略目標，轉(zhuǎn)化成“確保自己企業(yè)的未來”。著眼未來、立足當(dāng)下，既要汲取德國工業(yè)4.0的精華，又不要死搬教條、盲目跟風(fēng)，要以“中國制造2025”為宗旨，以“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量引導(dǎo)、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、以人為本”為方針，揚長補短，制定適合自己企業(yè)的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)，確保自己企業(yè)的未來!
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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