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云工厂的演变与中国制造业前景展望

2016-06-29 15:24 [制造执行MES] 来源于:中国工业评论
导读:云计算、大数据、智能制造等新兴技术将塑造一种新的工业形态——云工厂,必将使中国制造业的转型升级迎来新的发展前景。而云工厂并非突然出现的工业新概念,它是历次工业革命

    制造业在过去100年中发生了前所未有的变化:90年前,流水线式生产,零部件生产与产品装配实现分工,工业进入大规模生产时代;30年前,PLC(可编程逻辑控制器)和PC的应用,推动工业自动化发展,人类全面进入产能过剩时代;现今,技术和产业的变革仍在加速度推进,产业界普遍预期“智能制造”和“大规模定制化”将改变全球制造业格局。

  其实,“智能制造”只是一种技术表现形式,“定制化”只是一种工业运行手段,相关变化还不够彻底,或者说还不能准确描述未来制造业的变革方向。

  亚信集团董事长田溯宁认为,当今这场新工业革命,如同当年电力对工业的改变,云计算和大数据就是这个时代的电力,我们处在非常激动人心的产业大变革时期,这三种技术(云计算、大数据、智能制造)正在发挥积极作用,中国制造业如果能抓住这场变革的机遇,将获得更好的竞争力。

  云计算、大数据、智能制造等新兴技术将塑造一种新的工业形态——云工厂,必将使中国制造业的转型升级迎来新的发展前景。“云工厂”并不是突然出现的工业新概念,而是历次工业革命的最新延续。

  最早的“工业云”

  今天云计算和大数据的创新应用,都是基于互联网而来的,和百年前电力对整个制造业的变革一样,历史上最早的“工业云”其实就是电网。

  过去,工厂在批量制造产品之前,首先要建自己的发电机房,甚至是电站,每个工业企业要买发电机。后来随着公共电网出现,企业无非多安装几个插座,插上就可以用电了。从发电机时代到电网时代,一个公共网络(云端)出现以后,工厂(终端)彻底摆脱电力不足或用电成本过高的束缚,开始大胆创新。于是,“大规模流水线”生产方式诞生了。

 “流水线”生产方式是由福特汽车创始人亨利?福特开创的,福特精心设计一个非常完整的流程,然后把它分解成很多步骤予以标准化,再去找一堆没有受过太多训练的人,每个人只要把一个动作学好,很多人的标准化动作能够连接起来,“流水线”就建成了。

  标准化工作流程使“流水线”生产方式得以高效运行,这是电网时代的最重要创新。借助标准化和规范的工作流程,工人的手艺和经验被融入工作流程中,被显性化了,可以供其他人学习和仿效。好的流程是很多聪明人智慧融合的结果。企业的人员总是在流动,只有流程可以保证企业的长治久安。流程可以帮助制定好的游戏规则,避开人治的陷阱。

  MES与ERP之间的鸿沟

  流水线上,人工制造产品并不能保证在任何时候都能做到高度精确,人总有惰性、总有疏忽,所以总会导致比较高的次品率。而工业自动化技术的发展,大量使用机器替代人工,机器不会偷懒,能够大大提高制造业的效率和良品率。

  随着近几十年来自动化与信息化技术的深度应用,工业企业的生产形态发生了新的改变。现今,工业企业通常会分为两大部门,一个是生产部门,一个是业务部门,前者通过MES(制造执行系统)管理,后者通过ERP(管理信息系统)来管理。ERP倾向于财务信息的管理,而MES倾向于生产过程的控制。ERP主要用于连接客户,包括客户需要生产多少产品、哪天下单、哪天要货等;而MES主要负责监控和管理生产这些产品的每一个步骤和工序如何实现。

  在国内一些自动化程度很高的工厂车间里,各个生产设备之间、生产设备和控制器之间,都已基本实现连通。整个工厂已经通过MES连通起来,而业务部门全部通过ERP连通起来。可是,这依然不能催生完美的中国制造,因为在MES与ERP之间存在一道鸿沟。

  为何国内很多品牌手机要么难产,要么一面市就过时?因为MES和ERP是分离的,在设计产品的时候,生产人员并没有实时了解情况,到实际生产时发现原本优秀的设计会导致良品率很低,只能退回去重新设计。这样每一个产品都要改来改去,导致一个工业品从设计到上线量产耗时甚久。

  多年以前,一款成熟的工业产品可以持续销售三五十年,如今,汽车、电器、通信等类别的终端产品一般只有三五年甚至一两年的生命周期。终端产品如此快速的升级换代,使工业体系面临新的挑战。

 即使ERP完全理解了客户的产品设计,制造环节还是会出问题。当ERP给MES下达生产计划指令后,MES在生产过程中会发生很多与计划偏差的事项,比如设备坏了、材料不行等。MES会根据车间的实际情况进行调整,但ERP是不知道的,继续按照原本的计划执行订单。时间久了,业务系统和工厂的实际情况就会严重脱节,即出现“信息孤岛”现象。

  ERP与MES之间的巨大鸿沟,造成工业企业内部的系统断层,导致设计、制造、采购、客户关系、品牌管理等系统都是一个个信息孤岛。各方相互都不知道对方在干什么,干到哪一步了,等到出问题了,所有系统再一个个改,必然会推升企业整个体系的成本。

  全球产能过剩,企业间的市场争夺异常激烈,新产品的推出速度越来越快,产品生命周期不断缩短。在严酷的竞争形势下,因内部ERP和MES的连接不顺畅,外部与上游供应链、下游客户的关系不协调而产生的耗损和成本,是现代工业企业所不能承受的。而云计算和大数据技术的最新发展,为企业生产形态的改造创造了基础条件。

  大数据时代的“工业云”

  云计算是基于互联网的公共计算、存储资源,通过云计算技术,企业可以把计算能力、存储能力再一次集中起来,放到网络中去。对于企业来说,云计算通过低成本和可扩展的IT能力,更好地管理内外事务。

  云计算技术在工业企业中的深度应用,除了能使ERP和MES实现连通,实现企业内的完全自动化和完全信息化,长远看来,更是把一些不相关的企业连接在一起,形成一个独特的、创新的生态系统。比如,用传感器对分散在世界各地的工厂使用的消耗部件,或临近更换时间的部件进行数据收集和分析,可以预测部件的订购时间。相关数据资源进入云端(公共网络)以后,接受订购的部件厂商便可以收到几个月后的订单信息,实现生产计划的平均化。

  生产过程实现智能化的同时,工业产品也在实现智能化,比如智能汽车、智能手环、智能跑鞋等智能硬件,都是把产品作为一个数据采集端,不断采集用户数据并上传到云端,方便进行用户管理。

  在这次由“工业云”触发的技术变革中,如果具备了云服务和相关数据收集、处理能力,制造业在未来就会回到产业链价值的中心。为什么制造业现在不是产业链价值的中心呢?目前,很多制造业的价值被金融和营销公司控制,70%~80%要放在银行和营销上。比如,国内电器厂商无论怎样推动技术创新、推动产品升级换代,大部分利润总是被销售渠道赚走,很多厂商是在给非常强的渠道打工。比如,国内大量工业企业的年度净利润十分微薄,甚至还没有每年支付给银行的贷款利息多。

  在云计算和大数据时代,传统行业中不合理的成本结构被云端改变,通过云服务的维度,不同的企业都可以站在更高层次上参与市场化的竞争。云计算将从根本上解决大数据的存储和低成本运行的问题,可以很便宜地把采购、制造、销售、使用整个过程当中的数据都记录下来。

  传统制造业的最大问题,是大规模生产者和多样化使用者的矛盾,使用者使用了多少,什么时候使用的,什么地方使用的都不知道。未来随着无所不在的智能终端,强大的计算能力和数据正在成为重要资产,生产者本身就能把生产完整地记录下来,流通和消费者的数据也都记录下来并形成闭环,很快进入反馈经济。厂商知道谁在用,用了多长时间,用的情况怎么样。所以,制造业如果具备了云计算、大数据和智能终端的能力,就会回到产业链价值的中心,其拥有的客户,会成为未来的主人。在反馈经济闭环的过程当中,整个经济会更加合理,更加节约,真正做到弹性制造。

  目前,云计算、大数据、智能终端实际上正在成为前沿制造业的名词。制造业企业如果能够掌握这场变革就会升级成新一代的企业,如果错过这场变革将来会失去竞争力。

  向服务收费

  云计算、大数据与传统制造业的深度结合,必将催生新的商业模式。智能产品不断采集客户的数据和状态,并上传到云端,制造厂商将会逐渐转变成数据处理中心,这就使“向服务收费”成为可能。

  制造厂商将不只关注制造环节,而是以全局观审视整个产业链,研发针对产品设计、生产规划、生产工艺、生产执行和服务等价值链各个环节的整体性解决方案。

  比如,西门子早已不是单纯的高端设备制造商,西门子已经悄然并购了多家著名软件公司,成为仅次于SAP的欧洲第二大软件公司。以往西门子生产一台高铁的牵引电机,就是直接卖一台电机而已,现在这台电机在运行过程中,会不断把数据传回给西门子的工厂,使其能随时掌握电机的运行状况,譬如未来如何保养,什么时候需要检修。这里面会产生很多基于云端数据的服务性收费项目。

  再如,华为科技每年要花上亿美元请IBM顾问团队来帮助管理企业,而全球银行业向IBM支付的数据服务费用更是数额巨大。IBM通过不断收购,构建了强大的软件集团和全球服务集团。过去,IBM只跟银行的科技部谈合作,现在必须跟科技部、业务部、采购部坐在一起谈。IBM不再只是卖硬件、搭建IT基础架构,而是通过对云端采集过来的大量用户数据进行处理分析,帮助银行将业务处理流程进行创新、再造,IBM主要靠卖数据服务赚钱。

  未来的“工业云”服务,不是简单把数据采集提供给客户这么简单。数据本身是可以免费的,但基于数据身上的服务有很大价值。未来的大部分计算,都是跟场景、状态有关系。每个企业在不同场景下,对计算等级的需求和对计算的应用都会不一样。以前很难知道客户的状态,今天有无处不在的智能终端和大数据分析,对客户状态的理解会越来越深刻,通过状态提供云的计算和云的应用。

  “云工厂”模式

  最大限度做到节约、高效的弹性制造,实现高水平的云端数据服务,是“工业云”深度进化的结果,但距离“云工厂”模式的完全实现,还有最后一里路要走。未来,“产品由谁来做”将会成为一个问题。

  海尔集团CEO张瑞敏在参观过青岛一个新式服装厂后,充满危机感地表示:“定制化是最具前景的产业,未来硬件将不值钱。”人与人,人与厂商,可以通过互联网低成本地实现连接,从而让每个人的个性需求被放大,人们越来越喜欢个性化的东西。但是个性化的东西需求量没有那么大,这就需要工业企业能够实现小批量的快速生产。未来,一组数据就能实现一款个性化产品的私人定制,而大规模、低成本生产个性化定制产品将是中国制造业的大趋势。

  尽管制造业在过去一个世纪中发生了多次技术和生产形态的进化,但这些变化还不够彻底,因为制造业始终把持在大企业和专业人士手中,从未向所有人真正完全开放。过去由于专业知识、特制设备以及大规模生产成本因素,大众进入制造业受到严重制约,眼下随着“云工厂”模式的逐步实现,这种桎梏正在逐渐消失。

  更改制造过程,已不再是未来制造业变革的重点,重点是由谁制造。提出“长尾理论”的美国学者克里斯.安德森经过深入观察,对制造业形态的变化做出一个判断:“全民创造的DIY(自己动手)魅力或将远大于大企业和商业巨头的大包大揽。‘创客运动’的工业化,是数字制造和个人制造的合体。人类极有可能第一次摆脱对生产资料系统(重资产)的依赖,仅仅凭着自己的头脑这个轻资产,就可以把创意高效能地变为现实。”

  自己想要什么样的产品,在自家桌面上就可以设计,无需任何特殊技能。因为有了云工厂,从单个设计到大量产品生产也变为现实。重复制造和标准化是大规模生产的优势所在,而云工厂的优势在于个性化和定制化,数字制造时代的最大成就是人们可以在大规模生产与定制之间做出选择,而不用支付昂贵的手工制作费用。小订单与大批量生产难易程度趋于相似。小批量订单可以解决中国工业企业低利润的关键问题,定制产品更强调个性化的小众客户可以带来更高的利润,竞争程度却随之减弱。

  云工厂大大缩短了想法到产品和服务的距离,极大释放了社会创新的力量。目前工业领域的创业者,还要不断纠结于找OEM代工还是自建工厂,这对工业领域的创新产生很大限制。当云工厂实现的时候,中国工业领域将会出现新一轮的创业和创新浪潮。就像互联网行业的加速发展期那样,创业者只需要专注于产品和模式创新,而不用自己去买一个服务器,直接租用云端的服务器就行了。

  “云工厂”时代,知识成为社会最重要部分,而大数据能够催生大量高价值知识和创新,工业领域再不是以物质为主,而是以数据和创新为主。新时代工业领域的创业和创新,必须学会聪明地利用云端大数据资源,并将其提炼加工成“智慧的成品”,未来最具颠覆力的技术变革也将发源于此。 

(编辑:admin)

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