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工業(yè)4.0的認(rèn)知誤區(qū)

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2015-08-13 10:11【

工業(yè)4.0是興起于德國(guó)、風(fēng)靡全球的一次新技術(shù)革命。德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)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(guò)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(yuǎn)大,技術(shù)尖端,涵蓋的內(nèi)容廣泛,但對(duì)其主要概念理解起來(lái)也并不復(fù)雜,可簡(jiǎn)單歸納為“123”,即1個(gè)核心——CPS賽博物理系統(tǒng),2個(gè)主題(智能工廠與智能生產(chǎn)),3項(xiàng)集成(縱向集成、端對(duì)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(guó)工業(yè)4.0的實(shí)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(shí)施。

下面我們就一起梳理一下6個(gè)常見(jiàn)的認(rèn)知誤區(qū),希望能起到拋磚引玉的效果,促進(jìn)大家對(duì)工業(yè)4.0的進(jìn)一步理解。

一、CPS核心概念認(rèn)識(shí)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(guó)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(yán)格意義上來(lái)說(shuō),這是不準(zhǔn)確的。

CPS在工業(yè)4.0中的位置

針對(duì)CPS的概念,筆者曾在2015年7月13日《人民郵電報(bào)》的《透視智能化轉(zhuǎn)型之二·賽博物理系統(tǒng):智能制造“煉金術(shù)”》一文中進(jìn)行了重點(diǎn)闡述,下面再簡(jiǎn)單回顧一下,請(qǐng)大家參考。

CPS是一個(gè)包含計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理實(shí)體的復(fù)雜系統(tǒng),通過(guò)3C(Computing、Communication、Control)技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作,通過(guò)人機(jī)交互接口實(shí)現(xiàn)和物理進(jìn)程的交互,使賽博空間以遠(yuǎn)程、可靠、實(shí)時(shí)、安全、智能化、協(xié)作的方式操控一個(gè)物理實(shí)體。在制造業(yè)中,通過(guò)CPS系統(tǒng),將智能機(jī)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施融入到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中,并使人、機(jī)、料等能夠相互獨(dú)立地自動(dòng)交換信息、觸發(fā)動(dòng)作和自主控制,實(shí)現(xiàn)一種智能的、高效的、個(gè)性化的、自組織的生產(chǎn)方式,推動(dòng)制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

Cyber是Cybernetics的字根,來(lái)源于希臘語(yǔ),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(gè)詞最早用于科學(xué)術(shù)語(yǔ)是美國(guó)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(guó)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(gè)詞。在錢學(xué)森的《工程控制論》英文版中,將“Cybernetics”明確定義為“機(jī)械和電機(jī)系統(tǒng)的控制和導(dǎo)航科學(xué)”。

工業(yè)4.0北京研究會(huì)的研究人員經(jīng)考察后發(fā)現(xiàn),該詞在社會(huì)學(xué)上得到了更早的應(yīng)用。1834 年,著名的法國(guó)物理學(xué)家安培在對(duì)科學(xué)進(jìn)行分類時(shí)(見(jiàn)《論科學(xué)的哲學(xué)》),就把管理國(guó)家的科學(xué)稱為“控制論”(Cybernetique)。

從以上的應(yīng)用案例來(lái)看,Cyber的含義與“信息”二字無(wú)關(guān),更接近于“控制”。至于這個(gè)單詞如何翻譯,蘭光創(chuàng)新認(rèn)為,既然美國(guó)人都沒(méi)有合適的語(yǔ)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(duì)于CPS,我們不能簡(jiǎn)單地理解為信息化系統(tǒng)與工業(yè)設(shè)備的簡(jiǎn)單相加。CPS系統(tǒng)是一個(gè)包含無(wú)處不在的環(huán)境感知、嵌入式計(jì)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(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)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(xiàng)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(gè)主題為例進(jìn)行闡述):

一是“智能工廠”,重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程,以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn);

二是“智能生產(chǎn)”,主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。

在這里,蘭光創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)有些人對(duì)“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(guò)程”,是說(shuō)除了包括智能化的機(jī)床、機(jī)器人等生產(chǎn)設(shè)施以外,還包括對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的智能化管控系統(tǒng),如果換成信息化術(shù)語(yǔ),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(shí)現(xiàn)”,是指將生產(chǎn)所用的生產(chǎn)設(shè)施(如機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人、AGV、測(cè)量測(cè)試等各種數(shù)字化設(shè)備),進(jìn)行互聯(lián)互通、智能化的管理,實(shí)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(gè)智能工廠的基礎(chǔ)。

從工業(yè)4.0白皮書的對(duì)“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(duì)智能工廠后半句進(jìn)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(guó)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(shí)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(jì)劃等不同層面)”(摘自德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略計(jì)劃實(shí)施建議),也就是說(shuō)將企業(yè)內(nèi)不同的IT系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)施(以數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備為主)進(jìn)行全面的集成,目的是建立一個(gè)高度集成化的系統(tǒng),為將來(lái)智能工廠中數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、個(gè)性化制造提供支撐,其范圍遠(yuǎn)超過(guò)信息化系統(tǒng)之間的集成。

縱向集成可理解為三個(gè)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(guò)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(dòng)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(jìn)行解讀。

四、三項(xiàng)集成:順序不對(duì)

經(jīng)??吹接行┪恼轮姓f(shuō),工業(yè)4.0有三項(xiàng)集成:縱向、橫向和端對(duì)端,說(shuō)起來(lái)朗朗上口,但實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)了順序不對(duì)的問(wèn)題。蘭光創(chuàng)新認(rèn)為,“縱向、端對(duì)端、橫向”的順序不能錯(cuò),正反兩個(gè)方向說(shuō)都可以,德國(guó)人傾向用“橫向、端對(duì)端、縱向”,由大到小的順序,這可能與工業(yè)4.0白皮書是個(gè)規(guī)劃性的文件有關(guān)。中國(guó)人喜歡說(shuō)成“縱向、端對(duì)端、橫向”,是由小到大,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序,符合我們循序漸進(jìn)的傳統(tǒng)思想。但,如果將“端對(duì)端”放到最前或者最后,從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)都是有問(wèn)題的。

工業(yè)4.0的三項(xiàng)集成

有關(guān)這三項(xiàng)集成的概念,我們已經(jīng)在第二講中進(jìn)行了詳細(xì)的解讀,這里就不再贅述。

簡(jiǎn)單地講,縱向集成是一個(gè)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(diǎn)的概念,是其他兩個(gè)集成的基礎(chǔ);端對(duì)端是圍繞產(chǎn)品生命周期企業(yè)間的集成,是產(chǎn)品價(jià)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(huì)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(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略中,希望通過(guò)以上三個(gè)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(huì)化的集成、協(xié)同,實(shí)現(xiàn)靈活、個(gè)性化、高效、社會(huì)化、智能化的生產(chǎn)。

五、對(duì)工業(yè)4.0的認(rèn)知:重硬輕軟

與一些學(xué)者和企業(yè)交流時(shí),蘭光創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)普遍存在重硬件輕軟件,重硬實(shí)力輕軟實(shí)力的特點(diǎn)。很多人不遠(yuǎn)萬(wàn)里去德國(guó)機(jī)床展或者先進(jìn)企業(yè)參觀學(xué)習(xí),回來(lái)后談?wù)撟疃嗟氖堑聡?guó)的生產(chǎn)設(shè)備多么先進(jìn),機(jī)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(wú)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(shí)力方面的建設(shè)。

一說(shuō)到“2.0補(bǔ)課、3.0普及、4.0示范”,大家都認(rèn)同,但仔細(xì)聽(tīng)聽(tīng),更多地是聚焦在自動(dòng)化設(shè)備的補(bǔ)課與普及,最典型的就是“機(jī)器換人”行動(dòng),而很少談及如何“補(bǔ)上、普及2.0、3.0的軟實(shí)力”。

我們必須深刻地認(rèn)識(shí)到,德美等發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)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(lái)的軟實(shí)力,如嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、敬業(yè)的精神、團(tuán)隊(duì)合作、科學(xué)的企業(yè)管理、成熟的社會(huì)化協(xié)作等等,是我們所不具備的,是我們必須要“補(bǔ)上”、也必須要“普及”的。機(jī)床、機(jī)器人等硬件設(shè)施,只要有資金就可以快速補(bǔ)上,而這些無(wú)形的軟實(shí)力,恰恰是我們轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中繞不過(guò)去的關(guān)鍵,是一個(gè)需要長(zhǎng)期積累的過(guò)程,也是企業(yè)甚至國(guó)家最核心的競(jìng)爭(zhēng)力。

基于以上思考與研究,蘭光創(chuàng)新在國(guó)內(nèi)首次提出了“CPPS人機(jī)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(dòng)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(shí)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(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略。

中國(guó)特色的CPPS人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略

蘭光創(chuàng)新認(rèn)為,企業(yè)在制訂工業(yè)4.0落地戰(zhàn)略時(shí),不僅要在先進(jìn)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(duì)充沛的優(yōu)勢(shì),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(shí)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(qiáng)的機(jī)會(huì)!

六、對(duì)工業(yè)4.0戰(zhàn)略及兩個(gè)領(lǐng)先的策略:認(rèn)知不到位

在交流過(guò)程中,蘭光創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)很多人不了解德國(guó)的“雙領(lǐng)先策略”,只簡(jiǎn)單地認(rèn)為工業(yè)4.0是一次工業(yè)革命,是德國(guó)為了提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的一種戰(zhàn)略,從技術(shù)方面了解的多些。實(shí)際上,工業(yè)4.0戰(zhàn)略的根本目標(biāo)是“確保德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)”,為實(shí)現(xiàn)這一根本目標(biāo),德國(guó)人還制訂了“雙領(lǐng)先策略”。

第一個(gè)是“領(lǐng)先的供應(yīng)商策略”。在工業(yè)4.0白皮書中,德國(guó)人說(shuō)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(guó)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(kāi)發(fā)商、生產(chǎn)商和市場(chǎng)先導(dǎo)”。通過(guò)此策略,實(shí)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(shí)上的全球標(biāo)準(zhǔn),將中國(guó)等國(guó)家由競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手變?yōu)榉桨竷A銷市場(chǎng),兵不血刃地占領(lǐng),這也就是為什么德國(guó)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(gè)是“領(lǐng)先的市場(chǎng)策略”,強(qiáng)調(diào)將德國(guó)國(guó)內(nèi)制造業(yè)作為主導(dǎo)市場(chǎng)加以培育,率先在德國(guó)國(guó)內(nèi)制造企業(yè)加快推行“工業(yè)4.0”與實(shí)施CPS賽博物理系統(tǒng),進(jìn)一步壯大德國(guó)制造業(yè)。也就是說(shuō),用工業(yè)4.0的理念、技術(shù)手段等將德國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)武裝起來(lái),提升其生產(chǎn)效率與競(jìng)爭(zhēng)力,確保在全球競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)地位。在這個(gè)策略上,大家都可以理解。

因此,蘭光創(chuàng)新認(rèn)為,我們?cè)谘芯俊W(xué)習(xí)工業(yè)4.0的時(shí)候,要有清醒的認(rèn)識(shí),工業(yè)4.0既是指導(dǎo)我們前行的指明燈,同時(shí),也存在著一定的陷阱。我們不要感覺(jué)到德國(guó)的生產(chǎn)管理模式好,就不顧企業(yè)的實(shí)際情況,在短時(shí)間內(nèi)購(gòu)買大量的機(jī)器人等高端設(shè)備,中了德國(guó)人“領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略”的“圈套”;還要記住,德國(guó)工業(yè)4.0是”確保德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)”,并非適用于所有國(guó)家與所有企業(yè),我們一定要將工業(yè)4.0的“確保德國(guó)制造業(yè)未來(lái)”戰(zhàn)略目標(biāo),轉(zhuǎn)化成“確保自己企業(yè)的未來(lái)”。著眼未來(lái)、立足當(dāng)下,既要汲取德國(guó)工業(yè)4.0的精華,又不要死搬教條、盲目跟風(fēng),要以“中國(guó)制造2025”為宗旨,以“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、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(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)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(lái)!

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