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?云制造蓄势待发,落地仍待加强和“信自己”

2015-05-17  老黄兄
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智城圈子:政府,学者,技术等圈子;顶层设计探讨;大数据/云计算/物联网;投融合作等;


导读: 把各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化,构成服务云池,企业通过终端和网络接入服务云池,就能随时按需获取想要的制造资源和制造能力,服务于自己的制造流程。中小制造企业不用再担心软硬资源和技术经验积累不足,想制造什么产品都能在“制造云”里找到支持,制造业将因此整体步入个性化、智慧化的制造阶段,实现革命性的跨越发展。这不是凭空想象,而是正在到来的现实。


两年前的德国汉诺威工业博览会上,出现了“工业4.0”,也就是第四次工业革命的概念。其主要内涵包括:未来,“工业4.0”将首先从两个方向展开,一是“智慧工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。


德国政府为此投入两亿欧元,欲借助推进“工业4.0”,在新工业革命中占领先机。而在此之前的20108月,欧盟已经启动了“制造云(ManuCloud)”项目,目的是在一套软件即服务(SaaSIT系统的支持下,实现生产网络层和工厂、流程层的柔性化,为用户提供按需配置的制造能力服务。20137月,该项目一期通过验收,项目二期也已立项,将在光伏、有机照明、汽车等产业推广应用。


但事实上,中国比欧洲出手更早,2009年,中国工程院李伯虎院士带领的研究小组便率先提出了“云制造”的理念。开始探索如何在制造业中将云计算等新兴信息技术与已有的信息化制造技术深度融合,以提高我国制造企业竞争能力的问题。目前,从科研层面言,“云制造”研究团队以制造中的“设计”与“仿真”为突破口,已逐步取得一系列学术成果。同时,也有一些企业和城市在参与或者引入“云制造”模式,期待尽快找出切实可行的方案让“云制造”实现大规模落地,让这种新型的智慧制造模式为“中国制造”服务。


制造业升级时不我待微笑曲线是宏碁集团创办人施振荣于1992年提出的著名商业理论,指在产业链中,附加值更多体现在两端:设计和销售,而处于中间环节的制造附加值最低。令人尴尬的是,尽管“中国制造”名头响亮,但目前我国许多制造企业都处于微笑曲线的最下端,干着最苦最累的活,挣着少得可怜的血汗钱。


全球战略预测智库Stratfor公司在最新发布的报告中指出,“凭借低工资征服全球市场的中国发展时代正在终结”,因为如今出现了其他工资更低并在制造方面具备有利条件的国家,例如包括印度、越南、肯尼亚等,它们都在挑战中国的“世界工厂”地位。无论这一判断是否危言耸听,中国制造转型升级的压力越来越大却是显而易见的事实。


“中国制造业长期依赖高投入、高消耗,发展不尽合理,还同时还存在核心技术缺失、区域发展不平衡的深层次矛盾。”工业和信息化部总经济师周子学表示,中国制造业必须在创新驱动、集约高效、内生增长的基础上,提高整体可持续发展能力,而当下正是攻坚时期。


持续的创新能力不足是中国企业普遍的缺陷,中国制造要想从价值链低端走向中高端,就必须培育新型制造模式和手段。“这主要得靠满足制造企业最短的上市时间(Time)、最好的质量(Quality)、最低的成本(Cost)、最优的服务(Service)、最清洁的环境(Environment)和基于知识(Knowledge)的创新,即TQCSEK竞争的需求来实现。”李伯虎说,未来5?10年,中国制造业发展要攻克的就是这些具体难题,一切将围绕着提高企业的竞争力而展开。


而从外部环境看,寻求更先进的制造模式是国际制造行业的大趋势。一位德国电子类企业的高管透露,为了“工业4.0”的目标,德国正在努力设计未来工业生产中的自动化结构,以开发能够完全适应生产的设备,这种适应性将使德国企业面对客户的需求变化时,能迅速、轻松地做出响应,并保证其生产具有竞争力,满足客户的个性化需求。


制造企业的所有元器件将来可通过网络联接在一起,彼此相互沟通,而企业将不再自上而下地控制生产,信息会沿着原材料传递,指示必要的生产步骤,从而确保最终产品满足客户的特定需求。这种生产制造的灵活程度无疑代表着制造业未来的发展方向,也预示全球制造行业将迎来技术升级的激烈竞争。


显然,在传统制造强国加码制造业升级的氛围下,中国制造更需快马加鞭,迎头赶上。


制造业的云计算

中国很大一部分制造企业都是中小型企业,它们缺乏从技术到生产资料,从资本到营销及人才等一系列资源,而且很难具备资源整合的能力。但现在的竞争环境,却要求中小企业具备这些能力和资源,这样才能降低经营风险,拓展自己的市场,收获财富。如果能将广大制造企业需要的各类资源和制造能力集中于一个平台,通过网络化方式组织供应一系列标准、规范和可共享的服务,那么许多制造企业头疼的TQCSEK问题就能解决了,制造行业也能够因此而整体向前推进。这就是“云制造”理念构建的基础。


所谓“云制造”,就是一种基于网络(如互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等)的、面向服务的智慧化制造新模式。它融合与发展了现有信息化制造(信息化设计、生产、实验、仿真、管理、集成)技术及云计算、物联网、服务计算、智能科学、高效能/性能计算、大数据等新兴信息技术,将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化,构成制造资源和制造能力的服务云池,并进行协调的优化管理和经营,使用户通过终端和网络就能随时按需获取制造资源与能力服务,进而智慧地完成其制造全生命周期的各类活动。


其中,所谓的制造业“全生命周期”,是指从产品的市场需求论证、设计、加工生产、试验、运行、维护到最终的报废处理的整个大制造的过程。而云制造的服务对象包含两类用户:制造企业和制造产品。


简单来说,理想化的“云制造”模式,就是利用网络、互联网平台,按用户需求组织网上的制造资源、制造能力,为用户提供各类制造服务的一种网络化制造新模式。


这里的制造资源主要包括计算资源,如存储、运算器、网络、平台、软件等,和“硬”制造资源,如机床、加工中心、计算设备、仿真设备、试验设备等各类制造硬设备,以及“软”制造资源,如制造过程中的各种模型、数据、软件、信息、知识等;制造能力是指制造过程中有关的论证、设计、生产、实验、管理、集成等能力。也可以说,云制造就是制造业的云计算,是云计算在制造领域的落地与延伸。


北京市云制造平台与服务工程技术研究中心技术委员会主任、北京航空航天大学自动化学院副院长张霖教授强调,云制造技术集成了很多新兴的信息技术,但并不是这些技术的简单堆积。在云制造模式中,云计算技术为制造所需的各类信息的智能处理和决策提供了使能服务和新制造模式;


物联网技术为制造领域中各类物与物之间的互联和实现制造智慧化提供了使能技术;高性能计算技术为求解复杂制造问题和开展大规模协同制造提供了使能技术;服务计算技术为快速构造虚拟化制造服务环境提供了使能技术;


智能科学技术为制造资源/能力的智能化提供了使能技术;大数据技术为云制造全生命周期活动的精准化、高效化、智能化提供使能技术;而信息化制造技术是云制造的基础技术。所有这些技术融合发展,交互作用,为制造业的全生命周期服务。


具体而言,云制造有4种服务模式:一是支持单主体/用户完成某阶段(如设计)制造;二是支持多主体/用户协同完成某阶段制造;三是支持多主体/用户协同完成跨阶段(如跨设计与生产)制造;四是支持多主体/用户按需获得制造能力。


由此可见,云制造的覆盖范围很广,但如果在制造行业里,仅是企业的IT部门使用了云计算技术,并不能称之为云制造。只有把云的理念渗透到制造业的核心业务直至全生命周期,并把制造资源和制造能力最大程度地进行整合,实现基于网络的自由流通,才是真正的云制造,也才会对制造业产生深远的影响。


而由于在产业转型升级的过程中,云制造能够将信息(采集、传递、加工、处理、应用)技术、建模仿真技术、现代制造(设计/生产/管理/试验及其集成)技术、系统工程技术及产品有关专业技术等融合运用于产品研制的全系统、全生命周期过程,使企业的人/组织、经营管理、技术设备及信息流、物流、资金流、知识流、服务流集成优化,因此可以达到增强企业竞争力的目标。


这就有望促进中国制造产业从产品生产型向产品生产加服务型转变,从价值链低端走向高端,从制造大国走向制造强国。


落地仍待加强

2010年,“云制造”的研究被科技部列入863计划,相关产、学、研、用的28个单位联合在云制造的关键技术、支撑平台和应用技术方面展开研究和实践,云制造被重点应用在航天、轨道交通、模具、装备、服装、柔性材料等行业,得到了一定的成果。


中国航天科工集团第二研究院(航天二院)和中国北车股份有限公司(北车集团)是云制造的积极支持单位,这两个大型集团企业都研发构建了集团企业云制造服务平台,以航天复杂产品和轨道交通装备等重大关键产品制造为应用背景,提供论证、设计、仿真、生产和管理等制造产品全生命周期的多阶段服务。“云制造明显提升了对航天工业领域的气动设计分析等工作的服务水平,气动方案由原先每月一轮缩短为了每周一轮。”


航天二院下属制造企业的一位车间负责人说,云制造模式帮助航天型号产品的数字化研制能力得到了有效提升,大约一点几秒的关键飞行环节得到了有效的优化,大大提升了产品质量。另外在生产成本方面,云制造模式还将主要制造资源的利用率提高了5%,避免了资源闲置和空转以及后继的重复购置。北车集团制造一线的工作人员同样表示,云制造模式实现了库存管理的集中控制、实时监控,加快了库存周转速度,降低了库存管理成本并减少资金占用,节省开支约3000万元。


围绕云制造的理念,北京清软英泰等公司、东莞华中科技大学制造工程研究院、广东电子工业研究院有限公司和杭州爱科电脑技术有限公司等软件服务商则共同打造了面向中小企业的云制造服务平台,支持企业业务紧密协作和产业集群协作,并在模具、服装和柔性材料等行业开展了示范应用。


杭州爱科电脑技术有限公司的优化排料云服务一度发展收费会员达228家,提供收费技术服务105万次。另外,云制造还正在佛山、襄阳、武汉等智慧城市的建设中推广应用,这些城市签订了有关云制造项目的落地和实施的战略合作协议,相关规划设计纲要和实施方案都已完成,相应的云制造服务平台也开放完毕,进入了应用实施和产业化推广的阶段。“湖北襄阳作为传统的制造业大市,制造资源丰富,但制造业信息化与工业化融合度较低。”襄阳市一位负责人说,“云制造”模式的应用推广,将在襄阳整合、提升、合理均衡布置与使用制造资源和制造能力等方面起到巨大的推动作用,他们对此非常期待。


上述这些应用成果表明,云制造模式的确能够为制造企业带来更高效益,可以成为制造业转型升级的阶梯。然而,云制造与制造行业的全面结合仍然看似遥远。以20128月正式上线的“中小企业云制造服务平台”为例,该平台具备了制造服务生命周期的全部功能,包括发布、查询、搜索制造资源与能力,智能匹配与推荐、在线交流、在线签订合同、在线提供服务,并可进行服务评价,甚至集成了第三方支付系统,可以实现在线支付功能。但是上线以来,在该网页注册信息的服务商并不多,有的分类项目甚至只有寥寥几个,推广和落地远未到位。而云制造的关键用户——重要的工业企业的参与也非常有限,云制造在一些城市中的应用落实也还需要时间来检验。


对此,航天二院副院长、航天长峰股份公司董事长全春来表示,云制造在推进过程中要涉及制造企业的不同需求、不同的产品标准、信息服务和支付平台的安全以及知识产权保护等多重难题,“购买服务和能力是很复杂的,不是买件衣服那样简单”,这需要花时间去一一解决。


而李伯虎表示,云制造的发展将是长期阶段性的渐进过程,不是一蹴而就的项目工程,需要依靠政府、产业界、学界多方面的联合和共同努力,“唯有协同合作,中国的云制造才能结出硕果。”但有一点可以肯定,云制造如果能够顺利实现大规模应用,那么未来的制造企业就可以像使用水、电、煤、气一样使用所需的制造资源和制造能力,它们将因此快速成长壮大,中国制造也将领先制造业的国际水平。




评论: 云制造需要“信自己”

2013年,欧盟正式提出了“Cloud Manufacturing”(云制造)说法,并启动了一个项目,打算通过云制造向中小企业用户(SMEs)提供计算机辅助工艺规划(CAPP)。该项目由瑞典皇家理工学院牵头,瑞典、英国、希腊、德国和西班牙的4所大学、1家跨国制造公司和6个中小企业共同承担,旨在强调服务于产品全生命周期过程,支持中小企业高效配置和重配置制造过程,支持产品定制化和变更,以适应快速变化的全球市场和更加苛刻的产品需求。


在项目执行背景的说明中,欧盟指出,产品开发和制造是欧盟主要的经济支柱,而超过90%的制造业活动由小型和中小型企业(SMEs )完成。当前,制造业市场的要求越来越高,需要高度定制的产品,更高的质量,更快的交货,产品有更快的升级。制造企业特别是中小企业,必须有以客户为中心的,更为紧密、灵活、多元化的合作,同时在设计和工艺规划阶段,制造商应满足制造工艺的多方位的要求,以确保产品的竞争力和企业的可持续发展。


制造企业需要有效配置或重新配置他们的制造工艺,以促进产品的定制和改装,适应迅速多变的全球市场和可持续发展的要求。云制造,就是满足这些需求的综合性的解决方案。“CAPP-4-SMEs”及此前一系列云制造项目的实施,令欧洲的学术界和工业界有机会互补专长,分享工业应用和技术专有知识,并进行了有效传播和工业应用,欧洲的工厂将在此基础上很快实现技术创新。


反观中国的云制造进程,其实起步并不晚于欧洲。李伯虎院士率领的云制造研究团队同样指出,云制造是一种取代大规模生产的新的生产方式,它像云计算一样,是一个分散式和大规模批量式并行的生产模式,云制造将成为一个由小型制造业企业组成的超大规模网络的分布式系统,助推中国制造成为中国“智造”。


然而,李院士感叹,对于我们自己提出的云制造模式,业内人士及相关管理部门投注的眼光和关心程度都显得颇为淡漠。在此氛围下,尽管项目团队在云制造的推广应用上实施了多方努力,成效迄今却还不够明显,在制造行业内缺乏有效的机制来推动云制造的落地。若不改善这种局面,恐怕我们将在制造领域再度落后于人。


由于云制造要改变的是制造业的整体现状,所以它的落地并不是纯技术问题,而是需要协作并进,并引入市场机制。李伯虎院士认为,推进云制造可以说是“一把手”工程,因为云制造将颠覆制造企业的运营模式,牵涉到多方利益,只有企业的“一把手”意志坚定地参与其中,才能保证企业制造各环节的积极加入。


同时,单个企业自身的努力只能起到一方面的作用,只有通过建立由政府主管机构、研究机构、软件厂商和用户共同组成的云制造产业联盟,建立行之有效的沟通、行动机制,消解相关标准、安全、知识产权保护等难题,才能更快地推动云制造落地。因此,尽管当前云制造模式处于蓄势待发阶段,但“势”蓄得还不够足量。


此外还需要认识到,自上而下的驱动之于产业进步的作用始终是有限的。我国互联网产业的迅猛发展已经证明,互联、协作的网络时代,市场才是最大的驱动力和检验力量,云制造模式最大的倚靠,同样也是市场需求。


事实上,我国广大中小制造企业无不期盼得到自己渴求的制造资源和相关技能、知识方面的支援,只是目前很多企业都找不到门路,但只要云制造的基础工作做到位,企业们意识到云制造真的有用,并能够方便地接入云制造服务云池,市场竞争自然会令他们选择这种更先进的制造模式。而形成了这样的互动,中国的云制造也将在实践中磨砺得更加出色。(编选:智慧城市圈子邱文斌 微信订阅号:QWB_2014 作者:徐昊 来源:计算机世界杂志)


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