|
编者按：正如众多专家论述的那样，工业4.0是未来的工业模式的预测。随着技术的发展，制造的手段、方法和工具必然会产生巨大的变化，站在现有技术发展基础的延长线看未来，工业的未来会有大不同。但是对于中国的工业和企业来说，弄清楚工业4.0是什么的同时，更要搞清楚现在应当做什么？怎么做？作为一名精益思想的研究者，小编更喜欢把精益之道理解成企业生存的之道。在工业化的进化之路，对于企业来说生存是永恒的主题，而面临生存危机中的问题，永远是需要务实应对的，那些能够经历无数岁月风雨的企业才有资格谈未来。工业4.0会是未来的企业生存之道吗？跨越精益制造之后，打开未来型企业的大门，背后会是工业4.0的景相吗？这两前之间的关系如何描述？整理此文希望能给大家有所启发！
所以，“工业4.0”概念与制造业企业如何结合是问题关键所在，我们认为，要从复杂的概念落实到制造业的实际业务中，必然需要层层的分解梳理与深入剖析才能化繁为简、得其真髓。面对工业4.0，我们从哪里开始层层剥离呢？须得从工业4.0中提得最多的三个字母——CPS开始。 对CPS的理解在业内已经有很多相关的讨论，我们的体会，也许可以简化通俗的归纳为：连接两个世界（物理世界和虚拟世界），融合三大网络（互联网、物联网、服务网），承载3C能力（计算能力、通信能力、控制能力）。CPS 构建的前提也就是试图把人、物、系统通过各种网络实现连接，而至于在CPS中流动的，是信息和信息所承载的知识。CPS的发展趋势，也必将是更加自动化和智能化。 CPS实际上是一个由众多的异构元素组成的复杂系统，也就是说，它是由众多的CPS子系统，甚至更小的CPS细胞所组成的，而对于不同行业的特定应用场景通常需要构建特定的系统结构，比如说，面向能源的CPS系统、面向交通的、面向保健医疗的、面向工业的。不同的CPS单元除了联网这一基本条件外，还需必备的是其相应的智能体系。 在了解了CPS宏观的概念后，我们缩小范围，聚焦我们关注的制造业。制造业企业CPS作为CPS系统的组成细胞，既有CPS的共性，也有面向行业特征的个性。 我们先从CPS的字面意义上来分解制造业企业CPS的要素： 可见，制造业企业CPS涵盖了企业的绝大多数重要的构成要素。 但我们通过分析可知，针对制造业企业的特点来说，企业在构建CPS系统中，还需要贯穿符合企业实际管理情况的相应的管理理念，例如常说的精益生产、敏捷制造、网络化制造等等。关于这一点，在工业4.0或者是CPS概念中并没有详细阐述，这是因为工业4.0的大概念几乎涵盖了整个社会的所有领域，从制造业领域看，就包括需求规划环节（策划者）、协同制造环节（生产者）、经销流通环节（传递者）、运行使用环节（消费者）、回收利用环节（回收者）。“工业4.0”旨在整个社会大环境下，通过整体的互联互通提高各个产业的资源利用效率、降低整体成本，终极目标是实现资源（能源和原材料）的最佳利用、在有效保护环境的情况下实现生产力的革命性提高。 这么庞大的理念体系具化到一个制造业企业，该如何高效利用资源、降低成本、保护环境、提高生产力？我们认为要实现这个目标，就必须将物理系统、网络化这些CPS的理念与精益生产相结合。因为精益理念的核心就是消除一切无效劳动和浪费，通过不断地降低成本、提高质量、增强生产灵活性、实现无废品和零库存等手段确保企业在市场竞争中的优势，从整个社会视角看，所有企业都努力做到了这一点，也就实现了“工业4.0”的大目标----有效保护环境、资源最佳利用、革命性提升生产力。 所以我们认为，如果把构建CPS系统比作构建企业的“躯体”的话，那么“精益”的管理思想是企业贯穿全局的“灵魂”所在，一个有思想的“活”的企业，要将两者进行很好的融合，使CPS构建中贯穿“精益”思想，实现两者相融相通。这应该是制造业企业CPS的个性化特征。 既然制造业企业CPS涵盖了这么多内容，那么这些要素在企业内要如何组织起来呢？我们认为，制造业企业CPS的架构也应该与CPS大框架相匹配，从纵向和横向两个维度来构建。纵向就是制造业企业CPS的技术架构，横向就是CPS的业务架构。 先说技术架构：我们认为，制造业企业CPS架构包括了物理层、网络层、应用层和决策层。 ● 物理层是与生产相关的物理世界，包括人、机器、厂房、物料、系统等等，并且涵盖了感知子系统，也就是相应的传感设备和数据采集装置，主要负责从物理世界采集原始信息，并根据系统指令改造物理世界； ● 网络层保证感知数据在异构的网络中可靠的传输； ● 应用层面向用户，提供交互界面和功能，同时可进行协同处理； ● 下层的各项数据，都为决策层提供了数据分析和数据挖掘的依据，为顶层决策提供支持。 纵向的技术架构要求所有相关的系统，从产品的设计研发到工艺到自动化制造，都要有标准化的接口和技术相互连接，确保生产管理系统与机器控制系统相连接，实现信息的高度透明和实时。 而从横向的业务架构来说，更多的是强调企业间的合作，例如大型集团，在企业间的业务流上（或价值链上）进行集成，是为了实现各企业间的无缝合作，提供实时的产品与服务。这就要求更高一级的生产系统合作伙伴之间有开放稳定的接口。 制造业企业CPS的构建，对企业来说是很大的挑战，可以说涉及到制造环节的方方面面，不是能一蹴而就的。但是，这种改变也不是遥不可及的，是可以循序渐进逐步实现的过程。 结合目前我国的国情来看，从大的业务流程以及基本的硬件设施来说，整体改变不会很大，而更为关键的是，人、设备、软件系统与思维导向的改变。 首先，制造业企业的几个关键要素，资源、信息、物体和人要达到深度的融合。无论是人、设备，还是产品、原料，以及相关的工艺法则、法律法规，甚至包括能源消耗，除了实现实体间的物理连接外，还需要通过软件管理、业务集成等实现“虚拟连接”。 其次，从感知网转换到感控网。对工业网络的构建已不是停留在嵌入式系统应用的“感知”层面了，还需要加入控制能力和自治能力，而这种控制网络也不再局限于工厂内部封闭的系统中，而是能和互联网通信，这部分当然也需要更高级的软件平台的支撑。 再者，基于网络的服务与工业整合。从卖产品到卖服务的转变，将是未来发展的大趋势。服务型导向的商业模式正在改变更多传统工业企业的商业模式。就像现在电信运营商那里购买几年的通信套餐服务就可以免费或低价的获得手机一样，未来的家电、家居甚至汽车等都可能通过服务合约而免费赠送。因此，制造业企业CPS的构建，生产出的产品的联网能力与企业服务网络的构建也很重要。 制造业企业CPS与精益生产的融合 前面提到，要在构建企业级CPS的过程中融入精益的理念和思想，而且实现两者互融互通，贯穿到企业业务的方方面面，这是制造业企业CPS应该具备个性化的关键点所在。 那么现在问题又来了，制造业企业构建CPS，这可能是个漫长而庞大的工程，而同时更重要的是在这个过程中，需要根据企业的外部竞争环境和内部适应性，逐步的提升管理和贯彻精益生产，提高效益水平，这也不是一蹴而就的事情；那么，在企业资金和资源有限的前提下，这两者如何能够和谐的互通共荣？企业如何根据自身情况有效规划，在合适的时机推动某一项业务的变革（包括物理资产的升级改造、管理模式的转变、人的提升等）。一个具体的企业，究竟如何决策才是最科学合理的，怎么判断在什么时候进行何种投资和业务改进呢？这些问题对于每个企业来说都是很大的挑战。 在基于制造业企业CPS理论和精益生产理论的基础之上，形成了一套行之有效的“卓越制造标准体系”，通过这套体系，可以帮助企业评估当前所处的发展水平和存在的瓶颈问题，并给出相应的解决方案建议。 这套体系基于CPS的构成要素和精益思想的精髓融会贯通，把制造业企业的业务行为和管理过程进行抽取、转换、映射和再融合，最终科学的解构为人员、物体、资源、管理和信息五个域，通过对这五个域的分解细化，基本涵盖了企业智能制造的全过程，通过对此进行指标评价，可以清晰的对企业智能制造的水平给出量化的判定，涉及了企业的各个层次和各个方面。 |
|
|
