制造业如何迎接工业4.0-杭州涵湛软件有限公司

制造业如何迎接工业4.0

2015/10/20 15:55:39 点击：

中国也提出了要实施“中国制造2025”，加快从制造大国转向制造强国，并上升到了“中国梦”组成部分的高度，这就是中国的工业4.0版本，而问题是，我们的工业2.0，工业3.0在哪里呢？中国是一个相对特别的社会，我们不是脱胎于发达资本主义经济形态，而是脱胎于半封建半殖民社会，没有经过工业革命的洗礼，生产力远远落后，改革开放以来，我们从生产力极度落后的农耕文明直接一步迈进到工业文明，表面上看是生产大繁荣，中国制造风靡全球，而实质上这个繁荣是来自于我们泱泱大国拥有充足的廉价生产力，还有丰富的各种资源，我们输出的也只是廉价生产力和最基础的生产制造，对于追求更先进的生产力，对于工业4.0，我们的根基是不稳的，我们是手工作业、工业1.0、2.0、3.0混杂在一起度过了改革开放的30多年，我们没有在工业2.0、工业3.0中得到充分的沉淀和积累，而这些正是工业4.0的基础。

　　目前在中低端制造业，我们存在产能过剩的问题，发达国家的生产线逐步迁移到越南、泰国、缅甸等东南亚等国家，那里的生产力更便宜，当地为促进工业发展给出的优惠政策更诱人；而拥有自主产权的高端制造业，我们与欧美日韩等发达国家相比仍有不小的差距。现实就是目前中国的工业处于中间地带，首尾两端受到挤压，广州话里有一句俗语“两头不到岸”，这是最难受的状态。在这样的状态下提工业4.0注定是得其形而不得其神，所以我们看到的国内关于工业4.0提得最多的就是以机器人代替人，产线智能化，生产率得到多少多少的提升，这只是形。那“神”是什么？“神”就是你生产什么。

　　西方发达国家提出工业4.0还有一个背景是它们过去基础劳动力不足，或者劳动力成本太高，于是把产线地放到了中国，因为这里有充足的而廉价的劳动力，多年以后，发现这些地方的劳动力的价格也逐渐上升了（虽然现在还有越南、缅甸等地过渡，但这些地方的劳动力价格也必然会随时间增加），另外，产线离自己太远，可控性太差，还时不时都有什么雇佣童工、排污超标啊等麻烦事情受到人权组织、环保组织的抨击。既然现在工业4.0可以实现机械自动化，智能生产，不需要太多人工作业了，那干脆把产线挪回国内吧，既省钱又省事，还能帮助政府改善下失业率。既考虑了未来的产业引领，又考虑了当下的生产力提升，这是他们这么风风火火地搞工业4.0的原因。

　　然而，对中国而言，工业4.0意味着什么呢？过去二十几年里中国取得了令人瞩目的发展，其很大程度上是归功于人口红利，改革开放以来，欧美日韩港台等外来资本的进入，珠三角、长三角等地区加工制造业大规模兴起，同时随着城市化进程的发展，大量农村人口涌向城市，进入工厂，在相当长一段时间里，廉价劳动力成为中国的一个标志。

　　其实这中间的矛盾已经很明显了，一方面是中国以人口红利作为发展的动力，另一方面发达国家希望实现产线智能化，减少用工规模，提高生产率。这个矛盾意味着什么呢？最简单来说，一旦发达国家工业4.0落地实施发挥效用了，就意味着我们不能代工iphone了，以后只能代工小米了。但，中国像小米这样的企业有什么呢？缺乏创新驱动的小米模式又能走多远呢？

　　更重要的问题，被机器代替的人将去往何处？据媒体报道，富士康昆山工厂自2010年投入巨资对车间进行自动化改造，采用自主研发机械手臂上线生产，在其中的一个生产流程中，15台设备在3名工人的看护下，一天就可以生产130万件中间产品，而在过去则需要几百名工人在同一条生产线上接力24小时作业。自从自动化产线上线以来，富士康昆山工厂前后共裁减掉5万人。

　　敲开工业4.0之门

2013年4月，德国颁布了《关于实施工业4.0战略的建议》白皮书，标志着工业4.0的概念正式诞生。这一概念此后迅速席卷全球，并成为我国的热门话题。

　　《工业4.0：即将来袭的第四次工业革命》一书，由德国多位资深业界人士合著，对技术问题进行了较为深入的探讨，有较高的权威性和参考价值，但该书的概括性很强，技术涉及较浅，导致了很多争议。要理解这本书，就要了解更多的背景。

　　工业4.0的特征，是将信息物理系统（CPS：CyberPhysicalSystem，又译赛博物理系统）用于生产、营销、研发、服务等各个方面，全面深入地推进智能化。CPS是由信息系统和物理系统深度融合而成的，可智能化地应对系统内外部状态与环境的变化。在工业4.0时代，典型的常规生产将无人值守，设备自主协调运转，生产定制化的产品。这样，工人就能从一线的生产劳动中解脱出来，转而从事维护、创新、优化、服务等技术含量高的工作并创造更高的价值，那时他们不仅收入更高，也会更自由。所以，工业4.0不仅会带来技术进步，也为人类社会勾勒出更加美好的未来。

　　互联网是推动工业4.0的东风

　　在技术革命的过程中，技术进步不是孤立事件：某个关键技术的出现，就像倒下一块多米诺骨牌，会引发一系列的创新和变革。关键技术之所以重要，是因为它能为其他技术的诞生创造条件、提供平台，直接或间接地促进其他技术的发展。所以，认识技术革命，不仅要重视关键技术本身，更要理解技术间的关联，才能看到技术发展的全貌和逻辑。在这样的视野下，我们可以看看前三次工业革命的历程。

　　第一次工业革命是蒸汽机催生的。它解决了机械动力问题，为纺织、运输、冶金等行业的机器化生产奠定了基础；机器的广泛使用又进一步带动了机械制造、材料技术的发展，进而引发了内燃机、电动机的产生，为第二次技术革命铺平道路。

　　在第二次工业革命中，电气设备得到了广泛的应用。在这场革命中，流水线起到了关键的作用。流水线的建设思路，是将复杂的生产过程分解为简单、标准的动作。由于这些动作恰好适合机器完成，就为电气设备的广泛应用搭建了平台、开拓了空间，并为控制技术的发展以及自动化产线的诞生奠定了基础。

　　第三次工业革命是信息技术推动的。PLC、DSC等控制设备的应用，提升了生产效率和加工精度，还带动了机器人、自动化生产线等工具的产生。在数控机床内部和自动化的流水线上，机器几乎代替了所有的体力劳动，把操作工变成了“控制单元”：通过电话、按钮、计算机来收集、处理和发送信息。这时，就来到了工业4.0的门槛上。

　　推进工业4.0，只关注技术逻辑是不够的。无人工厂是工业4.0的终极目标之一。但是，最初的无人工厂早在1984年就诞生了，但却没有被企业界采纳。为了避免重蹈覆辙，还要理解背后的原因。先进技术能否被企业采用，本质上取决于经济因素。例如，国内机器人的使用量很少，因为劳动力成本低，采用机器人不合算。过去建无人工厂，经济上往往不合算。要实现自动化，要把生产过程拆分成适合机器自动完成的简单动作；生产越复杂，拆出的环节就越多、投资就越大、经济性就越差。同时，这种产线往往缺乏柔性，只能生产相对固定的产品，难以适应市场的变化。可喜的是，随着工业机器人、数控机床、PLC等智能设备的发展，现在建设全自动产线的复杂度和成本逐渐降低，无人工厂逐渐逼近经济可行的门槛。

　　在生产过剩的年代，经济增长要依靠更好的服务，工业4.0推崇个性化定制就是这个原因。但要实现个性化定制，仅改变工厂是不够的,如何得知用户需求？设计成本和效率如何？如何获得后续服务？部件质量和交货期能否保证、采购成本如何？应对这些空前的挑战，必须依靠互联网，将用户、研发、服务、销售、供应商联系在一起，形成全新的价值网络，就可更经济地解决这些问题。

　　所以，推动工业4.0的“东风”其实是互联网。如果把CPS比喻成火车头，互联网就是铁路：有了互联网，CPS的作用才能发挥出来；用“火车”运送“服务”就具有了经济性。事实上，人类在几十年前就开始使用CPS，重视服务也不是最近的观念。但只有在互联网高度发达的今天，“服务”才能更好地落地，CPS的开发和应用才变成“木桶的短边”，成为第四次工业革命的关键技术。

　　中国与工业4.0

　　工业4.0将是个漫长的演进过程。要保持冷静的头脑，防止拔苗助长。

　　把握规律，就要遵循技术发展的逻辑。例如，4.0是从3.0进化来的；体力劳动由机器完成、操作工成为“控制单元”时，无人工厂建设就比较容易；反之，就要进行改造。

　　推进工业4.0，要学会算经济账。要估算劳动力成本、设备和软件成本；要分析维护费用和能耗是否变化、研发和制造效率能否提高等。推进工业4.0需要结合行业特征：规模大、附加值高、产品结构稳定、自动化水平高的行业的经济性往往更好，容易成为突破口。

　　要提高经济性，就要充分利用互联网，加强与用户的联系，用服务来放大产品的价值；要推进数字化研发和服务，还要重视组织和商业模式的创新。

　　我国重视工业4.0，不仅是为了追上国际趋势，还有深刻的社会原因：在2022年开始的10年中，我国劳动力总人口要减少一亿左右。这是严峻的挑战，但也为企业转型发展提供了驱动力。

　　在全球化的时代，设备、软件都能买到，成功的关键在人。智能工厂的设计和运作，需要高素质的管理和技术人才、认真敬业的态度和科学的方法。

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