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对于“工业4.0”概念的认识与思考
日期:    发布者:李天书

一、 “工业4.0”理论的提出

“工业4.0”理论在2013年4月汉诺威工业博览会上正式推出,目的是为了在新一轮工业革命中推高德国工业的竞争力与占领先机。而今人类文明已发展到了一个新的高点,伴随着时代科技的进步,该理论的创建是企业发展与壮大理论的与时俱进,必会将人类的管理手段和社会实践带入新的时代。

人类工业化的1.0,是18世纪—19世纪初蒸汽机的发明时代;人类工业化的2.0,是19世纪初—19世纪50年代电气化和自动化应用的时代;人类工业化的3.0,是19世纪60年代—20世纪初大规模集成电路和计算机应用的时代。之前人类的三次工业化革命,将人们从手工劳动进入到设备与技术的运用,从简单体力劳动进入到学会并掌握运用机器动力的时代。“工业4.0”则是对人类智力、想象力和创造力更深一步的检验,是人类走向“融合的工业时代”,即融合了虚拟制造、智能制造和传统制造为一身的时代。德国工商界高管组织研究联盟创造了“工业4.0”概念,认为:“实现工业4.0的目标,需要解决介质和数据传输方面的大量不连续的问题”。其战略目标是通过虚拟生产结合现实的生产方式,使未来制造业实现更高的工程效率、更短的上市时间及更高的生产灵活性。

“工业4.0”即是以智能制造为主导的第4次工业革命或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间,构建虚拟网络与实体物理系统相结合的手段,将制造业向智能化转型。核心就是将现有的工业制造与管理模式,由集中控制转变为要建立起一个高度灵活的、个性化和数字化、产品与服务的企业生产模式,这必将会产生出各种新的领域和合作形式。德国学术界和产业界认为:“工业4.0”项目主要分为“智能工厂”和“智能生产”两大主题。智能工厂:企业将通过分散的具备一定智能化的生产设备,在实现了数据交换之后形成高度智能化的有机生产体系。其“智能化”要求企业数据系统操作简单、功能多样,使设备与工厂结合出色的完成数据的采集与分析。如跨国公司分布在不同该地区工厂的测量数据进行网络共享,生产经理在办公室即可看到每一工厂的数据并实现全球数据同步检测。目前,这一战略已得到德国科研机构和产业界的广泛认同。智能生产:主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划特别关注中小企业的参与,使中小企业成为新一代智能化生产的使用者和受益者。

研究指出:在工业活动自动化、电子化及数字化之后向工厂介入物联网的举动,标志着第4次工业革命的到来,只有灵活的将数字世界的最新成果应用到生产流程中才能提高工业效率与竞争力。西门子工业领域全球CEO鲁斯沃讲:“在工业4.0中,人的作用更为重要,在制造业的创新领域,人的聪明才智仍是不可或缺的。在操作层面,人类虽还将发挥作用,但他们将不再从事体力劳动,而主要是从事创新设计、控制和检测等工作”。要达到这一目标,企业必须掌握通过工场设施传输大量数据的能力。

二、放眼全球——绝不是仅有“工业4.0

美国早在德国提出“工业4.0”概念的5年前,就已提出了美国“再工业化”的CPS战略思想及虚拟网络—实体物理系统的概念,并成立了白宫制造工业复苏和出口办公室。2012年美国国家科学技术委员会发布了《先进制造业国检战略计划化》,正式将先进制造业提升为国家战略,以抢占新一轮全球制造业的竞争优势地位。2014年1月,美国政府在北卡罗来纳州建立了“下一代电力电子制造创新研究所”,2月,在底特律设立了“轻量制造和现代金属创新研究所”,在芝加哥建立了“数码制造和设计创新研究所”;2015年,美国政府将再建立四个制造业创新研究所,从而完成最初目标的一半。由此可见,在后金融危机时代制造业升级已成为全球的共识,全球正在向高端、高科技的更高层次迈进。

德国的“工业4.0”和美国的CPS战略的核心要义都是使其制造业能实现基于数据分析的转型。以往的传统制造可以描述为5M系统,即:材料(Maeevial:特性和功能)、机器(Machine:精度和加工能力)、方法(Meehods:效率和产能)、测量(Measurement:探测和改进)、建模(Modeling:预测、优化和防范)。当下流行的(3D打印),也是运用集成的5M方法来低产量生产产品的一个范例。制造业想获得更高的竞争力,须将先进的计算和信息物理融合系统集合起来,以适应利用最近的大数据环境来实现产品的过程,则是今后制造业的发展趋势与前景。其基本定义可用6C功能来说明:传感和网络(Connection:)、云(Cloodi:任何时间及要求的数据)、虚拟网络(Cyber:模式与记忆)、内容(Condent:关键性和意义)、社群(Community:分享和交际)、客制化(Customization:个性化服务与价值)。这就意味着企业现有的制造系统,需要对制造设备本身的以及制造过程产生的数据进行更深入的分析,才能清楚自己产品的技术质量水平,需要积极坚持向“工业4.0”的战略目标,才能向先进制造水平迈进。

三、放眼全球,特变自控设备有限公司该怎样面对未来

分析认为“工业4.0”理论有三个支撑点:一是制造业本身的价值化,不仅仅是做好一个产品,而且要把产品生产制造过程做到浪费最少、使用性能行业最好,其制造过程须与先进设计紧密结合;二是制造过程中,设备能根据加工产品的差异加工状况的改变,自动做出调整达到有“自省”能力;三是在整个制造过程中,达到零故障、零忧虑、零意外、零污染的境界。

TBEA经过多年的发展,当下正处于企业运营水平有待提升、综合管理体系还在逐步建立的初级阶段,现有的制造及管理过程距“工业4.0”要求的层次还较远,但应大家应从“工业4.0”的理论观点中得到启迪。自控设备有限公司面对的日以残酷的市场竞争环境,如何做到“低消耗、高效益”的稳步向前发展,笔者认为,首先还是要在TBEA发展框架下制定切合本企业现代化发展的战略规划,尽快完善企业信息通讯技术系统,掌握通过工场设施传输大量数据的能力。只有充分利用了信息通讯技术和网络空间才能开阔眼界,才会看清企业管理水平、看清生产效率水平、看清产品质量水平、看清产品价格水平、看清员工的素质水平等。看清楚了才能知道应怎样向国内外先进同行看齐,确定如何向智能化制造转型。目前,很多人感到企业在方方面上都缺少对设计细节、制造细节、装配细节、检验细节、管理细节等的足够关注是影响企业健康发展的棘手问题。笔者看到,本企业在经营管理发展控制的问题上,大家很注重阿米巴管理方式,并将这一管理概念用到了生产技术管理控制上。但中国企业员工的敬业理念与日本企业员工的敬业理念有很大的不同,中国企业的生产、技术、质量等的管理更需要体系化的过程控制,需要ISO9001质量管理体系、OHSAS18001职业健康安全管理体系及ISO14001环境管理体系活动展开的有效性与充分性。这不只是企业投标资质的问题,更是企业图强发展千万不能忽略的大问题。体系化的控制能对产品质量形成的细节,对降低产品材料采购成本的细节,对减少产品售后服务成本的细节,对减少产品质量问题再发生的细节过程等进行有效的管控,会使其管理水平得到逐步地改进与提高。没有切实有效的体系管理,企业想做大做强并向“工业4.0”层次迈进是寸步难行的。