制造業轉型升級的路徑與模式

              2020-06-22 10:34:24 dcrjagah

              制造業是指所有加工天然原材料并在物理或化學變化后成為新產品的行業,無論是動力機械制造業還是手工制造業。無論產品是批發還是零售,都被視為制造。根據國家統計局《國民經濟行業分類與代碼(GB/T  47542002)》,中國的制造業包括13-43個主要類別。

              改革開放以來,中國制造業,尤其是民營企業,長期以來一直是以出口加工為主的低端制造業,處于價值鏈的低端。為促進產業轉型升級,國家制定了以信息化促工業化、以工業化促信息化的戰略方針,即兩者相結合。近年來,隨著德國工業4.0概念的引入,中國相應出臺了“中國制造2025”和“互聯網+”的指導政策,試圖利用中國在互聯網和信息技術領域的優勢,推動制造業轉型升級。

              制造業信息化主要是在ERP、供應鏈、設計、辦公自動化、自動化、制造執行系統等領域。在過去,它主要是基于產品銷售,代理和外國制造商的整合。近年來,越來越多的國內制造商開始通過項目實施進行干預。僅生產執行系統和行動計劃就有近100個。這些企業擁有相對強大的軟件開發能力,了解工廠、車間、機器、材料和人員的管理流程。他們自己開發了制造執行系統、存取點和其他軟件。然而,這些軟件很難形成標準化和統一的產品,因此很難發展壯大。大多數MES和APS軟件實施制造商通過項目實施來維持其存在。此外,制造企業現在也缺乏資金,要獲得更高的資金進行信息化改造并不容易。

              制造企業的轉型升級涉及到更換機器、自動化生產線、提高工人的專業技能、提高管理水平和企業高層的遠見等。它不能通過實施一套軟件或信息化來改變和實現。

              傳統的制造模式是大規模批量生產模式,是標準化、流程化的企業業務管理模式,是預制化、固化化的軟件和服務模式。然而,新一代消費者在互聯網環境中成長,受到多元文化的熏陶,追求越來越個性化和差異化的品味,這使得傳統的研發、設計、生產制造、產品和服務流程面臨越來越多的不確定性、多樣性和復雜性。因此,傳統生產方式的規?;?、標準化和預制化已經不能滿足日益增長的定制需求。中國傳統制造業的新一輪洗牌是不可避免的。這些企業的出路不是轉型就是升級,以提高競爭力。

              為了真正改造和提升制造業,我認為我們應該按照國家制定的頂層設計和戰略規劃,從供應方向價值鏈高端進行改革,利用中國互聯網發展的優勢,開辟中間流通環節,直接聯系和滿足用戶需求,使需求驅動生產,滿足個性化需求,釋放過剩產能。

              近年來,由于龐大的人口基數和市場需求的發展,中國互聯網發展已居世界領先地位,擁有7.1億互聯網用戶和9.8億移動互聯網用戶。這里有巨大的消費需求。在電子商務領域,僅JD.com、淘寶和天貓就占據了80%的用戶流量。他們掌握了用戶的消費習慣,可以通過大數據輕松分析用戶的肖像和消費習慣,從而掌握個性化需求。然而,他們目前的電子商務平臺只能銷售庫存,不能直接與工廠連接。

              這給了制造業一個很好的機會。制造企業轉型升級的路徑和方向應該是信息化、自動化、智能化和服務化。建設數字化工廠,自動化應該通過機器人而不是人工來實現,信息化應該通過軟件來實現,柔性生產模式應該通過大數據和人工智能來實現,跨企業的上下游信息透明,協同設計和生產應該通過協同供應鏈來實現,互聯網用戶應該直接面對,個性化時代的定制生產和服務應該最終得到滿足。

              在未來,將會有一個電子商務和工廠通過的平臺。這些過程可以是個性化的訂單下達、訂單的批量集成、工廠篩選、工廠能力檢查、訂單的工廠確認、上游原材料供應采購確認、過程確認、調度模擬和確認、物流周期確認、經銷商確認、總成本確認、產品設計參數傳輸、材料采購和供應、生產計劃和調度、生產和制造監控、物流分配、產品交付、產品使用跟蹤和反饋。

              為了實現這樣的生產和服務模式,工廠應該首先信息化,但現在的信息化不同于過去,特別是對于中小企業,這并不意味著購買大量的軟件,如企業資源規劃軟件,供應鏈軟件,客戶關系管理軟件等。

              在個性化服務導向和定制化生產模式的新時代,整個生產模式是智能化和柔性化的,需要柔性化和適應性。然而,傳統軟件面向大規模標準化制造,難以適應復雜、快速、多變的個性化需求。

              因此,云中會有靈活定制的云服務模塊,可以在云中建立虛擬工廠,滿足制造企業的訂單接收、物料清單配置、采購、計劃、物流配送、客戶服務等需求。

              獲取訂單后,在云端虛擬工廠中,企業可配置產品、物料、產品原型、原材料供應和采購,依據訂單排產,仿真模擬,分配物流和分銷商。訂單需要的原材料采購需求對同樣在云端的上游供應商透明,自動觸發上游供應商的排產或發貨。所有設計、采購、生產、裝配、運輸、銷售環節都是通過云端同步,讓不同的供應鏈實體連接起來,自發產生供需關系,和資源上下游傳遞。

              在企業端,傳統的像ERP這樣的大型固化軟件也會被更加靈活的云服務的模式取代,可能是在企業內部的私有云,但是集成了各種管理系統,將各個系統的數據抽象成一個個抽象服務,服務可以進行各種組合,再通過流程將人員服務、自動化服務、工程服務結合起來,這樣就能夠做到人與人的協作、人與機器的協作、機器與機器的協作、機器與系統的協作、系統與系統的協作,在這個基礎上沒有ERP概念了,唯一的是與業務相關的服務。

              對于企業內部已經部署了MES、ERP、WMS、PDM等系統的,通過共享的數據服務總線將各個系統之間實時的協議、數據轉化,打通各自獨立的孤島,形成數據驅動的業務流。再集成生產控制PLC,外部集成物流拉動計劃,形成縱向、橫向、端到端的集成。

              對于工業4.0來說,一個重要的概念就是CPS,即Cyber Physical System,就是軟件信息世界和物理機器世界的融合統一,如同中國的太極圖,陰中抱陽,陽中付陰。也就是機器世界中有軟件的控制和指令,信息世界中有機器的運行信息。

              制造企業的機器、機床、設備、刀具等,都需要通過傳感器、適配器、PLC等以SCADA、MTConnect/OPC協議,連接到物聯網平臺,對設備的加工、運行數據進行采集、處理、檢測、分析,并傳送到企業服務總線,洞察產品制造執行過程中的缺陷、問題、關聯、關系,實現對設備的預防性維護、能耗分析、加工參數優化等。

              而對于從信息世界到物理世界,則需要通過智能機器人生產線接受智能化系統的控制指令,例如AR+機器人。

              在匯總了設備大數據、生產大數據、運營大數據、管理大數據之后,在企業私有云的大數據平臺上,可以進行機器學習,模型算法抽象,找出數據之間的隱藏關系和聯系,揭示內在規律,通過對時間、質量、成本、效率的關聯分析,以及質量分析、生產分析、物料分析、倉儲分析、銷售分析、客戶分析等,了解合格率、故障原因、設備利用率,實現全局調度優化。為企業提供透明展現、通知提醒、預測和運營優化輔助決策。

              在以上大數據分析的基礎上,可以基于售價、服務水平、庫存、總成本、采購、物流、生產周期等約束和目標,推算出所追求的利潤模型、成本模型、服務模型,實現基于供應商協作的主生產計劃優化,做出需求預測、采購預測、訂單預測、交貨時間預測,實現利潤、營收、成本、服務的價值最大化。真正將數據和信息,變為知識和智慧。

              制造業轉型升級需要從封閉系統走向開放系統,通過網絡合作實現制造資源從局部優化向全局優化的演進。因此,企業不僅要實現制造端的數字化、智能改造,還要與云連接,實現跨區域的、跨企業的、跨行業的聯合設計、聯合研發,交叉重組傳統序列、獨立的、在時間、空間范圍內零散的研發工作,整合多種設計資源。研發過程將從串行向并行演進,業務合作將從單環節合作向全服務全供應鏈合作演進,從傳統的長期固定合作向不確定隨機合作演進,從而實現從產業鏈層面合作向生態平臺的演進。

              總之,從大規模生產到定制生產,創建柔性制造生產范式,到去中心化、去固化、面向過程的企業管理模式,實現小規模多頻率、分布式、智能分布式制造,訂單驅動、社會協作將是制造業未來的發展方向,也是相應的制造信息化。它還將基于云計算、大數據、物聯網和人工智能,軟件將傾向于微服、靈活配置、按需組合、互聯模式。

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