究竟什么是工業(yè)4.0?讓我們用通俗易懂的方式來了解這個(gè)時(shí)下正熱的神秘概念。
先來了解三個(gè)概念:工業(yè)1.0、工業(yè)2.0和工業(yè)3.0。
1 工業(yè)1.0
機(jī)械化,以蒸汽機(jī)為標(biāo)志,用蒸汽動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)器取代人力,從此手工業(yè)從農(nóng)業(yè)分離出來,正式進(jìn)化為工業(yè)。
2 工業(yè)2.0
電氣化,以電力的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志,用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器取代蒸汽動(dòng)力,從此零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配實(shí)現(xiàn)分工,工業(yè)進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)代。
3 工業(yè)3.0
自動(dòng)化,以PLC(可編程邏輯控制器)和PC的應(yīng)用為標(biāo)志,從此機(jī)器不但接管了人的大部分體力勞動(dòng),同時(shí)也接管了一部分腦力勞動(dòng),工業(yè)生產(chǎn)能力也自此超越了人類的消費(fèi)能力,人類進(jìn)入了產(chǎn)能過剩時(shí)代。
目前我們所處現(xiàn)狀可稱之為工業(yè)3.X,也就是3.0中后期,這種狀態(tài)叫做完全的自動(dòng)化和部分的信息化。
了解了這些概念,我們再來理解工業(yè)4.0。
從工廠的業(yè)務(wù)模式說起。工廠存在的目的只有兩個(gè):生產(chǎn)產(chǎn)品,然后賣出去。所以在工業(yè)企業(yè)中,通常會(huì)分為兩個(gè)大的部門,一個(gè)是生產(chǎn)部門,一個(gè)是業(yè)務(wù)部門。前者通過MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))管理,后者通過ERP(管理信息系統(tǒng))來管理。這兩個(gè)系統(tǒng)有啥區(qū)別呢?ERP更傾向于財(cái)務(wù)信息的管理,而MES更傾向于生產(chǎn)過程的控制。簡單的說,ERP主要告訴你客戶需要生產(chǎn)多少個(gè)瓶子,哪天下單,哪天要貨,而MES主要負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理生產(chǎn)這些瓶子的每一個(gè)步驟和工序如何實(shí)現(xiàn)。在中國工廠的很多車間里,各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備之間、生產(chǎn)設(shè)備和控制器之間,都已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了連通。再先進(jìn)一點(diǎn)的公司,整個(gè)工廠已經(jīng)通過制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)連通起來,而業(yè)務(wù)部門全部通過ERP連通起來了。
眼下,產(chǎn)能過剩問題和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展帶來了新的變化:全球性的產(chǎn)能過剩,導(dǎo)致企業(yè)的競爭越來越激烈。以往一款產(chǎn)品賣三十年的做法已經(jīng)不行了,你跑不快,但別人有跑得快的。
工業(yè)時(shí)代里,因?yàn)樯a(chǎn)廠家無法低成本的了解每一個(gè)客戶的需求,所以往往采用一刀切的方法,就是把需求最多的性能組合到一起,成為一款產(chǎn)品。
比如你想要一雙適合你的腳的鞋子,鞋廠是無法知道你的腳多大的,所以只能測量很多人的腳之后,把最集中的尺碼分成40號(hào),41號(hào),42號(hào)等等,但是如果你的腳偏肥或偏瘦,對不起,概不伺候。
互聯(lián)網(wǎng)改變了這個(gè)局面,人與人,人與廠商,可以低成本的實(shí)現(xiàn)連接,從而讓每個(gè)人的個(gè)性需求被放大。人們越來越喜歡個(gè)性化的東西,但是個(gè)性化的東西需求量沒有那么大,這就需要工業(yè)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)小批量的快速生產(chǎn)。
這兩種情況,逼迫著傳統(tǒng)工業(yè)必須做一件工業(yè)社會(huì)最不愛做的事,就是快速、小批量、定制化的生產(chǎn)。
這個(gè)時(shí)候,先得做點(diǎn)準(zhǔn)備工作,就是工業(yè)3.0首先要進(jìn)化為3.X。所謂工業(yè)3.X,其實(shí)就是先把ERP和MES等信息系統(tǒng)徹底打通,讓工廠原本的所有信息孤島實(shí)現(xiàn)連通。這個(gè)時(shí)候,就從完全的自動(dòng)化和部分的信息化,進(jìn)入了完全的自動(dòng)化和完全的信息化,也就是工業(yè)3.0大圓滿階段。
好了,前面的都是現(xiàn)實(shí)問題,3.0大圓滿之后,我們就要開始科幻燒腦之旅了,我們終于要沖擊工業(yè)4.0了。這個(gè)過程中,3.0中以及完全的自動(dòng)化和信息化要開始做一件事,就是融合。
這個(gè)過程,德國叫工業(yè)4.0,美國叫工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),我們工信部稱之為兩化融合,物聯(lián)網(wǎng)的腦殘粉們把它叫做萬物互聯(lián)。
在技術(shù)上要實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)必須有專門的通訊協(xié)議。通訊協(xié)議是什么?這是一個(gè)關(guān)鍵問題。你可能會(huì)說,為什么不用現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的通訊方式?也就是TC/PIP協(xié)議。這是個(gè)技術(shù)問題,沒法幾句話解釋明白。簡單的來說,互聯(lián)網(wǎng)的通訊方式,速度還是太慢,精準(zhǔn)度還是不夠,安全性還是不好。而工業(yè)生產(chǎn)中,對于速度、精度和安全性的要求,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于你下載一部電影的要求。
這也是德國的工業(yè)4.0,美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),以及中國的兩化融合中國制造2025這些時(shí)髦的名詞背后隱藏的核心問題,大家在爭這個(gè)通訊標(biāo)準(zhǔn)。
那么,實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0將帶來怎樣的“世界”?
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工業(yè)4.0第一重天:智能生產(chǎn)
之前我們說過,生產(chǎn)設(shè)備和管理信息系統(tǒng)也各自連接起來,并且設(shè)備和信息系統(tǒng)之間也連接起來了。你有沒有覺得還缺點(diǎn)什么?沒錯(cuò),就是生產(chǎn)的原材料和生產(chǎn)設(shè)備還沒有連接起來。
這個(gè)時(shí)候,我們就需要一個(gè)東西,叫做RFID,射頻識(shí)別技術(shù)。簡單來說,這玩意兒就相當(dāng)于一個(gè)二維碼,可以自帶一些信息,他比二維碼牛的地方,在于他可以無線通訊。
我還是來描述一個(gè)場景:百事可樂的生產(chǎn)車間里,生產(chǎn)線上連續(xù)過來了三個(gè)瓶子,每個(gè)瓶子都自帶一個(gè)二維碼,里面記錄著這是為張三、李四和王二麻子定制的可樂。
第一個(gè)瓶子走到灌裝處時(shí),通過二維碼的無線通訊告訴中控室的控制器,說張三喜歡甜一點(diǎn)的,多放糖。然后控制器就告訴灌裝機(jī)械手:“加二斤白糖!”(張三真倒霉……)。
第二個(gè)瓶子過來,說李四是糖尿病,不要糖。控制器就告訴機(jī)械手:“這貨不要糖!”
第三個(gè)瓶子過來,說王二麻子要的是芬達(dá)??刂破骶透嬖V灌可樂的機(jī)械手:“你歇會(huì)!”再告訴灌芬達(dá)的機(jī)械手:“你上!”
看到了,這就是多品種、小批量、定制生產(chǎn)。每一灌可樂從你在網(wǎng)上下單的那一刻起,它就是為你定制的,它所有的特性,都是符合你的喜好的。
這就是智能生產(chǎn)。
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工業(yè)4.0第二重天:智能產(chǎn)品
生產(chǎn)的過程智能化了,那么作為成品的工業(yè)產(chǎn)品,也同樣可以智能化。這個(gè)不難理解,你們看到的智能手環(huán)、智能自行車、智能跑鞋等等智能硬件都是這個(gè)思路。就是把產(chǎn)品作為一個(gè)數(shù)據(jù)采集端,不斷的采集用戶的數(shù)據(jù)并上傳到云端去,方便用戶進(jìn)行管理。
德美工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心分歧之一,就是先干智能工廠,還是先搞智能產(chǎn)品。德國希望前者,美國希望后者。
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工業(yè)4.0第三重天:生產(chǎn)服務(wù)化
剛才說了,智能產(chǎn)品會(huì)不斷地采集用戶的數(shù)據(jù)和狀態(tài),并上傳給廠商。這個(gè)就使一種新的商業(yè)模式成為可能:向服務(wù)收費(fèi)。多年前西門子就提出來向服務(wù)收費(fèi),當(dāng)時(shí)不明白德國人的想法,其實(shí)是若干年前就已經(jīng)開始為工業(yè)4.0的生產(chǎn)服務(wù)化布局了。你對西門子的印象是什么?冰箱?其實(shí),西門子這些年已經(jīng)悄然并購了多家著名軟件公司,成為僅次于SAP的歐洲第二大軟件公司了。
這個(gè)服務(wù)是什么呢?比如西門子生產(chǎn)一臺(tái)高鐵的牽引電機(jī),以往就是直接賣一臺(tái)電機(jī)而已?,F(xiàn)在這臺(tái)電機(jī)在運(yùn)行過程中,會(huì)不斷的把數(shù)據(jù)傳回給西門子的工廠,這樣西門子就知道你的電機(jī)現(xiàn)在的運(yùn)行狀況,以及什么時(shí)候需要檢修了。高鐵廠商以往是怎么做的?一刀切,定一個(gè)時(shí)間,到時(shí)間了不管該不該修都去修一下,與我們汽車保養(yǎng)沒什么差別?,F(xiàn)在西門子可以告訴你什么時(shí)候需要修什么時(shí)候需要養(yǎng)護(hù)。而你要想知道這些信息,就需要服務(wù)費(fèi)用。
再舉個(gè)例子,智能產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)后,每一輛汽車都會(huì)不斷地采集周邊的數(shù)據(jù),來決定自己的行駛路線,整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)會(huì)完全服務(wù)化,任何人都不需要再買車。
在這個(gè)階段,所有的生產(chǎn)廠商都會(huì)向服務(wù)商轉(zhuǎn)型。
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工業(yè)4.0第四重天:云工廠
當(dāng)工廠的兩化融合進(jìn)一步深入的時(shí)候,另一種新的商業(yè)模式就要孕育而生了,這就是云工廠。
工廠里的設(shè)備現(xiàn)在也是智能的了,他們也在不斷地采集自己的數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上,此時(shí)我們就可以看到,哪些工廠的哪些生產(chǎn)線正在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),哪些是有空閑的。那么這些存在空閑的工廠,就可以出賣自己的生產(chǎn)能力,為其他需要的人去進(jìn)行生產(chǎn)。
互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)為什么發(fā)展的這么快?就是因?yàn)閯?chuàng)業(yè)者只需要專注于產(chǎn)品和模式創(chuàng)新,不需要自己去買一個(gè)服務(wù)器,而是直接租用云端的服務(wù)就行了。而目前工業(yè)的創(chuàng)業(yè)者,還是要不斷地糾結(jié)于找OEM代工還是自建工廠中,這個(gè)極大地限制了工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新。當(dāng)云工廠實(shí)現(xiàn)的時(shí)候,我預(yù)言中國的工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)一個(gè)比互聯(lián)網(wǎng)大百倍以上的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)浪潮,那個(gè)時(shí)候這個(gè)社會(huì)的一切都將被深刻的改變。
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工業(yè)4.0第五重天:跨界打擊
互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)天天說降維打擊傳統(tǒng)行業(yè),什么谷歌小米阿里巴巴樂視。可當(dāng)工業(yè)4.0進(jìn)入第五重天時(shí),工業(yè)企業(yè)的跨界打擊將比這些互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)猛烈百倍。這個(gè)過程將從根本上撼動(dòng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)的根基,重塑整個(gè)商業(yè)社會(huì)。
舉個(gè)例子,一個(gè)生產(chǎn)手表的廠商生產(chǎn)一塊手表,這個(gè)表每天貼著你的身體,采集你身體的各項(xiàng)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)對于手表廠商也許沒啥用,但是對于保險(xiǎn)公司就是個(gè)金庫,這個(gè)時(shí)候,手表廠商搖身一變,就能成為最好的保險(xiǎn)公司。
當(dāng)自動(dòng)化和信息化深度融合的時(shí)候,跨界競爭將成為一種常態(tài),所有的商業(yè)模式都將被重塑。
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工業(yè)4.0大圓滿:黑客帝國
整個(gè)工業(yè)4.0的過程,就是自動(dòng)化和信息化不斷融合的過程,也是用軟件重新定義世界的過程。
在未來,多元宇宙將在虛擬世界成為現(xiàn)實(shí),一個(gè)現(xiàn)實(shí)的世界將對應(yīng)無數(shù)個(gè)虛擬世界。改變現(xiàn)實(shí)世界,虛擬世界會(huì)改變;改變虛擬世界,現(xiàn)實(shí)世界也會(huì)改變。一切都在基于數(shù)據(jù)被精確的控制當(dāng)中,人類的大部分體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)都將被機(jī)器和人工智能所取代,所有當(dāng)下的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理都將不再適用。
但是有一些東西是不會(huì)變的,即人類的愛、責(zé)任、勇敢,對未來和自由的向往,以及永無止境的奮斗。這些將生生不息。