智能制造热潮涌动

    2017年智能制造专项申报的热潮随着春风的吹拂涌动了。各咨询机构、科研院所、软硬件装备供应商不断瞄准、公关优秀企业，开始联合申报的工作，而申报中最重要的一点，需要识别适合申报的关键点，企业拿出这些亮点打动专家评委们的心。

    随着工业4.0，美国工业互联网概念的提出，各发达工业国家纷纷提出其新的工业发展战略或策略，继而在中国有了“中国制造2025”、“互联网+”。在国内，智能制造、工业4.0、CPS、大数据的概念铺天盖地，各种智能制造的研究机构雨后春笋般地成立，不断提出对这些新概念的解读和推出自己的理论体系，但鲜有面向企业如何从基础做起的宣传和实施路径的引导。

    然而，发达国家提出新工业发展战略是有其背景和原因的，工业4.0和工业互联网所涉及的大多数技术——信息系统、装备自动化、物联网等并非新技术，在前二、三十年到近十年在国外企业已经有非常成熟的应用了，而近几年网络和计算机硬件技术的突飞猛进，大数据从概念到落地，物理世界和虚拟世界的融合才水到渠成。

国内智能制造 重硬轻软

    再回头看看我们国内的企业。国内现在出现了很多技术领先的民营中小企业，由于技术优势成为行业的佼佼者，发展非常快，然而，在快速占领市场野蛮生长的过程中，注意力更多地放在如何获取市场，愿意投入力量不断开发出市场需求的产品，但忽略了基础技术的积累、沉淀、总结、优化；在考虑提高生产的效率时，更多关注在自动化程度的提升、工厂少人上，只愿意为短期内高产出投入，不愿为长远发展投入。

    国内有家做水道阀门的小型企业，技术上获得很多专利，在海绵城市的建设中获得了较大的市场份额。然而，其技术人员全部投入到新产品的开发中，加班加点，如火如荼，但在技术基础管理方面基本没有投入，除建立了制图标准外，几乎没有其他标准，更谈不上产品设计的标准化、模块化。研发人员不断设计新产品的同时，导致大量的呆滞物料占据仓库，造成极大的浪费。此外，该企业的内部管理极不规范，流程执行不畅，部门壁垒严重，ERP上线多年，不仅没有提升管理的效率，而且演变成企业的数据垃圾场。

    另外还有一家汽车转向器的民营企业，主要面向国内自主品牌汽车供货，由于不同品牌汽车内部结构差异较大，虽然是做同一类产品，转向器产品的结构差异也很大，目前还未形成产品的平台化、模块化和标准化。这家企业想通过智能工厂的改造提高制造的效率，但由于产品本身缺乏模块化基础，柔性化制造很难实现，只能从装备角度尽量提高生产率。

    国内很多大型企业在技术上和市场上有较深的积淀，情形却不比中小企业好多少。在转型中，更偏向于投资回报见效快的装备和产线自动化水平提升，却常常忽视技术的基础管理、核心业务流程的规范执行和持续改善。研发团队疲于向前开发不同需求的产品，不注意研发基础建设，产品一直未形成标准化、模块化，设计人员、工艺人员每天疲于应付，问题重复出现，物料增长不受控制，库存居高不下，在制造环节，计划部门、生产部门每天为BOM所累，经常因物料不齐套导致装配停滞。

他山之石 国外何以推进智能制造？

    他山之石可以攻玉，在国内智能制造如火如荼地进行时，不妨先来看看国外先进国家是如何推进智能制造的？下文，作者将结合历届德国和美国考察的亲身实例，从五个方面谈起。

    1.培养智能制造生态圈

    不论是德国还是美国企业都注重智能制造生态圈的建设，培养一个良好的共存环境，其中包括各种联盟的成立、相关标准的制定以及对智能制造人才的培养。

    弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer-Gesellschaft），是德国也是欧洲最大的应用科学研究机构。在工业4.0变革中，弗劳恩霍夫协会不仅仅是倡导者，各研究所还是重要参与者，为工业4.0企业提供专业支持。实际上很多Fraunhofer的研究所都是与高校共建的，很多Fraunhofer研究所的专家同时也是大学教授。Fraunhofer有多个研究所研究与工业4.0相关的课题，各有不同侧重。这种产学研协作机制值得我国借鉴。

    罗克韦尔提出并践行互联企业（Connected Enterprise）的策略，与FANUC、思科等公司开放合作，共同推进企业的智能制造进程，并积极参与美国智能制造领袖联盟（Smart Manufacturing Leadership Coalition）的建设。在Covisint IOT平台中，Covisint本身只做上层的分析和建模，底层的感知和定位则交由合作伙伴完成。

    在人才培养方面，德国有一套“双轨制职业教育培训体系”（下称“双轨制），核心是“企业和职校合作。双轨制包括了企业实习和在校学习两种学习方式，即实践和理论相结合。学生实时参与在企业运营的第一线，倒逼从事理论教学的老师必须做到与时俱进，教授最前沿最符合当下需求的相关知识，从而确保了双轨制教学内容的实用性和有效性。在这个体制中，企业对教育的投入占大头。德国企业普遍认为，对职业教育的投资，就是对企业的中长远投资。要在竞争中生存和发展，就必须拥有大量在生产一线训练有素的员工。基于这点，各企业都乐于投资职业教育，负担学生在工厂培训期间的一切费用。

    例如，曾经参观过的全球木材加工机床领导厂商HOMAG（豪迈）集团，就设立有专门的培训学校，专门用于培养高级技工。通过三年半的学习，学员不仅可以学到专业技能，还可以在工厂实习，使每位学员都有丰富的理论实践动手能力。学习期间，每位学员不但不需要交纳费用，每个月豪迈还会支付工资。完成学业之后，学员可以自行选择是否留在公司。

    参观美国密西根大学时，金炯华教授介绍了该校的跨学科的办学实践，密西根大学的跨学科体现在多个层面，如跨学科研究、跨学科人才培养、跨学科管理等，以及系与系的跨学科、院与院的跨学科、学校之间的跨学科。同时，美国的学术界和工业界也紧密合作，比如GM的某学生在企业里做变速箱的研究，研究内容为变速箱质量问题的后续管理（通过系统实现反馈）。美国已经构建的14个国家级制造业创新中心，这些都是美国成功推进智能制造的重要支撑。

    由此可见，无论是德国还是美国，政府、高校、研究机构、行业协会和企业，都在共同打造一个日臻完善的工业4.0或者说是智能制造的生态圈。

    2.企业文化始终如一地坚持

    国际先进企业特别是百年企业，毫无例外地，会在企业创立初期就会花大力气进行企业的“顶层设计”，确立发展愿景、企业文化，并在企业发展过程中始终如一的贯彻下去。

    例如，考察团在罗克韦尔自动化公司位于密尔沃基的全球总部，看到了这家百年历史的公司在最早的商标“AB”的下面醒目地写着“Quality”，到今天为止罗克韦尔自动化都不断强调质量至上的目标，并始终如一地坚持着。另外责任心和责任感也是公司文化的一部分，公司十分重视道德规范培训，连续9年获得道德规范奖项，每位员工都引以为傲。

图1 罗克韦尔自动化最早的商标

    而如今哈雷摩托更是成为美国精神的代表，走进哈雷摩托的工厂，工人穿得不是单调的工作服，而是印着哈雷LOGO的各色T恤和背带裤。哈雷车友会发展壮大，很多车友除了一起飙车，还一起从事公益事业，这赋予了哈雷品牌更深的内涵。可以说，哈雷卖的不仅是产品，更是文化。

    3.制造企业注重夯实基础

    笔者在考察德国和美国的企业时，他们并没有宣称自己达到了工业几点零或智能制造的水平，而是以一种务实的态度夯实技术基础、提升制造的效率、稳步推进信息化。

    参观德国的企业有一个非常明显的感觉，在技术基础方面非常注重产品的标准化、模块化。早在1970年美国未来学家阿尔文·托夫(Alvin Toffler)在《Future Shock》一书中提出了一种全新的生产方式的设想：以类似于标准化和大规模生产的成本和时间，提供客户特定需求的产品和服务。这个理论在德国已得了充分的应用，并发挥了巨大的作用，实实在在提升了设计与制造的效率，增加了柔性，大幅降低成本。

    德国有一家企业叫纽卡特，企业规模不大，600多人，却是全球行星减速机细分行业名副其实的隐形冠军，其生产模式是按订单生产的多品种小批量，由于其模块化程度较高，车间布局能满足每天不同型号350个产品的制造装配，此外，因为模块化程度高，已成功在其网站上向客户提供个性化选型的工具，方便客户根据自己的特殊需求定制产品，通过实现端到端的信息传递，从而形成了快速响应客户需求的能力。

图2 纽卡特车间布局

    另外一家德国企业FESTO——全球最著名的气动元件、组件和系统的生产厂商，其生产以订单驱动，是典型的多品种、小批量生产模式。由于已形成良好的标准化、模块化基础，其精密装配线由模块化的装配单元构成，可根据不同的定制产品柔性组合装配线，大大提升换型效率。

    在前面提到的纽卡特，暂时未使用MES、AGV、RFID等技术，仅在一台加工中心上应用了机器人。他们认为针对目前的生产节拍，这些技术的紧迫性还不是很高。然而在信息化方面，后面这组数据充分展示出纽卡特扎实的应用：ERP应用十年来，总共600名员工中，超过500个员工拥有ERP账号，license有160个，应用率极高。十年前约有4000个订单在ERP系统中运行，如今达到70000个。同时，为数不多的信息系统——ERP、CRM、BI、文档管理系统、PDM间均实现了深度集成。在信息化应用上，纽卡特并未追求大而全，而是充分发挥每一个系统的作用到极致。

    4.不盲目追求自动化和无人化

    不管是美国还是德国的工厂，并不盲目追求自动化和无人化。在参观制造企业工厂时，想象中的AGV小车自动配送，无人化的生产线，全部没有看到，他们更加强调的是人机协作与人机工程。

    参观福特F-150总装线的车间时，可以看到在整个车身装配过程中，只有安装玻璃和激光检测环节使用了机器人；驾驶室装配过程是放在一个移动滑台上，可以根据装配零件的位置升降；车厢、车门、仪表盘总成等部装线，其中车门、仪表盘总成通过悬挂式输送链传送。物料也是倾斜放置，方便工人拿取；实现了两门和四门，以及多种颜色等的混流生产，总的来说，非常注重人机工程，强调人机协作。

    在哈雷摩托工厂，大部分机加工序实现了机器人上下料，实现自动扫码。少量机加工序采用流水线，装配线采用U型线。而物料的配送则依靠人工，为了取货方便，部分料架采用了倾斜的方式。整个车间虽然未完全实现自动化，但是强调人机协作，制造过程井然有序。巨大挑高的厂房里，机器轰鸣，工人们并没有统一穿工作服，而是随意的穿着哈雷的T恤和牛仔裤，带着耳塞和防护眼镜。然而他们工作起来却一点都不随意，生产线按照固定的节拍前进，员工要有效率才能完成任务。

    在约翰﹒迪尔的收割机工厂，使用新的激光切割机、光纤切割机的同时，很多老设备仍在使用中，并没有一味追求用最新的技术和最新的设备。大型物料的搬运则通过自动化上下料等助力设备吊装到工位上，而有些焊接工序依靠人工完成，这样做的原因是需要基于焊工的经验选择焊接材料，保证质量和具有一定的灵活性。

    在考察德国弗劳恩霍夫协会时，弗劳恩霍夫协会劳动经济和组织研究所首任所长汉斯?彼得兰斯特教授也明确表达了：实施工业4.0并不是要追求建设成为无人工厂，而应追求在合理成本的前提下，满足市场个性化定制的需求，智能工厂中，人操作的岗位多数会被保留，自动化追求从经济上更有价值，但关键岗位更需要人的判断能力和决策能力。

    5.软件企业专注于优势领域，用细致的服务帮助客户实现价值（xzy)

    美国的工业互联网之旅，笔者考察了PTC、Covisint、Rockwell等业界巨头。每家公司在介绍自己的解决方案时，都不约而同聚焦到物联网应用。凭借对产品与制造变革的敏锐和洞察，早在2014年，PTC通过收购Thingworx，开始其向物联网公司的转型，通过一系列的收购或并购，形成了基于物联网平台构建数据互联通道，打造数字化产品与实物产品的虚实融合生态系统；Covisint通过其IOT平台建立汽车行业生态系统，实现按需应变、不受空间及时间限制的信息连接、交互及协作模式；罗克韦尔在其“互联企业”中阐述通过IT与OT的结合，对每个资产进行连接，运行数据被采集和处理，实现对其方便的控制。这些软件企业纷纷构建生态系统，以满足客户不同层次的需求。然而在构建生态系统过程中，他们并未大包大揽，充分发挥自身的领域优势，有所为、有所不为，通过强强联合，共同完善。

图3 PTC基于”物联网+”构建CPS HUB

    在帮助企业推进应用落地方面，软件企业同样以务实的态度，为企业提供细致的服务，值得国内厂商借鉴。德国ERP供应商abas伴随纽卡特十年，每年结合业务需求进行开发升级，不断改善应用，助其快速成长。作为致力于中小企业ERP解决方案供应商，abas培养了不少行业隐形冠军，实实在在帮助客户提升效率、实现价值。

    Sycor也是一家德国公司，是致力于软件实施服务的全球IT公司，从事SAP和微软ERP实施服务，其实施方法是结合行业实践形成行业模板，满足企业70%-80%的管理需求，其他部分采用定制开发，灵活响应客户需求。在不断的行业实践中，Sycor不断洞察企业需求和行业最佳实践的区别，以不断完善和调整其行业模板。其通常的实施周期约为9-15个月，帮助企业真正的应用成功。Sycor将LOGO设计成一个笑脸，意味着为客户提供满意服务的决心。

总结

    企业转型不仅是思想上的，也是系统性的，而且是一个相对漫长的过程，在浮躁的利润和市场扩张之下，需要沉静下来，做好基础管理工作。纵观信息化应用效果好的企业，无一不是企业管理规范，认真、严格执行流程制度的，只有在规范化管理基础上的信息化才能保证系统运行顺畅、数据准确及时。

    在智能制造的大潮下，企业不宜盲目跟风。应围绕企业的中长期发展战略，根据自身研发、制造等核心业务的特点，以及现实存在的短板，提出智能制造的发展战略和设计建设蓝图。在蓝图的指导下，从最紧迫需要解决的方面入手，一步一个脚印推进，踏踏实实产生实效。