制造業在過去100年中發生了前所未有的變化:90年前,流水線式生產,零部件生產與產品裝配實現分工,工業進入大規模生產時代;30年前,PLC(可編程邏輯控制器)和PC的應用,推動工業自動化發展,人類全面進入產能過剩時代;現今,技術和產業的變革仍在加速度推進,產業界普遍預期“智能制造”和“大規模定制化”將改變全球制造業格局。
其實,“智能制造”只是一種技術表現形式,“定制化”只是一種工業運行手段,相關變化還不夠徹底,或者說還不能準確描述未來制造業的變革方向。
亞信集團董事長田溯寧認為,當今這場新工業革命,如同當年電力對工業的改變,云計算和大數據就是這個時代的電力,我們處在非常激動人心的產業大變革時期,這三種技術(云計算、大數據、智能制造)正在發揮積極作用,中國制造業如果能抓住這場變革的機遇,將獲得更好的競爭力。
云計算、大數據、智能制造等新興技術將塑造一種新的工業形態——云工廠,必將使中國制造業的轉型升級迎來新的發展前景。“云工廠”并不是突然出現的工業新概念,而是歷次工業革命的最新延續。
最早的“工業云”
今天云計算和大數據的創新應用,都是基于互聯網而來的,和百年前電力對整個制造業的變革一樣,歷史上最早的“工業云”其實就是電網。
過去,工廠在批量制造產品之前,首先要建自己的發電機房,甚至是電站,每個工業企業要買發電機。后來隨著公共電網出現,企業無非多安裝幾個插座,插上就可以用電了。從發電機時代到電網時代,一個公共網絡(云端)出現以后,工廠(終端)徹底擺脫電力不足或用電成本過高的束縛,開始大膽創新。于是,“大規模流水線”生產方式誕生了。
“流水線”生產方式是由福特汽車創始人亨利 福特開創的,福特精心設計一個非常完整的流程,然后把它分解成很多步驟予以標準化,再去找一堆沒有受過太多訓練的人,每個人只要把一個動作學好,很多人的標準化動作能夠連接起來,“流水線”就建成了。
標準化工作流程使“流水線”生產方式得以高效運行,這是電網時代的最重要創新。借助標準化和規范的工作流程,工人的手藝和經驗被融入工作流程中,被顯性化了,可以供其他人學習和仿效。好的流程是很多聰明人智慧融合的結果。企業的人員總是在流動,只有流程可以保證企業的長治久安。流程可以幫助制定好的游戲規則,避開人治的陷阱。
MES與ERP之間的鴻溝
流水線上,人工制造產品并不能保證在任何時候都能做到高度精確,人總有惰性、總有疏忽,所以總會導致比較高的次品率。而工業自動化技術的發展,大量使用機器替代人工,機器不會偷懶,能夠大大提高制造業的效率和良品率。
隨著近幾十年來自動化與信息化技術的深度應用,工業企業的生產形態發生了新的改變。現今,工業企業通常會分為兩大部門,一個是生產部門,一個是業務部門,前者通過MES(制造執行系統)管理,后者通過ERP(管理信息系統)來管理。ERP傾向于財務信息的管理,而MES傾向于生產過程的控制。ERP主要用于連接客戶,包括客戶需要生產多少產品、哪天下單、哪天要貨等;而MES主要負責監控和管理生產這些產品的每一個步驟和工序如何實現。
在國內一些自動化程度很高的工廠車間里,各個生產設備之間、生產設備和控制器之間,都已基本實現連通。整個工廠已經通過MES連通起來,而業務部門全部通過ERP連通起來。可是,這依然不能催生完美的中國制造,因為在MES與ERP之間存在一道鴻溝。
為何國內很多品牌手機要么難產,要么一面市就過時?因為MES和ERP是分離的,在設計產品的時候,生產人員并沒有實時了解情況,到實際生產時發現原本優秀的設計會導致良品率很低,只能退回去重新設計。這樣每一個產品都要改來改去,導致一個工業品從設計到上線量產耗時甚久。
多年以前,一款成熟的工業產品可以持續銷售三五十年,如今,汽車、電器、通信等類別的終端產品一般只有三五年甚至一兩年的生命周期。終端產品如此快速的升級換代,使工業體系面臨新的挑戰。
即使ERP完全理解了客戶的產品設計,制造環節還是會出問題。當ERP給MES下達生產計劃指令后,MES在生產過程中會發生很多與計劃偏差的事項,比如設備壞了、材料不行等。MES會根據車間的實際情況進行調整,但ERP是不知道的,繼續按照原本的計劃執行訂單。時間久了,業務系統和工廠的實際情況就會嚴重脫節,即出現“信息孤島”現象。
ERP與MES之間的巨大鴻溝,造成工業企業內部的系統斷層,導致設計、制造、采購、客戶關系、品牌管理等系統都是一個個信息孤島。各方相互都不知道對方在干什么,干到哪一步了,等到出問題了,所有系統再一個個改,必然會推升企業整個體系的成本。
全球產能過剩,企業間的市場爭奪異常激烈,新產品的推出速度越來越快,產品生命周期不斷縮短。在嚴酷的競爭形勢下,因內部ERP和MES的連接不順暢,外部與上游供應鏈、下游客戶的關系不協調而產生的耗損和成本,是現代工業企業所不能承受的。而云計算和大數據技術的最新發展,為企業生產形態的改造創造了基礎條件。
大數據時代的“工業云”
云計算是基于互聯網的公共計算、存儲資源,通過云計算技術,企業可以把計算能力、存儲能力再一次集中起來,放到網絡中去。對于企業來說,云計算通過低成本和可擴展的IT能力,更好地管理內外事務。
云計算技術在工業企業中的深度應用,除了能使ERP和MES實現連通,實現企業內的完全自動化和完全信息化,長遠看來,更是把一些不相關的企業連接在一起,形成一個獨特的、創新的生態系統。比如,用傳感器對分散在世界各地的工廠使用的消耗部件,或臨近更換時間的部件進行數據收集和分析,可以預測部件的訂購時間。相關數據資源進入云端(公共網絡)以后,接受訂購的部件廠商便可以收到幾個月后的訂單信息,實現生產計劃的平均化。
生產過程實現智能化的同時,工業產品也在實現智能化,比如智能汽車、智能手環、智能跑鞋等智能硬件,都是把產品作為一個數據采集端,不斷采集用戶數據并上傳到云端,方便進行用戶管理。
在這次由“工業云”觸發的技術變革中,如果具備了云服務和相關數據收集、處理能力,制造業在未來就會回到產業鏈價值的中心。為什么制造業現在不是產業鏈價值的中心呢?目前,很多制造業的價值被金融和營銷公司控制,70%~80%要放在銀行和營銷上。比如,國內電器廠商無論怎樣推動技術創新、推動產品升級換代,大部分利潤總是被銷售渠道賺走,很多廠商是在給非常強的渠道打工。比如,國內大量工業企業的年度凈利潤十分微薄,甚至還沒有每年支付給銀行的貸款利息多。
在云計算和大數據時代,傳統行業中不合理的成本結構被云端改變,通過云服務的維度,不同的企業都可以站在更高層次上參與市場化的競爭。云計算將從根本上解決大數據的存儲和低成本運行的問題,可以很便宜地把采購、制造、銷售、使用整個過程當中的數據都記錄下來。
傳統制造業的最大問題,是大規模生產者和多樣化使用者的矛盾,使用者使用了多少,什么時候使用的,什么地方使用的都不知道。未來隨著無所不在的智能終端,強大的計算能力和數據正在成為重要資產,生產者本身就能把生產完整地記錄下來,流通和消費者的數據也都記錄下來并形成閉環,很快進入反饋經濟。廠商知道誰在用,用了多長時間,用的情況怎么樣。所以,制造業如果具備了云計算、大數據和智能終端的能力,就會回到產業鏈價值的中心,其擁有的客戶,會成為未來的主人。在反饋經濟閉環的過程當中,整個經濟會更加合理,更加節約,真正做到彈性制造。
目前,云計算、大數據、智能終端實際上正在成為前沿制造業的名詞。制造業企業如果能夠掌握這場變革就會升級成新一代的企業,如果錯過這場變革將來會失去競爭力。
向服務收費
云計算、大數據與傳統制造業的深度結合,必將催生新的商業模式。智能產品不斷采集客戶的數據和狀態,并上傳到云端,制造廠商將會逐漸轉變成數據處理中心,這就使“向服務收費”成為可能。
制造廠商將不只關注制造環節,而是以全局觀審視整個產業鏈,研發針對產品設計、生產規劃、生產工藝、生產執行和服務等價值鏈各個環節的整體性解決方案。
比如,西門子早已不是單純的高端設備制造商,西門子已經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。以往西門子生產一臺高鐵的牽引電機,就是直接賣一臺電機而已,現在這臺電機在運行過程中,會不斷把數據傳回給西門子的工廠,使其能隨時掌握電機的運行狀況,譬如未來如何保養,什么時候需要檢修。這里面會產生很多基于云端數據的服務性收費項目。
再如,華為科技每年要花上億美元請IBM顧問團隊來幫助管理企業,而全球銀行業向IBM支付的數據服務費用更是數額巨大。IBM通過不斷收購,構建了強大的軟件集團和全球服務集團。過去,IBM只跟銀行的科技部談合作,現在必須跟科技部、業務部、采購部坐在一起談。IBM不再只是賣硬件、搭建IT基礎架構,而是通過對云端采集過來的大量用戶數據進行處理分析,幫助銀行將業務處理流程進行創新、再造,IBM主要靠賣數據服務賺錢。
未來的“工業云”服務,不是簡單把數據采集提供給客戶這么簡單。數據本身是可以免費的,但基于數據身上的服務有很大價值。未來的大部分計算,都是跟場景、狀態有關系。每個企業在不同場景下,對計算等級的需求和對計算的應用都會不一樣。以前很難知道客戶的狀態,今天有無處不在的智能終端和大數據分析,對客戶狀態的理解會越來越深刻,通過狀態提供云的計算和云的應用。
“云工廠”模式
最大限度做到節約、高效的彈性制造,實現高水平的云端數據服務,是“工業云”深度進化的結果,但距離“云工廠”模式的完全實現,還有最后一里路要走。未來,“產品由誰來做”將會成為一個問題。
海爾集團CEO張瑞敏在參觀過青島一個新式服裝廠后,充滿危機感地表示:“定制化是最具前景的產業,未來硬件將不值錢。”人與人,人與廠商,可以通過互聯網低成本地實現連接,從而讓每個人的個性需求被放大,人們越來越喜歡個性化的東西。但是個性化的東西需求量沒有那么大,這就需要工業企業能夠實現小批量的快速生產。未來,一組數據就能實現一款個性化產品的私人定制,而大規模、低成本生產個性化定制產品將是中國制造業的大趨勢。
盡管制造業在過去一個世紀中發生了多次技術和生產形態的進化,但這些變化還不夠徹底,因為制造業始終把持在大企業和專業人士手中,從未向所有人真正完全開放。過去由于專業知識、特制設備以及大規模生產成本因素,大眾進入制造業受到嚴重制約,眼下隨著“云工廠”模式的逐步實現,這種桎梏正在逐漸消失。
更改制造過程,已不再是未來制造業變革的重點,重點是由誰制造。提出“長尾理論”的美國學者克里斯.安德森經過深入觀察,對制造業形態的變化做出一個判斷:“全民創造的DIY(自己動手)魅力或將遠大于大企業和商業巨頭的大包大攬。‘創客運動’的工業化,是數字制造和個人制造的合體。人類極有可能第一次擺脫對生產資料系統(重資產)的依賴,僅僅憑著自己的頭腦這個輕資產,就可以把創意高效能地變為現實。”
自己想要什么樣的產品,在自家桌面上就可以設計,無需任何特殊技能。因為有了云工廠,從單個設計到大量產品生產也變為現實。重復制造和標準化是大規模生產的優勢所在,而云工廠的優勢在于個性化和定制化,數字制造時代的最大成就是人們可以在大規模生產與定制之間做出選擇,而不用支付昂貴的手工制作費用。小訂單與大批量生產難易程度趨于相似。小批量訂單可以解決中國工業企業低利潤的關鍵問題,定制產品更強調個性化的小眾客戶可以帶來更高的利潤,競爭程度卻隨之減弱。
云工廠大大縮短了想法到產品和服務的距離,極大釋放了社會創新的力量。目前工業領域的創業者,還要不斷糾結于找OEM代工還是自建工廠,這對工業領域的創新產生很大限制。當云工廠實現的時候,中國工業領域將會出現新一輪的創業和創新浪潮。就像互聯網行業的加速發展期那樣,創業者只需要專注于產品和模式創新,而不用自己去買一個服務器,直接租用云端的服務器就行了。
“云工廠”時代,知識成為社會最重要部分,而大數據能夠催生大量高價值知識和創新,工業領域再不是以物質為主,而是以數據和創新為主。新時代工業領域的創業和創新,必須學會聰明地利用云端大數據資源,并將其提煉加工成“智慧的成品”,未來最具顛覆力的技術變革也將發源于此。
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本文標題:云工廠的演變與中國制造業前景展望
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