制造業(yè)升級的“四化”過程
目前制造技術(shù)升級的概念本質(zhì)仍然離不開四個(gè)關(guān)鍵詞語:自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化和智能化。然而,并非所有制造業(yè)都要通過這“四化”實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級;同一個(gè)企業(yè)的不同發(fā)展階段也需要兼顧不同的升級策略;不同類型的制造業(yè)也需要考慮適合自身發(fā)展規(guī)律的升級路線。
自動(dòng)化
首先需要考慮“自動(dòng)”與“手動(dòng)”。與“自動(dòng)化生產(chǎn)”相對應(yīng)的是“手工生產(chǎn)”。通常講的自動(dòng)化升級都是指用自動(dòng)化設(shè)備和裝置替代人工。因此,凡是人做不了或者不愿意做的工作都可以通過自動(dòng)化進(jìn)行升級,越是動(dòng)作簡單、重復(fù)、繁重的生產(chǎn)形式,越適合采用自動(dòng)化升級策略,例如搬運(yùn)、包裝、噴涂等;而動(dòng)作越復(fù)雜,對人手靈活性依賴越大的生產(chǎn)模式就不適合自動(dòng)化升級,例如皮具制作、制衣等。
按照工業(yè)4.0的定義,1968年出現(xiàn)的莫迪康可編程控制站器Modicon PLC(后來被施耐德收購),被視為自動(dòng)化的一個(gè)劃時(shí)代意義的產(chǎn)品。
信息化管理
應(yīng)該說“企業(yè)信息化”這個(gè)詞是伴隨著ERP的普及而流行的,而ERP的前身是MRP和MRPII,再往前推則是會(huì)計(jì)電算化軟件、庫存管理軟件等。這類軟件的流行基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的成熟。
隨著這類軟件的普及,“MIS(管理信息系統(tǒng))”應(yīng)運(yùn)而生,且市場迅速膨脹。也許是出于對會(huì)計(jì)制度與國際接軌的需要,當(dāng)時(shí)MIS的主力是會(huì)計(jì)電算化軟件,火爆的市場也成就了金蝶、用友這樣的國產(chǎn)軟件公司。
上世紀(jì)末期是跨國公司全球布局的黃金時(shí)期。外企進(jìn)入中國不僅帶來了先進(jìn)的管理模式,也帶來了對企業(yè)管理信息系統(tǒng)的市場需求。跨國公司要求中國本土供應(yīng)商的管理系統(tǒng)與之對接,倒逼中國企業(yè)大干快上ERP項(xiàng)目。這個(gè)時(shí)期除了捧紅SAP之外,還造就了不少ERP軟件實(shí)施和信息系統(tǒng)咨詢公司,諸如畢博和埃森哲。
在2000年初,業(yè)內(nèi)對ERP的態(tài)度如同當(dāng)前對工業(yè)4.0,說法不一。
但普遍的共識(shí)是企業(yè)上ERP不是簡單買個(gè)軟件,更需要對管理流程進(jìn)行梳理,破舊立新。隨之而來就出現(xiàn)了一個(gè)流行詞叫“企業(yè)流程再造BPR”,很大程度上也算是商家為了配合ERP項(xiàng)目搞的噱頭。到目前為止,ERP通用功能已經(jīng)非常成熟,而跟業(yè)務(wù)深水區(qū)的結(jié)合,正在面臨全新的升級考驗(yàn)。
包括ERP在內(nèi),這里所提及的軟件都是用MIS把企業(yè)管起來,本質(zhì)上是企業(yè)商業(yè)和運(yùn)營的信息化。與此同時(shí),在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備、質(zhì)量管理等直接與制造相關(guān)的環(huán)節(jié)也在進(jìn)行著信息化。
信息化制造與數(shù)字化制造
這里不得不提CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))。CIMS要集成的對象是一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)輔助軟件(CAX),旨在消除信息孤島。這個(gè)概念在中國的興起要早于ERP??梢哉fERP是面向商業(yè)的信息集成,而CIMS是面向制造業(yè)的信息集成,當(dāng)時(shí)都是被當(dāng)作信息化所理解的。CIMS除了要集成CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAT(計(jì)算機(jī)輔助檢測)、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝等系統(tǒng)模塊)等,還明確提出了邏輯層次結(jié)構(gòu),并整合了敏捷制造、并行工程、虛擬制造等方法論范疇的理論概念。
然而,技術(shù)為它的早產(chǎn)付出了代價(jià)。
CIMS的失敗就是因?yàn)樗岢龅臅r(shí)代太超前,相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品都還沒成熟。而在它之后便迎來了工業(yè)軟件市場的大整合時(shí)代:例如由對CAD產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理發(fā)展而來的PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理),通過對產(chǎn)品BOM的信息化管理實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品“數(shù)字化”?!皵?shù)字化”這個(gè)概念盡管現(xiàn)在被濫用,但是它應(yīng)該是脫胎于3D數(shù)模的。至少在商業(yè)語境里,“數(shù)字化”要與3D圖形和動(dòng)態(tài)仿真同時(shí)出現(xiàn)。例如“產(chǎn)品數(shù)字化”是指用3D數(shù)模構(gòu)建產(chǎn)品模型,“工廠數(shù)字化”則需要面向工廠進(jìn)行3D建模。
當(dāng)今工業(yè)4.0所處的環(huán)境,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越CIMS所處的年代。大量設(shè)計(jì)軟件廣泛使用,大量數(shù)字化資源和虛擬化產(chǎn)品,已經(jīng)進(jìn)入主流,類似Digital Thread(數(shù)字主線)、Digital Twin(數(shù)字孿生)被更廣泛地應(yīng)用。
數(shù)據(jù)采集
在過去30年中國企業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中,除信息化項(xiàng)目大干快上之外,還有一條自動(dòng)化升級的主線:在流程制造行業(yè)(如石化、水泥、食品等),一大批分散控制系統(tǒng)DCS和儀表自動(dòng)化項(xiàng)目迅速崛起,而國產(chǎn)的DCS如浙大中控、和利時(shí),甚至被GE收購之前的新華控制系統(tǒng),都得到了長足的發(fā)展;而離散制造行業(yè)的企業(yè)則采購了大量數(shù)控和自動(dòng)化物流設(shè)備。隨之而來出現(xiàn)的問題就是如何獲得這些現(xiàn)場數(shù)據(jù),并把這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)用起來。
當(dāng)下火熱的“云數(shù)據(jù)”,前身可以說是“遠(yuǎn)程抄表”。最早是油田、礦井等野外設(shè)備需要監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)——早期用的是電報(bào),后來是短信。在智能手機(jī)尚未普及的時(shí)代,還用過手機(jī)網(wǎng)頁客戶端,而現(xiàn)在基本就是成熟的3G/4G網(wǎng)絡(luò),外加APP客戶端。
說到數(shù)據(jù)采集就不得不提組態(tài)軟件。這類產(chǎn)品最早是DCS或PLC廠家為方便客戶開發(fā)界面而配備的開發(fā)套件,后來出現(xiàn)了許多獨(dú)立的組態(tài)軟件廠商,可以通過圖形界面直觀地看到數(shù)據(jù)的變化。由此產(chǎn)生了“人機(jī)界面(HMI)”,所以“圖形化”往往指的是人機(jī)交互相關(guān)的產(chǎn)品或項(xiàng)目,比如工作站的面板和電子看板等。
現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集SCADA,正是自動(dòng)化與信息化的鏈接節(jié)點(diǎn),是自動(dòng)化設(shè)備和信息化管理軟件的承上啟下的層級,也是自動(dòng)化與信息化相融合的過渡區(qū)域。
而這些早年軟件留下的數(shù)據(jù),正是當(dāng)下的工業(yè)大數(shù)據(jù)“黑金”。它們深埋在設(shè)備、模塊和系統(tǒng)之中不見天日。工業(yè)大數(shù)據(jù)從業(yè)者,需要有非常的智慧來挖掘這些黑金。
智能化
嚴(yán)格意義上的智能化,必須要借助大量的建模和算法,以及一些必要的人工智能技術(shù),包括啟發(fā)式算法和機(jī)器學(xué)習(xí)。如果按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),目前不少先進(jìn)的控制系統(tǒng)的控制算法已經(jīng)可以算是智能化,但真正智能化的管理信息系統(tǒng)市面上還不存在。信息系統(tǒng)的智能化趨勢應(yīng)該說是很明確的,特別是人工智能AI項(xiàng)目開始受到大量資金關(guān)注后,那些原本只在學(xué)術(shù)期刊上出現(xiàn)的、服務(wù)于制造調(diào)度算法的復(fù)雜公式才開始有了一些用武之地。

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