中國適時推出《中國制造2025》戰(zhàn)略，并將智能制造作為戰(zhàn)略的主攻方向，在戰(zhàn)略出臺后，智能制造專項也快速跟進，成為《中國制造2025》的第一個落地專項。與此同時，日本、韓國和英國等國家和地區(qū)也摩拳擦掌，不甘落后，以期在智能制造價值鏈上占據(jù)有利地位。

 

　　除了政府，一些制造業(yè)領先企業(yè)也紛紛加快轉型，力圖成為智能制造的主導者，其中實力最雄厚，戰(zhàn)線最長的就是GE和西門子兩家企業(yè)。

 

　　GE與西門子對智能制造展開了系統(tǒng)性全價值鏈布局，而且這兩家企業(yè)都是軟件開發(fā)和硬件制造兼長。在這一輪變革中它們緊抓智能制造這條主線，致力于主導核心技術標準，構建產(chǎn)業(yè)技術生態(tài)。

 

　　稍有不同的是GE仍然代表了美國范式，強調(diào)用強大的信息通訊技術反哺制造業(yè)，所以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念成為美國智能制造的代表；而西門子則是德國制造的典型，更多聚焦制造環(huán)節(jié)，所以提到西門子智能制造的典型，關鍵詞更多指向安貝格工廠、成都工廠。

 

　　我們也可以看兩家的戰(zhàn)略布局有明顯的差別，西門子更多的布局是生產(chǎn)端，“偏硬一點”，比如在成都建設智能工廠，而GE的布局更側重服務端，“偏軟一點”，比如在航空領域利用智能產(chǎn)品來提供遠程運維等智能服務。

 

　　個人認為，智能制造將會被制造業(yè)大國所引領、由裝備制造業(yè)巨頭來主導，智能制造的重心落在制造，不掌握核心技術、熟悉制造的過程，智能化則無從談起，沒有強大的制造實體，智能化則是空中樓閣。

 

　　有的國家，像韓國和英國，他們最多只能是參加、補充或者是在局部領先，有的國家，像印度等發(fā)展中國家，他們只能處于跟隨地位，因為產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，水平低。如果不出意外，德國和美國會占據(jù)智能制造的引領地位，在技術標準和游戲規(guī)則上掌握話語權，最終構建系統(tǒng)性競爭力。日本會力爭在優(yōu)勢領域不掉隊，在機器人和機床關鍵等智能裝備方面保持領先。而中國通過將智能制造和產(chǎn)業(yè)升級充分結合，有很大的機會實現(xiàn)并行乃至超越式發(fā)展。

 

　　
GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺Predix試圖打通一直分道揚鑣的硬件和軟件系統(tǒng)

 

 

　　雖然主要制造業(yè)國家智能制造發(fā)展的路徑有所不同，但其在方向和內(nèi)涵上卻有相通的地方，有人把智能制造概括為工業(yè)技術（industry technology）和信息技術（information technology）的深入融合，即兩個IT的融合，不僅僅是疊加，而且要有乘數(shù)關系，是兩個IT的平方。

 

　　我更贊成對智能制造進行廣義理解，可以看到，當前這種融合產(chǎn)生于價值鏈上的研發(fā)、設計、制造、銷售和服務等各個環(huán)節(jié)，通過數(shù)字基礎設施的鋪設，最終打通各個環(huán)節(jié)，形成虛實合一的生產(chǎn)系統(tǒng)。但普遍來看，制造是最難且最關鍵的一環(huán)，它以經(jīng)驗為主，有自己的話語體系，依賴于技術工人的經(jīng)驗，隱含太多的隱性知識，難以被“編碼化”，如果沒有深度理解產(chǎn)業(yè)知識，僅僅對表層數(shù)據(jù)進行收集分析，效果不大，盲目使用這些低質(zhì)量數(shù)據(jù)來指導生產(chǎn)更有可能造成“內(nèi)息走岔”。

 

　　縱觀全球主要工業(yè)企業(yè)，能做到兩類技術兼容并蓄的企業(yè)不多，這類企業(yè)往往需要有長度、有寬度、有高度、有深度。有長度是指發(fā)展時間長，熟知產(chǎn)業(yè)鏈的構成和特點，好比在一條復雜的公路上行駛，企業(yè)能知道在哪個直道可以加速，在哪個彎道應該減速。有高度是指企業(yè)占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈高端，掌握核心技術，再推進兩個IT融合的時候能夠找得準、捆的牢；有深度是指企業(yè)，充分了解行業(yè)中關鍵的隱性知識，能有效將智能技術和裝備導入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)深層次的兩個IT的融合。

 

　　近兩年國際和國內(nèi)上均出現(xiàn)一批智能制造典型企業(yè)，這些企業(yè)往往都是行業(yè)中的領先企業(yè)，掌握了行業(yè)內(nèi)的核心技術，積累了充足的“隱性知識”，具有實施智能制造的“先發(fā)優(yōu)勢”。

 

　　
西門子成都工廠變頻器堆取立體倉庫

 

　　智能制造的起點在工廠和車間

 

　　對于智能制造，各類觀察者有著不同的視角，有的側重于政策，有的側重于企業(yè)戰(zhàn)略，有的側重于新的技術，而我認為可以選取一個更微觀的視角——車間。

 

　　車間是勞動者、工業(yè)設備、生產(chǎn)技術以及原材料最終匯合的場所，縱觀歷史上英國、美國、德國和日本制造業(yè)的崛起，都是突出表現(xiàn)在它們從車間生產(chǎn)中獲取了競爭優(yōu)勢。我們不得不去觀察車間里發(fā)生的變化，生產(chǎn)要素的融合發(fā)生在車間，價值源泉是來自于車間，未來制造業(yè)的革命也將首先發(fā)生在車間中。

 

　　德國企業(yè)對于這一點是更加篤信不疑，其智能制造戰(zhàn)略所考量的點也是圍繞著工廠里的生產(chǎn)設備和生產(chǎn)方式的變化。工業(yè)4.0的主題也正是智能工廠和智能制造。

 

　　如果你參觀過西門子成都工廠，站在二樓的通道里俯瞰整個車間，你也許會發(fā)現(xiàn)車間的布置和其他工廠并無什么不同，甚至在部分環(huán)節(jié)仍存留不少人工，但如果你了解智能制造的內(nèi)涵，在解說以及想象力的幫助下，或許有可能“看到”生產(chǎn)線下源源不斷的數(shù)據(jù)流。

 

　　
西門子成都工廠內(nèi)景俯瞰

 

　　西門子成都工廠不僅搭建了先進的生產(chǎn)設施，還構建了高效的數(shù)字化基礎設施，這包括工業(yè)網(wǎng)絡、數(shù)字化軟硬件、數(shù)據(jù)庫、智能技術等關鍵共性技術，所以工廠里不僅存在著我們能輕易看到的生產(chǎn)自動化、物流自動化，還廣泛存在我們不易察覺的數(shù)據(jù)采集的自動化、管理的自動化，數(shù)字不僅僅是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的結果，更是引導生產(chǎn)、優(yōu)化生產(chǎn)的主要依據(jù)，制造業(yè)變成數(shù)據(jù)驅(qū)動型的制造，工人、裝備和產(chǎn)品之間實現(xiàn)了互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)流和物質(zhì)流以及價值流實現(xiàn)了有機統(tǒng)一，車間由“黑箱”走向了透明，這是革命性的變化。

 

 

　　智能制造不是一個發(fā)展目標，它其實是一種工具和手段，或者可以理解為一種解決問題的方式。一些研究機構指出，“工業(yè)4.0”不是一次Revolution，而是一個較長時期的Evolution。

 

　　企業(yè)實施智能制造，可以放眼長遠，但同時也需做到腳踏實地，這既是一些業(yè)內(nèi)專家所總結的發(fā)展智能制造要做到“眼高手低“。企業(yè)要結合自己在兩個IT上的發(fā)展水平，即用數(shù)字化和信息化手段來一步步走向“更高、更快、更強”。

 

　　智能制造的發(fā)展需要用兩條腿走路，一條腿是企業(yè)對工藝技術和產(chǎn)品技術的開發(fā)能力；一條腿是企業(yè)對信息化技術的應用能力，兩個方面是相輔相成的，制造技術的推進會促進智能技術應用的深化，智能技術的導入也會在一定程度上助推企業(yè)生產(chǎn)水平的提升，這是一個動態(tài)聯(lián)動的過程，任何一條腿有短板都會讓企業(yè)走不快、走不遠。

 

　　有的企業(yè)僅僅在用一條腿走路，且走的不是很穩(wěn)，有的企業(yè)剛長出信息化的腿，正在蹣跚摸索，有些企業(yè)早已動身，現(xiàn)在大步前行，即使這樣，他們還在不斷的學習完善，例如西門子德國安貝格工廠，它已用20多年的時間來發(fā)展智能制造，被業(yè)界稱為“最接近工業(yè)4.0的工廠”，但它仍然有改進和優(yōu)化的空間，而成都工廠在建設的時候也給未來的升級留下了足夠的“擴展槽”和“接口”，比如它的立體倉庫目前是3個貨架，而設計容量則達到了7個，最有趣的是它的車間的布置，一樓布置電氣和控制設施，二樓布置執(zhí)行設備，二樓的地板上留下了許多圓孔，以便于后期設備的增添和調(diào)整。

 

　　今年7月，西門子成都工廠決定擴大成都“數(shù)字化工程”的規(guī)模，已建設完成的西門子一期項目以及正在建設的二期項目總投資將超過10億元人民幣，建筑面積將達到約5.1萬平方米。

 

　　
西門子成都工廠內(nèi)景

 

　　智能制造三要素

 

　　智能制造的形式和手段多種多樣，行業(yè)之間和企業(yè)之間的差別很大，即使同一行業(yè)中相似的企業(yè)，也有可能從不同的環(huán)節(jié)開始，使用不同的技術手段，從完整系統(tǒng)角度來剖析具體行業(yè)或企業(yè)的智能制造，有三個要素是最基本的，它也是企業(yè)管理者在實施智能制造項目時必須思考的三個問題：生產(chǎn)什么？用什么設備？怎么生產(chǎn)？

 

　　是指企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。一般來說，制造業(yè)的智能制造可分為流程行業(yè)的智能制造和離散行業(yè)的智能制造，不同的產(chǎn)品，其智能制造的環(huán)節(jié)和模式有所不同，而且，在當前的技術條件下，并非所有的行業(yè)都適合發(fā)展智能制造。因此，我們在對兩個工廠智能制造水平進行比較的時候，如果他們不是同一行業(yè)，同類產(chǎn)品，則對比的意義不大，

 

　　一般來說，流程行業(yè)總體的自動化、智能化水平要高于離散行業(yè)，那么在離散行業(yè)內(nèi)，產(chǎn)品的價值越高、產(chǎn)量越大、標準化程度越高、生產(chǎn)自動化水平越高、模塊化程度越高、產(chǎn)品自身智能化水平越高的領域就越適合上智能制造。

 

　　以西門子成都工廠為例，它主要生產(chǎn)PLC、HMI和IPC設備，屬于離散行業(yè)，簡單的理解就是把各類零部件組裝成各類工業(yè)電子產(chǎn)品。這些產(chǎn)品多是模塊化產(chǎn)品，組裝工藝標準化程度高，一些特殊復雜工藝環(huán)節(jié)已經(jīng)實現(xiàn)了機械化和自動化，具有向智能制造進一步升級的基礎。

 

　　但并不是所有生產(chǎn)工業(yè)電子產(chǎn)品的企業(yè)都實現(xiàn)了自動化，筆者曾經(jīng)參觀過幾家技術水平相對落后的電子企業(yè)，這些企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品檔次較低，生產(chǎn)規(guī)模較小，而且制造裝配環(huán)節(jié)多以工人的手工操作為主，整體處于1.0-2.0之間，這樣的企業(yè)并不具備發(fā)展智能制造的條件，它首要的考慮是先做自動化的改造。

 

　　當然，對于生產(chǎn)什么，還可以做更深一步的理解，就是企業(yè)要想實施智能制造，必須對于他所生產(chǎn)的產(chǎn)品有本質(zhì)上的理解，我們有時候去看一些智能制造做的比較好的企業(yè)，都是規(guī)模較大的企業(yè)，比如國內(nèi)的海爾、蒙?；蛘邍獾奈鏖T子、寶馬，我們總會想當然的把智能制造理解為一種投入，因為企業(yè)需要購買許多先進的設備，要對生產(chǎn)工藝進行徹底的改造，這些企業(yè)是行業(yè)內(nèi)的龍頭，它們財力雄厚，所以走在了前面。

 

　　其實智能制造不止是錢的問題，規(guī)模大僅是表面原因，最根本的優(yōu)勢是這些企業(yè)掌握了產(chǎn)品的核心技術，看透了產(chǎn)品的本質(zhì)，摸清了生產(chǎn)工藝的特點。我們?yōu)槲鏖T子成都工廠每百萬產(chǎn)品僅為9.4的出錯率感到吃驚，但耀眼成績的背后是工廠的智能制造系統(tǒng)覆蓋了超過1000個測量點，企業(yè)知道哪些因素會影響到產(chǎn)品質(zhì)量。這種能力是通過長期學習而來的，企業(yè)生產(chǎn)的越多，就理解的越多（干中學），正如庖丁解牛一般，企業(yè)可以做到“目無全牛”，它們看到的是牛的內(nèi)部機理筋骨，然后就可以做到“以無厚入有間”，最后推行智能制造，自然可以走的快一點。

 

　　
西門子成都工廠員工工作臺

 

　　第二是用什么生產(chǎn)

 

　　這個主要考慮到機器、機器人和人三者之間的關系。

 

　　不同行業(yè)的生產(chǎn)能力構成是不一樣的，比如在汽車制造行業(yè)，我們看到了大量的機器人替代了人，支撐了制造流，但是在芯片制造行業(yè)、飲料制造行業(yè)，機器人不多，但是生產(chǎn)的自動化程度也挺高，這就是專用設備在發(fā)生作用。

 

　　在許多地方我們還能看到大量的工廠是人海戰(zhàn)術，比如筆者曾去過的貴州一家知名的辣醬工廠，大量的工人組成了生產(chǎn)線，企業(yè)也做了許多嘗試，希望用智能機器和機器人替代人力，但由于工藝上難以滿足，至今沒有取得太大進展。

 

　　我認為智能制造并非是用機器人去替代人，而是根據(jù)市場需求和生產(chǎn)需要做到最優(yōu)配置，在組合中實現(xiàn)人盡其才、物盡其用，從這個角度來看，我們不能簡單的用一個工廠的機器人數(shù)量或者工廠的無人化程度來判斷它的智能水平，而是應該看工廠內(nèi)人和機器人的協(xié)同程度。

 

　　即使是比成都工廠智能化水平更高的德國安貝格工廠，其自動化率也只是75%，仍有為數(shù)不少的人在發(fā)揮著作用。來到成都西門子工廠，我們看到并非是帶有科幻味道的無人工廠，雖然在物流、配送、檢測等環(huán)節(jié)主要由智能裝備來完成，但在組裝、包裝等工序上仍然存在許多技術工人，但在有人的環(huán)節(jié)也會通過智能化的輔助裝備來規(guī)避人在能力上的短板，有效實現(xiàn)了效率、靈活性和可靠性的兼得。

 

　　比如在裝配線上，我們看到有許多人工操作環(huán)節(jié)，自動小車運送過來將需要加工的零件運送到組裝工人的工位，這時候工作人員通過顯示在電腦上的任務單，完成裝配。生產(chǎn)中，生產(chǎn)訂單由MES系統(tǒng)統(tǒng)一下達，并與ERP系統(tǒng)相集成，完成數(shù)據(jù)的實時傳送，當產(chǎn)品要到達下一個工序前要通過嚴格的檢驗，整個生產(chǎn)過程中有20多個質(zhì)量控制點，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。在質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)，也專門開發(fā)了視覺檢測裝備，它用相機拍照下產(chǎn)品的圖像，與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像進行比對，瑕疵品將被挑出，這相比傳統(tǒng)生產(chǎn)中的人工抽檢要可靠和快速得多。

 

　
西門子成都工廠的MES系統(tǒng)向控制系統(tǒng)下達指令，指揮自動生產(chǎn)

 

 

　　智能制造是靠數(shù)據(jù)來驅(qū)動的，數(shù)據(jù)反映生產(chǎn)設備的健康狀況，反映產(chǎn)品的質(zhì)量，管理人員通過可視化的數(shù)據(jù)信息來優(yōu)化生產(chǎn)，但這更要求企業(yè)掌握核心技術，找到關鍵的數(shù)據(jù)關系。

 

　　經(jīng)濟上的很多研究是將工廠看作黑箱，因為傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式主要靠經(jīng)驗，靠規(guī)章制度，靠企業(yè)文化，難以琢磨總結。但是智能制造模式下要更多的靠數(shù)據(jù)來組織生產(chǎn)，對于生產(chǎn)控制的決策主要依靠聯(lián)通的、持續(xù)的智能數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在各個層面和各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了整合，工廠變得越來越透明，設備對產(chǎn)品進行加工，產(chǎn)品在生產(chǎn)線上滾動，工人的一舉一動，都在數(shù)據(jù)倉庫中留了可追溯的數(shù)據(jù)痕跡。幫助管理者搜集信息、整合信息，輔助決策。

 

　　筆者曾經(jīng)調(diào)研過一些工廠，他們在實施智能制造項目的時候就很難從經(jīng)驗驅(qū)動成功轉向數(shù)據(jù)驅(qū)動，多數(shù)企業(yè)沒有能力搜集完整且高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，但最大的制約是不能理解數(shù)據(jù)關系，它看不出99和100之間的差異，不掌握分析和利用數(shù)據(jù)的知識。

 

　　西門子成都工廠某種程度上可以被稱之為數(shù)據(jù)工廠，通過數(shù)據(jù)的可視化，管理人員可以快速定位問題。在智能數(shù)據(jù)的幫助下，可以快速清晰地發(fā)現(xiàn)效率損失在哪里？質(zhì)量問題發(fā)生在哪個環(huán)節(jié)？進而突破原有生產(chǎn)方式的極限。據(jù)西門子的工作人員介紹，這家員工總數(shù)不超過500人的工廠，年產(chǎn)自動化產(chǎn)品超過250萬件，平均每10秒生產(chǎn)一件產(chǎn)品，每100萬件產(chǎn)品中有缺陷的不超過10件，達到國際領先水平。這些指標遠遠優(yōu)于那些雇傭了大量熟練工人的日本和德國的汽車工廠。

 

　　不僅僅生產(chǎn)過程是數(shù)字化的，生產(chǎn)工藝也逐漸被拆解，進而轉向了數(shù)字化，此前的生產(chǎn)的組織更多依靠經(jīng)驗型管理，各種規(guī)章制度給人的行為建立約束和邊界，而未來則會由數(shù)據(jù)提供引導，每一個崗位都會變得“有據(jù)可依”。

 

　　例如在西門子成都工廠中的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，由于是混流生產(chǎn)，零件盒上的信號燈會指示工作人員所需安裝的零件，避免誤操作；在包裝環(huán)節(jié)，并沒有實現(xiàn)機械自動化，但卻實現(xiàn)了信息自動化，信息工作站會確認到達包裝環(huán)節(jié)的產(chǎn)品是否完成了所有測試，與此同時，裝箱單會被顯示在屏幕上，如果所有的流程和工作步驟都完成了，工作站會把標簽打印出來，如果沒有通過，這項任務就將被鎖住，停止運行，而且標簽也不會被打印出來，想想如果沒有實現(xiàn)信息自動化，這一環(huán)節(jié)不僅需要投入大量人力，還會成為最容易出錯的一個環(huán)節(jié)。

 

　　
西門子成都工廠的自動防呆系統(tǒng) ， 零件盒的指示燈能夠提示工人按需安裝

 

　　中國機會何在

 

　　在前文提出中國是唯一一個可以做到在智能制造發(fā)展上同美國和德國實現(xiàn)并行發(fā)展甚至是超越發(fā)展的國家，結合上文對智能制造的理解，可以看到中國發(fā)展智能制造的主要優(yōu)勢是來自于制造業(yè)內(nèi)部，是一種內(nèi)生的、自發(fā)的發(fā)展動力。

 

　　首先，最主要的優(yōu)勢來自于中國制造業(yè)的總體規(guī)模優(yōu)勢，目前中國已經(jīng)是全球制造業(yè)第一大國，并且在許多產(chǎn)業(yè)已經(jīng)做到全球第一，中國有大量的車間和工廠，擁有一批經(jīng)驗豐富的技術工人，我們在產(chǎn)業(yè)鏈上一些“點”和局部片段上已具備領先優(yōu)勢，這給制造業(yè)的智慧轉型尤其是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能升級提供了豐富的產(chǎn)業(yè)資源和實驗空間。

 

　　其次，中國的裝備制造業(yè)也已經(jīng)是全球最大規(guī)模，目前在工業(yè)機器人、數(shù)控機床、3D打印等關鍵智能裝備領域形成了一定技術實力，同時中國在ICT裝備制造商也形成了世界級的競爭力，這給制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展提供了強大的技術支撐。

 

　　最后，中國制造業(yè)的發(fā)展階段迫切需要加快轉型升級，大幅度提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，而智能制造正是一條切實可行的道路選擇，尤其是各個行業(yè)內(nèi)的領先型企業(yè)，市場競爭加劇和產(chǎn)業(yè)轉型的壓力使得他們不得不加快智能轉型，而這些企業(yè)在重構自己的同時也重新塑造了整個產(chǎn)業(yè)。正如西門子成都工廠參觀結束后一位記者感嘆：“走著走著就上高速了，總不能還騎著自行車吧！”。