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什么是工业4.0?中国制造未来机遇在哪?

来源:网络来源 作者:机房360 更新时间:2016/6/2 14:51:20

摘要:先进制造业,是中国制造业转型升级的方向,也是“中国制造2025”在未来十年中国制造业从大到强的一个重要的路径。中国制造业的现状是什么样的?“工业4.0”“智慧工厂”这些概念究竟能和“中国制造”碰撞出什么样的火花?中小企业的机遇在哪里?

  来自德国弗朗霍夫学会虚拟生产与创新主管Rainer Stark则分享了他对工业4.0的看法。“下一个时代属于工业4.0和智能制造,我们一直在研究如何能够让工业4.0融入行业?德国要改革些什么?比如我们在研究低耗能传感器,是试图减少对环境的影响,研究智能组装,看看这会带来哪些不一样的局面。截至去年年底,我们已经完成了450个关于推进行业4.0的项目。”

  Rainer Stark强调了智能制造中产品“开放”的特征。“smart在英语中是聪明的意思,但这还不够,产品必须是‘开放的’,它代表着人、环境和技术的接口,它有着可持续、自动化、自适应性的特点。举个例子,我们怎么设计安全的机电产品?什么样的智能概念会让这个产品有价值呢?就是这个产品能够意识到环境的变化,可以发出问题警示,并且能够进行自我控制,它是虚拟与现实之间的桥梁。一个智能的工程操作系统,其中的支柱是建模。要维护一套智能系统是充满困难的,所以在产品自动和自适应性方面我们还有很多难点要突破。”

  美国国家科学基金会智能维护系统研究中心主任李杰教授认同Rainer Stark的看法,李杰在接受澎湃新闻记者采访时介绍,制造系统的核心要素有5个M:材料(material)、装备(machine)、工艺(methods)、测量(measurement)和维护(maintenance),智能制造系统区别于传统制造系统最重要的要素在于第六个M,即建模(modeling)。“正是通过建模来驱动前5个要素,从而解决和避免制造系统的问题。因此,一个制造系统是否能够被称为智能,要符合两个特征:已能够学习人的经验,替代人来分析问题和形成决策,二要能积累经验,避免问题的再次发生。”

  那么,国内中小型企业与“工业4.0”可以碰撞出什么火花?如何抓住机遇?

  赛赫智能总经理李泽成认为,成为一个系统集成式的公司是中国中小企业转型,搭乘上工业4.0快车的“入口”。

  赛赫智能是家年轻的公司,成立于2008年,员工百人。核心业务集中在汽车车轮装配线、轮胎轮毂检测、机器人集成及MES智慧工厂。如今在检测线和轮胎装配线两大领域,赛赫智能在国内市场份额已占据第一。

  李泽成告诉澎湃新闻记者:“想要真正转型到工业4.0,就不能单从一个点上去理解,有的企业某个环节做了自动化可能就认为这是工业4.0。对我们来说,要看的是整个流程,把单个环节串联起来,优化整个系统流程,提高其中的自动化水平及生产效率,减少人的营销,同时做到订单式生产、大众式生产。2009年推动智慧工厂时,我们就考虑不能仅仅是工业自动化,而是整个信息化,将人工智能结合,打通整个生产流程。”

  亲历德国工业4.0,会更加直观地明白其中优势。

  2015-2016年,赛赫智能的机器人团队前往德国法兰克福,为目前世界最大的汽车隔音材料供应商Autoneum集团的自动化流水线做机器人集成项目。

  Autoneum集团最早进行自动化生产线的改造中,引进了有价格优势的中国设备,赛赫智能机器人团队的任务就是负责项目集成,让一台工业机器人连接两台设备取料投料,再用一条工业传送带将成品输出到铁丝网保护的作业区,最后配合整个“工业自动化流水线”通过CE(欧洲统一标准)认证。

  赛赫智能机器人事业部技术总监顾大雄介绍了当时的项目成果:“我们可以看下整条自动生产线完工后的状况。Autoneum集团现在量产较大的是一种隔音棉(用于汽车发动机等隔音),工人将一张完整的料(毛胚棉)放入工作台,经过热成型机(德国人叫moulding),再由工业机器人将其从高温高压的热成型机中取出,置入冲切机(德国人叫cutting),一张料可以切割生产出两件成品,工业机器人(robot)再将切割好的成品取出,置入机器边的传送带,进行产品输出下线。”

  “生产的节奏是每40秒可以完成一个循环,一个循环可产出2件产品。其中量产较大的成品一件可以卖到约20-30欧,其原材料成本大约为2-7欧。从时间、价格、成本三个要素一比较,德国制造和工业4.0的威力就显现出来了。即使是和‘物美价廉’的中国制造比起来,全自动化后的的德国生产线出来的产品还是有巨大的成本优势,而且防护措施异常安全,几乎不会出现任何机器误操作的工伤。”

  赛赫智能的机器人生产流水线

  顾大雄的看法是,“中国制造”已经不是廉价劳动力的代表,德国工厂在在进行设备更新改造的过程中,物美价廉的中国硬件设备其实倍受青睐。然而正是因为中国企业的软件、控制逻辑和国外相比还是有短板,整条生产线级别的整线出口相对来说较少,一直被一些硬性的认证如欧盟的CE、北美UL等挡在门外。

  “工业4.0并不是遥远的概念,我认为这个革命已经开始了。美国、德国等国家已经推出了很多国家标准,就像曾经的互联网,高速发展阶段始于微软推出了windows操作系统,使得每个用户都可以接入平台互相沟通协议。工业4.0也是如此,当有一天世界上的工厂都联网,那时候的生产、供应信息自由流动,生产效率会大幅提高,剩余产能会被淘汰。这个时间我认为不会太长,会在某个时点迅猛发展,也许就是5年,我们应该在此之前就做好准备。”李泽成表示。

  相关:德国工业4.0不是工业革命

  为深入了解德国工业4.0进展情况,前不久我们赴德国、奥地利开展了实地调研,走访了德国博世集团中央研究院及其位于德奥两国的多个重要工厂、弗劳恩霍夫研究所等机构,重点与一线管理者和员工进行了深度交流,从中得到了一些新的启发。

  与我们座谈的一线管理者和员工基本都在企业工作过20年以上,对企业转型升级过程有着深切体会,他们的认识主要来自于一线实践。

  1、工业4.0更多是“进化(evolution)”而非“革命(revolution)”

  一方面,工业4.0是很多类先进技术不断进步和相互融合的结果,目前还看不到类似蒸汽机那样具有决定性影响的单个核心技术。另一方面,这些先进技术的应用已有较长历史。比如,西门子公司1982年就开始对工厂进行数字化改造,大众集团1995年就在研发设计环节使用3D打印技术,博世集团在“机器互联”方面也有超过15年的实践经验。企业生产效率的提高,总体上是持续渐进式的而非跳跃式的。事实上,很多一线管理者认为,工业4.0可以被视作精益生产方式的延续。

  2、要实现工业4.0,最关键因素是人,最难也是人

  博世集团提出,对工厂进行数字化、智能化改造的最终目的是给员工及管理者更好的决策支持辅助,效率提升最终还要依靠人的决策和行动。比如,对于那些原来依附于工程师的“暗默的知识”,可以通过数字化工具“显性化”地记录、整理和积累并标准化推广应用,从而提升新员工的工作效率。但同时,实现工业4.0面临的最主要挑战也集中在人力资源方面,包括员工观念难以转变,知识更新速度太快,目前在岗的绝大多数员工缺少应用数字化技术的早期经历,工作的内容、程序和环境都发生了明显变化等。

  3、工业4.0的实现将是一个长期过程

  他们认为,目前还没有任何一个工厂能够完全实现工业4.0的愿景。调研中发现,德国一些生产其最具全球竞争力产品的工厂,比如博世集团生产柴油发动机高压共轨喷嘴的工厂,也只是在局部有一些工业4.0的应用。多数一线管理者认为,欧美国家要真正实现工业4.0,至少也需要15年时间。

  4、工业4.0的应用进展,在不同行业中差别很大

  目前来看,两类行业应用进展较快,一类是产品具有多品种、小批量、精度要求高、交付时效性强等特点的行业,如工业元器件制造等;另一类是零部件数量多、生产组织复杂的行业,如汽车制造等。其余行业则相对较慢,比如医药制造行业长期以来更关注药物安全性而非成本控制,在生产制造环节多数连3.0都达不到。

  启示

  结合之前的了解和此次调研情况,我们对工业4.0及其对我国的借鉴意义,有以下几点认识。

  1、从实现方式看,工业 4.0是一个基于共识、各方分工协作的完整体系   工业4.0内涵丰富,包括技术革命、生产组织变革、标准体系建设、商业模式再造及价值链重构等。但从如何推动实现的角度看,工业4.0可以被视为一个基于共识、各方分工协作的完整体系。德国制造业各利益相关主体对竞争力提高路径有同样的“话语体系”,政府部门、各类型企业及科研院所对自己在工业4.0中的定位、任务等都有较为清晰的认识,也深知各方都是构建这个宏大产业生态系统中必不可少的一环。因此,工业4.0不是规划,也不仅仅是愿景展示,更是各方达成共识、共同努力的行动纲领。其借鉴意义在于,规划或方案等能否成功,更多取决于前期形成过程中是否最大限度地达成各方共识,找到适合所处发展阶段和基本国情的各方合作共赢平衡点。

  2、要正确认识工业4.0与企业竞争力之间的关系,工业4.0目前只能是部分企业转型升级的选择之一

  工业4.0是德国针对自身产业发展问题提出的系统解决方案,主要是解决在技术研发、质量控制等达到相当水平之后进一步提高效率的问题。调研发现,在德国一些很具竞争力的工厂,工业4.0的应用反而不多,其原因是工业4.0的前期投入很大,并且不是当下解决该工厂面临主要问题的最有效方式。德国企业目前具备的竞争力,绝不是来自于工业4.0,而是其长期以来稳步发展、持续创新改进的结果。工业4.0只是企业竞争力来源的一种,绝不是全部,也解决不了我国很多企业面临的核心技术掌握不足等难点问题。因此,重要的是引导我国企业正视自身问题,脚踏实地,对确实需要引入工业4.0解决方案的企业可以鼓励,但同时支持企业不断寻找更符合自身需求的、更经济的转型升级方案,切忌借概念一哄而上。

  3、对“机器替代人”等类似提法应该慎重

  调研发现,很多德国一线管理者对“机器替代人”的提法持保留态度。我们理解,除德国劳动力市场偏紧、工会组织强大等因素之外,更重要的是这会引发企业管理者和员工之间的紧张关系,减少双方对企业转型升级问题的共识,而且短期内“机器替代人”在很多领域既不现实、也不经济。我们认为,这个观点是有借鉴意义的,要牢固树立“人是最核心要素”这个观念,尽量减少和避免类似提法对广大劳动者队伍的负面影响。

  责任编辑:余芯

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