本文作者為許輝，德國耶拿大學博士，原文發(fā)布于底層設計師(ID：Bottom-upDesigner)，經億歐編輯，供業(yè)內人士參考。

改革開放30多年來，中國經濟持續(xù)快速增長的根本原因，在于確立了一個適合國情的制造業(yè)戰(zhàn)略，即利用我國的勞動力優(yōu)勢與市場優(yōu)勢，在全球范圍內參與國際分工，融入價值鏈，成為“世界工廠”。

從歷史經驗來看，國家經濟實力的興衰和工業(yè)化程度有很大關系，大國經濟權力的交接是以制造業(yè)地位的變遷為基礎的。

因此中國整體國力和經濟競爭力的提升，仰賴于工業(yè)化進程與制造業(yè)崛起，從而建立起世界上產業(yè)門類最齊全、規(guī)模最大、配套能力最強的制造業(yè)體系。

但經過三十多年發(fā)展，近年來中國制造業(yè)面臨著多重挑戰(zhàn)。

一方面，以德國提出工業(yè)4.0為標志，全球進入新一輪工業(yè)革命與產業(yè)競爭快速發(fā)展時期。歐美日等先進制造業(yè)國家紛紛提出自己的戰(zhàn)略新興產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，以求在數(shù)字化時代搶奪高端制造業(yè)的競爭制高點。

另一方面，中國制造業(yè)賴以發(fā)展的勞動力成本優(yōu)勢，正隨著人口結構的變化而逐漸喪失。普通勞動者的工資持續(xù)快速上漲，東南沿海地區(qū)出現(xiàn)招工難和用工貴現(xiàn)象，導致中國勞動密集型制造業(yè)開始新的產業(yè)轉移，流向東南亞等國家。

制造業(yè)作為大國參與全球科技與產業(yè)競爭的角力場，利用先進制造技術促進省人、增效、降成本，成為制造業(yè)轉型升級與持續(xù)發(fā)展的應有之義，中國不可能錯失這一經濟結構調整的機遇。

同時，新興中產消費者對制造產品在品質、功能、設計等方面的要求越來越高。不但要滿足基本使用價值，而且要有一定的審美、潮流甚至藝術價值。這是一種個性化的消費體驗和心理滿足，需求側的改變倒逼供給側向產品的高品質、個性化、定制化、快速迭代的方向發(fā)展。

因此，2015年國務院發(fā)布“中國制造 2025”戰(zhàn)略，推進我國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉型。十九大報告更是強調，一方面要加快發(fā)展先進制造業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經濟深度融合;另一方面要支持傳統(tǒng)產業(yè)優(yōu)化升級，促進我國產業(yè)邁向全球價值鏈中高端，培育若干世界級先進制造業(yè)集群。

在落實這一系列新發(fā)展理念和戰(zhàn)略中，中國制造業(yè)的轉型路徑逐漸明晰，即通過推動“機器換人”和建設工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主要內容的工業(yè)自動化、信息化改造來促進生產方式的變革，實現(xiàn)智能制造。

01機器換人

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是在生產制造過程自動化、信息化的基礎上，走向數(shù)據(jù)化、智能化

早在1970-1980年，美國、日本等國就提出了工業(yè)自動化的概念，主要是解決工業(yè)制造中對人及生產環(huán)境造成的不良影響的問題，比如資源浪費、生產不穩(wěn)定性和變化性等。

由于過去中國勞動力成本低廉，大規(guī)模自動化的經濟效益并不明顯，沒有必要大力推動。但是在“用工荒”的沖擊下，“機器換人”成為必然，是產業(yè)轉型的核心，也是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的產業(yè)和應用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵綜合信息基礎設施。

其本質是以機器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產品以及人之間的網(wǎng)絡互聯(lián)為基礎，通過工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實時傳輸交換、快速計算處理和高級建模分析，實現(xiàn)從單個機器到生產線、車間乃至整個工廠的智能決策和動態(tài)優(yōu)化。

由此可見，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是在生產制造過程自動化、信息化的基礎上，走向數(shù)據(jù)化、智能化。

以廣東省為例，2014年以來，各級政府相繼出臺政策推動企業(yè)進行技術改造，實行“機器換人”“設備換人”，如東莞市政府在2014年8月相繼推出《關于加快推動工業(yè)機器人智能裝備產業(yè)發(fā)展的實施意見》、《東莞市推進企業(yè)“機器換人”行動計劃(2014-2016)》、《“機器換人”轉向資金管理辦法》。

佛山市政府在2015年5月制定《佛山市扶持企業(yè)推進機器人及智能裝備應用實施方案(2015—2017年)》;廣東省政府在2015年7月制定《廣東省智能制造發(fā)展規(guī)劃(2015-2025)》。

從政策的推動效果看，2017年，廣東省擁有機器人制造重點企業(yè)156家，全省工業(yè)機器人產量20662臺，同比增長50.2%，占全國產量的16%，保有量約8萬臺。

具體來說，在東莞，2014年9月至2017年1月企業(yè)申報“機器換人”專項資金項目共2698個，財政總投資約386億元，新增設備儀器76315臺，項目數(shù)和投資額均為廣東省第一。

在佛山，2015年-2017年市級財政共安排1.6億元資金，扶持368個項目，帶動400多家規(guī)模以上企業(yè)開展“機器換人”，應用機器人超過7000臺。

在此基礎上，2017年開始，廣東在全國率先部署、提前布局發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，以此作為實體經濟和制造業(yè)轉型升級新的引擎點，通過推動企業(yè)數(shù)字化轉型來實現(xiàn)高質量發(fā)展。

2018年3月《廣東省深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施方案》和《廣東省支持企業(yè)“上云上平臺”加快發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的若干扶持政策(2018-2020)》出臺，預計通過政策引導，廣東將推動一萬家工業(yè)企業(yè)依托平臺實施數(shù)字化、網(wǎng)絡化智能升級，帶動20萬家企業(yè)“上云上平臺”，降低信息化構建成本。

“上云上平臺”的目的是實現(xiàn)研發(fā)設計、生產管控、設備管控、工藝改進、能耗優(yōu)化、供應鏈協(xié)同等生產制造環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通以及設備端、管理端的數(shù)據(jù)打通。

這些數(shù)據(jù)將自動決定生產系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的決策，實現(xiàn)生產上下游環(huán)環(huán)相扣的整合，最終目標是通過分析數(shù)據(jù)預測需求，預測制造，利用數(shù)據(jù)去整合產業(yè)鏈和價值鏈，創(chuàng)造新的知識和價值。

02探索方向

實現(xiàn)工業(yè)機器人以及其他自動化設備互聯(lián)互通，搜集、分析生產數(shù)據(jù)是被普遍認可的我國發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的方向

隨著制造流程和商業(yè)活動變得越來越復雜，依靠人的經驗和分析，已經無法滿足如此復雜的管理和協(xié)同優(yōu)化需求，因此大數(shù)據(jù)必然在工業(yè)領域中興起。

大數(shù)據(jù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一個重要特征，因為在“機器換人”的過程中，自動化設備的控制器會產生大量的數(shù)據(jù)，隨著傳感器技術和通訊技術的發(fā)展，搜集獲取實時數(shù)據(jù)的成本已經不再高昂。

而嵌入式系統(tǒng)、低耗能半導體、處理器、云計算等技術的興起使得設備的運算能力大幅提升，具備了實時處理大數(shù)據(jù)的能力。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過對海量數(shù)據(jù)的采集交換，異構數(shù)據(jù)的集成處理，機器數(shù)據(jù)的邊緣計算，經驗模型的固化迭代，基于云的大數(shù)據(jù)計算分析，實現(xiàn)對生產現(xiàn)場狀況，協(xié)作企業(yè)信息，市場用戶需求的精確計算和復雜分析，從而形成企業(yè)運營的管理決策以及機器運轉的控制指令，驅動從機器設備，運營管理到商業(yè)活動的智能化和優(yōu)化。

實現(xiàn)工業(yè)機器人以及其他自動化設備互聯(lián)互通，搜集、分析生產數(shù)據(jù)是被普遍認可的我國發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的方向。但工業(yè)大數(shù)據(jù)如何使用，商業(yè)價值的挖掘都需要進一步經由市場檢驗。

因此現(xiàn)階段還是應該加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎設施建設，尤其是賦能中小制造企業(yè)，逐步提高其自動化、信息化的水平，提高生產效率，從中尋找數(shù)據(jù)利用的新商業(yè)模式。

雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還是一個新生事物，但筆者在調研中發(fā)現(xiàn)，廣東已經有部門企業(yè)開始主動利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來進行數(shù)字化轉型，除了應用工業(yè)機器人和其他自動化設備外，越來越多地企業(yè)，開始引入企業(yè)資源計劃(ERP)和生產制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。

ERP是一種主要面向制造行業(yè)進行物質資源、資金資源和信息資源集成一體化的企業(yè)信息管理系統(tǒng)，其主要功能包括供應鏈管理、銷售與市場、分銷、客戶服務、財務管理、制造管理、庫存管理、工廠與設備維護、人力資源、報表、制造執(zhí)行系統(tǒng)、工作流服務和企業(yè)信息系統(tǒng)等。

MES則是通過信息傳遞對訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優(yōu)化管理。MES需要收集生產過程中大量的實時數(shù)據(jù)，并對實時事件做出及時處理，同時又與計劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接受相應的數(shù)據(jù)并反饋處理結果和生產指令。

這種生產模式把制造系統(tǒng)的計劃和進度安排、追蹤、監(jiān)視和控制、物料流動、質量管理、設備的控制和計算機集成制造接口等作為一體去考慮，以最終實施制造過程的自動化。

MES在解決中國制造企業(yè)痛點問題方面具有很大潛力和發(fā)展空間。當前制造企業(yè)面臨的痛點問題主要包括由于生產進度不能及時掌握，設備維修處于被動等待狀態(tài)，員工技能不足，生產異常時行動緩慢，訂單清尾反映慢，生產排單無法到達產線，交貨周期太長，造成的訂單無法按期交付。

由于員工技能參差不齊，產品切換時間長，智能部門對現(xiàn)場問題反應速度太慢，數(shù)據(jù)異常無法及時上報，造成的生產效率低下。

由于首件檢驗流于形式，關鍵崗位不受控，不良品返工，未嚴格執(zhí)行返工流程，客戶投訴無法追溯到具體崗位和無料，數(shù)據(jù)分析不系統(tǒng)，改進效果無法驗證，造成的質量問題頻發(fā)。

由于物料損耗隨意，無法根據(jù)生產工藝及時調整人員配置，在制品數(shù)量龐大，無法快速解決，手工統(tǒng)計生產報表工作量大，時效差，造成的制造成本過高。

比如說，在廣東順德，家電制造業(yè)擁有完整產業(yè)鏈的優(yōu)勢，但消費市場對產品品質提出更高要求。中小企業(yè)該如何解決工廠效率低，作業(yè)現(xiàn)場人員過多，廠內物流距離過長等問題成了當務之急。

實踐表明MES系統(tǒng)的應用會促使內部效率會提升，不良品的管控，各個方面的管理都上了一個臺階。對于中小企業(yè)而言，擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，并非是高不可攀，目前有平臺供應商已經推出了更為“小、精、輕”的系統(tǒng)租賃服務，每年只需要幾萬元就可以為企業(yè)精準解決生產全流程的痛點問題。

筆者曾經跟廣東一家知名MES企業(yè)產品經理深入交流。這家精益智能工廠系統(tǒng)化解決方案提供商，主要針對中小制造企業(yè)車間現(xiàn)場管理，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、微服務、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術架構提供低成本、快部署、易運維的SAAS應用,實現(xiàn)車間數(shù)據(jù)化、透明化，提高生產效率、減低生產成本、減少物料浪費、加強品質管控。

“采用JAWA微服務互聯(lián)網(wǎng)架構，采用租賃的模式，即租即用，按年付費，這樣整體成本很低，企業(yè)也能承受，實現(xiàn)低成本、快部署、易運維，這也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的魅力所在”。

從全球制造技術的演進過程看，從半自動化的泰勒-福特制到日本豐田的精益生產是一條必經之路，這恰恰是中國中小企業(yè)需要走的路

03必經之路

不過需要指出的一個問題是，雖然近年來我國高新技術和戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展迅速，但其產業(yè)規(guī)模還不夠，勞動密集型制造業(yè)仍然是我國工業(yè)發(fā)展的主體。因為是出口導向，這類企業(yè)基本處于全球價值鏈的中低端，利潤率并不高，因此進行技術改造的底子薄、風險大，深入推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的難度很大。

加上我國關鍵系統(tǒng)、軟硬件核心技術自主創(chuàng)新能力不足，工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)云等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，平臺和應用仍處于起步階段、規(guī)模小、功能弱，導致不少企業(yè)在發(fā)展自動化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面抱有疑慮，仍處于觀望狀態(tài)。

雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被認為是新工業(yè)革命的基礎，但實現(xiàn)需要實踐基礎。

從全球制造技術的演進過程看，從半自動化的泰勒-福特制到日本豐田的精益生產是一條必經之路，這恰恰是中國中小企業(yè)需要走的路，逐步提高自動化生產的比重，加強精益管理。

有企業(yè)一線管理者對筆者表示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施應該建立在精益生產積累比較多的基礎上。

但從不同行業(yè)的企業(yè)現(xiàn)狀來看，很多在開展精益生產方面還存在不足。這種情況下，即使應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，收到的成效也會大打折扣。所以對這些企業(yè)來說，要想發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，還得先補工業(yè)2.0、工業(yè)3.0的課。

回顧世界發(fā)達國家制造業(yè)轉型的歷史可以發(fā)現(xiàn)，日本企業(yè)重視組織文化和人的訓練，生產的經驗和知識依賴于人的積累、運用和傳承，因此企業(yè)的自動化和信息化建設主要是圍繞著幫助人去工作進行的。但近年來，這一理念受到日益嚴重的老齡化問題的挑戰(zhàn)。

德國企業(yè)注重設備和生產系統(tǒng)的不斷升級，將生產知識固化在設備上，應對勞動力短缺問題的主要策略，是研發(fā)更先進的裝備和高度集成自動的生產線。

美國作為世界高端制造業(yè)的強國，其企業(yè)在解決問題的方式中最注重數(shù)據(jù)的作用，不僅是對數(shù)據(jù)積累的重視，更重要的是對數(shù)據(jù)分析的重視，以及企業(yè)決策從數(shù)據(jù)所反映出來的事實出發(fā)的管理文化。

此外，移民成為解決制造業(yè)勞動力短缺和知識積累問題的重要手段，美國的高端制造業(yè)擅長顛覆和重新定義問題，比如說利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)顛覆制造業(yè)的價值體系，利用數(shù)字化、新材料和新生產方式(3D打印)去顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)的生產方式。

中國制造業(yè)要想在新的全球科技、產業(yè)競爭中占據(jù)有利位置，生產、管理過程中的自動化、信息化是必由之路。

雖然面臨多重挑戰(zhàn)，但由于我國已經建立起較為完整的制造業(yè)體系，加上網(wǎng)絡信息技術基礎不斷夯實，制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展不斷深化，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展打下了良好的基礎。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質上還是要依賴企業(yè)工業(yè)技術的提升和改造，而5G移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計算、云計算等信息技術的進步，則可以發(fā)揮很好的輔助提高的作用。

最后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的另一個瓶頸，就是人才的缺失。

工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析除了先進的算法工具以外，更重要的是要結合工業(yè)場景和應用原理的領域知識。也就是說，數(shù)據(jù)的分析者，不僅要對智能算法非常了解，還要對生產系統(tǒng)十分了解。

現(xiàn)在企業(yè)非常缺的是既懂工業(yè)生產，又懂信息化技術的復合型人才，而這樣的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析人才的培養(yǎng)短時間內又很難培養(yǎng)，這一點需要特別重視，有待于國家、企業(yè)以及科研院所等各方合力共同解決。

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