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本文作者為許輝，德國耶拿大學(xué)博士，原文發(fā)布于底層設(shè)計(jì)師(ID：Bottom-upDesigner)，經(jīng)億歐編輯，供業(yè)內(nèi)人士參考。

改革開放30多年來，中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長的根本原因，在于確立了一個(gè)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(nèi)參與國際分工，融入價(jià)值鏈，成為“世界工廠”。

從歷史經(jīng)驗(yàn)來看，國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的興衰和工業(yè)化程度有很大關(guān)系，大國經(jīng)濟(jì)權(quán)力的交接是以制造業(yè)地位的變遷為基礎(chǔ)的。

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

但經(jīng)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(biāo)志，全球進(jìn)入新一輪工業(yè)革命與產(chǎn)業(yè)競爭快速發(fā)展時(shí)期。歐美日等先進(jìn)制造業(yè)國家紛紛提出自己的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，以求在數(shù)字化時(shí)代搶奪高端制造業(yè)的競爭制高點(diǎn)。

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(jié)構(gòu)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(dǎo)致中國勞動密集型制造業(yè)開始新的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)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(chǎn)業(yè)競爭的角力場，利用先進(jìn)制造技術(shù)促進(jìn)省人、增效、降成本，成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級與持續(xù)發(fā)展的應(yīng)有之義，中國不可能錯失這一經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的機(jī)遇。

同時(shí)，新興中產(chǎn)消費(fèi)者對制造產(chǎn)品在品質(zhì)、功能、設(shè)計(jì)等方面的要求越來越高。不但要滿足基本使用價(jià)值，而且要有一定的審美、潮流甚至藝術(shù)價(jià)值。這是一種個(gè)性化的消費(fèi)體驗(yàn)和心理滿足，需求側(cè)的改變倒逼供給側(cè)向產(chǎn)品的高品質(zhì)、個(gè)性化、定制化、快速迭代的方向發(fā)展。

因此，2015年國務(wù)院發(fā)布“中國制造 2025”戰(zhàn)略，推進(jìn)我國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)型。十九大報(bào)告更是強(qiáng)調(diào)，一方面要加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合;另一方面要支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)邁向全球價(jià)值鏈中高端，培育若干世界級先進(jìn)制造業(yè)集群。

在落實(shí)這一系列新發(fā)展理念和戰(zhàn)略中，中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型路徑逐漸明晰，即通過推動“機(jī)器換人”和建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主要內(nèi)容的工業(yè)自動化、信息化改造來促進(jìn)生產(chǎn)方式的變革，實(shí)現(xiàn)智能制造。

01機(jī)器換人

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是在生產(chǎn)制造過程自動化、信息化的基礎(chǔ)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(chǎn)環(huán)境造成的不良影響的問題，比如資源浪費(fèi)、生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)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(jī)器換人”成為必然，是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的核心，也是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)，是工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施。

其本質(zhì)是以機(jī)器、原材料、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、產(chǎn)品以及人之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為基礎(chǔ)，通過工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實(shí)時(shí)傳輸交換、快速計(jì)算處理和高級建模分析，實(shí)現(xiàn)從單個(gè)機(jī)器到生產(chǎn)線、車間乃至整個(gè)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(chǎn)制造過程自動化、信息化的基礎(chǔ)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(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)行“機(jī)器換人”“設(shè)備換人”，如東莞市政府在2014年8月相繼推出《關(guān)于加快推動工業(yè)機(jī)器人智能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)施意見》、《東莞市推進(jìn)企業(yè)“機(jī)器換人”行動計(jì)劃(2014-2016)》、《“機(jī)器換人”轉(zhuǎn)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(jìn)機(jī)器人及智能裝備應(yīng)用實(shí)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(jī)器人制造重點(diǎn)企業(yè)156家，全省工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量20662臺，同比增長50.2%，占全國產(chǎn)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(bào)“機(jī)器換人”專項(xiàng)資金項(xiàng)目共2698個(gè)，財(cái)政總投資約386億元，新增設(shè)備儀器76315臺，項(xiàng)目數(shù)和投資額均為廣東省第一。

在佛山，2015年-2017年市級財(cái)政共安排1.6億元資金，扶持368個(gè)項(xiàng)目，帶動400多家規(guī)模以上企業(yè)開展“機(jī)器換人”，應(yīng)用機(jī)器人超過7000臺。

在此基礎(chǔ)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(shí)體經(jīng)濟(jì)和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級新的引擎點(diǎn)，通過推動企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型來實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

2018年3月《廣東省深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)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(yù)計(jì)通過政策引導(dǎo)，廣東將推動一萬家工業(yè)企業(yè)依托平臺實(shí)施數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化智能升級，帶動20萬家企業(yè)“上云上平臺”，降低信息化構(gòu)建成本。

“上云上平臺”的目的是實(shí)現(xiàn)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管控、設(shè)備管控、工藝改進(jìn)、能耗優(yōu)化、供應(yīng)鏈協(xié)同等生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通以及設(shè)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(chǎn)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的決策，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)上下游環(huán)環(huán)相扣的整合，最終目標(biāo)是通過分析數(shù)據(jù)預(yù)測需求，預(yù)測制造，利用數(shù)據(jù)去整合產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈，創(chuàng)造新的知識和價(jià)值。

02探索方向

實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人以及其他自動化設(shè)備互聯(lián)互通，搜集、分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)是被普遍認(rèn)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(fù)雜，依靠人的經(jīng)驗(yàn)和分析，已經(jīng)無法滿足如此復(fù)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(lǐng)域中興起。

大數(shù)據(jù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要特征，因?yàn)樵凇皺C(jī)器換人”的過程中，自動化設(shè)備的控制器會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，隨著傳感器技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，搜集獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的成本已經(jīng)不再高昂。

而嵌入式系統(tǒng)、低耗能半導(dǎo)體、處理器、云計(jì)算等技術(shù)的興起使得設(shè)備的運(yùn)算能力大幅提升，具備了實(shí)時(shí)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(gòu)數(shù)據(jù)的集成處理，機(jī)器數(shù)據(jù)的邊緣計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓袒?，基于云的大?shù)據(jù)計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場狀況，協(xié)作企業(yè)信息，市場用戶需求的精確計(jì)算和復(fù)雜分析，從而形成企業(yè)運(yùn)營的管理決策以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的控制指令，驅(qū)動從機(jī)器設(shè)備，運(yùn)營管理到商業(yè)活動的智能化和優(yōu)化。

實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人以及其他自動化設(shè)備互聯(lián)互通，搜集、分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)是被普遍認(rèn)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(jià)值的挖掘都需要進(jìn)一步經(jīng)由市場檢驗(yàn)。

因此現(xiàn)階段還是應(yīng)該加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，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(chǎn)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(gè)新生事物，但筆者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，廣東已經(jīng)有部門企業(yè)開始主動利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，除了應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人和其他自動化設(shè)備外，越來越多地企業(yè)，開始引入企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。

ERP是一種主要面向制造行業(yè)進(jìn)行物質(zhì)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(yīng)鏈管理、銷售與市場、分銷、客戶服務(wù)、財(cái)務(wù)管理、制造管理、庫存管理、工廠與設(shè)備維護(hù)、人力資源、報(bào)表、制造執(zhí)行系統(tǒng)、工作流服務(wù)和企業(yè)信息系統(tǒng)等。

MES則是通過信息傳遞對訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。MES需要收集生產(chǎn)過程中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對實(shí)時(shí)事件做出及時(shí)處理，同時(shí)又與計(jì)劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接受相應(yīng)的數(shù)據(jù)并反饋處理結(jié)果和生產(chǎn)指令。

這種生產(chǎn)模式把制造系統(tǒng)的計(jì)劃和進(jìn)度安排、追蹤、監(jiān)視和控制、物料流動、質(zhì)量管理、設(shè)備的控制和計(jì)算機(jī)集成制造接口等作為一體去考慮，以最終實(shí)施制造過程的自動化。

MES在解決中國制造企業(yè)痛點(diǎn)問題方面具有很大潛力和發(fā)展空間。當(dāng)前制造企業(yè)面臨的痛點(diǎn)問題主要包括由于生產(chǎn)進(jìn)度不能及時(shí)掌握，設(shè)備維修處于被動等待狀態(tài)，員工技能不足，生產(chǎn)異常時(shí)行動緩慢，訂單清尾反映慢，生產(chǎn)排單無法到達(dá)產(chǎn)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(chǎn)品切換時(shí)間長，智能部門對現(xiàn)場問題反應(yīng)速度太慢，數(shù)據(jù)異常無法及時(shí)上報(bào)，造成的生產(chǎn)效率低下。

由于首件檢驗(yàn)流于形式，關(guān)鍵崗位不受控，不良品返工，未嚴(yán)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(jìn)效果無法驗(yàn)證，造成的質(zhì)量問題頻發(fā)。

由于物料損耗隨意，無法根據(jù)生產(chǎn)工藝及時(shí)調(diào)整人員配置，在制品數(shù)量龐大，無法快速解決，手工統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)報(bào)表工作量大，時(shí)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(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢，但消費(fèi)市場對產(chǎn)品品質(zhì)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(nèi)物流距離過長等問題成了當(dāng)務(wù)之急。

實(shí)踐表明MES系統(tǒng)的應(yīng)用會促使內(nèi)部效率會提升，不良品的管控，各個(gè)方面的管理都上了一個(gè)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(yīng)商已經(jīng)推出了更為“小、精、輕”的系統(tǒng)租賃服務(wù)，每年只需要幾萬元就可以為企業(yè)精準(zhǔn)解決生產(chǎn)全流程的痛點(diǎn)問題。

筆者曾經(jīng)跟廣東一家知名MES企業(yè)產(chǎn)品經(jīng)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(wù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)提供低成本、快部署、易運(yùn)維的SAAS應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)車間數(shù)據(jù)化、透明化，提高生產(chǎn)效率、減低生產(chǎn)成本、減少物料浪費(fèi)、加強(qiáng)品質(zhì)管控。

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

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

03必經(jīng)之路

不過需要指出的一個(gè)問題是，雖然近年來我國高新技術(shù)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但其產(chǎn)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?yàn)槭浅隹趯?dǎo)向，這類企業(yè)基本處于全球價(jià)值鏈的中低端，利潤率并不高，因此進(jìn)行技術(shù)改造的底子薄、風(fēng)險(xiǎn)大，深入推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的難度很大。

加上我國關(guān)鍵系統(tǒng)、軟硬件核心技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)，平臺和應(yīng)用仍處于起步階段、規(guī)模小、功能弱，導(dǎo)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(rèn)為是新工業(yè)革命的基礎(chǔ)，但實(shí)現(xiàn)需要實(shí)踐基礎(chǔ)。

從全球制造技術(shù)的演進(jìn)過程看，從半自動化的泰勒-福特制到日本豐田的精益生產(chǎn)是一條必經(jīng)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(chǎn)的比重，加強(qiáng)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(shí)施應(yīng)該建立在精益生產(chǎn)積累比較多的基礎(chǔ)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(chǎn)方面還存在不足。這種情況下，即使應(yīng)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(bǔ)工業(yè)2.0、工業(yè)3.0的課。

回顧世界發(fā)達(dá)國家制造業(yè)轉(zhuǎn)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(xùn)練，生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)和知識依賴于人的積累、運(yùn)用和傳承，因此企業(yè)的自動化和信息化建設(shè)主要是圍繞著幫助人去工作進(jìn)行的。但近年來，這一理念受到日益嚴(yán)重的老齡化問題的挑戰(zhàn)。

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

美國作為世界高端制造業(yè)的強(qiáng)國，其企業(yè)在解決問題的方式中最注重?cái)?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(shí)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(jià)值體系，利用數(shù)字化、新材料和新生產(chǎn)方式(3D打印)去顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)方式。

中國制造業(yè)要想在新的全球科技、產(chǎn)業(yè)競爭中占據(jù)有利位置，生產(chǎn)、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(jīng)建立起較為完整的制造業(yè)體系，加上網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)基礎(chǔ)不斷夯實(shí)，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(jìn)一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上還是要依賴企業(yè)工業(yè)技術(shù)的提升和改造，而5G移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算、云計(jì)算等信息技術(shù)的進(jìn)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(gè)瓶頸，就是人才的缺失。

工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析除了先進(jìn)的算法工具以外，更重要的是要結(jié)合工業(yè)場景和應(yīng)用原理的領(lǐng)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(chǎn)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(chǎn)，又懂信息化技術(shù)的復(fù)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(shí)間內(nèi)又很難培養(yǎng)，這一點(diǎn)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。