離散自動化制造尋求轉型升級
http://www.debgrams.com 2014-09-05 08:32 來源：和利時自動化
改革開放以來，我國的制造業獲得了連續三十多年的高速發展。尤其在流程工業自動化系統的自主化方面，可以說已經取得了階段性的勝利。然而不同于流程工業，我國離散自動化市場卻仍在艱難摸索發展道路。
運營效率面臨挑戰
低成本優勢逐漸消失。過去的低成本優勢，主要靠廉價的勞動力、原料和能源等關鍵資源以及對環境排放的低要求，我們的低成本并不是因為我們對資源使用的效率高。近年來，“人口老齡化”加速了勞動力短缺，再加上新一代年青人從事枯燥重復體力勞動的意愿大大降低，甚至因此產生自殺等極端事件，勞動力成本已經大幅度上升。同時，原料和土地價格上漲較快，環境排放標準不斷提高。因此，我國制造業的低成本優勢在逐漸喪失，一些工廠開始轉移到越南等成本更低的粗放發展中國家，甚至回流至歐美高效率集約發達國家。
質量要求大大提高。隨著短缺經濟的徹底結束，客戶或消費者對低質量產品的容忍度下降到零，特別是涉及安全的產品，客戶寧愿花高價購買信得過的品牌。排除產品設計質量不談，就產品制造過程而言，手工環節越多，差錯越多，一致性、精度越難于控制，有的車間甚至不能有人活動以保證環境潔凈度要求。
柔性化生產要求提高。單品種大批量生產，有利于獲得成本優勢，但無法滿足當今客戶日益個性化的需求。多品種小批量生產，可以滿足個性化的需求，但不利于成本控制。如何既滿足個性化需要，又獲得大規模生產的成本優勢？大規模定制（Mass-customization）的生產模式，基于標準模塊，加上針對每個客戶的個性化需求，是規模化生產企業滿足個性化需求的主要方式。
縮短交期并保持低庫存。隨著競爭的加劇，不斷縮短的承諾交期成為制勝的重要因素。同時，制造業已經從過去落后的面向庫存生產模式（Make-to-stock）轉變為面向訂單生產模式（Make-to-order），以大幅度降低庫存，甚至零庫存運行（Just-in-time）。這些要求，再加上前述的滿足客戶定制化需求的柔性生產模式，迫使制造企業進行徹底的營流程再設計，并使用信息技術作為基本工具，打通從客戶需求采集、售前支持、銷售、設計、計劃、財務、采購、生產管理、生產線切換控制、物流到售后服務的所謂“從客戶需求采集到滿足客戶需求的‘端到端’業務流程。”
歐美國家積極籌劃制造業再升級的威脅。從全球來看，雖然中國制造業經過三十多年的高速發展，但總體還是比較粗放，歐美發達國家依然在引領國際制造業的發展方向，并代表了國際制造業的最高水平。為了在新一輪工業革命中占領先機，在德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等德國學術界和產業界的建議和推動下，“工業4.0”項目在2013年4月的漢諾威工業博覽會上被正式推出。這一研究項目是2010年7月德國政府《高技術戰略2020》確定的十大未來項目之一，旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新。2012年2月，美國國家科學和技術委員會發布《先進制造業國家戰略計劃》，計劃描述了全球先進制造業的發展趨勢及美國制造業面臨的挑戰，提出了實施美國先進制造業戰略的五大目標，明確了參與每個目標實施的主要聯邦政府機構。上述動態，實際上反映的是全球工業革命的時代演進步伐：從機械化、電氣化，發展到信息化、智能化。可以說，在工業革命的幾次大的浪潮中，我國都處于追趕狀態，中國制造業要想在國際上立足，必須加快轉型升級，奮起直追，只爭朝夕。我國政府也很早就洞悉了這一變革趨勢，2002年，首次提出了“以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化”的新型工業化道路的指導思想；經過5年的發展和完善，在2007年提出“發展現代產業體系，大力推進信息化與工業化融合”的新科學發展的觀念，“兩化融合”的概念就此形成。
當前，我國的現實情況是制造業的傳統自動化水平與發達國家還有很大差距，而西方發達國家已經把制造業轉型的焦點放在信息化和智能化上。我們如何追趕，值得研究。甚至在某些行業實現彎道超越，也不是沒有可能，存在后發優勢的可能性。我們在面對傳統意義上的自動化需求時，按照“兩化融合”方針的指引，有效融合傳統自動化、信息化、智能化三個方面的發展要求，就有機會在選定的行業做到國際領先。
離散制造業發展遇阻
改革開放三十多年來，我國制造業通過引進和自主創新的自動化技術的使用，在很大程度上提升了企業的生產效率和產品質量，并降低了資源消耗和污染排放。但是，制造業在采用自動化技術方面所面臨的問題也是明顯的。
流程企業和離散制造業的自動化應用水平不平衡。總的來說，流程行業的自動化水平總體上要遠高于離散制造業。原因主要有兩點：
一是由工藝特點決定。眾所周知，制造業按生產控制工藝分為流程類和離散制造類。流程行業的特征是原料沿管道流動，經過一系列的反應裝置，物料在反應裝置中依靠能源和化學反應變成目標物質。流程行業發生爆炸和污染環境的風險較高，工廠啟停代價高昂，一般24小時乘365天連續運轉，典型企業如化工廠和火力發電廠。而離散制造行業，被加工對象是一件件的零件，最后組裝成產品，典型企業如電子產品生產。當然，流程行業的后處理階段，往往又包含離散制造工藝，比如化肥廠的包裝、碼垛。流程行業和離散制造業在工藝上的這些本質差別，決定了流程行業很難像離散行業那樣靠手工操作控制生產過程。
二是由我國工業發展優先順序選擇的歷史決定。如同一些大國走過的歷史一樣，必須優先解決各種基礎原料和能源短缺的問題，重化工、火力發電等行業成為國家經濟發展的先行產業。基于上述兩個原因，我國的流程行業，工藝過程基本上都已實現自動化，而離散制造業，還存在大量的手工勞動，甚至在前幾年，某些企業還以大量手工組裝產品打敗先進國家的競爭對手而自豪。對于基礎自動化水平薄弱的行業或企業而言，直接談信息化改造是不切實際的。需要在“兩化融合”指導方針下，做好頂層設計，在提升基礎自動化水平的階段提前考慮信息化的要求，然后按企業自身條件，按“一次設計、分步實施”的步驟，穩扎穩打向前推進自動化和信息化改造。
流程自動化與離散自動化技術及產品的自主化程度差別較大。市場需求的拉動，是自動化企業發展的主要動力。所以，在過去的幾十年，特別是最近的二十年，我國的自動化企業優先解決流程行業的基礎自動化需求，并且經過國家持續的支持，我國在流程工業自動化系統的自主化方面，可以說已經取得了階段性的勝利，DCS、儀表等關鍵產品大量替代進口，市場份額已經處在前列，比如在DCS方面見長的和利時、浙江中控、國電智深等企業，在儀表方面見長的川儀、京儀、天儀、上自儀等企業。但是，以PLC、動控制、伺服、CNC、機器人等關鍵產品為代表的離散自動化市場，目前仍大量依賴進口，甚至進口產品處于絕對壟斷地位。國內離散自動化市場的這種局面，對我國離散制造業的轉型升級，形成了很大的制約。一方面，進口系統售價高、服務人工成本高、有時交流溝通成本也很高，而全廠自動化和信息化改造，往往需要大量的咨詢服務。另一方面，業務流程再造涉及管理水平的同步提升，上馬項目的風險很大，效果和投資收益難以預期。如果投資回收期超過5年，基本上客戶會很少考慮上馬自動化和信息化改造項目，一般希望2～4年收回投資。離散制造業搞轉型升級，目前多數在自己摸索。
技術和應用之間的鴻溝。對于自動化廠商來說，容易陷入一個誤區，認為掌握的技術還不夠多，產品還不夠豐富，閉門造車發展新技術新產品。有時又自我感覺良好，認為自己無所不能，自我欣賞而不覺，熱衷于推銷技術而不愿深入了解客戶的具體需求和應用。對于制造業客戶方來說，面對一大堆眼花繚亂的自動化和信息化技術，面對自動化廠家的技術推銷、概念推銷，迷茫而無助。在自動化信息化技術和制造業具體應用之間，存在一條很寬很深的鴻溝，如何在二者之間架起一座橋梁，就極具商業價值和社會價值。
離散自動化的轉型升級
我們探討離散自動化如何在制造業升級中有所作為？本質上就是探討自動化如何為制造業客戶創造價值。
從經濟效果上來說，就是要幫助客戶多賺取利潤，也就是：要么幫助客戶的產品多賣錢，要么幫助客戶降低成本省錢。從具體途徑來說，自動化和信息化改造對制造業客戶的價值創造，要么是幫助其提高產品的性能和質量，要么是幫助其提升效率，甚至做到二者兼得，既提升了性能質量又提高了效率。自動化想要做出自己的價值貢獻，沒有捷徑，唯有深入客戶，找到客戶的痛點和求，搭建技術和應用的橋梁，量體裁衣，為客戶選擇合適的技術，提供完整的解決方案，解決客戶的現實問題，才能為客戶創造價值。
制造業客戶行業眾多，從事離散自動化業務的企業本身在整個價值鏈上也處于各種各樣的位置。應在研究客戶、同行和自身的基礎上，找準自身的在價值鏈上的定位，明確該定位應向客戶提供的核心價值，對自動化企業而言至關重要。
從產品和服務的提供上看，離散自動化可能有以下幾種業務模式：
（1）自動化通用部件產品研制和銷售：從事控制器（PLC、運動控制器、PAC等）、伺服驅動器、伺服電機、減速器、機器手、變頻器、步進電機、傳感器、觸摸屏、HMI軟件等通用自動化基礎部件級產品的研制和銷售，走高端路線則遵循高性能高價格策略，走中低端路線則堅持夠用、可靠、低價的策略。
（2）整機電控方案設計和成套：按機種設計和成套專用電控方案，如電梯、注塑機、繡花機、橫機等行業的電控系統提供商。專用電控方案，在成本、易用性、整體性能適配方面，都要優于用通用自動化部件產品設計集成的系統，以此形成競爭力。方案一旦成熟，則可以規模化制造和銷售。
（3）自動化整機研制和銷售：綜合機、光、電與自動化技術研制和銷售自動化整機裝備。整機裝備作為標準產品規模化生產銷售。
（4）生產線自動化系統設計和成套：按照客戶生產線的具體布局，針對每一條線設計和成套自動化系統。每個訂單按項目管理，項目成為公司的基本經營管理單位，每個項目的利潤決定了公司的整體利潤。
（5）自動化生產線研制和銷售：針對客戶的需求，不僅提供整線自動化系統，連同生產線的機械設備主體，都由自動化廠商設計、集成、調試，并最終提供給客戶。也是按照項目為基本經營單元來管理。
（6）全廠自動化信息化系統集成：這是范圍最深最廣的一種業務模式，從全廠自動化信息化集成的高度，統籌設計、集成各層的自動化和信息系統，完成全廠運營管理、產線自控、設備自控的深度融合與無縫集成，屬于真正意義上的“兩化融合”的要求。
縱觀以上各種業務模式，很難泛泛而談究竟哪種模式好，我們更應該思考哪種模式最適合自己。找準定位，其實就是做自己擅長的事，并且專注去做好。專而精，精而強，強而大。唯有如此，我國的離散自動化企業才能突破目前不利的市場格局，在國外廠家占據壟斷地位的競爭格局中爭得一定的位置，同時也為破解我國制造業發展難題、為促進我國國民經濟可持續健康發展做出自己的獨特貢獻。
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