工業4.0時代個性化定制如何實現？
http://www.debgrams.com 2015-02-06 10:33 來源：中國電子報
雖然制造業的朋友們一直夢想著自己的工廠可以像很久以前一樣大批量生產某一種單一產品，因為這樣不論是訂單、物料、生產、技能、設備、工藝、人員等等方面都是最省事兒的，但是往往事以愿違，社會商業環境的變化使得我們再也退不回一個工廠只需要大批量地生產單一產品的時代了。工業4.0的概念在2013年悄然進入中國，在2014年受到社會各界的廣泛熱議，隨著最近工信部把智能制造作為2015年甚至未來很長一段時間的工作重點之后，工業4.0更是受到社會各界的廣泛關注。而工業4.0所描繪的未來場景中靈活、個性化定制是其要實現的工廠能力的核心。
小批量多品種以及個性化趨勢到來
實際上小批量多品種以及個性化的趨勢并不是因為工業4.0而來，它早已出現。
工業4.0作為德國國家高科技發展戰略之一，面向的是未來很長一段時間的工業發展趨勢，它把靈活、個性化定制等特征放在顯著重要的位置是不無道理的。全球的商業環境都在發生著改變，隨著網絡化的進一步加速，世界上不管是新一代的人群還是老一代的人群，人們都開始希望有更多個性化的主張，更加愿意表達自己個性化的觀點，更加關注自己個性化的需求。微信、微博這樣的自媒體形式使得更多的人可以去彰顯自己的個性。對于實物產品的個性化趨勢也在不斷地增強，雖然未來不可能做到所有產品完全個性化，但是個性化以及更多的小批量多品種這個趨勢已經無法阻擋。
在克里斯·安德森所著的《長尾理論》中對未來這樣的趨勢做了最明確的回答。在書中，他詳細闡釋了長尾的精華所在，指出商業和文化的未來不在于傳統需求曲線上那個代表“暢銷商品”的頭部，而是那條代表“冷門商品”的經常被人遺忘的長尾。在以物理為基礎的“短頭”經濟中，20%的熱門產品，帶來80%的收入，并且帶來100%的利潤；而在以知識為基礎的“長尾”經濟中，20%的熱門產品，將集中為10%的熱門產品，其進一步分化為2%的大熱門產品和8%的次熱門產品。2%的大熱門產品，帶來50%的收入和33%的利潤；8%的次熱門產品，帶來25%的收入和33%的利潤。剩下的90%長尾產品，將帶來25%的收入和33%的利潤。從利潤上看，出現了平分天下的3個33%。誰還敢忽略小批量多品種和個性化定制？
實際上小批量多品種以及個性化的趨勢并不是因為工業4.0而來，它早已出現，并且已經在改變著我們的供應鏈設計、工廠設計以及生產線的設計，接下來我們通過兩個實際的例子來說明具體如何實現。
汽車行業個性化定制的實現
實現小批量多品種甚至個性化定制的高效混合生產的前提是標準化，以及有一套非常嚴謹的信息化系統支撐。
在這個方面最容易想到的例子自然就是汽車行業，因為很多人已經知道現在汽車整車廠的總裝線已經可以做到多種車型的按訂單生產、混合生產了，而且每臺下線的車都是不同的，同時又不損失生產的節拍和效率。例如寶馬汽車公司沈陽鐵西的工廠就可以同時生產BMWX1和BMW3系的很多不同的型號。
具體如何才能做到這樣呢？是不是的確每一臺車都是所有的東西完全不同的呢？這就要從汽車設計的標準化、平臺化和模塊化說起了。在BMW的生產線上，我們可以看到雖然生產的車型和型號不同，但是所有承載車身的工裝是一致的，也就是說所有不同的車型和型號都可以通過同一條生產線來生產，從這一點我們就可以了解一點：實現小批量多品種甚至個性化定制的高效混合生產的前提是標準化。可以想象我們必須保證一些關鍵尺寸的標準化才有可能做到同樣的產線不需要切換就可以混合生產。平臺化和模塊化更是為這樣的生產模式提供了可能，BMWX1和BMW3是同一個平臺，所以不但他們可以共用生產線，而且他們裝配時大部分的模塊也是通用的，這樣既可以通過模塊的選擇搭配來產生多種滿足不同用戶需求的差異化的汽車，又可以讓模塊（不再是零部件而是模塊）的數量大大地減少。
在訂單和生產流程的設計上也會有所不同。大家都知道汽車行業是JIT（準時生產）做得最好的行業，按需生產、物料按需供應、零庫存是追求的目標。那么為了滿足個性化或者小批量多品種的生產，當生產計劃下達的時候我們再去按照生產計劃去倉庫準備物料顯然是來不及的。為了真正實現按單個性化定制，每一臺車的物料就必須是一對一事前準備好的了。這也就意味著為了履行一輛車的訂單，在開始生產白車身之前的某個時間點上，就已經開始準備該車所有所需要的物料（模塊）了，再按照該訂單的配置一對一地把所有的物料關聯在一起。換句話說，它們還都分散在生產線上、倉庫里、供應商里的時候就已經是關聯在一輛車上的了。當我們看到在進行白車身的生產的同時，已經按照這個訂單在生產底盤系統、動力系統、內飾系統了。這一切都是經過生產信息化系統精確計算和跟蹤的，以確保在總裝線上開始總裝的時候送來的所有的物料（模塊）就是按照這個訂單的配置準備的，不光是物流的型號，連送達的時間也必須精確地保證，以確保每輛車60秒的節拍而不耽誤一秒鐘。
為了實現這樣一套個性化定制的流程而又不損失節拍和效率，顯然是需要在產品的設計、物料供應的設計、生產流程的設計以及生產線的設計上進行非常系統性的規劃的。訂單與車身、物料要精確地匹配，要保證供應的順序還必須準時送達。而這個過程又涉及到不同的車間、不同的部門以及和供應商之間的有效協同，這樣的復雜過程是不可能通過人的管理來精確做到的，這就必須有一套非常嚴謹的信息化系統去支撐這樣的流程，同時生產線的設計也必須充分考慮到如何確保這樣的流程的實施。
為了實現這樣的生產模式，必然需要投入大量的人力物力進行系統性的規劃、設計、開發和實施。整車廠的投資往往幾十甚至上百億人民幣，怎樣才能做到在投資之前確信這樣一個復雜的流程萬無一失呢？為了更好保障整個供應和生產的流程，必須進行充分的仿真設計。
例如，奧迪汽車公司的總裝工廠的生產流程采用了Automod（應用材料公司的流程仿真軟件），進行了為期一年的規劃設計仿真和優化。在這一年中，奧迪通過不斷地仿真來優化其流程和生產線設計，把各種可能出現的異常情況全部考慮進去，在各種狀態和條件下運行這樣的流程，觀察工廠、物流和生產線的設計是否最優化，從而得到了這樣一個可以支撐個性化定制的生產模式。所以在大型總裝線上，仿真是不可缺少的一個環節。
電子行業個性化定制的實現
要同時考慮產品設計、工藝設計、物流設計、裝備設計，并且圍繞標準化、模塊化來進行，使生產流程能夠實現零秒全自動切換。
汽車行業在這個方面顯然是比較靠前的，其實不僅僅汽車行業做到這樣，其他行業也都在做同樣的探索。我們再來說一個電子行業實現小批量多品種的例子。如果讀者對工控產品比較熟悉就會知道有一種電磁式的接近傳感器，每一家生產這種接近傳感器的廠家都會有很多不同的型號，而在生產這樣的傳感器時每天可能會需要切換十幾次不同的型號。有的廠家早在若干年前就可以輕松地應對這樣的情況了。
首先還是在產品設計上入手，和汽車行業一樣為了做到小批量多品種首先要做的不是去真正地差異化它們，相反是標準化它們，這家公司的所有的接近傳感器的PCB（印刷電路板）都是一模一樣的，區別僅僅是在上面安裝的零件的不同，這就帶來了一個非常好的優勢是不需要切換PCB，那么又是如何保證不同的電路板上按照不同的型號安裝不同的零件呢？他們把所有的零件全部準備在SMT（表面貼裝技術）機上，這樣產品型號的差異完全根據相同的PCB但是不同的條碼來實現。在生產線的最開始，機器首先自動掃描條碼，在識別了條碼之后SMT機會自動地切換程序去安裝該型號產品的零部件，而當機器讀取到不同的型號的時候就會自動切換程序去貼裝不同的型號所需要的零件，這樣就做到了生產不同的型號的產品時的0秒鐘切換。在生產完PCBA（PCBAssembly）之后，仍然是根據型號的不同會自動地切換安裝不同的感應磁芯，磁芯的設計也盡量地標準化，但是與PCBA的組合會形成更多不同的型號，再接下來的工序是裝入套管并注膠，這些也是機器會根據產品條碼不同而進行自動地切換的。在進行產品測試時也是如此，檢測設備會根據不同的產品型號自動地選擇不同的測試指標進行測試。
這個例子再次說明我們必須要把產品設計、工藝設計、物流設計、裝備設計同時進行考慮，并且圍繞標準化、模塊化來進行，使得我們的生產流程具備能夠實現零秒鐘全自動切換的能力，于是我們得到了非常高效的小批量多品種的生產模式。
由這兩個例子可以看出，面對個性化定制、小批量多品種的訂單需求我們并不是無計可施的，事實上一些行業領域已經找到并實踐了效果不錯的解決方案。既然我們無法阻止個性化定制和小批量多品種時代的來臨，我們就應該去擁抱它。因為只要愿意想方設法去嘗試、去努力，就一定能想出很好的辦法，再去充分利用現有的各種最新的技術和手段去實現它。在現在這個充分競爭的時代千萬不可以再左顧右盼看看別人有沒有做到，誰先想到更好的辦法去實現了，也許他就是一匹征服整個行業的黑馬，而你跟在別人的后面也許已經為時過晚。
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