未來的制造業應該是什么模樣？
http://www.debgrams.com 2015-03-27 16:29 來源：彭瑜
在2015年第一期的《日經商貿》周刊中，刊載了一篇名為“威脅日本的第四次工業革命”的署名文章。文中明確地指出，德國的工廠已經開始發生變化，口號便是我們耳熟能詳的“工業4.0”。
德國制造業的進階良機
究竟是什么力量驅使著德國這樣的世界頭號制造業大國向新的革命突飛猛進呢？客觀上，德國的工資水平相比亞洲甚至比歐洲的平均水平更高，電價也隨著時間的推移和核電的取消正不斷攀升，德國人口的老齡化也日趨嚴重……
在這樣的背景下，德國只有尋求突破，才可能在未來擁有和保持發展制造業的優勢與空間。而具體的做法，就是以物聯網和工業互聯網為依托和基礎，充分借助德國多年以來在裝備制造業、機器人和機械制造工藝等方面積累的優勢，將制造企業的內部和外部聯成一體。在這個過程中，一個特色鮮明的目標，就是讓裝備制造業實現滿足客戶定制化需求的生產。也就是說，用戶將不再被動地接受能在市場上所找到的產品的現成設計和功能，而是可以要求制造業企業提供最切合自己需求的產品。
事實上，規模化生產和定制化規模生產分別代表了工業3.0時代和工業4.0時代的工業生產形態。
就管理理念而言，規模化生產是以產品為生產的中心，以低成本贏得市場；而定制化規模生產，則是以客戶為中心，憑借快速響應和契合客戶要求而贏得市場。
就驅動方式而言，規模化生產是根據企業銷售經驗和市場預測安排生產，屬推動式生產；而定制化規模生產則是根據客戶要求，定點安排生產，屬于拉動式生產。
由此可見，在工業4.0時代，要求生產具有市場適應性和靈活性，工廠生產的流程也要由流水線的生產工藝向單元化的生產工藝轉變；由按順序操作運行方式向自組織、自配置的操作運行方式轉變；由集中控制向分散控制轉變……這些都給工業工程技術、自動化技術帶來了新的機遇和挑戰。
智能架構帶來的啟發
以什么姿態來迎接這一空前的挑戰呢？在油價不斷下降的時候，沙特阿拉伯為什么堅持歐佩克不減產呢？這里不談政治因素，只談技術經濟因素。
沙特阿美石油公司（Saudi Aramc）的Abqaiq煉化廠在不增加任何提高能效的設備的情況下，僅僅運用了美國Integration Objects公司提供的智能架構“KnowlegeNet”，通過OPC和其它通信協議，從DCS（“Distributed Control System”，即“分布式控制系統”）、SCADA（“Supervisory Control And Data Acquisition”，即“數據采集與監視控制系統”、工廠的歷史數據）、LIMS（“Laboratory Information Management System”，即“實驗室信息管理系統”）、ERP（“Enterprise Resource Planning”，即“企業資源計劃”）和MES（“Manufacturing Execution System”，即“制造執行系統”）中收集和集結數據，接著運用推理引擎為復雜時間建模，為診斷進行根因（即“Root Cause”）分析，為最佳應用制定合適的工作流程模塊。僅憑這一項，沙特阿美石油公司就收到了幾百萬美元的節能效益，這些就是沙特的底氣之一。
2014年7月西門子工業領域總裁在北京表示，實現工業4.0主要有三個途徑，一個是MES，一個是虛擬和現實的結合，一個是CPS（“Cyber-Physical Systems”，即“信息物理系統”）。其中，起到重要作用的就是我們上面提到的MES。
要實現工業4.0，最關鍵的是工業制造技術。工業自動化技術是實現工業4.0的必要條件，IT技術是充分條件，很多人認為IT技術超過了工業制造技術，這種傾向我認為是不對的。IT技術發展很快，但是要真正落到實處，還是要工業制造技術和工業自動化技術。
關于CPS的概念，美國在2006年就提出來了。CPS應用領域很多，軍事、醫藥、農業等等。最主要的領域是通訊、能源基礎設施建設，制造業。德國人把CPS和生產聯系到了一起，這就是CPPS。
在橫向、縱向集成的工業通訊技術以及基于互聯互操作的設備集成的工業以太網的整合技術中，軟件技術非常重要，它需要面向分布式自動化系統，需要高效而可靠地模塊化。
MES在三大支柱中非常重要，從生產制造、工程技術、供應鏈角度來看都是。現在，任何一個好的工廠，若能把三維軟件模型相互結合，實現虛擬與現實的結合，我們就能得到全面的發展。
我們可以在每一個重要環節中把相應的軟件進行標識，通過三維軟件模擬工廠制造產品，可以模擬從設計到制造的各種環節。
先進企業的經營環境對MES提出了新的要求，企業面臨不斷變化的新環境，其信息的實時性和同步性也在增強，其對MES要求不斷在變化。
我們可以發現，從1990年的第一代MES，到由各種應用軟件整合形成的第二代MES，到第三代納入到運營管理平臺的MES，再到成為制造運營管理基礎的第四代MES。今天，各種軟件正在被高效地整合到一起，這就是MES的發展趨勢。
MES位于生產線和工廠前線，若要發展下去則必須把統計質量控制、歷史趨勢、配方管理等納入到協同制造管理的范疇，從而進入企業經營管理的領域，進入到制造操作的管理平臺，從而實現精益制造和企業控制等。
MES是一個基礎，更是核心。其他環節需要圍繞企業進行調整，并根據企業的發展不斷變化。
這就是我們未來的制造業，我們必須從現在做起，找到投資少而效果大的生產方式，一步一個腳印地向前努力。
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