智能制造不僅僅是自動化與信息化
http://www.debgrams.com 2017-04-07 11:26 來源：北大縱橫
智能制造概念隨著“工業4.0”和“中國制造2025”的提出被日益熱炒，眾說紛紜，做軟件的說智能制造就是信息化、數字化，做硬件的說智能制造就是自動化，或者是信息化＋自動化，其實這些都不是真正的智能制造。
如果說互聯網改變了人們的消費模式，那么智能制造將徹底改變生產模式，重構整個價值鏈的實現方式，她所帶來的影響要比消費領域的互聯網大上十倍甚至上百倍，一個僅僅是在價值流通環節實現了信息連接，而另一個要在價值創造環節實現信息連接。這里不僅涉及到人與人的信息溝通，還涉及到人與設備、人與產品、設備與設備、設備與產品的信息溝通，即所謂的信息物理（CPS）融為一體，做到萬物相聯。
那么究竟什么是智能制造呢？
美國在2016年剛剛通過的法案中定義智能制造如下：
在信息、自動化、監測、計算、傳感、建模和網絡方面的先進技術：
1、數字模擬制造生產線、計算機操控的制造設備、生產線狀態的監控和交互、全生產過程中能源消耗和效率的管理及優化。
2、廠房能源效率的建模、模擬和優化。
3、監測和優化建筑的節能性能。
4、產品能源效率及可持續化性能的建模、模擬和優化，包括使用數字模型和增材制造加強產品的設計。
5、將制造產品連入網絡以監控和優化網絡性能，包括自動化網絡操作。
6、供應鏈網絡的數字化連接。
在我看來，美國的定義過于強調了智能制造的技術層面，如果我們站在整個社會、整個企業的角度來看如何為客戶創造價值，我認為智能制造是“通過信息、自動化、監測、計算、傳感、建模和網絡方面的先進技術，實現產品全生命周期的設計和連接”。信息、自動化、監測、計算、傳感、建模和網絡方面只是技術手段，最終目的是要實現產品全生命周期的設計和連接。
想象一下，在這些先進技術手段的支撐下，產品從設計到制造交付乃至售后服務的價值鏈和業務模式將重新被定義。
首先需要研究客戶的個性化需求特征，比如衣服的顏色、尺寸，汽車的座椅、內飾等，在設計的時候進行規劃，用模塊化設計來匹配個性化選擇特征，以及CBB共享零組件結構來實現樂高玩具式的個性化選擇。從某種程度上來說，完全意義上的個性化是無法實現的或者實現成本非常高，除非是3D打印，但也會受制于材質。當然，這些需求轉換為設計的過程都被技術手段PLM數字化了，可以通過仿真模擬測試并傳送給客戶確認。
然后開始規劃生產過程，通過ERP將信息流和物流進行整體統籌協調，整個供應鏈流程仍然需要規劃設計，從客戶需求的管理到計劃體系的執行，乃至供應商的選擇和布局等等。如果沒有合理設計，信息流和物流就會在個性化定制的過程中變得日益復雜，直至崩潰。就算物聯網能實現，這個成本也會非常高，因為既要保證物料準時達到生產線，又要避免過高的庫存占用資源。如果物流設計不合理，過于離散、搬運距離長、路線交叉逆行等，傳感器以及運輸的成本等將直線上升。例如，一家知名的物流巨頭就通過合理設計路線（如所有車輛都是右轉行駛）極大地降低了紅燈等待時間，從而降低物流成本。
接下來就是個性化生產的過程，這里仍然需要生產流程的設計。如同你乘飛機時托運行李的自動分揀線一樣，每秒5米的高速運作分揀生產，生產流程被整個連接起來實現連續均衡生產，而不是每個工序斷斷續續的生產，這也就是精益生產所要先做好的工作。比自動分揀線復雜的是，產品生產并不只有一個工序，通常是幾十甚至上千道工序。如果沒有精益布局的設計，在生產流程上根據工藝過程實現物理上的連接，智能制造的成本會呈幾何倍數上升，特別是在裝備、家電、汽車、機械、航空航天、電子等離散型行業，每個工序做完去到下個工序都要做無數個選擇，當你通過精益生產將所有工序連接起來后，每個工序的選擇會減少到很少的個位數，傳感器、自動化以及建模等成本會極大降低。
最后，產品生產出來交付到客戶手中，客戶在使用過程中的產品數據通過網絡發送回制造商，制造商通過這些產品使用大數據，分析客戶的使用習慣，優化產品設計，也可遠程調整產品參數，提高使用性能，降低使用和維護成本。這在飛機發動機上已經實現，GE通過飛機引擎工業互聯網大數據分析，幫助運營145架飛機、單月執行1．6萬個航班的歐洲大型航空公司意大利航空（Alitalia）一年節約了1500萬美元的燃油成本，由硬件供應商轉型為增值服務供應商。
所以說，智能制造并不只是簡單的信息、自動化、監測、計算、傳感等先進技術的應用，她需要先行規劃設計，目標是實現產品全生命周期的連接。如果沒有規劃設計，你會發現這些信息系統、自動化、監測、計算、傳感等各自為政，根本無法融為一體發揮作用，我們經常看到很多企業上了幾個到幾十個各種各樣的IT系統，結果都變成了信息孤島，數據無法共享用于分析決策。自動化投資很高，結果標準化沒做好很多產品用不上，利用率低，10年也收不回投資。更別提人－產品－設備－數據之間的互聯互通，這些生產資源各自都是孤立設計的，從未被作為整體來考慮。在這種情況下，即使技術再先進也無法實現真正的智能制造。
未來20年，智能制造將給制造業帶來顛覆性的變革，隨著人口紅利的消退，制造業必須實現效率的翻倍和成本的減半才可支撐經濟的良性發展。對于大部分中國企業來說，通過精益思想重新規劃研發－采購－生產－營銷－售后的價值鏈流程和業務模式可實現效率和成本的業績提升30－50％，剩下的則可通過智能制造來實現。
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