工業(yè)4.0模式如何應(yīng)對制造業(yè)面臨的新危機(jī)

近年來，制造業(yè)面臨著新一輪危機(jī)，一方面人力和材料成本持續(xù)上漲，增加了工廠的生產(chǎn)成本。另一方面，產(chǎn)品的更新越來越快，庫存很有可能引發(fā)更大的風(fēng)險(xiǎn)。因此制造業(yè)需要一種全新的模式，而最新提出的工業(yè)4.0模式，正是針對當(dāng)前制造業(yè)的困境而生。

自金融危機(jī)以來，全球各國對制造業(yè)的重視上升了一個(gè)層次。制造業(yè)是每一個(gè)發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的經(jīng)濟(jì)支柱，包括生產(chǎn)加工、農(nóng)產(chǎn)品和石油天然氣等，正是這些制造業(yè)的繁榮發(fā)展，進(jìn)而有了運(yùn)輸、電商等服務(wù)業(yè)。

過去，制造業(yè)經(jīng)濟(jì)了三次重要的革命性改變。第一次工業(yè)革命始于英國，蒸氣動(dòng)力推動(dòng)了生產(chǎn)力和生產(chǎn)模式的階段性轉(zhuǎn)變，然后，第二次工業(yè)革命是以電力為基礎(chǔ)的變革，而第三次是一場無聲的信息技術(shù)革命。而今天，人們正在經(jīng)歷第四次工作革命。

第四次工業(yè)革命也是就工業(yè)4.0，是關(guān)于物理與數(shù)字、虛擬世界融合的話題，代表過去兩百多年來的重大結(jié)構(gòu)性變化。生產(chǎn)的效率將提升到一個(gè)全新的水平，不需要太多的人力勞動(dòng)，而是使用機(jī)器自動(dòng)化并實(shí)現(xiàn)更高的價(jià)值轉(zhuǎn)換。

制造業(yè)競爭模式發(fā)生變化

未來制造業(yè)競爭模式將發(fā)生改變，廉價(jià)的勞動(dòng)力不再是優(yōu)勢。制造商需要重新思考整個(gè)價(jià)值鏈，如何通過供應(yīng)鏈的優(yōu)化使得產(chǎn)品更便宜，應(yīng)用不同的思維和工具集，對收入、價(jià)值、成本、性能、服務(wù)和運(yùn)營模式等進(jìn)行模擬分析。

第四次工業(yè)革命在很多方面對制造業(yè)的優(yōu)勢起到重要作用，在數(shù)字化的支持下，管理者將變得更優(yōu)秀，包括了創(chuàng)造力和創(chuàng)新方面，有利于企業(yè)建立強(qiáng)大的價(jià)值鏈，和獲得獨(dú)特的競爭優(yōu)勢。

未來制造業(yè)供應(yīng)商、制造商和客戶將緊密連接在一起，生產(chǎn)系統(tǒng)具有更快的響應(yīng)速度，可以滿足個(gè)性化定制的需求。供應(yīng)商快速提供材料，并在更短的時(shí)間內(nèi)回款，這樣有助于降低供應(yīng)成本，釋放整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的財(cái)務(wù)壓力。

成本壓力是影響制造業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵要素，引入先進(jìn)的生產(chǎn)自動(dòng)化和技術(shù)人才，合理投資可以獲得更長遠(yuǎn)的利益。而工業(yè)4.0模式將物理和虛擬兩個(gè)世界連接，實(shí)現(xiàn)了過去許多不能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。

數(shù)字化技術(shù)改善資產(chǎn)效率

對于許多資產(chǎn)密集型的產(chǎn)業(yè)，資產(chǎn)績效管理將是十分重要的部分。例如采礦、電力、石油、天然氣、化工行業(yè)以及公用事業(yè)，這些行業(yè)正在利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和認(rèn)知計(jì)算技術(shù)來改善運(yùn)行的效率。

石油和天然氣行業(yè)將是最有可能實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)價(jià)值轉(zhuǎn)換的領(lǐng)域，基于物聯(lián)網(wǎng)和傳感器采集的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)，并發(fā)揮出更重要的作用。例如降低維護(hù)和運(yùn)營的成本，提升生產(chǎn)的安全性等。

目前在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，IBM、通用電氣、霍尼韋爾、Uptake和C3等公司都推出相關(guān)的資產(chǎn)管理工具。IBM公司的Maximo目標(biāo)是對車輛、渦輪機(jī)和電梯的設(shè)施進(jìn)行跟蹤分析。

霍尼韋爾的Uniformance Suite數(shù)字智能分析平臺(tái)可將工廠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的信息，從而實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)營。而通用電氣提供的Predix平臺(tái)可以開發(fā)出適用于用戶自己的資產(chǎn)管理方案。

還有，Uptake與羅羅公司合作，通過公司的人工智能軟件對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行管理，其設(shè)備性能管理應(yīng)用程序Uptake APM包括了設(shè)備類型、設(shè)備性能、故障機(jī)制和維護(hù)任務(wù)等信息。而另一家創(chuàng)業(yè)公司C3則瞄準(zhǔn)了醫(yī)療、電信、交通和公共服務(wù)領(lǐng)域。

生產(chǎn)模擬創(chuàng)造優(yōu)勢競爭力

數(shù)字化只是第一步，工業(yè)4.0技術(shù)將數(shù)字和物理領(lǐng)域結(jié)合在一起，以支持預(yù)測、警報(bào)和規(guī)范性響應(yīng)。生產(chǎn)過程中存在多種可變因素，從材料的質(zhì)量到內(nèi)部工藝的變化，包括生產(chǎn)的環(huán)境、時(shí)間和生產(chǎn)方式，通過傳感器收集結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，利用分析模型有利于產(chǎn)品問題發(fā)生之前識(shí)別偏差，從而降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

在新的制造模式下，利用數(shù)字化雙胞胎軟件，可對生產(chǎn)的各處環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，以檢測產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，材料用量，安裝方式是否符合要求。工業(yè)4.0技術(shù)將更好的支持實(shí)時(shí)分析和自動(dòng)控制操作，工廠可以及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)流程，以保證產(chǎn)品有更好的質(zhì)量輸出。

目前，越來越多的公司開始使用3D可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)來培訓(xùn)操作員和維護(hù)人員，一些企業(yè)推出的沉浸式訓(xùn)練模擬器為操作員提供各種現(xiàn)場情況的虛擬體驗(yàn)。除了操作員培訓(xùn)和預(yù)測外，3D虛擬化還可幫助操作員在工廠運(yùn)營開始之前做好準(zhǔn)備。

利用虛擬技術(shù)可以減少工廠調(diào)試所需要的時(shí)間，驗(yàn)證自動(dòng)化設(shè)備的配置是否正確，以識(shí)別和糾正自動(dòng)化中的數(shù)據(jù)不一致和錯(cuò)誤。先進(jìn)的工廠設(shè)計(jì)軟件可以改善產(chǎn)品開發(fā)的工作流程，從而加速產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到交付的生命周期。這些技術(shù)也將成為未來制造業(yè)的優(yōu)勢競爭力。