工業(yè)4.0時代帶給整個世界的絕不是某個環(huán)節(jié)的改變，它將影響整個工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進而影響人們的生活。不敢想象，在工業(yè)4.0時代，地球上將會多么智能化。
近些年我國智能制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，并取得了較為顯著的成效。智能化以及工業(yè)自動化等新興的科學技術(shù)已經(jīng)融入到了工業(yè)發(fā)展之中，與國外發(fā)達國家相比我們已經(jīng)取得了不小的成績。但就目前中國智能制造的現(xiàn)狀而言，我國與發(fā)達國家相比差距還是很大的，如果放在一個更為宏觀的場景里觀察中國智能制造，我們會發(fā)現(xiàn)有很多制約因素影響著它的發(fā)展。鑒于此，我們在發(fā)展智能制造過程中，也還需要且行且思考。
一、生產(chǎn)模式與材料的制約
在本文中，我們明確智能制造以實現(xiàn)“個性化生產(chǎn)”這個提升企業(yè)自身競爭力的產(chǎn)品戰(zhàn)略為導向，采用信息技術(shù)，將生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)，通過動態(tài)的優(yōu)化來“提升質(zhì)量、降低成本、縮短產(chǎn)品交付周期”。
機械剛性制約
目前很多產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式，多是對現(xiàn)有的原材料，無論是金屬材料、塑性材料、纖維材料還是半導體材料等，通過一定的切削、成型、編織等工藝進行加工，而這些加工很多在機械上是有制約的。例如制藥，我們不能進行“插單”實現(xiàn)靈活定制化，因為每個批次的藥物需要進行清洗生產(chǎn)環(huán)境才能進行另一個生產(chǎn)，很多影響生產(chǎn)質(zhì)量的參數(shù)無法實現(xiàn)在線的調(diào)整，這必然會導致產(chǎn)生不良品，而質(zhì)量迭代需要有批量基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)才能實現(xiàn)提升。
材料科技與制造的融合研究
智能制造中的3D增材打印技術(shù)是中國智能制造的一個熱點，但是，在材料方面、加工速度與成本方面還是有瓶頸制約的。材料科技沒有突破，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝也無法實現(xiàn)突破。例如：節(jié)能最有效的是工藝節(jié)能——通過工藝的徹底改善，以新的生產(chǎn)方式來實現(xiàn)能耗的降低。但改進工藝是困難的。一個例子是，數(shù)字印刷雖然很好，但是噴墨頭的材料與加工目前沒有創(chuàng)新性進步，國內(nèi)在這個方向就無法實現(xiàn)制造領(lǐng)域的新進展。其他像油墨技術(shù)、黏膠技術(shù)、高性能金屬材料、特種纖維材料等，都在各自應用領(lǐng)域存在類似問題。
在基礎(chǔ)和新型材料方面缺乏創(chuàng)新，會導致我們的制造業(yè)仍然在這些領(lǐng)域受制于人，無法真正實現(xiàn)制造業(yè)的升級，在信息化、自動化方面的能力再強，也無法產(chǎn)生更具競爭力的產(chǎn)品。
二、現(xiàn)階段信息融合的制約
數(shù)據(jù)未被系統(tǒng)有效采集存儲
目前，在推進智能工廠的過程中，我們會發(fā)現(xiàn)由于原有的設(shè)備來自不同廠商、不同代次，這造成工廠設(shè)備間無法互聯(lián)。在控制器上，動態(tài)的數(shù)據(jù)如印刷套色的偏差及影響值、紗線CV值等傳統(tǒng)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)都無法被有效采集。很多時候，這種情況出現(xiàn)并非是技術(shù)封鎖造成的。供應商當然不愿意開放核心技術(shù)，但很多時候，這些參數(shù)在傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下根本未被考慮，因而導致數(shù)據(jù)被大量浪費，沒有實現(xiàn)有效采集。而無法互聯(lián)互通則僅僅是制約因素之一，反倒是相對容易突破的。
信息模型
在很多企業(yè)的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)互聯(lián)升級中缺乏信息模型，使得對于采集什么樣的數(shù)據(jù)，如何使用這些數(shù)據(jù)，都沒有有效的標準化以及應用軟件的支撐。
信息化與自動化的融合
在信息化與自動化的融合中，最為普遍的現(xiàn)象就是，在很多工廠里，管理系統(tǒng)使用最有名的SAP/ORACLE的ERP系統(tǒng)，代表著全球最頂級的管理水平，采用的是自動化程度最高的生產(chǎn)線。然而，這些信息化系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)仿佛兩個世界的人，他們相互并不認識，說的也是不同的語言，兩化融合的效果并不盡如人意。原因在于，很多企業(yè)并沒有很清晰的產(chǎn)業(yè)升級初衷，只是因為老板說了“我們的同行都在做智能制造，我們也要上智能制造系統(tǒng)”，只是為了升級而升級，這種升級投入，效果打折扣是在意料之中的。
智能算法的推進
經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、傳輸，數(shù)據(jù)到達所謂的云平臺、大數(shù)據(jù)平臺，之后這些數(shù)據(jù)如何被分析優(yōu)化呢？傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)采用類似于深藍這種工程，經(jīng)過了數(shù)十年的數(shù)據(jù)累積與處理經(jīng)驗。因此，如果沒有數(shù)十年的積累，智能化制造仍然是沒有能力實現(xiàn)“智能優(yōu)化與決策”的。
三、管理升級的制約
精益生產(chǎn)
“精益”是數(shù)字化的基礎(chǔ)，這已經(jīng)有很多共識，包括現(xiàn)在投入到智能制造項目中的人也會深刻體會到這一點。然而，精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)在日本已經(jīng)數(shù)十年，應用到中國智造中，卻顯得有些急功近利。
事實上，如果去一些企業(yè)，甚至是大企業(yè)觀察會發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)制造的質(zhì)量控制、倉儲物料管理、能源管理、資產(chǎn)維護等環(huán)節(jié)，仍然存在大量的“浪費”——如果用精益生產(chǎn)的標準去看這些問題，我們就會發(fā)現(xiàn)，制造業(yè)內(nèi)部的提升空間仍然是巨大的，僅在現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)上去挖掘，依然可以帶來巨大的收益，可以讓企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量得到提升，生產(chǎn)成本得以降低。
組織架構(gòu)設(shè)計
除了精益生產(chǎn)帶來的收益，面向未來的智能制造，我們還會發(fā)現(xiàn)，原有企業(yè)的垂直事業(yè)部門之組織架構(gòu)也對智能制造的順利開展形成制約。因為需要信息采集與共享，這里共享的不僅僅是數(shù)據(jù)，也包括了業(yè)務(wù)流程的重組與優(yōu)化。傳統(tǒng)的企業(yè)組織架構(gòu)實際上已經(jīng)無法滿足新智能制造對于信息流的需要，以及由此產(chǎn)生的新的職責界定、內(nèi)部決策機制的變化的需求。
基于這種現(xiàn)實，打破部門界限，使管理架構(gòu)向扁平化發(fā)展，更為“網(wǎng)絡(luò)化”的組織內(nèi)部信息流才能適應智能制造的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)特性，否則，就會導致整體系統(tǒng)無法正常運行。
合作戰(zhàn)略
在智能制造時代，顯而易見的趨勢是，企業(yè)不再是個體的競爭，而是企業(yè)聯(lián)盟的競爭，仍然依靠自己的力量形成壟斷的組織將會在未來的協(xié)同中被逐漸邊緣化，而新的商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在構(gòu)建。如何將內(nèi)部的信息更加有效地分享，新的合作模式如何更加明確地被定義與實踐，都是需要探索的方向。
四、人才培養(yǎng)與教育的制約
創(chuàng)新性人才
創(chuàng)新驅(qū)動已經(jīng)談了很多年，然而，在缺乏人才與開放體系支撐的情況下，所謂的創(chuàng)新無非是“新瓶裝舊酒”，缺乏本質(zhì)的變化。對制造業(yè)的智能化進程來說，用傳統(tǒng)的思維去理解未來的智能制造無法推動整個制造業(yè)的發(fā)展。
智能制造并不等于機器換人。機器人并不能完全替代人工，且智能制造與機器人自身發(fā)展離不開專業(yè)技術(shù)人員，其催生的新產(chǎn)業(yè)生態(tài)更是需要大量合適勞動力。因此，如果不能形成智能人才支撐，企業(yè)可能跌入轉(zhuǎn)型陷阱：有智能工廠，卻沒有人操作。“互聯(lián)網(wǎng)”和智能制造時代對技術(shù)技能人才知識結(jié)構(gòu)復合型的要求更高，但企業(yè)普遍面臨的窘境是，目前院校培養(yǎng)的學生素質(zhì)和企業(yè)實際要求嚴重脫節(jié)，許多新業(yè)態(tài)已風生水起，但院校卻沒有相關(guān)專業(yè)。
在一個市場化的環(huán)境里，制造業(yè)企業(yè)應當積極培養(yǎng)與引進創(chuàng)新型人才，雖然這種投入不是每個企業(yè)都有實力的，但一些龍頭企業(yè)可以率先這樣做。除了培養(yǎng)和引進創(chuàng)新人才，如何整合人才資源也十分關(guān)鍵。這要求我們要有一個頂層的設(shè)計，即制度設(shè)計和體系設(shè)計，這樣各行各業(yè)的制造企業(yè)才會有積極性。
全局性人才培養(yǎng)
智能制造需要架構(gòu)設(shè)計，而這種架構(gòu)，從集團企業(yè)的每個部門的架構(gòu)形成，到產(chǎn)品、技術(shù)的研發(fā)細節(jié)，都需要結(jié)構(gòu)性的思維和對問題分析的完整性、連續(xù)性。這些思維的缺乏會導致智能制造從頂層設(shè)計到底層實現(xiàn)的各個環(huán)節(jié)發(fā)生“顧此失彼”、“捉襟見肘”、“東拼西湊”的現(xiàn)象。如果沒有形成整體的架構(gòu)運行機制設(shè)計，也會造成“重復投資”、“項目返工”、“未解決實質(zhì)問題”等后遺癥，不僅不能成為智能制造效率提升的方向，反而限制了公司的升級速度。
五、平臺架構(gòu)缺乏制約
中國制造進程中，我們重視在可見的硬件方面的投入，但是，在軟件開發(fā)平臺方面，我們還有著不少軟肋。智能制造最大的特點在于“集成”特性，而集成就一定會需要基于“平臺”來實現(xiàn)。而像 AutomaTIonStudio、西門子的Portal這樣的開發(fā)平臺，尤其是Pro-e、Solidworks、CITIA等這種集仿真、設(shè)計、制造等于一體的平臺的缺乏，對于智能制造所需的“集成”形成羈絆。
六、安全風險制約
安全不僅包括技術(shù)性的信息安全問題，也包括管理性的安全問題，包括在法律層面的安全問題。
信息安全風險
信息安全首先是我們談到的“被攻擊”、病毒防護問題，這些只是技術(shù)層面的問題，能夠找得到有效的解決機制。
在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)的使用權(quán)利界定問題會更加明確，信息作為最重要的資產(chǎn)如何管理、如何協(xié)作，仍缺乏法規(guī)方面的界定。
智能制造中的安全問題曾經(jīng)在歐洲引起極為廣泛的關(guān)注?；旧洗蟛糠衷O(shè)備廠商都在開發(fā)功能安全系統(tǒng)并已經(jīng)投入應用，而我們對功能安全的投入相對還很少。
這很大程度上緣于我們對安全問題的認識不足。傳統(tǒng)上，我們認為系統(tǒng)安全不會有直接產(chǎn)出。實際上，對于智能制造時代的互聯(lián)而言，其中一個單元的安全都會影響其他生產(chǎn)單元，某個機器的停機會造成巨大的關(guān)聯(lián)浪費，因此集成系統(tǒng)的安全就成為迫切需要關(guān)注的問題。
當然，很多安全問題本身也是因為基礎(chǔ)缺乏，還沒有發(fā)展到更高的自動化程度，或者沒有升級到信息化融合的過程。對安全系統(tǒng)的清晰認識還制約著我們的智能制造進程。
智能制造業(yè)還需要國家資金、政策的支持，這也是制約因素，但是如果對上述六點限制能夠有足夠的重視和有效的行動，也足以讓我們在智能制造業(yè)發(fā)展路上走得相對更加扎實些。
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