中国企业工业4.0对策:保障未来竞争力

        工业4.0是一个长期愿景，是全球新的工业革命。针对这个愿景，中国人现在不知道如何去落地，不知道何时才能实现，德国人也不是很清楚，像德国西门子说是15年到20年，所以这个工业4.0风险很大，也很复杂，具有很大的一个不确定性。

        德国制定工业4.0战略的目的，是为了“确保德国制造的未来”。 德国制定工业4.0一是为解决人力资源匮乏问题。德国老龄化严重，其是在自动化基础上，实现数字化，智能化生产，劳动力需求将大幅度降低，对劳动者的体力反应敏捷度等要求也大大降低。第二方面主要是德国中小企业居多，国际竞争力不足。德国99%以上企业规模不大于500人，面临国际竞争，人力上具有先天不足，解决的方法是三项集合程度，通过多项集成，实现企业内部集成，通过端对端实现以产品为指向集成，通过工业4.0实现工业化生产的模式。第三个方面，是为了应对中国等新型工业国家大规模生产。中国企业很大，几千人，还有更大的，所以这种都是大规模生产，成本相对比较低，也是一种集中式生产，所以德国为了规避这种方面，他和中国这种生产模式相向的，一个逆向的方式，比如说大规模生产，他变成了一种个性化生产，分散式生产。

        德国以CPS为主线，以两个领先的策略（供应商策略和市场策略）为先导，两个智能（智能工厂和智能生产）为高点。以三个集成为手段（企业内部，企业之间，社会化之间）。

        中国制造2025是今年5月19号正式发布，强调以加快新一代的信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，重点发展新一代的信息技术，高端数控机床等10大领域，这里面呢，这个主线实际上可以用德国的叫法叫CPS，还有智能制造这两个关键的关键点。重点强调在重点领域试点建设智能工厂和数字化车间，其中包括像数字化装置状态信息实施监控，一些关键的技术标准，或者是叫技术点，并且国家列出来了9项战略任务，10大重点领域和8项保证措施。

        2025的一个战略目标，就是完成中国制造由大变小的一个战略任务，它重点在三个方面突出，实现中国制造向中国创造的转变，中国速度向中国质量的转变，中国产品向中国品牌的转变，在这里是涵盖了德国的智能制造，同时在创造质量和品牌这方面来重点突出。并且国家列出来了9项战略任务，10大重点领域和8项保证措施。

        德国是从机械化，电器化，信息化CPS智能化往第4次工业革命进展，美国是第一次工业浪潮机械化，第二次是互联网，第三次是工业互联网是大家可以看到，德国是由实加虚的方向往下走，美国是由虚加实的方向。中国索性就是工业信息化，两化，两化融合，两化深度融合和中国制造2025，直奔主题。三者共同目标是实现一个共同化，智能化与社会化的一个智能制造发展模式。所以针对这个情况，我们也可以看出来，作为本次革命之中的领头羊世界上制造强国德国，信息化强国美国，制造大国中国，三者战略共同的关注点是一个智能工厂，一个是实现设备的互联互通，基于大数据的分析，可视化展现，以及实现生活过程智能化的管控，这个就是三者战略的共通点，也是呢我们认为是中国制造企业实现工业4.0战略的突破口和落脚点。

        中国和德国的基础不同，德国是基于高度自动化的基础上，他们由工业3.0向4.0方向迈进，中国的基础不同，制造水平差异很大，有的专家提出来，我们要因地制宜，针对不同企业的实际情况，做到2.0补课，3.0普及，4.0示范，也就是这个是对中国工业4.0的评估是准确的。于是为了实现2.0补课，3.0普及，现在很多企业已经开始着手更新设备，甚至开展了声势浩大的机器换人的行动，但是在这个过程中，很多企业照搬了德国的模式，过度的强调了设备技术等客观方面的原因和它的价值。忽视了人在企业中的价值，这是不正确的。德国制定工业4.0战略的目的是确保德国制造业的未来，中国制造2025是中国版的工业4.0，战略的目标是为了实现中国由制造大国到制造强国的转变，从这个意义上讲，中国制定2025的针对目标就是确保中国制造业的未来，只要确保了中国制造业的未来，制造业就是可以实现健康发展，可持续发展，中国制造业就会有乐观的发展前途，所以那时候中国的制造业大就不是问题，强也不是问题。对于制造业，在实施工业4.0之前，一定要分析自己，实施工业4.0战略目标，对于战略，对于自己的企业而言，一定不要为了实现工业4.0而去购买大量的高端设备，实施工业4.0是企业生存的需要，是企业发展的需要，只有采取正确的措施，才能确保这些企业的未来。在这个过程中，不能够一味的强调聚焦在设备技术等因素，而且还要从人力进行全方位的思考，才能够因地制宜，才能够取得投资少，见效快，周期短，见效快的效果。企业竞争力提升，比如说如果3年内企业的现金流提升了1倍，我们就认为是成功。而不是说采用了多么先进的设备，多么先进的机器，或者是购买了多少先进的软件等。

        “人机网三元战略“或许是中国的致胜之策 

        德美是典型的二元战略。中国在自动化基础，劳动者的素质，社会化协作等方面，远远不及德国，但是我们在人力资源，管理潜力等方面还是有优势的，如果我们进行充分挖掘，中国制造企业的潜力是非常巨大的，因此一方面我们应该一方面学习国外的先进理念，以及引进先进的设备技术，弥补我们的短处，另外一方面我们还要继续挖掘我们在人力资源，社会管理方面等人的潜力，扬长补短，从总控方面战胜对手。

        从管理学上看，人很重要。德国工业4.0十年这本书60%是针对人的，未来的工作形态需要参考智慧系统里面三个纬度：人，组织和技术。时间证明，组织力量尤为重要。我们也可以看到这个图上一个三角形的企业战略三要素，分别是技术、人力和组织。技术这一块儿，分为比如说研发，工艺，生产，包括社会，信息化手段这都是技术，人力包括人的素质素养技能等等，组织就是现在讲的叫管理。三要素定律或者三要素理论，是美国为斯托克研究所在50年代提出来的，这个组织后来经过德鲁克改叫管理，并且我们从德国工业4.0的8项计划中，可以看到有6项是关于人的，我们必须从人力组织这两方面进行提升，挖掘潜力，不能一味的只谈技术，也就是说2.0补课3.0补齐这一块儿，补的不仅仅是机床，机器人这一块儿，很多就是补的工业为民，或者是国外200多年工业发展过程中，积累的人员素质等等软的东西，硬的可以购买，软的很难购买，是需要积累和重视的。总之，从中德国家战略上看，人不能丢，在中国的2025中明确提出来以人为本，坚持把人才作为建设强国的根本，建立健全科学合理的选人育人用人机制，尤其是对技术人才的认可与尊重机制的建立与社会企业氛围培育，提出来制造业人才的培养计划，卓越工程师的培养计划，提高经营管理水平，甚至包括知识产权保护，深化机制，体制改革，从宏观层面发展人创新的积极性，确保国家综合竞争力。        

        企业生产更确定人员是工业4.0核心。设备利用率是企业生产管理过程中关键指标。统计表明，日本的综合设备利用率是OEE为80%，而中国只是40%，欧美是70%。我国企业设备利用率非常低的原因不是工人不干活，而实际情况就是人对资产的拨备、维护与管理能力非常薄弱。大家都很忙，没有时间搞市场预测、市场规划等系统工程，而是忙于自己部门的绩效提升，找料，找工具，编程序，调程序，送检转产，开会等等，所以动辄上千万的高端设备60%的设计都是准备状态与闲置状态。我们的人员素养亟待提高，尤其是协作和匠心精神。

        通过人力科学计划和培训，精确管理在人方面进行挖掘潜力，可以很明显提升企业的生产效率和生产力，反之如果只希望通过购买更高端设备，对一般制造业企业而言，OEE提高10%都是困难的，并且在当前经济困难的情况下，对企业无疑是巨大的负担。综合以上所述，中国制造企业在进行工业4.0落地战略时，不仅要在先进的技术，设备说有所突破，更发挥人力资源相对充沛，人力成本比较低，要充分发挥人的价值潜力，从内部发觉潜力，才可以确保工业4.0在自己企业中成功落地。

        德国和美国的战略均为CPS系统，中国制定战略方针就是扬长补短。德美是典型的二元世界，就是赛博和两个系统融合的，基于信息化强，制造业弱的一个现状，美国提出来是C+P，扬C之长，补P之短，其中C就是赛博，是数字，信息，网络等虚拟世界，P是物理，包括机器，设备设施等实体世界，而美国和德国恰恰相反。德国是制造业信息化弱，因此德国的战略是P+C，扬P之长，补C之短，德美都是基于高素质的劳动者，在企业协同化程度比较高。高度工业化的基础上，以及他们人力资源匮乏，老龄化严重的现状，扬长补短，他是有针对性指定的国家战略，我们可以用太极图进行表示。其中黑色的部分是指P，是指的物理，包括机器设备设施等实体世界，白色的网状就指的赛博，包括数字虚拟网络世界，实体世界中的数字化，表示机器设备等物理设备，越来越往数字化方向发展，比如说数控机床，机器人，都是数控，数字化控制的，这是表明了数字化是机器等实体世界的核心和精华。虚拟世界中的实体化，表示通过数字信息网络技术，将数字转变成物理实体，比如说三维打印，虚拟仿真等等，实现虚拟与实体世界的转换，通过以上图的表示，可以清晰看到，德美世界中，赛博和物理世界，是相互促进相互转变的一个动态过程。

       2.0补课，3.0普及，千万不要忽视了软的补课和普及，对于中国制造企业来说，如何实现工业4.0落地是摆在我们面前迫切的问题。中国和德国和美国的技术相差很大，中国一定要结合自己的实际情况，发挥自己的优势，不能教条主义，腐败德国和美国的一些定义，这样的话，很容易采取简单的，死板的追随战略，盲目的追略战略是没有前途的。自动化程度再高也高不过德国，信息化再强也强不过美国，中国的企业，你凭什么能够在这次工业革命中能够胜出？必须深刻认识到，德美已经走完了工业2.0，3.0里程，中国还是处在2.0补课，3.0普及，4.0示范的多进程并行发展的复杂阶段，不同的发展阶段，注定我们采取的措施和德美不同，同时我们不能简单认为2.0补课，3.0普及，就是普及自动化设备的这些硬件就可以了，必须清醒认识到，2.0，3.0两个阶段一百多年的发展过程中，德美所呈现的人的素质，成熟的社会与企业协作、企业与企业协作以及企业内部组织单元与组织单元的协作、人员之间的协作等这些方面。软的方面，恰恰是我们不具备的，是我们必须要补的也是必须要普及的，所以企业在制定工业4.0的战略的时候，弱势的因素是我们必须要考虑的也是必须要补上的：那就是打破壁垒，进行全方位协作的素养和精神，不仅在社会，务必在企业、组织和人员之间，同时建立培养匠心文化。

        中国制造企业如果想在本次工业革命浪潮中占据主动，取得最终的胜利，就必须借助国际先进理念，结合企业自身的情况，做到以人为本，充分发挥人的潜力，才有胜出德美的机会，为此我在国内首次提出CPPS，人机战略网络（英文）PS就是指的劳动者及其技能素养精神组织管理等，CPS体现了以人为本，人与赛博，物理虚实两个世界的融合，结构的发展，构建以赛博智能，制造为目的的人机网的三元战略。CPPS三元战略中的P用网是比较好理解的，P是指机床设备设施等物理世界，网就是指的数字信息网络为代表的赛博世界，两者的融合就是指CPS赛博物理系统这次本次革命的关键和技术核心。CPP战略中的人包括个体的人，组织的人和社会的人。个体的人包括像张三李四具体员工的一些员工的一些技能的一些培养培训。以及包括像实现股份制，或者是持股，是对这些员工实现一个主人翁精神的一个企业文化建设，让员工一种高技能，高责任心高主动性的一些工作，组织的人就是从企业的层面，对生产流程进行优化，对人力资源和工作进行合理的组织，科学的管理，继续发挥中国企业规模生产的优势。这就是从企业的关联的角度。社会的人，或者是说从社会或者是国家层面，从多维度进行提升，比如加大对每年数以千计的中学毕业生的技能教育，像德国一样，将这些人培养成为一种高素质的蓝领工作者，高效加大对大学生技能技术的培养，每年7百万的毕业生，是中国制造业国际竞争的一大优势，并且加大对知识产权的保护，鼓励创新，宣传契约精神，劳资双方不能随意毁约，比如说工人经常因为外面给他多加一些钱，他可能马上就跳槽，这样的话，造成社会生产能力，知识中断和流失，并且要继续加大体制机制的改革，从生产关系层面，释放改变红利等等。企业除了在积极自动化，数字化网络化等生产力进行投资发展，在人的方面可以继续发挥人力资源相对充沛，成本相对较低，在管理方面可挖掘的潜力巨大等这些人的方面进行挖掘和发挥将大有作为。借鉴国际的先进理念结合企业的实际情况，扬长补短才是制定之策，如果只从技术上追随，就会陷入被动，就会陷入德国的领先工商战略，中国就会成为购买德国产品的一个市场，因此本次工业革命，不仅仅是技术上的比拼，而是综合结果的比拼，不管用什么措施，确保了企业的未来，就是确保了中国制造业的未来，就能实现中国由大国变成强国的国家战略。总之，在企业落地战略方面，一定要考虑人的因素，增加人的因素，提升人的价值，这是中国企业在本轮工业革命中能够取得胜利的一个不二之选。

        刚刚和大家探讨了一下，通过企业实现工业4.0战略方面应该怎么做，以CPS为核心在考虑人的因素在这方面“软硬兼施”，从综合方面确保企业的竞争力。接下来我们共同探讨一下，从战术方面我们企业怎么落地？第一智能工厂一些建设原则，我们刚刚可以看到智能工厂是工业革命的三国至尊一个共同的聚焦点。突破口，我们应该怎么建设，我们认为经过深入研究工业4.0中国制造2025等战略，结合10多年数字化建设的经验，我们认为制造企业应该以中国制造2025为宗旨，以两化深度融合为突破口，参考中国制造能势，结合企业实际情况，以人为本，建设设备自动化，人员高效化管理信息化的中国投资的智能工厂。第一智能工厂实施的深度，对于中国制造企业而言，现在恰逢三期交临的困难期，企业希望既要符合工业4.0和中国制造2025的发展方向，做一些工作，但是又希望投资少，见效快，确保成功率，那怎么在这两者之间进行平衡是一个很现实也是很重要的问题。在本次智能化制造革命中，企业一点要着眼长远，立足当下，既要符合工业4.0理念，体现其主要的特点，又要本着务实的原则，实施工业4.0的战略，比如一定要汲取像西姆斯事实的经验和教训，不要过于理想化，不要过度强调高难度智能技术。企业不是突破什么关键制造技术研究单位，而是以制造企业为根，以创造效益为根本目标，要总体规划分步实施，以效率为驱动确保成功率，在自动化的基础上实现信息化，网络化，在管理方面深入挖掘人的作用，实现数字化，网络化，智能化的智能生产模式。并以量化为指标，循序渐进全面提升企业竞争力，比如说如果通过3年的时间，将企业现金流或OEE提升30%，我们就认为企业可以确保自己的未来，这些做法就是完全符合工业4.0战略思想的。

        建设智能工厂要有全局的系统思想。智能工厂是一个系统工程，不是从单一方面，单一环节就可以解决的，光靠购买大量的设备，或者是针对工人加强管理，对整体而言效果是有限的，我们想一下，如果市场预测、工程计划不准确，排产结果差异很大，怎么能够让工人保证按期完成，按期交货，结果计划都不是准确科学的，本身就存在大量的等的时间，企业又怎么可以怪工人不努力，企业生产过程中，企业工人和物料都是并行的模式，本来就是并行协同的管理，如果一直延续以前传统的工作模式，单个工人身上已经很难发掘出潜力了，必须从组织模式上进行协同化管理，还比如如果信息化系统，与生产设备相脱节，不能够充分发挥高端数字化设备，数字化通讯，数字化等优势，数字工作还要靠人工输入，又怎么可以保证数据的准确性，实时性，客观性，没有这些数据的支撑，怎么可以获知信息及时做出科学的决策，不是挤压就是短缺，这种粗放型的管理又怎么可以保证生产效率的提升和成本的降低。有很作方面，因为时间关系都就不举太多的例子了，所以我们在建设智能工厂建设方面，一定从全局的角度考虑。打造一个全面的有体系的智能化管理系统，从各个方面进行优化，挖掘潜力最大程度地提升企业的生产效率和管理水平。

        结合工业4.0先进理念，可以从7个纬度打造智能工厂，也就是1，智能盈利单元优化，2，智能分销预测与规划，3，智能制造中心规划，4，智能生产规划，5，智能资产配置与维护，6，只能排产，7，智能生产过程协同。同时关注1，智能设备互联互通,2，智能质量控制和3，质量大数据分析和检测。质量成本（能源、协作与效率）交期永远是工业4.0的追求目标。

        智能分销与计划排产，首先从计划源头上确保科学的智能性，准确性，通过集成通过ERP的上游系统，读取生产计划之后，利用APS进行排产，按照交货期进行生产，行生产周期优化等。这些计划自动排到每一个工序，每一个设备每一分钟，排出来之后，是交货期最短，生产效率最高，生产出来最平均，成本最优，这样对生产整个过程进行一个管控，是整个生产过程中，进行科学管理的源头和基础。

        为智能生产过程协同，为了避免贵重的生产设备因为工人忙于找刀，找料，检验等分步工作而造成设备利用率比较低的情况，企业要从源头上，企业要从生产管理的过程上，实现物料工装工艺等并行准备，实现车间级的系统准备，可以明显的提升集成的有效利用率，还比如说随着三维模型的普及，在生产过程中，实现以3D模型为载体的信息共享，做到生产过程无纸化，可以明显减少资产等待时间。

        设备的互联互通，无论是工业4.0还是工业互联网，还是中国的2025，其实质都是CPS系统为核心，通过信息化与生产设备的深度融合，实现智能制造的生产模式，对企业来讲，将这些贵重的生产设备机器人等机械设备，通过CPS数据采集大数据分析，集合智能决策等，集合数字化决策等，实现数字化生产设备的分步式网络通讯及通信的集成管理，设备状态的时时监控，这就是CPS信息物理系统在制造企业中最典型的应用。在这里面呢，DNC（英文）简称，意思就是分步式数字控制，一般国内统称为机床联网，MDC通过一台服务器可以实现对所有数字机床的双向控制实现所有的兼容网口串口实现远程通讯，将整个数字纳入整个集群化的管控，管理学大师德鲁克说如果你无法度量他，你将无法管理他，我们不仅仅要通过DNC监控，也要通过MDC机床监控解决数据采集，自动采集，透明化量化管理问题，DNC通过一台计算机可以时时采集4千多台数控设备，兼容数控机床，日处理包括容量，压住日处理等设备，还有机器人自动化生产线等数字化设备。对于高端的采集机床的程序状态，比如说竞速报警等内容，用图型的表示出机床，比如说绿的是开机，运转，灰的是重新开机，黄的是开机没有运转，鼠标一点，可以实现对数字化，透明化量化管理。智能生产资源的管控，我们通过对生产资源，比如说物料，刀具量具进行出入库，统计分析等有效的避免生产的挤压和短缺，实现资源化管理，以带来的生延迟也可以避免因为生产资源挤压，造成生产成本居高不下。

        智能质量的过程管控，除了对生产过程中，质量进行及时的统计汇总分析，我们还可以对生产制造过程参数进行时时的采集及时的干预，确保质量的一个重要手段。比如说热处理设备，我们通过及时采集，可以比如说它要求是保持温度，比如说热处理的时候保持1千度，10分钟，如果温度低了，高了，时间长了短了都会影响产品的质量，如果我们发现之后，及时去干预，这样就避免了质量问题的产生，可以及时发现什么人用什么参数生产的，这样便于产品的追溯，生产一段时间之后，如果产品质量有波动，我们可以分析出来什么人什么设备什么参数质量好，什么情况质量不好，这样保证好的，剔除不好的，这样保证产品的质量稳定性和一致性。

        智能决策支持，在智能生产过程中，系统运行了大量的生产数据以及设备的实施数据，企业一个车间一年的数据量就高达10亿条以上，这些都是真正的工业大数据，这些数据都是企业宝贵的财富，对这些数据进行深入的挖掘和分析，系统自动生成各种直观的统计报表，比如说计划的制订情况，执行情况，企业库存设备等情况，为相关人员决策提供帮助，这种基于大数据的分析可以很好的帮助企业实现数字化网络化智能化的高效生产模式。