德國：工業4.0將把制造業帶往何方？
http://m.moduwu.com 2016-03-17 14:31 來源：北京大學光華管理學院
導讀： 德國率先提出了國家工業4.0戰略，繼而引發了美國制造業智能制造聯盟和中國智能制造2025的積極響應。與此同時，中國互聯網+掀起了一波熱潮讓很多制造型企業陷入困惑和迷茫。
2008年全球金融危機爆發，德國以實體制造業為主導的經濟一枝獨秀，引發了人們對制造業地位和價值的重新思考，也為持續向服務業和虛擬經濟轉型的經濟體帶來了很多啟發。
2014年，德國率先提出了國家工業4.0戰略，繼而引發了美國制造業智能制造聯盟和中國智能制造2025的積極響應。與此同時，中國互聯網+掀起了一波熱潮讓很多制造型企業陷入困惑和迷茫。
在這種趨勢下，制造業為核心的實體經濟的生存空間和未來前途到底在哪里？
它在整個經濟結構中的戰略地位是否發生了變化？
德國的隱性冠軍是否還有存在價值？
德國工業4.0與中國智能制造2025會有哪些不同？
工業4.0為什么發生在德國？
德國作為全球信息化強國，走的是一條信息化、數字化、自動化和智能化與實體經濟深度融合的發展道路。德國工業4.0是一個演化的、漸進式創新過程，它不是革命。
在德國的制造企業中，工業4.0的概念實際上是在物料管理系統、ERP系統、裝配和包裝系統及物流系統基礎上逐漸、集成整合和優化基礎上，通過數據一致性、數據集成、數字建模與仿真、車間控制、生產自動化與控制、規劃與預測等信息化應用漸進式發展而來。這種連接將促進端到端的信息流動和信息分享，加速對客戶需求的交付速度，增強滿足大規模定制的要求和生產的柔性化能力，降低供應鏈的協同成本，從而增強產業體系、集群的整體競爭力。
德國信息化戰略的核心與制造業深度融合啟動在1997年，從建設網絡工廠開始（工廠有IP地址），到2001年E-工業服務（在規定時間遠程對設備進行維護）；2009年的自組織生產（對設備狀態進行監控，由機器決定何時對設備進行服務）；到2014年的工業4.0（從管理者駕駛艙、產品的虛擬設計、虛擬生產、并行混合工程，從設計、模塊到車間的整體云控制平臺建設），德國工業信息化經過近30年的努力和持續的漸進式創新，建立了一套不斷完善的工業互聯網體系。
這個體系的核心原理是連接，即將人-物-服務和流程不同要素進行關聯協同，使得這些要素之間具有讀寫、信息處理、數據交換、決策優化的能力。是其工業體系從信息化、數據化、自動化到智能化發展歷程的延續和漸進式創新的升級，通過上述要素的連接，持續推動管理和生產過程的智能化，將分布式的制造企業和客戶進行橫向和縱向的組合，增強要素之間整體協同的能力，降低企業分散式布局、客戶大規模定制和快速交付所帶來的管理復雜性。
對于像西門子、Festo，歐寶，博世這樣的世界級企業來說，工業4.0將進一步增強德國制造業靈活性、透明度、柔性生產和快速響應能力，確保其對國際市場的出口能力和競爭力，這是在全球范圍內，德國制造業最重要的比較優勢。
工業4.0將把制造業帶往何方？
德國工業4.0的戰略目標是進一步強化和優化制造業整體競爭優勢，通過信息與通信技術軟件與工具，實現從客戶端到客戶端整體鏈條中所有核心要素的連接，從而達到降低關聯交易成本，提高智能化水平，優化決策能力，提供設備診斷預警服務、增加附加值的目的。
我們從拜訪的企業中看到，通過在工業設備、生產車間和生產過程中嵌入信息系統，建設網絡化的智能設備，使設備具有感知和通訊能力，對其他的物品發號施令，實現物品之間的智能連接。對于從全新設備開始做的智能嵌入和連接被稱為綠地項目，對于在現有流程和設備上進行改造升級，被稱為棕地項目。
在訪談中，無論是德國教授還是企業管理者都特別談到工業4.0的核心目標不是降低勞動力的數量，而是給工人賦能，一方面增加個人的工作幸福感，使其有更多的時間陪伴孩子和家人；另一方面，提升個人的工作效率，不是用人工支配機器，而是機器告訴人如何有效地工作。
如在不同工作環節的個人可以下載不同的APP用于接受操作指令。這種Everything as a service應用具有很大的靈活性，幾天就可以部署完畢。我們在弗勞恩霍夫研究所看到該所為殘疾工人提供的智能生產設備，通過投影技術提示零件的形狀，個人根據投影形狀選擇相關的零配件，以減少失誤的比例。另外一個案例是當設備出現問題的時候，工人可以對壞了的設備進行拍照，在線呼叫維修人員并進行遠程診斷，同步溝通解決方案，通過軟件和通訊技術，讓硬件設備有更好的控制能力。
西門子的數字化轉型
在德國管理技術學院，德國西門子燃氣輪機業務部數字化項目技術負責人賽奇女士向我們介紹了如何把歷史悠久的企業轉型為數字化企業的艱難歷程。作為全球知名企業，西門子燃氣輪機的生產流程復雜，很難實現大批量生產，利用數字化使企業減少管理的復雜性并從工業4.0中獲益，是企業轉型的重要課題。
該企業向工業4.0的轉型是棕地項目，也就是在整合已有信息化應用的基礎上，從數據一致性、數據建模、車間控制、規劃預測到制造運營管理自動化過程的演化和升級過程，這個演化過程要整合和優化現有的系統應用，因此是一個艱難的組織轉型過程。
西門子燃氣汽輪機部門專門成立的技術創新部門來推動這個轉型，具體的轉型路徑包括：
第一步，思想統一。公司高層不斷談及數字化轉型的重要性，使員工對此有共同的認識
第二步，分析企業的數字化到底能夠帶來哪些價值。在這個過程中，企業員工不斷從企業整體價值鏈的角度研討，數字化實際是在原有信息化的基礎上不斷向上游推進，在這個過程中，各個部門需要對IT架構保持開放心態，具有全局視野
第三步，實現軟件的統一，在企業建立一個集成和通用的模型。以前，很多部門都要自己的產品生命周期管理系統，每個部門都有自己的數據體系，各自獨立，但企業數字化進程要整個各個部門的不同系統，重點解決企業舊模式中信息孤島、信息的不一致和員工要用大量時間尋找信息的問題，通過SAP的統一化和集成化，整合原有的信息系統，在這個過程中，企業以往采納的信息系統都要優化到一個統一的軟件中，用非破壞性的測試元素，將業務流程和數據一致化和一體化，使得企業建立一個從設計到反饋的閉環，實現數據的關系
第四步，推動數字化轉型。將設計-用3D模型開發零部件-提出最終設計模型-工程-制造材料的整個環節，實現信息的整合和共享，從線性流程轉化為并行流程，從而提高企業的流程效率。
第五步，通過數字化轉型企業可以做到：
·設計師不用畫草圖，可以直接采用數字化設計
·設計師和后面的工序直接可以實時反饋修改意見，同步調整
·質量保障和評估體系可以用算法實現，排除了用人工的不確定性和疏忽，比人工檢測更加可靠準確
·產品開發周期從16個月降低到6個月，降低了運營成本，公司原有的成本80%來自外部供應商，通過3D檢測設備，替代了以前依靠人工檢測的工作，使得檢測的精準度得到提高
·企業可以對產品做到預測性回顧，設備具有了自我回顧的能力
·降低了生產過程的能耗，增強了工程實例
·提升了管理水平，數字化轉型彌補了以前對工廠設計生產過程的不足，增加了公司大規模定制的靈活性和遠程調控能力，將3D打印等新技術嵌入到了生產過程，將新的管理思想融入到技術架構的整合，大大提升制造企業的軟件能力和產品性能。
筆者在與賽奇女士的交流中，她也談到企業數字化是一個組織轉型過程，期間充滿了很多的沖突、矛盾和困難，但是，企業的競爭對手數字化進程非常迅速，也迫使該企業向數字化推進，在這個過程中，一把手的支持是非常重要的。
SAP的數字化創新
在美麗的波玆坦城一個寧靜的湖邊，我們參觀了SAP創新中心，該中心成立四年來已經吸引了700名年輕人在這里工作，整個中心的建設利用了設計思維的方法提出了很多有利于創新和思想交流的辦公環境，采納了年輕人提出的很多建議：如可移動式的桌子可適應不斷變換的項目組團隊、可移動和組合的墻，隨時可以寫創意的白板、可自由交流的開放式茶水間，展現員工技能和專業背景的白板等。
創新中心目前工作重點集中在四個方面：
·成為管理思想的領先者，關注企業未來所面臨的挑戰和問題
·發展軟件工程，關注智慧城市和未來個人化醫療的發展空間
·探索發展機器學習技能
·鼓勵內部創業，柏林作為德國的創業企業最聚焦的地方，SAP創新中心通過吸納年輕人，保持和年輕精英的密切聯系。
SAP創新中心重點招收工作經驗少于2年的年輕人，讓他們在沒有任何包袱的狀態上從事具有挑戰性和創新性的工作。在這里，我們不僅看到充滿活力的年輕人，還看到了為了支持企業數字化所展現的“數字董事會”和“數字黑板”，該創意源自SAP自身在開董事會時，一位董事提出為何不用財務數字呈現SAP經營業績的過去與未來，用數字呈現企業過去收益、未來收益和預警，同時還可以利用數據進行決策模擬。
基于此創意，目前有70多位年輕人從事數字董事會的開發，可以實時動態地發現企業的現實問題，這將把對HANA數據的深度分析變成數字化企業的真實體現。公司在推進工業4.0進程中是非常重要的力量。為了支持企業的數據化和智能化進程，它開發了“從創意到業績”全景式的業務管理來增加產品和服務績效，通過獨特的場景實現對從設計到服務整個生命周期的管理，支持端到端的集成，規劃到生產過程的基礎，制造業成為創新和變革的空間，可預測的新技術。
在此基礎上，SAP將提供響應性制造功能（Responsive Manufacturing），企業所連接的整體設備將以客戶需求驅動為驅動、利用機器與機器（M2M）的通訊數據提升資源的有效性管理，在數據分析基礎上，企業管理者可以通過獲取獲得分析洞察，大大提高物資需求計劃能力，使規劃和運行響應速度提升50%。
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