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金准数据深度解析中国企业工业4.0发展路径

发布日期:
2018-07-12
浏览量:
66788

    金准大数据中心表示,近几年,全球制造业格局面临重大调整,国内外对工业4.0的关注度越来越高,各国企业也纷纷准备踏上工业4.0的征程。

    我国的海尔、华为等先行企业在探索工业4.0发展路径上取得了一定的成就,但仍有一些企业尚处于工业2.0阶段,我国企业的工业4.0之路既有机遇也有挑战。

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    目录

    一、工业4.0的发展背景

    二、工业4.0要点解读

    (一)德国工业4.0战略要点

    1.“1”个网络

    2.“4”大主题

    3.“3”项集成

    4.“8”项计划

    (二)工业4.0的技术支柱

    (三)工业4.0的特点

    三、中国海尔的工业4.0实践

    (一)海尔是中国企业实践工业4.0的先行者之一

    (二)海尔已为进军工业4.0做好准备

    1.海尔搭建多个开放性平台促进互联互通

    2.海尔注重关键技术的自主研发和创新

    3.海尔的“人单合一模式”顺应工业4.0战略

    (三)海尔的工业4.0模式值得借鉴

    四、中国企业的工业4.0之路任重道远

    (一)中国企业的工业4.0进程

    (二)中国企业走向工业4.0的机遇和挑战

    1. 机遇

    2.挑战

    (三)中国企业的工业4.0发展路径

    金准数据解读工业4.0的发展背景

    工业4.0俗称第四次工业革命,是继前三次工业革命之后的又一次生产方式变革。第三次工业革命的成果发展到今天,已经实现了完全的自动化和部分的信息化。随着大数据、云计算、人工智能等互联网技术的发展以及产能过剩日益严重,未来工厂需要实现完全的自动化和完全的信息化以满足快速、小批量、定制化生产的要求。工业4.0应运而生,其目标是智能制造和智能工厂。

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    工业4.0的发展历程

    德国在2013年的汉诺威工业博览会上提出“工业4.0”概念,西门子、宝马、奔驰等德国企业是实施工业4.0战略的典范。其他国家分别依据国情提出了相应的概念,美国提出“工业互联网”概念,实施途径是人、数据和机器互联,代表企业有GE、IBM和Intel等;中国参考德国工业4.0的标准提出了“中国制造2025”战略,实施途径是“两化融合”和“互联网+”,先行企业有海尔、华为、中策橡胶、徐工机械等。

    金准数据解读工业4.0要点

    (一)德国工业4.0战略要点

    德国工业4.0战略由“1”个网络、“4”大主题、“3”项集成、“8”项计划构成。

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    德国工业4.0战略要点

    1.“1”个网络

    信息物理系统网络是实现工业4.0的技术基础。CPS可以将人、设备、信息、资源紧密连接到互联网上,通过智能设备对工厂内外各环节进行数据采集、计算、控制、通信、协调,实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。

    2. “4”大主题

    智能生产、智能工厂、智能物流、智能服务是工业4.0的四大主题。

    智能生产是将人机互动、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程以实现数字化,打通工厂内部各生产流程之间、工厂与上下游供应商之间的信息共享渠道,实现从产品设计到生产再到售后服务的全生命周期统一管理。

    智能工厂的重点在于生产设施的网络化和生产系统的智能化,在生产设备上嵌入不同的传感器进行实时感知和数据收集,生产管理层面通过云计算、大数据、宽带网络、工业软件、管理软件等构成服务互联网,对整个生产过程进行精确控制和远程协作。

    智能物流主要通过互联网、移动互联网、物联网和企业内网来整合物流资源,提高原材料输入和产品输出的物流效率。

    智能服务依托状态感知控制和大数据处理技术,提供售出产品的自动配送和返还、设备自动预警、自动维修等新服务。

    3. “3”项集成

    工业4.0的重点是做到横向、纵向和端到端的高度集成。

    横向集成是企业之间通过价值链和信息网络所实现的资源整合,企业间的研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务实现全流程的无缝衔接、实时的信息共享和业务协同。

    纵向集成要解决信息网络与物理设备之间的联通问题,解决企业内部各部门之间、各环节之间的信息孤岛问题,在企业内部实现所有环节的信息无缝衔接。

    端到端集成是在所有终端数字化的前提下,围绕整个产品生命周期价值链上的ERP系统、MES系统、设备、生产线、管理者、供应商、经销商、用户、产品使用现场等端点与端点之间的集成。

    4. “8”项计划

    工业4.0的实现需要用八项计划打好地基。标准化和参考架构、监管框架、工业宽带基础、安全和保障工作的计划落实将有助于联通工厂内的系统断层;管理复杂系统、资源利用效率的计划将促成横向、纵向和端到端集成;工作的组织和设计、培训与再教育的计划将为实现工业4.0提供组织结构变革、管理模式创新和关键人才支持。

    (二)工业4.0的技术支柱

    工业4.0的九大技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。

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    工业4.0九大技术支柱

    (三)工业4.0的特点

    工业4.0的五大特点是:互联、数据、创新、集成、转型。

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    智能工厂运营示意图

    工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络,通过这个智能网络将研发数据、产品数据、设备数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据及消费者数据连接起来,使得人与人、人与机器、机器与机器、服务与服务之间,实现横向、纵向和端到端的高度集成与互联。工业4.0的工厂将从大规模生产转向快速、小批量、定制化生产,智能生产所要求的不仅仅是技术创新和产品创新,更关键的是模式创新、业态创新和组织创新。

    虽然现代化工厂普遍将ERP系统和MES系统等应用于生产,但是由于各系统间没有统一的通讯标准以及各部门间分开运营等原因,工厂内出现了一个个信息孤岛,工厂内部各流程之间、工厂生产车间与管理层之间、工厂与供应商及客户之间无法做到实时的信息共享。因此,实现工业4.0不仅要在技术上解决各应用系统间的通讯协议和信息安全问题,更要在员工素质、组织结构、管理能力上符合工业4.0的要求。

    中国海尔的工业4.0实践

    (一)海尔是中国企业实践工业4.0的先行者之一

    2012年,海尔便开始探索建设互联工厂,致力于打造按需设计、按需制造、按需配送的体系。海尔互联工厂的模块化、自动化、智能化体系构建了一张动态抓取用户需求、快速整合全球最优资源的强大网络,使得用户能够无障碍地参与产品设计、供应链管理及营销等流程。海尔互联工厂的最终目标是构建大规模个性化定制模式,创造最佳用户体验。目前,海尔已建成沈阳冰箱、郑州空调、佛山洗衣机、青岛热水器四大互联工厂。

    (二)海尔已为进军工业4.0做好准备

    2017年3月12日,海尔集团发布了工业4.0战略。海尔构建的用户交互定制平台、模块商资源平台、开放创新平台、智能制造平台、智能物流平台,以及自主研发的工业互联网云平台等先进技术和人单合一的管理模式为实施工业4.0战略奠定了基础。

    1. 海尔搭建多个开放性平台促进互联互通

    海尔打造虚实融合的用户价值交互平台,一方面用户可以参与产品设计、实时查看产品制造、订单配送等信息,另一方面海尔借助物联网、人工智能等技术赋予家用电器以智能特性,连接网络的电器收集用户使用数据上传到云端并提供智慧家庭解决方案。

    模块商资源平台是一个为供应商提供在线注册、直接对接用户需求的零距离平台,全球一流模块商资源在平台上自注册、自抢单、自交互、自交易、自交付、自优化,平台向用户公开展示模块商的注册、响应需求、方案选择结果、评价结果等全过程。目前,模块商资源平台上已经有3700多家模块商完成注册,2000多个方案达成交互,创造了全新的用户体验。

    2. 海尔注重关键技术的自主研发和创新

    海尔在建设互联工厂的过程中注重技术的自主研发和创新。海尔COSMO是海尔自主研发的工业互联网云平台,将海尔的用户口碑交互系统、众创汇平台、HOPE创新平台、海达源平台、智能制造平台、日日顺物流平台及人人服务生态圈平台等连接到工业互联网中。海尔COSMO可应用于各行业,在业务模式层构建各行业的业务模式,在SaaS应用层将模式云化形成全流程解决方案,在平台层对技术开发应用并实现资源最优匹配,在资源层面收集全球资源。

    3. 海尔的“人单合一模式”顺应工业4.0战略

    海尔的“人单合一模式”从企业、员工和用户三个维度进行战略定位、组织结构、运营流程和资源配置的颠覆性变革。

    海尔的组织结构由垂直集中管理转变为扁平分散管理,从传统的科层制组织颠覆为共创共赢的平台。海尔内部搭建“创客平台”,团队自主发现市场机会并通过“创客平台”提交项目,利用企业资源推动新产品研发。员工不再被动执行上级分配的任务,而是拥有现场决策权、用人权和分配权的创业者和动态合伙人。每位员工都要对自己的定单负责,每一张定单都有员工对其负责,员工薪酬来自用户评价和用户付薪,而不是上级评价和企业付薪。人单合一模式不仅可以最大限度地减少库存成本、生产成本和应收账款数量,还可以充分调动员工的工作积极性。

    金准数据认为,海尔的员工直接面对用户并主动创造用户价值,用户则从购买者颠覆为全流程最佳体验的参与者,从顾客颠覆为可互动的用户资源。海尔要求研发人员、生产人员和营销人员组成统一的系统并做到直接营销和直接发运。直接营销是指产品在设计阶段就直接面向市场需求,在制造阶段直接面向市场定单,可以避免产品创新过程中由于过度开发而造成的研发费用浪费,以及由于过度生产而带来的库存积压储存成本膨胀。直接发运是指在直接营销的前提下产品需要在客户指定的时间内完成生产,不经仓库的存储而直接运抵客户指定的地点,可以极大限度的节约成本。

    (三)海尔的工业4.0模式值得借鉴

    近三十年来,海尔经历了名牌战略、多元化战略、国际化战略、全球化战略、网络化战略五个战略发展阶段,海尔的战略布局紧跟时代潮流。海尔在正式发布“工业4.0”战略之前,已经在平台、技术、管理模式等方面为进一步发展工业4.0奠定了基础,实现了企业平台化、员工创客化、用户个性化。

    海尔工业4.0模式的要点在于:

    (1)注重关键技术和核心系统的自主研发和创新应用;

    (2)注重资源和信息的开放共享,搭建开放交互的平台联通行业参与者;(3)注重及时调整战略布局、组织结构、管理方式以创新商业模式。

    金准数据解析中国企业的工业4.0之路

    (一)中国企业的工业4.0进程

    中国企业的现代化进程步伐不一,一些小企业甚至还没有实现自动化生产,然而海尔、华为、徐工机械等大企业已经在探索工业4.0之路。据2016年麦肯锡的调查显示,近80%的中国企业希望拥抱工业4.0,但40%以上的企业认为自己还没有做好踏上工业4.0征程的准备,仅有6%的中国企业制定了清晰的路径规划,9%的企业做到了职责分工明确。中国工业4.0的生态系统建设、数字化运营体系建设以及中国企业的管理理念、能力和基础设施建设都尚不成熟。

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    中国企业的工业4.0进程

    数据来源:麦肯锡2016秋季刊第四次工业革命全球专家调查,样本为中国130家企业

    (二)中国企业走向工业4.0的机遇和挑战1. 机遇

    (1)我国经济结构调整和转型升级促使企业拥抱工业4.0。我国的经济发展进入新常态,资源和环境约束日益强化,劳动力成本上升使得人口红利优势不再,投资和出口拉动经济增长的力度明显弱化,超大规模的内需潜力不断释放。供给侧改革、产能过剩改革、国企改革等促使工业企业寻找新的商业模式,以适应小批量定制化生产的发展趋势。

    (2)新一代信息技术与工业的深度融合促进生产方式、产业形态、商业模式的变革。移动互联网、云计算、大数据、虚拟现实、人工智能等技术的发展有助于打通工厂内系统断层和工厂内外信息共享渠道,促使企业开展智能生产和智能工厂变革,两化融合是推动我国企业实现转型升级和可持续发展的必由之路。

    (3)我国制定“中国制造2025”战略,为企业走向工业4.0提供强有力的政策支持。“中国制造2025”与“两化融合”及“互联网+”一脉相承,旨在实现制造强国战略目标,其九大战略任务和重点包括提高国家制造业的创新能力、推进信息化与工业化深度融合、强化工业基础能力、加强质量品牌建设、全面推行绿色制造、大力推动新材料等重点领域突破发展、深入推进制造业结构调整、积极发展服务型制造和生产性服务业、提高制造业国际化发展水平。

    2. 挑战

    我国企业的工业4.0之路任重道远,在许多方面仍面临不小的挑战。

    (1)在关键技术方面,我国的基础理论研究滞后,装备化基础薄弱,智能生产的关键技术和专利仍依赖进口,传感器、芯片、执行器等智能化高端软件产品缺失,由于通讯协议缺乏统一标准以及信息安全难以得到保障,工业生产的信息孤岛一时难以有效连接起来。

    (2)在数字化互联方面,我国的传统制造业大多属于劳动密集的低附加值产业,数字化基础设施建设面临着资金缺乏、技术薄弱、人才缺失、管理落后等一系列问题,企业的流程管理缺位,流程动态信息难以采集,价值链内的行业参与者协调性不足,工厂内外的横向、纵向和端到端之间一时难以实现集成和互联。

    (3)在管理决策方面,工业4.0要求以用户需求为导向做到决策智能化,组织结构扁平化以摒弃自上而下的决策思维,企业的管理理念、管理能力、工作方式都要随之变革,而我国的许多企业尤其是国有企业在管理变革上存在着先天的惰性,企业管理与信息化两张皮,旧的管理体制、思维和模式难以支撑信息化改革,两化融合环境下的企业关键能力不足。

    (三)中国企业的工业4.0发展路径

    工业4.0是我国经济结构调整和企业转型升级的战略方向,鉴于我国企业的工业化程度参差不齐,每家企业的工业4.0发展路径需要根据其自身能力结构和市场竞争对企业能力的需求做到具体问题具体分析。

    (1)企业不应盲目跟风布局工业4.0战略,而应准确判断自身的能力结构和市场竞争对企业能力的需求,制定相适应的工业4.0实施路径规划。

    自动化水平低的企业应该逐渐推行精益管理,关键生产环节自动化转型,培养数据收集、分析、决策和执行的能力;已拥有半自动化生产能力的企业应该将精益管理与数字化工具相结合,升级管理组织架构,逐步完成数字化转型,培养数据管理与分析的理念和能力;已具有敏捷管理体系和商业模式的企业应该借助数字化工具进一步提升管理运营的敏捷性和灵活性,战略性地创新商业模式和应用技术。

    (2)企业实施工业4.0战略可以按照两化融合管理体系开展变革。

    两化融合管理体系的九项原则如下:

    ① 以获取可持续竞争优势为关注焦点;

    ② 战略一致性,两化融合要提升到企业战略高度并与企业战略保持一致;

    ③ 两化融合需要企业的最高管理者、管理者代表及各级领导合力推进;

    ④ 两化融合需要做到企业内全员参与和全员考核,调动全员的积极性和创造力;

    ⑤ 两化融合要做到过程管理,评估、监视并持续优化过程;

    ⑥ 两化融合要做到全局优化,运用系统集成的手段进行整体和局部的全面管理;

    ⑦ 推进两化融合要做到循序渐进、持之以恒,设立阶段目标,确保有效执行;

    ⑧ 两化融合要做到创新引领,促进企业在数据、技术、业务流程和组织结构上互动创新和持续优化;

    ⑨ 两化融合需要做到开放协作,重构整合内外部资源,建立灵活机动的组织形态,探索开放的企业价值网络。

    两化融合管理体系输入与企业战略相匹配的可持续竞争优势对打造信息化环境下的新型能力的要求,输出通过两化融合实施过程所形成的信息化环境下的新型能力。企业两化融合在操作层面体现为不断推进数据、技术、业务流程和组织结构四个基本要素互动创新和持续优化的过程。两化融合管理体系要求企业通过明确管理职责、夯实基础保障、规范实施过程、加强评测与改进来建立两化融合管理机制,实现两化融合的过程管理和全局优化。

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    两化融合基本框架

    (3)政府要给予企业以强有力的政策支持和推动。

    金准数据研究中心表示,政府要深化体制机制改革,营造公平竞争的市场环境,完善金融扶持政策、中小微企业政策和财税政策,健全多层次人才培养体系,进一步扩大制造业对外开放;服务机构的基础理论研究要与工业技术应用场景密切联系,做好第三方咨询服务;价值链内的供应商、生产商、用户等行业参与者要主动建立协调机制,开拓信息和资源开放共享渠道,建设工业4.0生态体系。