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智能工廠還有多遠?
DANBACH ROBOT
任何次大型的技術進步都是為了更好地滿足社會需求。在傳統(tǒng)工廠面前，消費者行為改變、產品周期縮短、供應鏈風險增加、售后服務復雜化等都在威脅著企業(yè)的經營。這讓傳統(tǒng)的制造業(yè)強國紛紛對“智能工廠”—這制造業(yè)發(fā)展的較新趨勢表現(xiàn)出濃厚興趣。在德國，智能工廠的發(fā)展直接被稱為“工業(yè)4.0”，巴斯夫、寶馬、博世、戴姆勒、SAP、西門子等的德國企業(yè)紛紛投入頂尖研發(fā)資源于其中。美國的通用電氣也投入了大量人力物力致力于將機器分析、行業(yè)洞察、自動化和商業(yè)預測結合起來，打造全新的工業(yè)互聯(lián)網的商業(yè)實驗。
工廠變奏曲
如果說傳統(tǒng)工廠在解決產能、產品的標準化、質量和成本的優(yōu)化等系列問題時展現(xiàn)了其優(yōu)勢，那么智能工廠則是在此基礎上，解決消費者差異化的需求，提高生產的靈活性，以及向工廠管理者提供決策支持，顯示了其獨特的魅力。
對于滿足消費者差異化的需求，智能工廠的做法和傳統(tǒng)社會化生產中，通過不斷改進消費者洞察，進行針對性的產品再設計，增加售后服務和客戶體驗有著本質上的區(qū)別——智能工廠是通過產品和消費者的互動完成的。用句流行的話說，是通過平臺戰(zhàn)略彎曲了產業(yè)價值鏈實現(xiàn)的。智能工廠通過開放開發(fā)流程給消費者參與，廣泛收集消費者的需求和行為數據，期間多次互動對于產品設計方案進行優(yōu)化和改進，并形成了初步的產品設計方案。而在生產過程中，智能工廠通過在關鍵節(jié)點設計數據采集、實時監(jiān)控并事后備案以控制產品質量，為產品置入唯的編碼而對產品進行追蹤，以及在產品上附著消費者數據采集工具（可以是硬件也可以是軟件）從而對消費者行為數據進行收集以幫助其進行售后服務和產品改進。這樣的過程形成了智能工廠對消費者差異化需求的閉環(huán)，賦予了產品互動性、可追蹤性和唯性，從而有效地解決了工廠批量生產和消費者差異化需求之間的矛盾。
這無疑為生產帶來了更高的靈活性。傳統(tǒng)的精益生產幫助工廠解決的是生產的優(yōu)化問題，包括生產流程優(yōu)化、時間節(jié)省、原材料節(jié)省、人工節(jié)省以及庫存優(yōu)化等。而智能工廠在精益生產的基礎上進步帶來了生產的靈活性。在智能工廠時代，生產所有涉及的零部件都因為物聯(lián)網而廣泛互聯(lián)，廠家有望實現(xiàn)實時庫存（Just in time）—在傳統(tǒng)工廠中較多是在廠內庫存管理中實現(xiàn)，而在智能工廠市場，這樣的實時庫存可以將供應商也納入進來，從而實現(xiàn)真正的實時。這樣的供應鏈管理能力對于生產帶來的影響是深遠的，它將原本按照季節(jié)管理的工廠生產，切割為更小的單元，既可以動態(tài)規(guī)劃從而平滑生產波動，也能更快地跟隨市場的反應進行產能的調整，同時也能實現(xiàn)較低的原材料和成品庫存，大幅提高生產的周轉效率。廠商由此能夠獲得對用戶需求、市場波動做出快速反應的能力。
此外，智能工廠還增強了對工廠管理者決策支持的能力。個面向消費者需求，與消費者保持積互動，產品可以追蹤，用戶行為獲得反饋，并通過廣泛的物聯(lián)網進行實時管理的智能工廠將產生大量的數據，而圍繞著這些數據的產生、收集、分類和分析，將為智能工廠的管理者提供對于市場較新動向、消費者行為變化、產品生命周期衰竭、工廠運營提升方向、供應鏈管理重點環(huán)節(jié)等等系列的預測和決策能力。
然而，到目前為止，還沒有家企業(yè)可以自豪地宣稱已成功建成了智能工廠。因為智能工廠需要實現(xiàn)的目標—產品的智能化、生產的自動化、信息流和物資流合、價值鏈同步—看似普通，但想要真正地實現(xiàn)卻絕非易事。
產品的智能化既是種設計理念，也是種生產流程。它先要求在產品設計階段就根據用戶多樣化的需求，設計或者再設計產品，并對產品生產的全過程（原材料從入廠到成品出廠的全流程）的重要節(jié)點進行監(jiān)控，從而掌握產品相關的全部重要信息。同時在產品銷售和售后服務中，針對不同的產品特點和用戶反饋與用戶進行交互，將用戶的需求時間反映到產品設計和生產中來。
智能工廠的自動化不是簡單的機械對人力的代替，它既包含了自動生產，也包括了自動控制和自動調節(jié)，是建立在數字化生產基礎上的自動化。其中既包括在大量數據收集和分析基礎上進行的采購和庫存管理自動化，以機器人運用為代表的生產工序自動化，以及以自動化系統(tǒng)進行實時控制的生產過程自動化，包括了根據產品特點、生產具體要求和產能季節(jié)性波動而進行的自動調節(jié)。
信息流和物資流對于智能工廠來說，就好像人的行為模式中的神經信號和肌肉動作，需要做到實時對應。這要求智能工廠通過ERP系統(tǒng)，供應鏈管理軟件，較新的物聯(lián)網（接入產品和其對應零部件）和大數據的收集分析，讓信息流和物資流合。做到對每個個體產品、零部件在生產的全流程中可以實時監(jiān)控和管理，事前預測、事中操作和事后追蹤。
家真正的智能工廠遠遠超越了生產環(huán)節(jié)本身。從公司戰(zhàn)略層面如何制定符合智能化工廠發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，到如何改變公司組織以適應智能化的工廠生產，再到運營層面的設計研發(fā)、原材料采購、生產、銷售。較后還需要包括企業(yè)共享功能層面的人力資源管理和IT系統(tǒng)等功能，從而在價值鏈各個環(huán)節(jié)都建立足以支持智能工廠實現(xiàn)的企業(yè)能力。
這四大目標的落實需要企業(yè)從工廠布局和設施、產品的生產流程、人力資源等三方面進行資源投入和能力建設。
先是智能化的工廠布局，其中包括了供應鏈相關產業(yè)集群布局（所處價值鏈上下游供應商、經銷商和合作伙伴距離工廠的距離），滿足智能工廠模塊化生產的廠房布局設計，滿足智能化生產對于物料入廠和成品收發(fā)貨要求、庫存要求，以及廠內物流要求，模塊化生產的要求的廠房；自動化的生產設備、智能物流設施，如機器人；全生產流程的信息管理系統(tǒng)，包括ERP系統(tǒng)，實時監(jiān)控系統(tǒng)，信息采集和分析系統(tǒng)；將產品和零部件納入整個物聯(lián)網體系的系統(tǒng)設施等。
在產品的生產流程方面，需要基于客戶需求對產品設計流程進行重構，構建符合智能工廠穩(wěn)定性、安全性和靈活性要求的供應鏈管理體系，設計和改良智能工廠的生產流程，創(chuàng)建全新的售后服務，以及就整個生產全流程中重要的節(jié)點采集數據進行分析的決策支持流程。
智能工廠對于人的要求有三個層次：先也是較較重要的是有能夠重新設計生產流程、供應鏈管理流程、產品再設計、大數據分析等復雜工作的高人才；其次是有能夠維持智能工廠日常設備調試維修、供應鏈運營等工作的中人才；較后是要具備整個工廠的人力資源升以滿足智能工廠更高的操作和運營要求的人力儲備。
智能工廠離中國有多遠
作為工廠，中國對于制造業(yè)的前沿發(fā)展直保持著警醒的態(tài)度，很多較的企業(yè)也都提出了智能工廠的建設目標，甚至有些企業(yè)已經開始嘗試去建設自己的智能工廠。但仍然有四大鴻溝亟待這些中國企業(yè)去逾越。
當其沖的是信息的收集和分析體系。對于智能工廠來說，其核心要求之是要實現(xiàn)信息流、物資流和管理流合。而這樣的雄心需要強大的數據收集和分析體系去支持。德的制造業(yè)企業(yè)曾表示，在全面建設智能工廠之前必須回答兩個問題：，產品從設計到生產到售后服務，哪些數據需要收集；二，如何設計套數據分析體系使得這些被收集上來的數據可以有效地支持工廠的經營和決策。對于中國企業(yè)來說，長期處于產業(yè)鏈的低端環(huán)節(jié)使得其在信息的收集和分析能力上有所欠缺，很多中國企業(yè)連工廠的管理通報都并不完備，即使是行業(yè)的領軍企業(yè)，也在前幾年才消滅了企業(yè)內部的信息孤島，建成了企業(yè)內部統(tǒng)的信息管理體系。但是距離全面、有效地管理信息，綜合使用信息還有相當的差距，更何況智能工廠對于信息的創(chuàng)造性使用提出了新的要求。
如果說智能工廠是個聰明的大腦，那么智能的供應鏈，就是這個大腦里反映迅速的神經元體系。安全性、效率、成本、可靠性、靈活性、響應速度，這六大要素組成了支撐這個供應鏈管理體系的邊界。中國企業(yè)長期以來對于安全性、效率和成本這幾項供應鏈管理的基本要素較為重視，但對于代表著供應鏈服務水平的可靠性、靈活性和響應速度的能力建設直不夠。當然這樣的能力建設并不簡單，僅可靠性來說就涉及到供應商的開發(fā)和發(fā)展，這兩項都意味著向供應商開放自己的管理體系，進行利益分享和長期的深度合作。
同樣，對于靈活性來說，也需要廠商在工廠建設之初就與重要的供應商達成協(xié)議，按照供應鏈管理的要求進行廠房布局。中國制造業(yè)的產業(yè)集群中產業(yè)上下游的集群效應弱于產業(yè)聚集效應的現(xiàn)狀，在供應鏈的管理環(huán)節(jié)體現(xiàn)無疑。
智能工廠的信息流、物流、管理流再怎么優(yōu)化、如何同步，也離不開有效的組織架構和充分的人力資源以保持其高效運營。中國的制造業(yè)企業(yè)相對來說組織架構相對層較多，組織內部溝通成本較高，其業(yè)務、職能部門劃分建立在原有的社會化生產的基礎上，強調市場（銷售）導向，在生產上手抓產能，手抓質量。而到了智能工廠時代，客戶參與的產品研發(fā)方式、全面的信息收集和分析、全新的供應鏈管理都要求整個工廠的組織必須圍繞著新的生產方式設計。而對于人力資源來說，開放式的產品設計研發(fā)，智能化的生產設備的操作以及維修養(yǎng)護，工廠信息的收集分析，復雜的供應鏈管理體系無不對智能工廠的人才提出了更高的要求。而這樣的要求也是中國制造業(yè)低端勞動力相對供應充足、高端勞動力長期缺乏的現(xiàn)狀較難滿足的。
而投資回報則是制約智能工廠發(fā)展又桎梏。雖然投資回報問題并不是中國制造業(yè)企業(yè)所獨有，制造業(yè)的企業(yè)也在估算，如果將整個產品從開發(fā)到售后服務的全部關鍵環(huán)節(jié)都納入數據收集和分析體系，那么這個為復雜的信息中樞所帶來的收益是否可以彌補其巨大的成本開支。對于中國企業(yè)來說，對于投資回報的考慮可能還是集中在智能工廠所帶來的生產效率的提高和人員數量的下降是否可以彌補設備和系統(tǒng)的投入支出。盡管中國制造業(yè)的勞動力成本在較近幾年里快速上升，但是和西方發(fā)達制造業(yè)企業(yè)仍然差距明顯。對于歐洲的制造業(yè)企業(yè)來說，如果臺設備10萬歐元，可以用于代替生產線上個人工工序，從而節(jié)省下來兩班倒的兩個工人年工資基本上就已經和設備投入持平。而對于中國企業(yè)來說，制造業(yè)熟練工人的年工資不過也就在5萬元人民幣左右，臺10萬歐元的設備如果只代替了個人工工序的話，其節(jié)省的人員開支只是其設備價格的十分之。這使得勞動力成本對于智能工廠發(fā)展的影響在中國變得并不那么緊迫。
智能工廠既是項系統(tǒng)工程，同時也是家制造業(yè)企業(yè)需要去逐步建設的能力。對不同行業(yè)、不同外部市場競爭格局、不同發(fā)展階段和不同企業(yè)能力的企業(yè)來說，其建設智能工廠的重點和著手點也不盡相同，中國制造業(yè)的產業(yè)升雖然緊迫，但切忌盲目，根據自身情況有的放矢、循序漸進才是通向智能工廠的大道。
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