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在互聯(lián)網(wǎng)時代,“數(shù)字化”這個詞很多人并不陌生。但是工業(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字化”究竟意味著什么?是不是給一個設(shè)備,裝上芯片和傳感器,再通過后臺編程軟件,設(shè)備就能搖身一變,成為“智能”呢?

答案當然是否定的。如果如此簡單,那么每家制造企業(yè)只需要擴招一批軟件工程師,幫設(shè)備寫寫代碼就行了?？涩F(xiàn)實是,工業(yè)領(lǐng)域的智能化進程仍然緩慢。工業(yè)數(shù)字化的難點究竟在哪里?

中國企業(yè)普遍誤讀數(shù)字化

把整臺飛機都轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù),“塞”進電腦里,由電腦運算試飛結(jié)果,不再像傳統(tǒng)工業(yè)那樣,先造出一臺真飛機,讓它去做真實的撞墻試驗

2016年7月,上海華佗路1號參觀者如云。GE(美國通用電氣公司)在亞洲設(shè)立的第一家數(shù)字創(chuàng)新坊剛剛在此成立。

很多人對GE的印象,還停留在過去那個涉足航空、醫(yī)療、石油天然氣、發(fā)電、水處理、能源管理、運輸?shù)榷鄠€領(lǐng)域的工業(yè)制造企業(yè)。但從4年前,GE就旗幟鮮明地宣布,要轉(zhuǎn)型成為一家“軟件公司”。

這不是口頭說說的。上海的這家數(shù)字創(chuàng)新坊,投資1100萬美元,占地4000平方米,未來數(shù)年,這里預(yù)計將迎接超過上千名“碼農(nóng)”(軟件程序員),而不是產(chǎn)業(yè)工人。數(shù)字創(chuàng)新坊的效果立竿見影:僅開張3個月,這里就接待了上千名客戶,一半是來洽談業(yè)務(wù),一半是政府機關(guān)、企事業(yè)單位前來參觀。

這一切,都因為今天的智能制造、工業(yè)4.0,已經(jīng)繞不開一個關(guān)鍵支撐:數(shù)字化。

“中國企業(yè)對數(shù)字化的理解普遍是迷茫的。”說這話的人是陳萍生,美國林肯大學工程博士、美國國家一級注冊工程師。近幾年,他時常被國內(nèi)各大企業(yè)、高校論壇請去演講,幾乎成為中國工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型的“宣講者”和“推進者”。

許多中國企業(yè)誤以為,給車間或設(shè)備裝個芯片,編個程序,機器就能“數(shù)字化”了。在陳萍生看來,這是一種誤讀。工業(yè)數(shù)字化最關(guān)鍵的不是生產(chǎn)端,而是更前面的設(shè)計端。

打一個比方。傳統(tǒng)工業(yè)中,有人制造出一臺新設(shè)備,他必須全部造完,零件組裝好,隨后試運行,而運行中發(fā)現(xiàn)錯誤,修改是很累的,零件拆了改,改了再裝,一次次人工試驗、動手安裝,最終才能完成。

數(shù)字化是什么意思呢?就是這臺設(shè)備無需真的“造”出來。把每一個零部件的材料、物理屬性、形狀大小全部輸入電腦,怎樣運作的工作原理也輸入電腦。隨后由電腦來模擬它運行時是什么狀況,會有哪些效果。工程師如果覺得結(jié)果不過關(guān),可以直接在電腦里修改設(shè)計。

陳萍生舉例,20多年前,美國制造波音飛機時,已經(jīng)采取整機“數(shù)字化”,把整臺飛機都轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù),“塞”進電腦里,由電腦運算試飛結(jié)果,不再像傳統(tǒng)工業(yè)那樣,先造出一臺真飛機,讓它去做真實的撞墻試驗。其背后能節(jié)省大量的人力和物力成本,而后續(xù)的修改流程也簡單到不可思議。當時電腦運算的精準度已經(jīng)達到99%以上。

這才是真正的“數(shù)字化”。簡言之,是把現(xiàn)實中的工廠,從設(shè)備、流水線到車間,一切都轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù),由電腦虛擬運作,產(chǎn)生一個個模擬結(jié)果。不滿意,直接在電腦里改。如果等一切都已經(jīng)變成物理設(shè)備,成為真實的生產(chǎn)線,再提什么“數(shù)字化”,就為時已晚了。

優(yōu)秀工程師都做不了的事情,電腦能做

遺憾的是,中國目前大部分制造企業(yè),并沒有數(shù)字化的能力。一提智能制造,大家第一反應(yīng)就是趕緊買智能設(shè)備。但關(guān)鍵之處其實在設(shè)計端就開始了

數(shù)字化的另一個作用更加驚人。對某些產(chǎn)品來說,全世界最優(yōu)秀的工程師都做不了的事情,電腦卻能勝任。

作為頂尖工程師,陳萍生解釋,許多零部件的運算,有限的人力壓根無法完成。比如說,一塊規(guī)則的方形零件,人力能夠計算它的效能,可一旦零件是不規(guī)則形狀,邊緣彎彎曲曲,人力就無法計算了。而不可思議的是,電腦卻能。電腦運算時,可以把這個不規(guī)則零件,分割成為成百上千個規(guī)則的小方塊,再合并出一個運算結(jié)果。

過去,有一些設(shè)備號稱是“黑箱”,一旦完成封裝,人類就無法知道其內(nèi)部發(fā)生什么變化,難以測算。可是現(xiàn)在這些都不是問題,只要提前把設(shè)備“數(shù)字化”,電腦就能算出“黑箱”里面究竟會發(fā)生什么。

對當代工程師來說,有些計算真的只能依靠電腦。換個角度說,一家工廠如果不進行“數(shù)字化”,那么制造某些產(chǎn)品時,往往只能“兩眼一抹黑”。我們也能略微理解,為什么某些中國制造的產(chǎn)品性能,總是比不過先進的“德國制造”。

陳萍生曾經(jīng)接觸過一位中國工廠老板,他雇傭的工程師耗費了很大精力,才組建出一臺重型設(shè)備,體積龐大,效能低,但工程師已經(jīng)盡力。

同樣的產(chǎn)品,另一家外企用“數(shù)字化”設(shè)計后再制造,體積不到一半,形狀漂亮,性能也在電腦里調(diào)試到了最佳。電腦在模擬運作時,可以給出一系列數(shù)據(jù),工程師發(fā)現(xiàn)哪些地方受力小,就去掉一些以節(jié)省體積,哪些地方比較關(guān)鍵就重點改良。而中國廠家的工程師卻非得讓真實的設(shè)備一遍遍跑結(jié)果,修改時還不能真的“拆箱”大動干戈。

“這不是工程師水平高下的問題。”陳萍生說,“這就是數(shù)字化和傳統(tǒng)工業(yè)制造的區(qū)別。”

機器與機器之間怎樣連接?工廠怎樣安排流水線才會效率最高?一個崗位究竟需要幾個工人最合適?一切都可以在電腦的虛擬世界計算,找出一個最佳方案。當電腦運作了成百上千個方案后,它就會變成一個工業(yè)“數(shù)據(jù)庫”,為管理者提供決策參考。管理者不用跑現(xiàn)場,生產(chǎn)管理統(tǒng)統(tǒng)變成了數(shù)字。

遺憾的是,中國目前大部分制造企業(yè),并沒有數(shù)字化的能力。一提智能制造,大家第一反應(yīng)就是趕緊買智能設(shè)備。但關(guān)鍵之處其實在設(shè)計端就開始了。

光螺絲釘就能每年節(jié)省0.5億美元

電腦發(fā)現(xiàn),有些緊固扣件是類似的,不需要重復(fù)采購;有些可以重復(fù)使用,一個工廠用完,可以挪到另一個工廠繼續(xù)用。結(jié)果,GE現(xiàn)在每年少購買0.5億美元的緊固扣件。這一切,人工做不到

理解了數(shù)字化,再來看GE的數(shù)字創(chuàng)新坊,就不難理解這家工業(yè)企業(yè)究竟想干什么。

GE的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,其實是從自己做起的。譚瑞忠,GE數(shù)字集團中國區(qū)數(shù)字化首席技術(shù)官、上海GE數(shù)字創(chuàng)新坊總經(jīng)理,講了一個螺絲釘?shù)墓适隆?/p>

GE全球有500多家生產(chǎn)工廠,每年螺絲釘?shù)染o固扣件的采購量就達到2.5億美元。當生產(chǎn)管理全部數(shù)字化后,電腦發(fā)現(xiàn),有些緊固扣件是類似的,不需要重復(fù)采購;有些可以重復(fù)使用,一個工廠用完,可以挪到另一個工廠繼續(xù)用。結(jié)果,GE現(xiàn)在每年少購買0.5億美元的緊固扣件。這一切,人工做不到,只有電腦能發(fā)現(xiàn)。由此類推,幾年中GE的全球工廠已經(jīng)節(jié)省了5億美元。如今,GE在全球成立數(shù)字創(chuàng)新坊,就是想把這套數(shù)字化工廠的經(jīng)驗作為新業(yè)務(wù),推廣給更多的工業(yè)客戶。

對中國的工業(yè)來說,如今充滿機遇。

有一家中國汽車制造工廠的高管對譚瑞忠說,他們認為未來的汽車廠不僅是制造商,更是服務(wù)商,從制造業(yè)轉(zhuǎn)型成為服務(wù)業(yè)。就連專業(yè)做電梯的迅達公司,也宣布自己要做服務(wù)。全球每天大約有10億人在使用迅達電梯。電梯其實可以定位人的出行軌跡,集成很多消費數(shù)據(jù),未來人們可以通過電梯定制服務(wù)。

這一輪制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展已經(jīng)跳躍了工業(yè)領(lǐng)域,向服務(wù)業(yè)“跨界”。而所有這一切,都需要制造廠商搭建一個互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)平臺。

譚瑞忠說,最近他接到溫州小企業(yè)的參觀請求。“這是好事,從側(cè)面說明中國工業(yè)的轉(zhuǎn)型需求其實非常迫切。許多小企業(yè)都開始意識到,不轉(zhuǎn)不行。”

想賺快錢,就別涉足工業(yè)

房地產(chǎn)和金融業(yè)不斷擠壓工業(yè)。裴威有一次回到深圳去見老同事們,大家聊了兩個小時,其中1小時被迫在聊房地產(chǎn)

有一個問題始終難以解釋:中國的大型制造企業(yè),不缺錢,也不愁人,他們?yōu)槭裁床荒茏约航M建軟件團隊,進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型?

裴威(化名)原本是通訊領(lǐng)域的軟件工程師,而后投身于工業(yè)。作為一名IT人士,他把原因歸納為三點:

其一是付不起薪水。數(shù)字化必須依靠電腦的工程軟件。而國內(nèi)一直以來都覺得軟件不值錢,盜版泛濫,售價很低。IT人士可以選擇做金融軟件、互聯(lián)網(wǎng)軟件,工資高,就業(yè)面廣,這樣就會覺得開發(fā)工業(yè)軟件實在得不償失。

“連三級軟件工程師都不愿意做工業(yè)軟件開發(fā)。”裴威說,即使不論薪水,退一步說,廠長和管理層必須接受軟件是貴的,十分重視軟件人才才行。而目前,能盈利的工業(yè)軟件只有一種模式:軟件和硬件必須綁定一起賣。

其二,軟件人才即使愿意來,但他對工廠業(yè)務(wù)不理解。如果不知道工廠有幾個工位,互相怎么配合,生產(chǎn)流程怎樣,即使是頂尖的軟件人才短期也難以施展才華。

比如東方國信智能系統(tǒng)有限公司給洗發(fā)水企業(yè)定制系統(tǒng)開發(fā)。不同的洗發(fā)水企業(yè)采購流程五花八門。有的采購?fù)耆獍?有的每月有計劃,有的半年才出一個計劃,需要程序員準確掌握工廠的生產(chǎn)流程,背后功夫可見一斑。

“在國內(nèi),沒有兩家工廠的自動化程度一樣,沒有兩家工廠的系統(tǒng)一樣。”裴威說,而歐美早已走過群雄混戰(zhàn)的階段,幾家大廠和服務(wù)商在自動化和生產(chǎn)流程上已經(jīng)建立了封閉的標準。

其三,房地產(chǎn)和金融業(yè)不斷擠壓工業(yè)。裴威有一次回到深圳去見老同事們,大家聊了兩個小時,其中1小時被迫在聊房地產(chǎn)。他只能總結(jié)說:“想賺快錢,就別涉足工業(yè)。”

譚瑞忠也是一名軟件工程師,做了26年的“碼農(nóng)”。上海的數(shù)字創(chuàng)新坊一半以上員工都來自IT企業(yè),如IBM、微軟、蘋果等。IT公司在轉(zhuǎn)型時,總會碰到一個難以突破的瓶頸,“我們永遠是乙方,給甲方做軟件時,很難真正做到位,IT公司想深入了解某個專業(yè)領(lǐng)域是比較難的。”譚瑞忠說。

而GE自帶很深的工業(yè)背景,搭建數(shù)字集團時,相當于在內(nèi)部完成工業(yè)和數(shù)字化的整合,一切變得容易了,也由此吸引了一批IT人才。

GE為什么有動力組建數(shù)字團隊呢?裴威這樣揣摩:

“GE自己就是參與飛機發(fā)動機制造的,發(fā)動機市場漸趨飽和,新訂單少了怎么辦?一個新興市場就是發(fā)動機維修也可以賺錢,GE可以用數(shù)字化技術(shù)搶占維修市場。簡單說,因為GE本身就是賣高端產(chǎn)品的,它現(xiàn)在從賣產(chǎn)品升級到賣服務(wù),且它的服務(wù)對象都比較有錢,所以動力很足。”

什么是真正的工業(yè)4.0

工業(yè)4.0和3.0沒有本質(zhì)區(qū)別。工業(yè)4.0時代頻繁提及的技術(shù),其實3.0時代早就存在,只是今天電腦更快,科技便宜,溝通成本低,環(huán)境成熟了

陳萍生有一個觀點,許多人表示驚訝。他說:嚴格講,工業(yè)4.0和3.0沒有本質(zhì)區(qū)別。

上世紀80年代,他在美國讀書時已經(jīng)學到了3D打印、AI機器人、大數(shù)據(jù)。上世紀90年代,美國的飛機已經(jīng)在電腦里虛擬試飛。甚至再往前追溯,1969年,美國通用汽車工廠已經(jīng)使用工業(yè)機器人。到了2000年,汽車工廠還是機械手臂,除了動作更快,兩者沒有本質(zhì)差別。理念沒變,科技也沒有顛覆性突破,那么4.0和3.0的差異是什么呢?

簡單說,以前的科技非常昂貴,不好普及?，F(xiàn)在我們一部手機里的數(shù)據(jù),30年前用整個客廳都裝不下,還需要配發(fā)電機組和冷卻設(shè)備,而今天所有數(shù)據(jù)都可以集成在小小的手機里,連小朋友都可以玩,人和科技之間沒有了距離。科技開始變得便宜和普及了。技術(shù)并沒有發(fā)生顛覆性改變,但是它在不斷優(yōu)化。

對工程設(shè)計來說也是如此,30年前電腦要算3天,現(xiàn)在電腦只需要1分鐘。10年前,網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)就有了,只是民用網(wǎng)絡(luò)寬帶沒普及。

工業(yè)4.0時代頻繁提及的技術(shù),其實3.0時代早就存在,只是今天電腦更快,科技便宜,溝通成本低,環(huán)境成熟了。幾十年前研發(fā)飛機的伙伴大多是美國本土公司。但到了今天,全球供應(yīng)商可以一起共同開發(fā)。

“我們也不必把工業(yè)4.0太過神話。”陳萍生說,理解了它的本質(zhì),就懂得怎么用好它。

數(shù)字創(chuàng)新坊的一位工程師也表示,現(xiàn)在中國制造廠商的數(shù)字化軟件,就是他20年前剛畢業(yè)時用的。

呂川,中國科技大學少年班博士,如今已是東方國信智能系統(tǒng)有限公司的運營負責人,他認為,工業(yè)4.0需要達到一些標準:

首先得滿足柔性生產(chǎn),多品種小批量。其次是生產(chǎn)端能夠延伸到服務(wù)端,比如原先廠家只賣空調(diào)壓縮機殼,賣完交易結(jié)束,但現(xiàn)在它可以在殼上進行數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控,一旦熔鑄的環(huán)境溫度有異常,比如撞車,數(shù)據(jù)能夠跟蹤變化,提前預(yù)警,這就從賣產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)橘u服務(wù)。GE 所代表的美國制造業(yè)提倡的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,其核心就是服務(wù)。

而第三是資源配置,從單個生產(chǎn)孤島連接為云平臺、云工廠。比如某個紙質(zhì)印刷需要高端印刷機,云工廠能把所有高端印刷設(shè)備信息匯總,任務(wù)指派給附近設(shè)備。換句話說,生產(chǎn)力變得可以流動,那將突破經(jīng)濟學的常規(guī)理論。

每家工業(yè)公司都成為智能公司

工廠老板的思維就是不相信虛擬,他們巴不得所有東西都眼見為實,隨后弄個鐵架子鎖在辦公室里,這樣才安全

懂得了數(shù)字化是什么,中國制造如何追趕?譚瑞忠認為首先還是觀念問題。

大公司如英特爾、迅達電梯,包括GE自己,都是董事長和高管們先意識到轉(zhuǎn)型,接下來執(zhí)行就順暢了。如果企業(yè)一把手沒有這種轉(zhuǎn)型意識,往往注定一場空。

中國制造業(yè)的發(fā)端,是從低端民生用品起家的。憑著人口紅利,中國工廠可以用成百上千工人給國外大廠代工。這兩種模式帶動了我們的制造業(yè)起步。所以中國的工廠老板一般都比較勤奮、刻苦、事必躬親,卻對科技理解不足,缺少管理系統(tǒng)意識,也缺少團隊運作意識。

“一些工廠老板的思維就是不相信虛擬,他們巴不得所有東西都眼見為實,隨后弄個鐵架子鎖在辦公室里,這樣才安全。”呂川說,目前只有幾家全球大企業(yè)如波音、GE等才有實踐案例。因為飛機制造在設(shè)計之初就是計算機直接模擬的,自然而然后面信息數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫管理等都比較容易。而除此之外的工業(yè)領(lǐng)域,普遍比較保守。

“我接觸到的企業(yè)主,大多都是重資產(chǎn),重視動手。對于數(shù)字化太過陌生,也不理解電腦。”陳萍生說,他甚至把希望寄托在企業(yè)主的二代、三代們身上,這批年輕人在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境長大,對于數(shù)字化一講就能懂,理念轉(zhuǎn)變可能更快。

呂川對未來保持樂觀。過去,中國的制造業(yè)是從短缺經(jīng)濟發(fā)展而來,產(chǎn)品完成八九分就能銷售一空。然而我們已經(jīng)進入一個產(chǎn)能過剩的時代,自然會倒逼中國工廠精益求精。

“我們的金融、房地產(chǎn)、純互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品即將進入下半場,紅利開始降低。而工業(yè)已經(jīng)開始意識到必須轉(zhuǎn)型。誰轉(zhuǎn)得早,未來就有無限的可能。”

有人說,新工業(yè)時代,每一家工業(yè)公司都應(yīng)該成為軟件與分析公司。也有學者歸納,美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”是以軟帶硬,德國的“工業(yè)4.0”是以硬帶軟。對中國企業(yè)而言,走德國模式設(shè)備太貴,走美國模式在第一步數(shù)據(jù)采集端就跟不上。

全球都沒有標準答案,中國企業(yè)的路看來只能慢慢摸索。(記者 龔丹韻)