探寻德国工业4.0奥秘的收获之旅 ——记2015德国工业4.0秋季考察
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    2015年10月4日至12日，e-works组织了“2015秋季德国工业4.0深度考察之旅”考察团。我带领十余名来自军工、汽车零部件、船舶制造、通讯、装备制造、新材料和IT服务行业的企业高管，共同考察了多家有代表性的德国制造企业、工业软件企业和服务机构。

    此次考察取得了丰硕的成果，考察团成员不仅实地感受了德国制造业发展的成功之道，加深了对工业4.0的理解，还深入学习了如何深化应用ERP、MES、SCM、云计算、内存计算、大数据分析、智能装备、工业机器人、物联网等智能制造相关技术，促进自身的转型升级。希望通过总结此次从德国取回的“真经”，对广大制造企业思考自身的转型升级策略起到一定的借鉴作用。

一、金秋十月的收获之旅
   
    金秋十月是收获的季节，也是德国最美的季节。此次考察地点集中在德国南部最富庶、工业最发达的巴登符腾堡州和巴伐利亚州。考察的企业非常具有代表性，包括四家制造企业、四家工业软件企业和一家质量认证与检测机构。五个工作日，九场公务考察，团员十分辛苦，是一次实实在在的干货之旅。


    此次考察的企业包括（按时间顺序）：

• 德国B2B集成解决方案及可控文件传输（MFT）解决方案提供商Seeburger
• 德国MES专业厂商MPDV
• 德国中型管理软件企业abas
• 全球最大的商用洗涤设备制造企业迈科（迈科）
• 全球最大的管理软件公司SAP总部
• 全球最大的木工设备制造企业HOMAG(豪迈集团)
• 全球最大的激光及钣金加工制造企业TRUMPF（通快集团）
• 宝马汽车慕尼黑工厂
• 全球著名质量认证与检测、试验服务机构TUV-SUD
  

二、考察见闻与收获

1．Seeburger：供应链协同之旅

    10月5日上午，考察团一行来到位于德国布雷腾的Seeburger公司总部。Seeburger公司创始人Bernd Seeburger先生、首席运营官Axel Haas先生接待了考察团。

    Seeburger于1986年成立，最早从事汽车行业的企业间信息集成业务，逐渐发展成为面向汽车、电子、食品饮料、快速消费品等各个制造业行业以及零售业和物流行业的企业间信息集成专家。Seeburger目前已经在全球50多个国家和地区设立了19个办事机构，拥有10000多家客户。Seeburger的解决方案对于企业实现工业4.0愿景中的横向集成，即供应链上下游企业之间的信息集成具有十分重要的价值。

    Seeburger提供三方面的业务，B2B信息集成、EAI（企业应用集成）和MFT（可控文件传输）。B2B信息集成通过EDI技术用于实现企业外部信息交换，EAI用于处理大型企业内部各个信息系统之间结构化数据的交互，搭建企业的业务信息总线，保障数据的及时传递。而MFT则是用于非结构化数据的传输，实现安全、可控的企业内外部文档交互。

    Seeburger商务集成套件可以用于对接上千个系统，并实现上千万的数据交换。下图是Seeburger商务集成套件应用场景。同时，Seeburger提供三种软件部署方式，ON-PREMISE（传统模式，即软件部署在客户处）、HYBRID（混合模式）、CLOUD SERVICE（云服务）。



    EDI是Seeburger公司的核心业务。EDI最大的好处是“不可抵赖”性，EDI系统将买卖双方在贸易处理过程中的所有纸面单证改由EDI软件来双向传送，并由计算机自动完成业务处理过程。目前，EDI的应用在中国地区基本还处于WEB EDI的阶段。而WEB EDI与EDI的主要区别是，EDI能真正实现业务自动化，例如客户ERP系统中的计划能直接生成供应商ERP系统中的采购订单，中间无需任何人工干预。而WEB EDI则接近于供应商门户，需要各供应商登录到客户的门户自行查询。

2．MPDV：MES体验之旅
   
    10月5日下午，考察团一行前往莫斯巴赫的MPDV总部进行MES培训及案例分享。e-works的老朋友，MPDV国际市场总监Karl Schneebauer先生热情地接待了我们，MPDV公司的CEO Kletti博士也会见了考察团成员，MPDV总部门口还升起了中国国旗。MPDV公司总部毗邻内卡河，风景优美。最近，公司正在扩建之中，兴建一栋新的办公大楼。

   
    MPDV公司成立于1977年，起步是一家工程公司，80年代初期从事MES软件的研发和项目实施工作，可以说是MES的先驱。2012年，MPDV进入中国，在中国上海设立MPDV中国办事处，为中国企业开展服务。MPDV公司是VDI（全德工程师协会） MES工作组主席，主导制定VDI 5600 标准，出版了多个MES著作，连续3年获得德国创新企业，积极参与工业4.0未来项目。MPDV客户也是遍布全球，涉及汽车、交通、金属加工、塑料、设备制造、电子业、制药、化工等多个领域1000家全球客户。

    在MPDV公司总部开展的培训中，MPDV专家指出，工业4.0涉及企业研发、生产等诸多环节，在MPDV解决方案中，更多是强调在生产管理层面实现工业4.0理念，实现工业4.0的纵向集成。在VDI5600标准中定义的MES功能包括：精细排产、信息管理、质量管理、人事管理、资源管理、效益分析、数据采集、物料管理。要实现工业4.0，MES至关重要，能够有效连接企业管理层与生产现场，打通ERP与生产现场之间的断层。

    MPDV公司专家通过一个应用MES的新工厂与传统的手工方式执行生产计划的老工厂进行对比的案例，生动地展示出MES对企业的价值。MPDV专家还现场演示了从没有接口的老设备中获取生产数据的三种方式，即通过PLC采集设备的开关状态，单位时间的加工次数，以及通过PLC加互感器测量设备的电流，来采集设备开机、空转和加工三种状态的实例，引起考察团成员的浓厚兴趣。通过深入研讨，使大家对MES应用的价值有了更加全面深入的理解。

3．abas：隐形冠军企业应用的ERP

    10月6日上午，考察团到访位于德国卡尔斯鲁厄的abas总部，abas公司联合创始人Peter Forscht先生、CTO Jürgen Nöding先生及abas中国区销售总监杨林先生热情地接待了考察团。


    abas建立了差异化的定位，面向中型企业提供管理软件。abas在29个国家有分支机构，目前已经3300多个客户。成立30多年来，有92%的客户在持续用abas的软件。abas的用户中不少企业是各行业的隐形冠军,他们的理念是Hidden champion run abas。例如这次考察团参观的迈科集团，就是德国著名的商用洗碗机制造商，而五月份的考察团参观的施迈茨公司，则是真空设备领域的隐形冠军。

    abas ERP的关键特性是“四化四性”：移动化、集成化、可视化、平台化，灵活性、易用性、升级性、性价比。基于abas 灵活的多层架构，用户可以根据实际需求，快速个性化系统的屏幕、数据结构、业务流程或者报表。修改的功能在系统升级时不会受到影响。这种架构可以确保系统升级可以在24小时内完成。

    Peter认为，ERP要能够灵活应对业务的变化。abas的ERP实施方法论是先做基本设置，让关键用户将软件用起来，再根据企业实际需求进行适当调整，然后全面推开。通过这种方式，ERP系统的实施周期能缩短30%，大大降低实施成本。

    abas公司CTO Jürgen Nöding先生介绍了abas未来发展趋势：APP化、组件化、开发真正基于云的系统（而不是将老系统云化），以及提高用户体验。目前abas已经有部分应用有了APP，除传统部署模式外，abas还将继续研发移动、WEB以及桌面操作模式。

4．迈科：商用洗碗机是怎么“炼成”的？

    10月6日下午，考察团考察了位于奥芬堡的全球领先的商用洗碗机企业MEIKO（迈科）集团。迈科创立于1927年，距今已有88年历史。迈科公司的主打产品是商用洗碗机，为各种餐厅，酒店，员工食堂、医院、大型航空配餐中心等提供洗涤方案。商用洗碗机的整个洗涤过程由智能化数字仪表自动控制，节省了大量的人力、电力和水资源消耗。同时，迈科新近研发的帮助医院洗涤住院病人排泄容器的专用清洗成套设备解决方案，也成为一个新的卖点。


    在abas ERP的支持下，迈科公司很好地实现了流程自动化与设备自动化非常完美的衔接。迈科公司具有非常多的自动化设备，如激光切割设备，原材料的自动化上料设备、焊接机器人等，生产的自动化水平较高。在工业4.0方面，迈科公司也展开了一些相关工作，比如通过个人终端就可以快速了解生产设备的运行情况；通过物联网实现大型洗碗设备的实时互联，及时的发现设备存在问题，对设备进行更精确的维修或者改造。

    迈科公司CIO讲解了abas ERP系统的实施与应用经验。迈科公司在实施ERP前制定了非常明确的目标，目标包括：通过实施ERP集中并减少各分子公司之间不必要的流程从而提升工作效率；流程变化后的职责更加明确，使工作能够高效、合格的被执行；增强协调性和一致性，保障整个迈科集团流程的一致性、信息的一致性。迈科公司还将ERP拓展部署到了分散在全球不同地区的工厂，其中包括中国工厂，形成了统一的集中管控。通过应用abas ERP系统，各分子公司的备件库存得到了降低了很多，实现了订单的自动处理、付款发票的自动化处理等流程的自动化。

5. SAP：管理软件巨头如何支撑工业4.0？

    10月7日上午，考察团参观了位于沃尔多夫的全球最大的管理软件公司SAP公司总部。SAP成立于1972年，为86%的全球财富500强企业提供企业应用、大数据和分析、实时计算平台、云计算、工业4.0等解决方案，帮助企业实现业务创新。目前，SAP在全球有14个研发中心，120个分支机构，12,800个合作伙伴，并在190多个国家有282,000多家客户。SAP软件支持37种语言版本，25个行业解决方案。


    考察团首先参观了SAP的灵感长廊(Inspiration pavilion)。该长廊展示了IT技术和SAP的发展历程，并展现了大数据、物联网等最新技术的应用，用时间的年轮记录了IT行业的不断创新和互联网的蓬勃发展。例如，记录数据的介质从打孔卡、磁盘、CD、DVD、U盘到内存数据库不断进化，数据量呈现出爆炸式增长。

    接着，SAP工业机械和零部件行业解决方案经理Bernhard Meyer先生为考察团讲解了 SAP软件架构，工业机械和零部件行业解决方案以及SAP对工业4.0的理解。SAP在各行业都建立了价值实现路线图，帮助各细分行业的企业应用SAP实现应用价值。同时，SAP在每个行业都建立了顾问委员会，与行业龙头企业共同把握行业发展趋势和管理诉求，以便在软件系统中能够体现行业最佳实践。


    SAP认为，数字化企业是物联网的基础。下图展示了各行业的物联网应用场景。Bernhard指出，CPS是支撑工业4.0的核心，让机器和信息系统实现互动，而具体的支撑工具包括移动计算、云平台和大数据分析网络。


    考察团还观看了SAP参加今年汉诺威工业展的FESTO模拟生产线的演示。这条生产线充分展示了信息化、自动化与智能化的集成，实现了管理软件与生产线的双向集成。生产线模拟制造一个小型机械产品，包括上料、钻、装配、检测、返工、包装6道工序。在SAP的ERP系统中下达订单之后，在生产线上放上RFID的空托盘，生产线就会自动感应，并开始执行订单的生产流程。每完成一道工序，会通过机器视觉系统对生产状态进行检测，如果合格就将托盘移动到下一个工序，否则会进入返工环节。如果进入到返工工序，就会自动进入SAP的质量管理系统进行分析。



6．HOMAG：木工机械行业的“奔驰”

    10月7日下午，考察团来到了绍普夫洛，参观全球木材加工机床领导厂商HOMAG（豪迈）集团。豪迈集团年营业额9亿多欧元，在中国有很多大客户，如红苹果、索菲亚衣柜、明珠家具等。豪迈集团不仅提供全套的木工家具制造设备，还包括木材加工CAD/CAM，甚至MES系统，根据客户需求提供整体解决方案。

    接待考察团的中国区营销总监施力（Eberhard Schlee）先生在豪迈集团已经工作了42年，其中在中国工作了10年，非常了解中国文化。在施力先生的陪同下，考察团参观了豪迈集团的生产车间。车间有很多电子看板，随时显示机床的加工状态。豪迈集团完全按客户定制化的订单进行生产。

    对于常用的零件，例如生产线的传送轨道，豪迈集团通过一条柔性自动化生产线来进行加工，应用了通快集团的激光切割机、ABB机器人等先进设备，全自动完成零件加工，并通过专用设备自动装配。


    豪迈公司还设立有专门的培训学校，专门用于培养高级技工。通过三年半的学习，学员可以学到很多专业的加工技能、电气设计技能和零部件结构设计技能，并且可以在工厂实习，使每位学员都有丰富的理论实践动手能力。每位学员不但不需要交纳费用，而且每个月豪迈公司还会支付工资。完成学业之后，学员可以自行选择是否留在公司。在参观过程中，我们还碰到了两位中国学生。

    豪迈集团在木材加工行业里做到了极致，给我们留下了深刻印象。

7．TRUMPF：激光切割机如何“削铁如泥”？

    10月8日上午，考察团来到德国迪钦根参观了TRUMPF（通快集团）总部，通快集团创立于1923年，共有1.1万名员工，主要生产各类机床用的激光器和激光加工机床，以及数控冲压和折弯机床。2014年集团营业额27亿欧元，增长了15%，在激光加工领域排名全球第一，也是全球第三大机床制造企业。

    通快集团非常重视研发投入，研发投入占公司营业额的10%，且研发投入的增长大于营业额的增长。2014年初，通快集团在激光生产部门创立了一个新部门——“增材制造”，研发利用激光技术3D打印金属材料机器。
在通快集团的产品演示大厅，考察团观看了通快的激光切割机、冲压机床、折弯机以及自动上下料装置的加工表演，加工效率和质量十分震撼，可以说是削铁如泥，让大家领略了全球最先进的机床技术。


    通快集团的高端激光切割机床加工效率超过普通机床的三倍以上，可以实现高速、高精密的激光加工和冲压、折弯。激光源可以实现多台设备共享，并实现三维的激光切割和焊接。CAD/CAM软件也是通快集团自主研发。通快集团的冲压机床可以实现在一台机床上完成工件所有的加工工序，因而能够胜任复杂的三维钣金加工，还提供配套的自动上下料设备。

8．宝马慕尼黑工厂：柔性自动化，打造个性化的宝马三系

    10月8日下午，考察团来到了位于慕尼黑的宝马工厂进行参观。由于工厂位于慕尼黑的市中心，工厂结构非常紧凑，主要生产集中三到五层。考察团首先参观了工厂对面的宝马世界，这是一个集销售和体验为一体的超级汽车展示中心，各式各样不同类型的宝马旗下品牌车型和老式的经典车型都陈列在这里。



    首先参观的是冲压车间。硕大的车间没有看到一个工人，全部依靠设备自动化完成。零部件加工完成后，都会进入生产线的传送轨道，直接转移到下一道工序。

    紧接着，来到宝马焊接车间，同样是没有任何人员在现场操作，所有的焊接工作全部是有ABB的焊接机器人来完成，并且机器人之间都是协同工作，相互配合，井然有序。最多的一个焊接工位有8台ABB机器人设备在一起同时操作，在既定的操作区域内，机器手的运动轨迹非常合理，既没有浪费过多的动作，也能合理的避开其他机器手臂以及其他外部障碍物。对于不同车型，机器手能自动更换夹具。


    据工作人员介绍，整个冲压自动化生产线大约有80人，这些人基本上都是在后台工作，编制生产计划、监控设备运行、调整设备等，整条车身冲压线高度自动化。在喷涂自动线我们也看到了同样的状况，喷涂线的机器手能自己判断汽车的颜色，更换相应的颜色完成涂装。

    唯一看到工人较多的地方就是装配线，但从工人们的工作来看都是一些非常轻松的，基础性的工作，在工序完成的地方配有视频监测设备，能自动的监测工人们的装配情况，确保没有错装与漏装。

    最后，汽车通过检测线后就可以出厂，平均58秒下线一辆车。慕尼黑宝马工厂生产的是宝马3系的全部车型，但从白车身入库开始，就完全根据客户的订单进行生产和定制。根据客户需求，不同车型同时生产，真正意义上实现了混流生产。

9．TUV SUD：工业4.0秋季考察的“点睛之笔”

    10月9日，考察团到访德国最大的质量认证与监测机构TUV SUD(南德意志集团)。位于慕尼黑的德国最大的质量认证与监测机构TUV SUD，是一家在欧洲乃至世界都非常权威的中立专业服务机构，成立至今已有接近150年历史，全球有800个分支机构，员工总数22000名，年营业额超过20亿欧元。

    TUV SUD负责战略与创新的资深专家Armin Pfoh博士给考察团进行了培训。他认为，越来越多的企业会在维修及服务阶段采用大量的物联网技术，通过物联网采集产品的使用状况，例如做出预防性的维修维护工作，更好的为客户提供服务。

    Armin博士诠释了智能工厂的内涵，它包含由智能的设备组成智能车间，由智能车间最终组成智能工厂，使设备与设备、设备与人之间形成互联。在智能工厂中，设备与设备之间可以自由的对话并进行决策，从而协作完成工作。尤其是对于定制化产品的生产，各种不同的客户定制化产品在同一生产线上进行混流生产，设备必须要对应不同的订单需求做出生产决策，高度的自动化、智能化。另外，智能工厂的建立伴随而来的将是数据与流程的复杂性不断增长，给企业带来很大挑战。

    随着智能工厂的建立，设备与设备之间的信息交互将会越来越多，设备也会变的高度的模块化，各种不同的模组即插即用，所以统一的信息交互的标准非常重要。同时，伴随着智能工厂的建立，涉及到工业领域的设备安全与信息安全就变得越来越重要。如果某一个设备或者控制系统在运行过程中被入侵，引发的灾难将会不可想象，甚至导致整个工厂的瘫痪。因此，工业设备的信息安全防护非常重要。

    工业4.0到底离现实还有多远？对于考察团成员提出的问题，Armin博士引用Gartner发布技术成熟度曲线 hype cycle进行了解答。Armin博士认为，工业4.0还处于技术成熟度曲线的一个概念热炒的上升阶段，离真正落地应用至少还需要十年。

    培训结束后，TUV专家带领考察团一行参观了TUV的工业信息安全和工业通讯协议实验室，实地了解TUV在工业领域安全方面所做的一些实验工作。考察团还参观了TUV学院，据了解TUV学院在中国还设有分支机构，同时在全球有超过2500名专业讲师讲授逾12000个课程，在电子仪器、机械加工、农业和食品等不同的行业设有大量的培训课程，为从事各岗位的专业人士和管理人员提供在职培训，并按照实际需求和情况提供定制化的解决方案，培训完成后还会授予TUV的认证证书，在欧洲乃至世界都有非常高的权威性。

三. 考察的丰硕成果

    本次考察取得了丰硕成果，给参与考察的企业家带来了诸多启示，对于企业的转型升级起到切实的指导作用。考察的成果可以归纳为以下几方面：

1. 领悟德国制造业成功的秘诀
 
a）专注与专业铸就成功
   
    德国很多制造企业有着悠久历史，很多都属于家族企业。家族企业有种使命感，要把企业做专、做强。通快集团就是一个典型的家族企业， 20世纪20年代，从做绕线轴开始发展，历经90多年专注于机床设备的研发生产，现在已成为机床行业里全球范围难寻敌手的专业“大佬”。洗碗机设备供应商迈科也是家族经营的模式，历经88年，洗碗设备遍布全球。很多大型机场、星级酒店和游艇等高档场所，都能见到迈科的身影。而豪迈集团的专业木工机械设备搭载了专业的信息系统，使用设备可以不用再额外购买数据采集系统，而且能与现有的管理系统集成。

  b）注重技术创新，强调核心技术

    德国制造强调技术创新，企业对于技术研发非常重视。例如通快集团的研发投入占公司营业额的10%，且研发投入的增长大于营业额的增长。豪迈公司提供针对板式家具加工的全套自动化设备与解决方案，“打遍天下无敌手”，成为中国家具企业的标配。

  c)目标瞄准全球市场

    此次考察参观的企业都是全球化的企业，SAP更是全球最大的管理软件商。我们参观的软件厂商，如SAP和abas，在软件开发之初，就定制了多语言版本的计划。随着企业规模扩大，业务增加，多语言版的优势可使其迅速展开全球化的服务；Seeburger的客户遍布全球50多个国家15个行业；TUV SUD在全球有800个分支机构。

  d)为客户提供整体解决方案

    豪迈公司不仅为客户提供板式家具加工的各种数控设备，还提供CAD/CAM乃至MES软件。通快集团也提供了从智能装备到上下料自动化设备，到CAD/CAM软件的一体化解决方案。

  e) 隐形冠军是德国制造业发展的脊梁
   
    支撑“德国制造”不仅有众多世界500强企业，还有很多细分行业的 “隐形冠军”。这些企业注重技术创新，真正为客户创造价值，追求做强，而不盲目追求做大。这些隐形冠军更值得中国制造企业在转型升级过程中进行借鉴，同时，由于他们具有长期的技术和know-how的积累，也是中国制造业走出去很好的并购对象。

2.德国企业理性推进工业4.0

    此次考察的九家企业，都提到了工业4.0，但他们并没有盲目推进，而是根据自身的情况，理性务实地找到与工业4.0的结合点。

  a) 注重推进信息化、自动化与智能化集成
   
    工业4.0的核心是信息化、自动化与智能化的集成，实现产品的个性化定制。SAP作为德国工业4.0战略的核心成员，将解决方案扩展到了MES和MII（制造智能），非常注重与自动化厂商实现纵向集成；同时，SAP提供了PLM、ERP、SCM、SRM等一体化解决方案，可以实现工业4.0的价值链端到端集成。此次参观的Seeburger公司的解决方案是实现工业4.0中横向集成的枢纽，而MPDV公司提供的MES系统，则是企业实现纵向集成的关键环节。

  b) 注重推进工业互联的标准

    要实现工业4.0，智能制造，工业互联的各种标准不可或缺。首先是设备之间信息交互的标准。随着智能工厂的建立，机器与机器的M2M互联越来越重要，因此迫切需要建立统一的信息交换标准。在参观TUV时，专家介绍了IEC61850标准，它是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。但是在工业自动化领域标准还未统一，目前正在推进OPC标准。其次是软件之间的信息交互的标准。例如EDI在国外已经应用了20年，汽车、电子、通讯等行业都采用EDI标准来实现企业间的信息集成，Seeburger就一直在推进EDI应用。

  c) 工业安全至关重要

    伴随着智能工厂建设的推进，工业设备的安全和设备的信息安全越来越重要，必须要引起企业的高度重视。如果关键设备或控制系统在运行过程中被入侵，引发的灾难将会不可想象，甚至导致整个工厂的瘫痪。

  d) 强调MES应用

    考察过程中，多位专家认为，工业4.0是一个庞大的概念，涉及企业研发、生产等多个环节，不是某个环节实现了自动化就能称之为实现了工业4.0。在工业4.0概念实现过程中，MES可以说是一个非常关键的要素，能够有效地链接企业管理层与生产现场，解决了ERP与生产现场之间的断层。

3）德国工业软件产业的发展思路值得借鉴

  a) 精准定位

    德国的工业软件企业都有精准的定位，不会盲目的贪大求全。他们既有SAP、西门子这样的工业软件巨头，也有像abas、MPDV这样专注于某一领域的中型软件企业。abas就是定位于中型制造企业，用户忠诚度达到92%，很多客户使用abas软件一用就是几十年，把软件用深用透，使用abas软件支撑了企业的国际化运作。

  b) 组件化、平台化，授之以渔

     这次参观的四家工业软件企业，不约而同地提到了软件的组件化、平台化。授之以鱼不如授之以渔，企业可以灵活选择那些真正与企业业务相关的功能模块，并随着企业发展逐步拓展其他功能。

  c) 对实施方法的优化

    德国的工业软件企业对传统的实施方法进行了优化。例如，abas认为ERP实施的失败，其主要原因可能是方法论的问题。一般来说，软件厂商只是根据客户需求修改软件功能，然后二次开发，就提交客户（也许提交后会进行二次修改）。但其实软件本身有些功能可能更好用。最后，调研时没弄清需求，实施周期过了，预算也没有了，只好匆匆上线。abas的ERP实施方法是先调研，然后让业务部门中的关键用户，把系统用起来，再来判断系统标准功能是否满足业务需求，确实必要，再进行适当的配置或定制开发。这样将ERP实施周期缩短30%。