寻找智能制造的原动力与成功之道
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    5月13日至23日,e-works成功组织了第四届美国智能制造与工业物联网考察团,访问了领先的工业软件企业PTC、Kronos和Altair,参观了哈雷摩托、福特工厂、约翰迪尔工厂等制造企业,拜访了供应链平台运营商Covisint和全球领先的工业自动化厂商罗克韦尔总部,还前往密西根大学参加了智能制造培训。充实的内容,让考察团成员和我自己都获益良多。本文结合考察团成员在考察总结时的发言,对此次考察的收获与感悟进行总结。

    1. 必须反思推进智能制造的原动力是什么?

       美国的制造企业一直非常注重信息技术和自动化技术的应用,正是在这样的土壤里,才会产生GE、PTC、罗克韦尔、Autodesk、ANSYS、Kronos这样的IT与OT巨头。首先,美国的人工成本很贵,美国企业推进智能制造最重要的原动力之一就是减员增效,在标准化的基础上推进自动化,实现少人化,保持较高的劳动生产率;同时,美国也存在着年轻劳动力减少的问题,因此,推进少人化与自动化是一个现实选择。其次,在市场经济的完全竞争环境下,产品生命周期越来越短,产品品种越来越多,批量越来越小,需要满足的法规越来越严苛,客户对产品品质和用户体验的要求不断提升,因此,企业要保持竞争力,必须实现数字化转型,对生产设备、生产线、生产车间,乃至整个企业进行数字化、智能化改造。第三,物联网、移动应用、云计算、增材制造、人工智能等新兴技术的兴起,对制造企业改善运营带来了新的机会。因此,以美国为代表的发达国家的领军制造企业,非常清晰地将推进智能制造作为一种保持和提升竞争力的手段。第四,美国已经将低端产品制造大部分外包,真正留在美国的,是复杂产品、附加值高的高端制造。即便是高端制造,也是把大量零部件的制造外包,广泛通过供应链协作。因此,美国制造业非常强调供应链协同和智能物流的应用,实现工业4.0所强调的横向集成。

      反观我国目前的智能制造热潮,依然没有走出政府出题目,专家定方向,企业报项目,最终政府买单的框框。拿到几千万的无偿资助,对于大部分利润率不高的制造企业而言,实在是有太大的诱惑。这样的免费大餐,实际上让很多企业已经忘记了推进智能制造的原动力,迷失了推进智能制造的方向。一些拿到大项目的企业,智能制造究竟怎么做还没想清楚。就像我国很多公司上市了,如何使用募集资金还没想清楚一样,因为他们把上市当做目标,而非手段。我很担心,一些智能制造的示范生产线真的只能用于专家检查时“示范”一下。正是在这种环境下,很多企业才会把推进工业4.0和智能制造当做一个漂亮的广告词,把简单的按订单配置,吹成个性化定制;把大量使用机器人当做智能制造的代名词;也正是在这种政府主导的模式下,一些地方政府才会盲目出台类似鼓励“机器换人”的政策。我希望更多的企业能够冷静地思考自身的发展现状和数字化转型战略,分析推进智能制造的可行性、必要性和紧迫性,真正把智能制造当做一个帮助企业提升竞争力的手段,而非目标,从而找到推进智能制造的突破口,不要被“拔苗助长”。

    2. 创新精神和企业文化是智能制造成功的基石。

        此次考察的企业中,哈雷戴维森摩托和约翰迪尔给我留下了深刻印象。原来我以为哈雷摩托几万美元一台,属于摩托中的奢侈品,应该采用个性化定制的生产模式。实际上,走进哈雷戴维森公司位于密尔沃基的动力总成工厂,我才发现这个工厂生产规模非常大,采用的是大批量定制的生产模式。哈雷摩托的年销售量是26万台,年营业额60亿美元,员工仅1万名,生产率非常高。哈雷在车间中建立了很多智能制造单元,十分重视质量检验。哈雷公司不断投资进行智能化改造的本钱,实际上是产品的高附加值和很高的毛利。哈雷摩托就像西部牛仔一样,彰显了一种美国精神,成为很多成功人士的爱物。不少客户非常喜欢在购买的标准产品上进行改装,实现真正的个性化,因此,哈雷摩托的业务中,除销售整车之外,还有大量的配件销售。多年以来,哈雷的车友会发展壮大,很多车友除了一起飙车,还一起从事公益事业,这赋予了哈雷品牌更深的内涵。可以说,哈雷卖的不仅是产品,更是文化。


体验哈雷摩托

        此次考察是我第二次参观约翰迪尔工厂,上次是播种机工厂,这次是联合收割机工厂。这次参观,依然是返聘的老工人当讲解员,我们坐着参观车,穿行于面积有几十个足球场大的工厂。工厂很多地方正在进行大规模的改造,令人印象最深刻的是喷涂车间,硕大的构件被天车吊着,先进行防腐处理,再由机器人喷涂,最后人工进行检查。收割机工厂有60台焊接机器人,但仍然有500名工人从事焊接工作。一路上,我们碰到很多工人走过,都热情地跟我们挥手致意,洋溢着自豪感。在约翰迪尔的展厅,我看到了一张约翰迪尔公司的介绍彩页。令我略感惊讶的是,这个公司非常坦诚地告诉每一个参观者,过去几年约翰迪尔遇到巨大的挑战,年营业额从2014年的360亿美元降低到2016年的266亿美元,净收入从31.6亿美元降到15.2亿美元。我想,这家已有180多年历史的公司,在发展过程中不知道经历过多少次风雨,已经能够从容应对。正是这种信心,让面临巨大压力的约翰迪尔在市场低迷的时候,仍然在做大规模的智能化改造,积极研发智能互联产品,推进物联网应用。我又仔细查阅了公司的报表,2017年第一季度,约翰迪尔的业绩已经开始回升。约翰迪尔的确是值得我国企业学习的标杆。

        此次考察团也参观了福特汽车的Rouge工厂,这个工厂制造F-150皮卡,年产量几十万辆。这种车型主要面向北美市场,是美国人喜爱的一款车。福特汽车尽量整体上面临挑战,但这款车还是很受市场欢迎。在装配车间,我们看到了机器人在涂胶、安装车窗,以及激光检测方面的应用,其它工序则还是以人工为主。皮卡装配的过程中,工作台可以升降,底盘可以进行翻转,大量采用助力设备,减轻工人的劳动强度。该工厂成功开发了工业旅游项目,与福特博物馆等景点可以一起参观,而工厂旁边有一个4D影院,通过激光和两台机器人结合,展示了一台车从设计到下线全过程的特效,非常震撼。这种方式,让客户在感受福特文化、节能环保和最新科技的基础上,更加喜爱这款产品。

    这几家企业的参观,让我深深体会到,推进智能制造要取得实效,企业需要建立清晰的愿景和明确的使命,注重产品创新、管理创新、流程创新、工艺创新、材料创新,以及商业模式创新,真正将员工作为企业最重要的资源,追求企业的可持续发展,愿意为长远的发展而持续投资。推进智能制造是一个不断探索,理论与实践相结合的过程,不同行业有显著差异。智能制造是一个复杂的系统工程,强调人机协作,柔性自动化、IT/OT集成,投资巨大、风险也巨大。因此,建立勇于探索、开放合作、持续改进的学习型组织,打造强大的企业文化,成为支撑制造企业成功推进智能制造的基石。

    3. 美国的工业物联网应用已成燎原之势。

      此次考察,我们再次前往PTC总部。PTC公司CEO Jim Heppelmann先生、COO Craig Hayman等高管热情地接待了考察团。Jim介绍了对于工业物联网发展前景和趋势的看法。多年来,PTC提供数字化设计工具和平台的基础上,致力于实现数字化产品与实物产品的虚实融合。正因为如此,PTC不仅建立了Thingworx物联网应用平台,还打通了传感器数据采集、数据分析和增强现实技术,建立了完整的工业物联网应用解决方案。而此次考察参观的Covisint,作为全球汽车行业最大的供应链平台,承载着汽车行业海量的供应链协同数据交换服务。而该公司也在此基础上拓展物联网服务,致力于利用统一的云平台,连接人、信息系统和物联设备,实现供应链协同。在介绍其物联网解决方案的时候,Covisint非常清晰地描述了整个物联网生态系统,以及自身有所为、有所不为的策略。在前几届参观中,我们也看到,GE、INTEL、Oracle、Autodesk、ANSYS等公司都已在工业物联网领域进行布局,致力于提供物联网应用中某个领域专业平台和解决方案。


PTC的虚实融合实现过程

    因此,我认为美国工业物联网应用已经燎原,相关的解决方案提供商,会聚焦在自己最擅长的领域,共同完善工业物联网应用的生态系统,而不是自己一家通吃整个物联网市场。目前,我国的工业物联网应用才刚刚兴起,一些物联网平台提供商追求成为“全能冠军”,实际上难度很大。 

   4. 专攻数术,共同构建生态系统,协作共赢是智能制造产业发展的成功之道。

    考察团来到罗克韦尔位于密尔沃基的全球总部,这家百年历史的公司在最早的商标“AB”的下面醒目地写着“Quality”,强调公司对质量的不懈追求。罗克韦尔提出并践行互联企业(Connected Enterprise)的策略,与FANUC、思科等公司开放合作,共同推进企业的智能制造进程,并积极参与美国智能制造领袖联盟(Smart Manufacturing Leadership Coalition)的建设。SMLC成立于2006年,实际上SMLC才是美国最早的智能制造推进机构。2016年6月,SMLC获得美国政府支持,在洛杉矶组建美国智能制造创新中心。


罗克韦尔提出的互联网企业理念

      此次考察参观的Kronos公司,年营业额超过10亿美元,是全球劳动力管理软件的领导厂商。专注于劳动力管理(Workforce Management)这样一个细分领域,使Kronos实现了快速发展。在MES系统大热的同时,劳动力管理同样重要,可以帮助企业实现劳动力资源的有效利用,优化人员排班,科学计算劳动力绩效。目前,劳动力管理是我国制造企业忽视的环节,需要引起高度重视。

    考察团参观的Altiar公司是全球仿真软件领导厂商之一,专注于优化设计和设计与仿真一体化。近年来,Altair致力于将拓扑优化技术与增材制造技术相结合,实现产品的轻量化。我在Altair,体验了一下“一指禅”,用一个手指,抬起了一辆自行车。


用“一指禅”体验Altair的拓扑优化技术的应用

    纵观美国的智能制造相关厂商,无不是专注于某个技术领域,做深做专。共同构建了一个完整的智能制造生态系统。

        此次考察,考察团成员觉得收获最大的是参观密西根大学,聆听了美国智能制造专家金炯华教授的智能制造讲座。金教授介绍了智能制造的发展背景和现状,重点结合她的研究成果介绍了质量管理和数据融合在智能制造中的应用,给考察团成员带来了一次头脑风暴。金教授指出,智能制造的推进分为三个层次,即连接、柔性和自主。第一个阶段是实现企业内部的纵向和企业间的横向数据集成;第二个阶段是通过应用仿真和建模技术,建立强大的制造智能平台,支持企业实现柔性制造、提高生产效率、提高产品定制的效率;第三个阶段是通过制造智能平台有效支持企业实现产品创新和流程创新。金教授还强调,实现产品全生命周期的数据融合,是支撑智能制造的重要基础。金教授在讲座中将质量管理在历次工业革命带来的发展,以及质量管理的不同流派进行了详细介绍,使大家受益匪浅。

        学术界与工业界的紧密合作,是美国成功推进智能制造的重要支撑。美国已经构建的14个国家级制造业创新中心,也是学术界和工业界、IT/OT界共同合作的结晶。


智能制造推进的三个阶段


产品全生命周期的数据融合

   5. 我国推进智能制造不能盲目排外。

        目前,我国在推进智能制造的过程中,非常鼓励国产软硬件产品和装备的应用,这本来无可厚非。但是,很多时候,利用国产产品和装备的比例,成了一个硬杠杠,重要的评分项。用国外产品就扣分,国产产品就加分。这样,实际上给应用企业带来了一个两难的选择。实际上在整个智能制造相关技术中,我国还有很多薄弱环节,需要像当年高铁技术的发展一样,走引进、消化、吸收、再创新到输出的路,不能故步自封。因此,我建议国家大力扶持工业软件、自动化企业和智能制造服务机构,支持供给端。但是,在需求端,给企业以选择最佳方案的自由,不要盲目排外。要探索有效方案,加快建立国家级创新中心。国家级创新中心的建设要借鉴美国的做法,打通创新的鸿沟,解决科技成果产业化的关键环节,即技术成熟度4-6的问题,千万不能鼓励院士、专家利用创新中心去办公司,搞创业。

        总之,推进智能制造是一个系统工程,也是一个长期的旅程,不是目的,而是手段。每个制造企业都需要根据自身的实际情况,在摸清家底的基础上,务实推进智能制造,才能取得实效。各级政府需要认真做好调研与规划,充分结合自身的优势产业,智能制造应当积极探索,但示范应用的面不宜一下子扩得太大。不能把智能制造当做万灵药,刺激企业盲目投资。推进智能制造,企业是核心,原动力应当来自企业自身发展的需求。政府、企业都需要建立开放的心态,广泛开展国际合作,才能真正将中国的智能制造进程落到实处。




发表于: 2017-06-11 10:51 阅读(6607) 评论(4) 收藏 好文推荐
# re: 推进智能制造的原动力与成功之道
2017-06-13 15:57 | 君心似我心 | 1楼
黄博士分析很深入,希望e-works多举办这类考察活动!
# re: 寻找智能制造的原动力与成功之道
2017-06-14 11:01 | rabbit1982 | 2楼
美国对人才的培养机制也很重要,美国大学的多学科交叉的教育体系设置,更利于培养智能制造人才。
# re: 寻找智能制造的原动力与成功之道
2017-08-02 11:06 | xahangsi2017 | 3楼
科技确实对人么生活改变很大,看了这些就知道了http://www.xahangsi.cn/
# re: 寻找智能制造的原动力与成功之道
2017-09-07 09:33 | ewkhqh | 4楼
走出去,引进来,跟随e-works赴外考察团一起寻找智能制造的成功之道。

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