智能工廠還有多遠(yuǎn)

單小虎+李睿

社會(huì)化生產(chǎn)在經(jīng)歷了 “蒸汽時(shí)代”、“電氣時(shí)代”和“信息時(shí)代”后，企業(yè)管理實(shí)踐的長(zhǎng)期發(fā)展讓現(xiàn)代企業(yè)具有了企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、供應(yīng)鏈管理（SCM）等一系列的生產(chǎn)管理工具和方法，人們終于可以在信息時(shí)代的自動(dòng)化工廠藍(lán)圖上更進(jìn)一步，創(chuàng)造出“智能工廠”。

任何一次大型的技術(shù)進(jìn)步都是為了更好地滿(mǎn)足社會(huì)需求。在傳統(tǒng)工廠面前，消費(fèi)者行為改變、產(chǎn)品周期縮短、供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)增加、售后服務(wù)復(fù)雜化等都在威脅著企業(yè)的經(jīng)營(yíng)。這讓傳統(tǒng)的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)紛紛對(duì)“智能工廠”—這一制造業(yè)發(fā)展的最新趨勢(shì)表現(xiàn)出濃厚興趣。在德國(guó)，智能工廠的發(fā)展直接被稱(chēng)為“工業(yè)4.0”，巴斯夫、寶馬、博世、戴姆勒、SAP、西門(mén)子等著名的德國(guó)企業(yè)紛紛投入頂尖研發(fā)資源于其中。美國(guó)的通用電氣也投入了大量人力物力致力于將機(jī)器分析、行業(yè)洞察、自動(dòng)化和商業(yè)預(yù)測(cè)結(jié)合起來(lái)，打造全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)實(shí)驗(yàn)。

工廠變奏曲

如果說(shuō)傳統(tǒng)工廠在解決產(chǎn)能、產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量和成本的優(yōu)化等一系列問(wèn)題時(shí)展現(xiàn)了其優(yōu)勢(shì)，那么智能工廠則是在此基礎(chǔ)上，在解決消費(fèi)者差異化的需求，提高生產(chǎn)的靈活性，以及向工廠管理者提供決策支持顯示了其獨(dú)特的魅力。

對(duì)于滿(mǎn)足消費(fèi)者差異化的需求，智能工廠的做法和傳統(tǒng)社會(huì)化生產(chǎn)中，通過(guò)不斷改進(jìn)消費(fèi)者洞察，進(jìn)行針對(duì)性的產(chǎn)品再設(shè)計(jì)，增加售后服務(wù)和客戶(hù)體驗(yàn)有著本質(zhì)上的區(qū)別—智能工廠是通過(guò)產(chǎn)品和消費(fèi)者的互動(dòng)完成的。用一句流行的話說(shuō)，是通過(guò)平臺(tái)戰(zhàn)略彎曲了產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈實(shí)現(xiàn)的。智能工廠通過(guò)開(kāi)放開(kāi)發(fā)流程給消費(fèi)者參與，廣泛收集消費(fèi)者的需求和行為數(shù)據(jù)，期間多次互動(dòng)對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，并形成了初步的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。而在生產(chǎn)過(guò)程中，智能工廠通過(guò)在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控并事后備案以控制產(chǎn)品質(zhì)量，為產(chǎn)品置入唯一的編碼而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行追蹤，以及在產(chǎn)品上附著消費(fèi)者數(shù)據(jù)采集工具（可以是硬件也可以是軟件）從而對(duì)消費(fèi)者行為數(shù)據(jù)進(jìn)行收集以幫助其進(jìn)行售后服務(wù)和產(chǎn)品改進(jìn)。這樣的過(guò)程形成了智能工廠對(duì)消費(fèi)者差異化需求的閉環(huán)，賦予了產(chǎn)品互動(dòng)性、可追蹤性和唯一性，從而有效地解決了工廠批量生產(chǎn)和消費(fèi)者差異化需求之間的矛盾。

這無(wú)疑為生產(chǎn)帶來(lái)了更高的靈活性。傳統(tǒng)的精益生產(chǎn)幫助工廠解決的是生產(chǎn)的優(yōu)化問(wèn)題，包括生產(chǎn)流程優(yōu)化、時(shí)間節(jié)省、原材料節(jié)省、人工節(jié)省以及庫(kù)存優(yōu)化等。而智能工廠在精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步帶來(lái)了生產(chǎn)的靈活性。在智能工廠時(shí)代，生產(chǎn)所有涉及的零部件都因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)而廣泛互聯(lián)，廠家有望實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)庫(kù)存（Just in time）—在傳統(tǒng)工廠中最多是在廠內(nèi)庫(kù)存管理中實(shí)現(xiàn)，而在智能工廠市場(chǎng)，這樣的實(shí)時(shí)庫(kù)存可以將供應(yīng)商也納入進(jìn)來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)。這樣的供應(yīng)鏈管理能力對(duì)于生產(chǎn)帶來(lái)的影響是深遠(yuǎn)的，它將原本按照季節(jié)管理的工廠生產(chǎn)，切割為更小的單元，既可以動(dòng)態(tài)規(guī)劃從而平滑生產(chǎn)波動(dòng)，也能更快地跟隨市場(chǎng)的反應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)能的調(diào)整，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)最低的原材料和成品庫(kù)存，大幅提高生產(chǎn)的周轉(zhuǎn)效率。廠商由此能夠獲得對(duì)用戶(hù)需求、市場(chǎng)波動(dòng)做出快速反應(yīng)的能力。

此外，智能工廠還增強(qiáng)了對(duì)工廠管理者決策支持的能力。一個(gè)面向消費(fèi)者需求，與消費(fèi)者保持積極互動(dòng)，產(chǎn)品可以追蹤，用戶(hù)行為獲得反饋，并通過(guò)廣泛的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理的智能工廠將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，而圍繞著這些數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、收集、分類(lèi)和分析，將為智能工廠的管理者提供對(duì)于市場(chǎng)最新動(dòng)向、消費(fèi)者行為變化、產(chǎn)品生命周期衰竭、工廠運(yùn)營(yíng)提升方向、供應(yīng)鏈管理重點(diǎn)環(huán)節(jié)等等一系列的預(yù)測(cè)和決策能力。

然而，到目前為止，還沒(méi)有一家企業(yè)可以自豪地宣稱(chēng)已成功建成了智能工廠。因?yàn)橹悄芄S需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)—產(chǎn)品的智能化、生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息流和物資流合一、價(jià)值鏈同步—看似普通，但想要真正地實(shí)現(xiàn)卻絕非易事。

產(chǎn)品的智能化既是一種設(shè)計(jì)理念，也是一種生產(chǎn)流程。它首先要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就根據(jù)用戶(hù)多樣化的需求，設(shè)計(jì)或者再設(shè)計(jì)產(chǎn)品，并對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程（原材料從入廠到成品出廠的全流程）的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，從而掌握產(chǎn)品相關(guān)的全部重要信息。同時(shí)在產(chǎn)品銷(xiāo)售和售后服務(wù)中，針對(duì)不同的產(chǎn)品特點(diǎn)和用戶(hù)反饋與用戶(hù)進(jìn)行交互，將用戶(hù)的需求第一時(shí)間反映到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中來(lái)。

智能工廠的自動(dòng)化不是簡(jiǎn)單的機(jī)械對(duì)人力的代替，它既包含了自動(dòng)生產(chǎn)，也包括了自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，是建立在數(shù)字化生產(chǎn)基礎(chǔ)上的自動(dòng)化。其中既包括在大量數(shù)據(jù)收集和分析基礎(chǔ)上進(jìn)行的采購(gòu)和庫(kù)存管理自動(dòng)化，以機(jī)器人運(yùn)用為代表的生產(chǎn)工序自動(dòng)化，以及以自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，包括了根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)、生產(chǎn)具體要求和產(chǎn)能季節(jié)性波動(dòng)而進(jìn)行的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

信息流和物資流對(duì)于智能工廠來(lái)說(shuō)，就好像人的行為模式中的神經(jīng)信號(hào)和肌肉動(dòng)作，需要做到實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)。這要求智能工廠通過(guò)ERP系統(tǒng)，供應(yīng)鏈管理軟件，最新的物聯(lián)網(wǎng)（接入產(chǎn)品和其對(duì)應(yīng)零部件）和大數(shù)據(jù)的收集分析，讓信息流和物資流合一。做到對(duì)每一個(gè)個(gè)體產(chǎn)品、零部件在生產(chǎn)的全流程中可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，事前預(yù)測(cè)、事中操作和事后追蹤。

一家真正的智能工廠遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了生產(chǎn)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(yīng)智能化的工廠生產(chǎn)，再到運(yùn)營(yíng)層面的設(shè)計(jì)研發(fā)、原材料采購(gòu)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售。最后還需要包括企業(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(jià)值鏈各個(gè)環(huán)節(jié)都建立足以支持智能工廠實(shí)現(xiàn)的企業(yè)能力。

這四大目標(biāo)的落實(shí)需要企業(yè)從工廠布局和設(shè)施、產(chǎn)品的生產(chǎn)流程、人力資源等三方面進(jìn)行資源投入和能力建設(shè)。

首先是智能化的工廠布局，其中包括了供應(yīng)鏈相關(guān)產(chǎn)業(yè)集群布局（所處價(jià)值鏈上下游供應(yīng)商、經(jīng)銷(xiāo)商和合作伙伴距離工廠的距離），滿(mǎn)足智能工廠模塊化生產(chǎn)的廠房布局設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足智能化生產(chǎn)對(duì)于物料入廠和成品收發(fā)貨要求、庫(kù)存要求，以及廠內(nèi)物流要求，模塊化生產(chǎn)的要求的廠房；自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備、智能物流設(shè)施，如機(jī)器人；全生產(chǎn)流程的信息管理系統(tǒng)，包括ERP系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，信息采集和分析系統(tǒng)；將產(chǎn)品和零部件納入整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)體系的系統(tǒng)設(shè)施等。

在產(chǎn)品的生產(chǎn)流程方面，需要基于客戶(hù)需求對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程進(jìn)行重構(gòu)，構(gòu)建符合智能工廠穩(wěn)定性、安全性和靈活性要求的供應(yīng)鏈管理體系，設(shè)計(jì)和改良智能工廠的生產(chǎn)流程，創(chuàng)建全新的售后服務(wù)，以及就整個(gè)生產(chǎn)全流程中重要的節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的決策支持流程。

智能工廠對(duì)于人的要求有三個(gè)層次：首先也是最最重要的是有能夠重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程、供應(yīng)鏈管理流程、產(chǎn)品再設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)分析等復(fù)雜工作的高級(jí)人才；其次是有能夠維持智能工廠日常設(shè)備調(diào)試維修、供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)等工作的中級(jí)人才；最后是要具備整個(gè)工廠的人力資源升級(jí)以滿(mǎn)足智能工廠更高的操作和運(yùn)營(yíng)要求的人力儲(chǔ)備。

智能工廠離中國(guó)有多遠(yuǎn)

作為世界工廠，中國(guó)對(duì)于制造業(yè)的前沿發(fā)展一直保持著警醒的態(tài)度，很多國(guó)內(nèi)的優(yōu)秀企業(yè)也都提出了智能工廠的建設(shè)目標(biāo)，甚至有些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始嘗試去建設(shè)自己的智能工廠。但仍然有四大鴻溝亟待這些中國(guó)企業(yè)去逾越。

首當(dāng)其沖的是信息的收集和分析體系。對(duì)于智能工廠來(lái)說(shuō)，其核心要求之一是要實(shí)現(xiàn)信息流、物資流和管理流合一。而這樣的雄心需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集和分析體系去支持。德國(guó)一家世界領(lǐng)先的制造業(yè)企業(yè)曾表示，在全面建設(shè)智能工廠之前必須回答兩個(gè)問(wèn)題：一，產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)到售后服務(wù)，哪些數(shù)據(jù)需要收集；二，如何設(shè)計(jì)一套數(shù)據(jù)分析體系使得這些被收集上來(lái)的數(shù)據(jù)可以有效地支持工廠的經(jīng)營(yíng)和決策。對(duì)于中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期處于產(chǎn)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(guó)企業(yè)連工廠的管理通報(bào)都并不完備，即使是行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，也在前幾年才消滅了企業(yè)內(nèi)部的信息孤島，建成了企業(yè)內(nèi)部統(tǒng)一的信息管理體系。但是距離全面、有效地管理信息，綜合使用信息還有相當(dāng)?shù)牟罹?，更何況智能工廠對(duì)于信息的創(chuàng)造性使用提出了新的要求。

如果說(shuō)智能工廠是一個(gè)聰明的大腦，那么智能的供應(yīng)鏈，就是這個(gè)大腦里反映迅速的神經(jīng)元體系。安全性、效率、成本、可靠性、靈活性、響應(yīng)速度，這六大要素組成了支撐這個(gè)供應(yīng)鏈管理體系的邊界。中國(guó)企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于安全性、效率和成本這幾項(xiàng)供應(yīng)鏈管理的基本要素較為重視，但對(duì)于代表著供應(yīng)鏈服務(wù)水平的可靠性、靈活性和響應(yīng)速度的能力建設(shè)一直不夠。當(dāng)然這樣的能力建設(shè)并不簡(jiǎn)單，僅可靠性來(lái)說(shuō)就涉及到供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)和發(fā)展，這兩項(xiàng)都意味著向供應(yīng)商開(kāi)放自己的管理體系，進(jìn)行利益分享和長(zhǎng)期的深度合作。同樣，對(duì)于靈活性來(lái)說(shuō)，也需要廠商在工廠建設(shè)之初就與重要的供應(yīng)商達(dá)成協(xié)議，按照供應(yīng)鏈管理的要求進(jìn)行廠房布局。中國(guó)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)集群中產(chǎn)業(yè)上下游的集群效應(yīng)弱于產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)的現(xiàn)狀，在供應(yīng)鏈的管理環(huán)節(jié)體現(xiàn)無(wú)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(kāi)有效的組織架構(gòu)和充分的人力資源以保持其高效運(yùn)營(yíng)。中國(guó)的制造業(yè)企業(yè)相對(duì)來(lái)說(shuō)組織架構(gòu)相對(duì)層級(jí)較多，組織內(nèi)部溝通成本較高，其業(yè)務(wù)、職能部門(mén)劃分建立在原有的社會(huì)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)（銷(xiāo)售）導(dǎo)向，在生產(chǎn)上一手抓產(chǎn)能，一手抓質(zhì)量。而到了智能工廠時(shí)代，客戶(hù)參與的產(chǎn)品研發(fā)方式、全面的信息收集和分析、全新的供應(yīng)鏈管理都要求整個(gè)工廠的組織必須圍繞著新的生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)。而對(duì)于人力資源來(lái)說(shuō)，開(kāi)放式的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)，智能化的生產(chǎn)設(shè)備的操作以及維修養(yǎng)護(hù)，工廠信息的收集分析，復(fù)雜的供應(yīng)鏈管理體系無(wú)一不對(duì)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(guó)制造業(yè)低端勞動(dòng)力相對(duì)供應(yīng)充足、高端勞動(dòng)力長(zhǎng)期缺乏的現(xiàn)狀較難滿(mǎn)足的。

而投資回報(bào)則是制約智能工廠發(fā)展又一桎梏。雖然投資回報(bào)問(wèn)題并不是中國(guó)制造業(yè)企業(yè)所獨(dú)有，世界制造業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)也在估算，如果將整個(gè)產(chǎn)品從開(kāi)發(fā)到售后服務(wù)的全部關(guān)鍵環(huán)節(jié)都納入數(shù)據(jù)收集和分析體系，那么這個(gè)極為復(fù)雜的信息中樞所帶來(lái)的收益是否可以彌補(bǔ)其巨大的成本開(kāi)支。對(duì)于中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)于投資回報(bào)的考慮可能還是集中在智能工廠所帶來(lái)的生產(chǎn)效率的提高和人員數(shù)量的下降是否可以彌補(bǔ)設(shè)備和系統(tǒng)的投入支出。盡管中國(guó)制造業(yè)的勞動(dòng)力成本在最近幾年里快速上升，但是和西方發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)企業(yè)仍然差距明顯。對(duì)于歐洲的制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，如果一臺(tái)設(shè)備10萬(wàn)歐元，可以用于代替生產(chǎn)線上一個(gè)人工工序，從而節(jié)省下來(lái)兩班倒的兩個(gè)工人年工資基本上就已經(jīng)和設(shè)備投入持平。而對(duì)于中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)，制造業(yè)熟練工人的年工資不過(guò)也就在5萬(wàn)元人民幣左右，一臺(tái)10萬(wàn)歐元的設(shè)備如果只代替了一個(gè)人工工序的話，其節(jié)省的人員開(kāi)支只是其設(shè)備價(jià)格的十分之一。這使得勞動(dòng)力成本對(duì)于智能工廠發(fā)展的影響在中國(guó)變得并不那么緊迫。

智能工廠既是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，同時(shí)也是一家制造業(yè)企業(yè)需要去逐步建設(shè)的能力。對(duì)不同行業(yè)、不同外部市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局、不同發(fā)展階段和不同企業(yè)能力的企業(yè)來(lái)說(shuō)，其建設(shè)智能工廠的重點(diǎn)和著手點(diǎn)也不盡相同，中國(guó)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)雖然緊迫，但切忌盲目，根據(jù)自身情況有的放矢、循序漸進(jìn)才是通向智能工廠的大道。

（本文作者單小虎系博斯公司首席專(zhuān)家，李睿系博斯公司咨詢(xún)顧問(wèn)）