智能工厂:工业4.0到底是什么?
先看三个概念:
工业1.0
机械化,以蒸汽机为标志,用蒸汽动力代替人力驱动机器。从此,手工业从农业中分离出来,正式演变为工业。
工业2.0
电气化,以电力的广泛应用为标志,用电力驱动的机器代替了蒸汽动力,从而实现了零部件生产和产品装配的分工,工业进入了大规模生产时代。
工业3.0
以PLC(可编程逻辑控制器)和PC的应用为标志的自动化,从此不仅接管了人的大部分体力劳动,而且接管了人的部分脑力劳动,工业生产能力从此超过了人类的消费能力,人类进入了产能过剩时代。
这三个定义都很学术。别急,这是全文最学术的一段,故事都是跟着来的。
要理解工业4.0,我们得先看看目前的情况。我们称之为工业3。x,就是现在流行的修真小说描述的,也就是3.0中后期。这种状态叫做完全自动化和部分信息化。
我们得从工厂的商业模式说起。
作为工厂,目的只有两个,生产产品,然后销售出去。所以在工业企业中,通常分为两大部门,一个是生产部门,一个是业务部门。前者由MES(制造执行系统)管理,后者由ERP(管理信息系统)管理。
这两种制度有什么区别?ERP更倾向于财务信息的管理,MES更倾向于生产过程的控制。简单来说,ERP主要告诉你客户需要生产多少瓶,什么时候下单,什么时候拿货,而MES主要负责监控和管理如何实现生产这些瓶子的每一个步骤和流程。
在中国工厂的很多车间,生产设备之间、生产设备与控制器之间的通讯已经基本实现。好一点的公司,全厂已经通过制造执行系统(MES)连接,所有业务部门都通过ERP连接。
发现问题了吗?
ERP和MES实际上并没有连接!
因此,当ERP给MES下达生产计划指令时,如果出现偏离计划的情况(如设备坏了、原材料不合格等),MES会根据车间的实际情况进行调整。).但是ERP不知道!因此,它将继续按照原计划执行订单。时间长了,财务制度和工厂的实际情况会有很大的偏差。
至于为什么不相连,有两个原因。第一,ERP和MES的开发公司通常是两组人,财务和生产合作。他们不仅不懂对方的专业术语,还互相鄙视。另外,业务部门和生产部门在公司通常是分开运作的,他们的领导都有自己喜欢的供应商(原因你懂的)。
当然,人民的智慧是无限的,绝对不会坐等两种制度的偏差越来越大。既然制度不强大,我们工人有力量。所以工厂车间一般会定期做一个MES调整项目的表格提交给业务部门,然后业务部门在ERP中手工调整。
ERP和MES的问题只是工厂系统故障的一个缩影。其实工厂还有很多其他系统,比如设计、制造、采购、办公等等。这些系统是一个个信息孤岛,彼此不知道自己在做什么,走了哪一步。一部分有特殊情况,其他部分未知。问题出现了才能退,所有系统都要一个一个换。
对了,老罗的锤子手机之所以难产,是因为制作人员在设计的时候没有实时了解情况,所以发现原来牛逼的设计在实际生产中会导致良品率低,不得不退回重新设计。这样每一个产品都要改,所以一个工业产品从设计到量产往往需要一两年的时间。
当然,这种事情也不是第一天了。以前因为工业时代,产品生命周期很长。兔哥的老东家西门子,一个型号的变频器能卖30年,所以一两年的研发时间没那么长。其余的问题虽然错了,但都很好。
然而,可怕的狼终于来了。
这两只狼,一只叫产能过剩,一只叫互联网。
全球产能过剩导致企业间的竞争越来越激烈。过去卖一个产品30年的做法已经行不通了。跑不快,有的也快。老罗的锤子手机只上线了几个月的夜,就从千呼万唤始出来的爆款变成了过时的产品,产品的生命周期大大缩短。
互联网时代的到来,动摇了工业时代的一大基础,信息不对称。在工业时代,由于厂商无法低成本了解每一个客户的需求,所以往往采取一刀切的方式,即把需要更多的性能组合起来成为一个产品。
比如你想要一双合脚的鞋,鞋厂不可能知道你的脚有多大,所以你只能测量很多人的脚,把最集中的尺码分为40号、41号、42号等。但是如果你的脚是胖是瘦,对不起,我不伺候。
互联网改变了这种状况。人与人、人与厂商低成本的连接,让每个人的个性化需求被放大,人们越来越喜欢个性化的东西。而个性化的东西需求并没有那么大,这就需要工业企业实现小批量快速生产。
这两只狼在逼着传统行业做一件事,工业社会最不喜欢做的事就是快速、小批量、定制化生产。
这个时候我们要先做一些准备工作,就是工业3.0首先要进化成3.X,所谓工业3.x,其实就是把ERP、MES等信息系统完全打通,让工厂原有的所有信息孤岛都可以连接起来。此时,从完全自动化和部分信息化,进入完全自动化和完全信息化,这就是工业3.0的dzogchen阶段。
不要小看这个过程。在中国可能需要我们十年甚至更长的时间才能完成。
嗯,前面所有的问题都是现实问题。3.0 dzogchen之后,我们将开启科幻烧脑之旅,我们将最终冲击工业4.0。在这个过程中,3,0和完全的自动化和信息化要开始做一件事,就是结婚生子。
这个过程在德国被称为工业4.0,在美国被称为工业互联网。我们工信部称之为两化融合,物联网的脑残粉丝称之为万物互联。
这里我想说,如果所有的东西都需要互相沟通,那就有问题了。你说什么语言?说英语、德语还是四川话?
通信协议是什么?这是一个关键问题。你可能会说,为什么不用现在的互联网通信方式,也就是TCP/IP协议呢?这是个技术问题,我也没法给你解释(其实我以前也是半桶水自动化工程师,不太懂)。简单来说,互联网的通讯方式还是太慢,准确性不够,安全性差。工业生产中,对速度、精度、安全的要求远高于你苍老师家里的电影。
所以万物互联需要一个特殊的通信协议。
这也是德国工业4.0、美国工业互联网、中国工业化与现代化融合、中国制造2025这些时髦名词背后的核心问题。大家都在为这个沟通标准而奋斗。美国互联网世界第一,所以美国人希望从信息层到自动化层降维;德国的机械制造业最强,所以他更喜欢从自动化水平提升到信息化水平;中国是制造业第一大国,互联网第二大国,所以双方都不想跟风,都打算成立自己的互联网+,也叫中国制造2025。
按照固定真小说的习惯,每一个境界都要划分一个小境界来突出差异和牛逼。按照这个方法,我也把工业4.0划分为六重天。
工业4.0是第一天,智能生产。
我们之前说过,生产设备和管理信息系统也是分开连接的,设备和信息系统也是连接的。你认为缺少什么吗?是的,原材料和生产设备还没有连接。
这时候就需要一个叫RFID的东西,射频识别技术。我猜你不明白。简单来说,这个东西相当于一个二维码,可以带来一些信息。它的厉害之处在于它可以无线通讯。
我来描述一个场景。在百事可乐的生产车间,有三个瓶子从生产线上陆续下来。每一瓶都有自己的二维码,上面记录着这款可乐是为张三、李四、王定制的。
第一瓶到灌装处时,它通过二维码无线通讯告诉中控室的控制器,张三喜欢更甜的,多放点糖,然后控制器告诉灌装机器人,“加两斤糖!”。
第二瓶来了,说李四有糖尿病,不要糖。控制器告诉机器人手:“这个产品不要糖!”"
第三瓶来了,说王麻子要芬达,控制员就对装可乐的机器人说“休息一下”,然后对装芬达的机器人说“你去吧!”
是的,多品种、小批量、定制化生产,每一款可乐从你在网上下单的那一刻起,就是为你定制的,他的所有特性都符合你的喜好。
这就是智能生产。
工业4.0是第二天,智能产品。
生产过程智能化,那么作为成品的工业产品也可以智能化。这不难理解。你看到的什么智能手环、智能自行车、智能跑鞋等智能硬件,都是这个思路。就是把产品作为一个数据采集终端,不断的采集用户的数据,上传到云端,方便用户管理。
德美工业4.0和工业互联网的一个核心区别是先开智能工厂还是先搞智能产品。德国想要前者,美国想要后者。至于中国,我们就补充一下,或者最好补充一下这个东西。加不加无所谓,反正能忽悠大家就行。
工业4.0,第三天,生产服务。
就像我刚才说的,智能产品会不断收集用户的数据和状态,并上传给厂商,这就使得一种新的商业模式对服务收费成为可能。多年前我在西门子的时候,西门子提出要对服务收费。当时我认为这是德国人做的一个愚蠢的决定,但现在我明白了,这是几年前为工业4.0的产生所做的服务布局。你对西门子的印象如何?冰箱?你个傻逼,西门子这几年悄悄收购了很多著名的软件公司,成为欧洲仅次于SAP的第二大软件公司。
这是什么服务?例如,西门子生产用于高铁的牵引电机。以前只是直接卖个电机。现在这个电机在运行过程中,会不断的把数据传回西门子的工厂,让西门子知道你的电机当前的运行状态,什么时候需要检修。高铁厂商过去是做什么的?一刀切,定个时间,该修的时候修,该修的时候不修,我们的汽车保养也没什么区别。现在西门子可以告诉你什么时候需要维修和保养。如果你想知道,我很抱歉。把钱给我。
再比如,智能产品实现后,每辆车都会不断采集周围的数据来确定自己的行驶路线,整个交通系统都会得到全方位的服务。没人需要再买车了。也许有一天自己开车会成为严重的违法行为,因为设备是智能的,人是真的无法控制的。
在这个阶段,所有的制造商都将向服务提供商转型。
工业4.0第四天,云工厂。
当工厂的工业化和产业化的融合进一步深入,另一种新的商业模式就会诞生,这就是云工厂。
工厂里的设备现在也智能化了,他们在不断的收集自己的数据,上传到工业互联网。这时候就可以看到哪些工厂哪些生产线满负荷运转,哪些空闲。然后这些闲置的工厂就可以卖掉自己的产能,为其他需要的人生产。
为什么互联网行业发展这么快,是因为创业者只需要专注于产品和模式创新,不需要自己买服务器,直接在云中租用服务就可以了。目前,工业企业家仍然必须不断努力寻找代工或建立自己的工厂,这极大地限制了工业领域的创新。当云工厂实现的时候,我预测中国工业领域会出现一个比互联网大100多倍的创新创业浪潮。那个时候,这个社会的一切都将被深刻改变。
兔哥之所以立志做产业互联网领域的投资创业服务,就是为了等这个风口。我希望我是祖先,而不是烈士。
工业4.0第五天,跨界打击。
互联网行业天天说降维会冲击传统行业,什么谷歌小米阿里巴巴乐视,但是我告诉你,当工业4.0进入第五天,工业企业的跨界攻击会比这些互联网公司猛烈100倍。这个过程将从根本上动摇现代经济学和管理学的基础,重塑整个商业社会。
比如一个手表的生产商,这个手表每天都贴在你的身上,收集你身体的各种数据。这些数据对手表制造商来说可能没用,但对保险公司来说却是个金库。这时,手表制造商就可以成为最好的保险公司。
当自动化和信息化深度融合,跨界竞争将成为一种常态,所有的商业模式都将被重塑。
工业4.0 dzogchen,黑客帝国。
工业4.0的整个过程是自动化和信息化不断融合的过程,也是用软件重新定义世界的过程。
未来,多元宇宙将在虚拟世界中成为现实,一个现实世界将对应无数个虚拟世界。改变现实世界,虚拟世界也会改变;改变虚拟世界,现实世界也会改变。一切都以数据为基础,精确控制。人类的大部分体力劳动和脑力劳动将被机器和人工智能所取代,所有现行的经济学原理将不再适用。
但我相信,有些东西是不会变的,那就是人类的爱,责任,勇气,对未来和自由的向往,以及无尽的奋斗。