高管集训营 | 漫谈智造，智胜未来

学习《中国制造2025——基于互联网与大数据的视野》有感

文/【高管集训营】第一小组学员 李士涛

学习了祁明教授的《中国制造2025---基于互联网与大数据的视野》课程，深刻了解了国际制造与中国制造、智能制造与个性化制造、云端制造与数据制造、服务制造与体验制造、社交制造与协同制造、物联制造与虚拟制造、绿色设计与绿色制造、共享制造与创意制造等方面内容和发展趋势。互联网在各行各业的深入应用使得各种新的制造模式、商业模式等层出不穷，大数据成了企业的“千里眼”、互联网的头脑风暴。

中国已经成为全球第二大经济体，虽然我们是制造大国，但不是制造强国。目前世界主要制造强国都提出了占领未来制造至高点的计划，比如美国的制造创新网络及工业回家计划、英国规划的打造先进制造产业链、法国的34项工业计划、日本制造的“人机共存”战略等，其中和我们渊源最深的就是德国工业4.0。 “工业4.0”是德国联邦教研部与联邦经济技术部在2013年汉诺威工业博览会上提出的概念。它描绘了制造业的未来愿景，提出了继蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术等三次工业革命后，人类将迎来以信息物理系统CPS(Cyber-Physical System)为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命，如下图所示。此概念一经提出就在在欧、美、日等全球工业发达领域引起了极大关注和认同。

（图1：产业革命的四个阶段）

当前，我国制造业正面临着前所未有的挑战，受到高端制造业向发达国家回流，低端制造业向低成本国家转移的双重挤压。2014年11月，中德双方发表了《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国将开展“工业4.0”合作 ,该领域的合作有望成为中德未来产业合作的新方向。期望借鉴德国“工业4.0”理念出台的国家层面升级制造行业的战略纲要，即中国制造2025。主要规划目标力争用第一个十年时间，迈入制造强国行列。第二个十年到2035年，我国制造整体达到世界强国阵营中等水平。第三个十年即在新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。

（图2：中国制造2025 九大任务）

“工业4.0”概念是针对制造行业以“智能化”为目标的革命性生产方法，旨在充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统CPS相结合的手段，将传统制造业向智能化转型。而汽车行业作为制造业中技术含量、自动化程度和产业集中度较高的代表，极可能成为迈向“工业4.0”时代的先导阵地。目前我国各汽车厂现状制造水平整体偏低，虽然近几年新建的生产线出于提高产品品质或迫于人工成本升高的压力自动化水平有所提升，当相对欧美日等发达国家水平还是有差异，普遍还处在工业2.0～3.0之间。在此背景下实施“智能制造”也意味着我们大部分汽车生产厂家在还没有完成自动化的情况下，就需要迈入信息化时代——因此传统的汽车制造行业如何升级以适应行业技术的发展趋势，已经成为各企业亟待考虑的课题。

汽车制造行业特别是乘用车生产对工厂的生产能力、工艺水平、产品周期、信息管理等各方面都有较高的要求，随着工业自动化及信息化技术的不断进步为汽车制造行业的跨越发展提供了便利。“工业4.0”理念正是在此背景下产生，提出以物联网和信息物理系统（CPS）技术为基础，建立一种网络信息化、数字化及高度灵活的生产模式及“智能化”工厂，如下图所示的理念。基于该模式的生产线能够快速地对外部变化做出反应，具备极高的生产效率和柔性化，极大满足了人们未来对复杂化、个性化汽车产品的需求。

（图3：“智能化”汽车制造工厂概念）

由于汽车制造业技术集中度较高的特点，各厂家对工业自动化设备的投入以及对该领域新技术新产品和新趋势的接受度也高于很多其他制造业。比如因国内人力成本上升导致近期热度较高的工业机器人，其实十多年前就已经开始运用在汽车制造业。所以虽然“工业4.0”是个新概念，但其包含的很多新技术早已经对我们并不陌生。但“工业4.0”的提出将会促使我们思考在现有制造水平、思维模式下如何从效率、节能、信息化等各方面进一步升级，从而实现“智能制造”的目的。然而，“工业4.0”不只是简单地引入更多自动化设备，而是将着眼于更高层次的人机交互领域，人与设备、产品同时在未来制造中体现，且人的作用也是不可忽视的。在此模式下整个产业链，包括产品功能、新材料、零部件、生产制造、销售、服务甚至商业模式等未来都会发生很大的变化。

在汽车市场不断成熟的今天，消费者对产品的需求也逐步趋向多元化和个性化，同时对产品功能的期望值也在不断升高。随着物联网技术的快速发展及互联网企业的深度参与，汽车也正从以前简单的“交通工具”或“代步工具”向移动的“智能终端”方向发展，在改善人与车交流方式的同时，将会向车与车、车与路、车与基础设施的交流方式迈进。互联网云端技术与汽车业融合在改变产品的同时，也将会颠覆现有的汽车制造模式。传统的汽车诞生流程是产品设计开发完成后再进行工业化生产准备，生产设计往往没有和前期产品研发过程融合，所以后期生产线准备及产品试验、认证的时间较长，新产品投入市场的周期很长。由于未来汽车产品的智能化程度越来越高、产品也逐步趋向复杂化、多样化，因此现有的生产模式已经不适合。未来汽车制造工厂需要更加柔性化、高效率且对新品投放市场的周期要求更短，所以只有生产设计深度地融入到产品开发阶段，有效利用产品数据模型来同步实施生产模拟、同期进行生产工程开发才能满足市场的需求。

工业4.0时代需要充分利用物联网和信息物理系统等手段将传统的“制造”升级为“智造”，通过“动态”的生产单元、“可视化”的生产设备、“智能化”的生产物流等来构建智能化生产工厂。

现在的汽车制造均是按照已经确定的工序在生产线上流动生产，必须遵守严密的工艺流程，即按照规划的产品、工艺按部就班生产，是“静态”的生产方式，生产线由于受固定的工程、硬件部分制约，对产品、工艺变化重新配置较难，很难满足未来顾客多样化、个性化需求的生产。比如动力总成的装配工程来说实现柔性化的混流生产相对比较容易，但是对于投资额比较大的加工领域（发动机五大构成件、变速箱部品等），实现真正意义上混流生产是相对比较困难。未来的生产需要打破这种“僵化的”生产流程，强调的是柔性生产和动态价值链的实现，需要能够更好地协调客户和产品之间包括设计、订货、生产和物流在内的一些列具体供求关系。对多品种、小批量的产品生产线能够快速切换生产，又能基于大数据、各自对应外部的变化做出反应，极大满足未来人们对智能化、个性化汽车的需求。将原本繁杂的生产过程简化、重构成动态的生产单元，在瓶颈工位也可以通过再组合或自动选择，构成动态的工程。当静态生产线转移为动态生产线实现智能管理后，汽车或部件成为了自主移动的产品，多种产品的混线生产简单实现。此时每一个汽车部件都有属于自己的“身份证”，比如2D、3D或RFID识别码，并贯穿其整个生产和服务环节，对发动机部品来说包括其铸造、加工和装配等过程，便于管理和追溯。

在“动态”的生产单元中，对生产设备的“智能化”要求也比较高，生产过程需要“可视化”。通过设备、产品、原材料和嵌入式软件密切联系在一起，利用信息物理系统使得产品和不同的生产设备能够互通互联交换命令。同时，对生产过程的所有相关数据进行传感储存，经过后台分析处理，然后反馈给生产线对生产过程进行优化。这其中包含了人和机器设备的联合、信息处理互联网络、系统工程技术等，实现了生产系统、过程的最适合化、“可视化”。比如加工中心在钻孔作业时主轴马达的电流值及电力、马达和工件的震动、加工的进给过程和切屑形状及温度等，所有生产工程的数据都可以由系统来记录、汇总，并通过自动分析过程数据来对下一个工件生产实施最优化的调整，从而达到部品品质的最适合化及生产过程的“可视化”。

以上这些智能化理念动力总成领域也正在加速规划，后续结合产品的升级换代机会逐步落地，希望能够制胜中国汽车行业新四化的盛宴。