在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,“數(shù)字化”這個(gè)詞很多人并不陌生。但是工業(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字化”究竟意味著什么?是不是給一個(gè)設(shè)備,裝上芯片和傳感器,再通過(guò)后臺(tái)編程軟件,設(shè)備就能搖身一變,成為“智能”呢?

答案當(dāng)然是否定的。如果如此簡(jiǎn)單,那么每家制造企業(yè)只需要擴(kuò)招一批軟件工程師,幫設(shè)備寫寫代碼就行了?？涩F(xiàn)實(shí)是,工業(yè)領(lǐng)域的智能化進(jìn)程仍然緩慢。工業(yè)數(shù)字化的難點(diǎn)究竟在哪里?

中國(guó)企業(yè)普遍誤讀數(shù)字化

把整臺(tái)飛機(jī)都轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù),“塞”進(jìn)電腦里,由電腦運(yùn)算試飛結(jié)果,不再像傳統(tǒng)工業(yè)那樣,先造出一臺(tái)真飛機(jī),讓它去做真實(shí)的撞墻試驗(yàn)

2016年7月,上海華佗路1號(hào)參觀者如云。GE(美國(guó)通用電氣公司)在亞洲設(shè)立的第一家數(shù)字創(chuàng)新坊剛剛在此成立。

很多人對(duì)GE的印象,還停留在過(guò)去那個(gè)涉足航空、醫(yī)療、石油天然氣、發(fā)電、水處理、能源管理、運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域的工業(yè)制造企業(yè)。但從4年前,GE就旗幟鮮明地宣布,要轉(zhuǎn)型成為一家“軟件公司”。

這不是口頭說(shuō)說(shuō)的。上海的這家數(shù)字創(chuàng)新坊,投資1100萬(wàn)美元,占地4000平方米,未來(lái)數(shù)年,這里預(yù)計(jì)將迎接超過(guò)上千名“碼農(nóng)”(軟件程序員),而不是產(chǎn)業(yè)工人。數(shù)字創(chuàng)新坊的效果立竿見影:僅開張3個(gè)月,這里就接待了上千名客戶,一半是來(lái)洽談業(yè)務(wù),一半是政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位前來(lái)參觀。

這一切,都因?yàn)榻裉斓闹悄苤圃?、工業(yè)4.0,已經(jīng)繞不開一個(gè)關(guān)鍵支撐:數(shù)字化。

“中國(guó)企業(yè)對(duì)數(shù)字化的理解普遍是迷茫的。”說(shuō)這話的人是陳萍生,美國(guó)林肯大學(xué)工程博士、美國(guó)國(guó)家一級(jí)注冊(cè)工程師。近幾年,他時(shí)常被國(guó)內(nèi)各大企業(yè)、高校論壇請(qǐng)去演講,幾乎成為中國(guó)工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型的“宣講者”和“推進(jìn)者”。

許多中國(guó)企業(yè)誤以為,給車間或設(shè)備裝個(gè)芯片,編個(gè)程序,機(jī)器就能“數(shù)字化”了。在陳萍生看來(lái),這是一種誤讀。工業(yè)數(shù)字化最關(guān)鍵的不是生產(chǎn)端,而是更前面的設(shè)計(jì)端。

打一個(gè)比方。傳統(tǒng)工業(yè)中,有人制造出一臺(tái)新設(shè)備,他必須全部造完,零件組裝好,隨后試運(yùn)行,而運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,修改是很累的,零件拆了改,改了再裝,一次次人工試驗(yàn)、動(dòng)手安裝,最終才能完成。

數(shù)字化是什么意思呢?就是這臺(tái)設(shè)備無(wú)需真的“造”出來(lái)。把每一個(gè)零部件的材料、物理屬性、形狀大小全部輸入電腦,怎樣運(yùn)作的工作原理也輸入電腦。隨后由電腦來(lái)模擬它運(yùn)行時(shí)是什么狀況,會(huì)有哪些效果。工程師如果覺得結(jié)果不過(guò)關(guān),可以直接在電腦里修改設(shè)計(jì)。

陳萍生舉例,20多年前,美國(guó)制造波音飛機(jī)時(shí),已經(jīng)采取整機(jī)“數(shù)字化”,把整臺(tái)飛機(jī)都轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù),“塞”進(jìn)電腦里,由電腦運(yùn)算試飛結(jié)果,不再像傳統(tǒng)工業(yè)那樣,先造出一臺(tái)真飛機(jī),讓它去做真實(shí)的撞墻試驗(yàn)。其背后能節(jié)省大量的人力和物力成本,而后續(xù)的修改流程也簡(jiǎn)單到不可思議。當(dāng)時(shí)電腦運(yùn)算的精準(zhǔn)度已經(jīng)達(dá)到99%以上。

這才是真正的“數(shù)字化”。簡(jiǎn)言之,是把現(xiàn)實(shí)中的工廠,從設(shè)備、流水線到車間,一切都轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù),由電腦虛擬運(yùn)作,產(chǎn)生一個(gè)個(gè)模擬結(jié)果。不滿意,直接在電腦里改。如果等一切都已經(jīng)變成物理設(shè)備,成為真實(shí)的生產(chǎn)線,再提什么“數(shù)字化”,就為時(shí)已晚了。

優(yōu)秀工程師都做不了的事情,電腦能做

遺憾的是,中國(guó)目前大部分制造企業(yè),并沒有數(shù)字化的能力。一提智能制造,大家第一反應(yīng)就是趕緊買智能設(shè)備。但關(guān)鍵之處其實(shí)在設(shè)計(jì)端就開始了

數(shù)字化的另一個(gè)作用更加驚人。對(duì)某些產(chǎn)品來(lái)說(shuō),全世界最優(yōu)秀的工程師都做不了的事情,電腦卻能勝任。

作為頂尖工程師,陳萍生解釋,許多零部件的運(yùn)算,有限的人力壓根無(wú)法完成。比如說(shuō),一塊規(guī)則的方形零件,人力能夠計(jì)算它的效能,可一旦零件是不規(guī)則形狀,邊緣彎彎曲曲,人力就無(wú)法計(jì)算了。而不可思議的是,電腦卻能。電腦運(yùn)算時(shí),可以把這個(gè)不規(guī)則零件,分割成為成百上千個(gè)規(guī)則的小方塊,再合并出一個(gè)運(yùn)算結(jié)果。

過(guò)去,有一些設(shè)備號(hào)稱是“黑箱”,一旦完成封裝,人類就無(wú)法知道其內(nèi)部發(fā)生什么變化,難以測(cè)算?？墒乾F(xiàn)在這些都不是問(wèn)題,只要提前把設(shè)備“數(shù)字化”,電腦就能算出“黑箱”里面究竟會(huì)發(fā)生什么。

對(duì)當(dāng)代工程師來(lái)說(shuō),有些計(jì)算真的只能依靠電腦。換個(gè)角度說(shuō),一家工廠如果不進(jìn)行“數(shù)字化”,那么制造某些產(chǎn)品時(shí),往往只能“兩眼一抹黑”。我們也能略微理解,為什么某些中國(guó)制造的產(chǎn)品性能,總是比不過(guò)先進(jìn)的“德國(guó)制造”。

陳萍生曾經(jīng)接觸過(guò)一位中國(guó)工廠老板,他雇傭的工程師耗費(fèi)了很大精力,才組建出一臺(tái)重型設(shè)備,體積龐大,效能低,但工程師已經(jīng)盡力。

同樣的產(chǎn)品,另一家外企用“數(shù)字化”設(shè)計(jì)后再制造,體積不到一半,形狀漂亮,性能也在電腦里調(diào)試到了最佳。電腦在模擬運(yùn)作時(shí),可以給出一系列數(shù)據(jù),工程師發(fā)現(xiàn)哪些地方受力小,就去掉一些以節(jié)省體積,哪些地方比較關(guān)鍵就重點(diǎn)改良。而中國(guó)廠家的工程師卻非得讓真實(shí)的設(shè)備一遍遍跑結(jié)果,修改時(shí)還不能真的“拆箱”大動(dòng)干戈。

“這不是工程師水平高下的問(wèn)題。”陳萍生說(shuō),“這就是數(shù)字化和傳統(tǒng)工業(yè)制造的區(qū)別。”

機(jī)器與機(jī)器之間怎樣連接?工廠怎樣安排流水線才會(huì)效率最高?一個(gè)崗位究竟需要幾個(gè)工人最合適?一切都可以在電腦的虛擬世界計(jì)算,找出一個(gè)最佳方案。當(dāng)電腦運(yùn)作了成百上千個(gè)方案后,它就會(huì)變成一個(gè)工業(yè)“數(shù)據(jù)庫(kù)”,為管理者提供決策參考。管理者不用跑現(xiàn)場(chǎng),生產(chǎn)管理統(tǒng)統(tǒng)變成了數(shù)字。

遺憾的是,中國(guó)目前大部分制造企業(yè),并沒有數(shù)字化的能力。一提智能制造,大家第一反應(yīng)就是趕緊買智能設(shè)備。但關(guān)鍵之處其實(shí)在設(shè)計(jì)端就開始了。

光螺絲釘就能每年節(jié)省0.5億美元

電腦發(fā)現(xiàn),有些緊固扣件是類似的,不需要重復(fù)采購(gòu);有些可以重復(fù)使用,一個(gè)工廠用完,可以挪到另一個(gè)工廠繼續(xù)用。結(jié)果,GE現(xiàn)在每年少購(gòu)買0.5億美元的緊固扣件。這一切,人工做不到

理解了數(shù)字化,再來(lái)看GE的數(shù)字創(chuàng)新坊,就不難理解這家工業(yè)企業(yè)究竟想干什么。

GE的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,其實(shí)是從自己做起的。譚瑞忠,GE數(shù)字集團(tuán)中國(guó)區(qū)數(shù)字化首席技術(shù)官、上海GE數(shù)字創(chuàng)新坊總經(jīng)理,講了一個(gè)螺絲釘?shù)墓适隆?/p>

GE全球有500多家生產(chǎn)工廠,每年螺絲釘?shù)染o固扣件的采購(gòu)量就達(dá)到2.5億美元。當(dāng)生產(chǎn)管理全部數(shù)字化后,電腦發(fā)現(xiàn),有些緊固扣件是類似的,不需要重復(fù)采購(gòu);有些可以重復(fù)使用,一個(gè)工廠用完,可以挪到另一個(gè)工廠繼續(xù)用。結(jié)果,GE現(xiàn)在每年少購(gòu)買0.5億美元的緊固扣件。這一切,人工做不到,只有電腦能發(fā)現(xiàn)。由此類推,幾年中GE的全球工廠已經(jīng)節(jié)省了5億美元。如今,GE在全球成立數(shù)字創(chuàng)新坊,就是想把這套數(shù)字化工廠的經(jīng)驗(yàn)作為新業(yè)務(wù),推廣給更多的工業(yè)客戶。

對(duì)中國(guó)的工業(yè)來(lái)說(shuō),如今充滿機(jī)遇。

有一家中國(guó)汽車制造工廠的高管對(duì)譚瑞忠說(shuō),他們認(rèn)為未來(lái)的汽車廠不僅是制造商,更是服務(wù)商,從制造業(yè)轉(zhuǎn)型成為服務(wù)業(yè)。就連專業(yè)做電梯的迅達(dá)公司,也宣布自己要做服務(wù)。全球每天大約有10億人在使用迅達(dá)電梯。電梯其實(shí)可以定位人的出行軌跡,集成很多消費(fèi)數(shù)據(jù),未來(lái)人們可以通過(guò)電梯定制服務(wù)。

這一輪制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展已經(jīng)跳躍了工業(yè)領(lǐng)域,向服務(wù)業(yè)“跨界”。而所有這一切,都需要制造廠商搭建一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)。

譚瑞忠說(shuō),最近他接到溫州小企業(yè)的參觀請(qǐng)求。“這是好事,從側(cè)面說(shuō)明中國(guó)工業(yè)的轉(zhuǎn)型需求其實(shí)非常迫切。許多小企業(yè)都開始意識(shí)到,不轉(zhuǎn)不行。”

想賺快錢,就別涉足工業(yè)

房地產(chǎn)和金融業(yè)不斷擠壓工業(yè)。裴威有一次回到深圳去見老同事們,大家聊了兩個(gè)小時(shí),其中1小時(shí)被迫在聊房地產(chǎn)

有一個(gè)問(wèn)題始終難以解釋:中國(guó)的大型制造企業(yè),不缺錢,也不愁人,他們?yōu)槭裁床荒茏约航M建軟件團(tuán)隊(duì),進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型?

裴威(化名)原本是通訊領(lǐng)域的軟件工程師,而后投身于工業(yè)。作為一名IT人士,他把原因歸納為三點(diǎn):

其一是付不起薪水。數(shù)字化必須依靠電腦的工程軟件。而國(guó)內(nèi)一直以來(lái)都覺得軟件不值錢,盜版泛濫,售價(jià)很低。IT人士可以選擇做金融軟件、互聯(lián)網(wǎng)軟件,工資高,就業(yè)面廣,這樣就會(huì)覺得開發(fā)工業(yè)軟件實(shí)在得不償失。

“連三級(jí)軟件工程師都不愿意做工業(yè)軟件開發(fā)。”裴威說(shuō),即使不論薪水,退一步說(shuō),廠長(zhǎng)和管理層必須接受軟件是貴的,十分重視軟件人才才行。而目前,能盈利的工業(yè)軟件只有一種模式:軟件和硬件必須綁定一起賣。

其二,軟件人才即使愿意來(lái),但他對(duì)工廠業(yè)務(wù)不理解。如果不知道工廠有幾個(gè)工位,互相怎么配合,生產(chǎn)流程怎樣,即使是頂尖的軟件人才短期也難以施展才華。

比如東方國(guó)信智能系統(tǒng)有限公司給洗發(fā)水企業(yè)定制系統(tǒng)開發(fā)。不同的洗發(fā)水企業(yè)采購(gòu)流程五花八門。有的采購(gòu)?fù)耆獍?有的每月有計(jì)劃,有的半年才出一個(gè)計(jì)劃,需要程序員準(zhǔn)確掌握工廠的生產(chǎn)流程,背后功夫可見一斑。

“在國(guó)內(nèi),沒有兩家工廠的自動(dòng)化程度一樣,沒有兩家工廠的系統(tǒng)一樣。”裴威說(shuō),而歐美早已走過(guò)群雄混戰(zhàn)的階段,幾家大廠和服務(wù)商在自動(dòng)化和生產(chǎn)流程上已經(jīng)建立了封閉的標(biāo)準(zhǔn)。

其三,房地產(chǎn)和金融業(yè)不斷擠壓工業(yè)。裴威有一次回到深圳去見老同事們,大家聊了兩個(gè)小時(shí),其中1小時(shí)被迫在聊房地產(chǎn)。他只能總結(jié)說(shuō):“想賺快錢,就別涉足工業(yè)。”

譚瑞忠也是一名軟件工程師,做了26年的“碼農(nóng)”。上海的數(shù)字創(chuàng)新坊一半以上員工都來(lái)自IT企業(yè),如IBM、微軟、蘋果等。IT公司在轉(zhuǎn)型時(shí),總會(huì)碰到一個(gè)難以突破的瓶頸,“我們永遠(yuǎn)是乙方,給甲方做軟件時(shí),很難真正做到位,IT公司想深入了解某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域是比較難的。”譚瑞忠說(shuō)。

而GE自帶很深的工業(yè)背景,搭建數(shù)字集團(tuán)時(shí),相當(dāng)于在內(nèi)部完成工業(yè)和數(shù)字化的整合,一切變得容易了,也由此吸引了一批IT人才。

GE為什么有動(dòng)力組建數(shù)字團(tuán)隊(duì)呢?裴威這樣揣摩:

“GE自己就是參與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造的,發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)漸趨飽和,新訂單少了怎么辦?一個(gè)新興市場(chǎng)就是發(fā)動(dòng)機(jī)維修也可以賺錢,GE可以用數(shù)字化技術(shù)搶占維修市場(chǎng)。簡(jiǎn)單說(shuō),因?yàn)镚E本身就是賣高端產(chǎn)品的,它現(xiàn)在從賣產(chǎn)品升級(jí)到賣服務(wù),且它的服務(wù)對(duì)象都比較有錢,所以動(dòng)力很足。”

什么是真正的工業(yè)4.0

工業(yè)4.0和3.0沒有本質(zhì)區(qū)別。工業(yè)4.0時(shí)代頻繁提及的技術(shù),其實(shí)3.0時(shí)代早就存在,只是今天電腦更快,科技便宜,溝通成本低,環(huán)境成熟了

陳萍生有一個(gè)觀點(diǎn),許多人表示驚訝。他說(shuō):嚴(yán)格講,工業(yè)4.0和3.0沒有本質(zhì)區(qū)別。

上世紀(jì)80年代,他在美國(guó)讀書時(shí)已經(jīng)學(xué)到了3D打印、AI機(jī)器人、大數(shù)據(jù)。上世紀(jì)90年代,美國(guó)的飛機(jī)已經(jīng)在電腦里虛擬試飛。甚至再往前追溯,1969年,美國(guó)通用汽車工廠已經(jīng)使用工業(yè)機(jī)器人。到了2000年,汽車工廠還是機(jī)械手臂,除了動(dòng)作更快,兩者沒有本質(zhì)差別。理念沒變,科技也沒有顛覆性突破,那么4.0和3.0的差異是什么呢?

簡(jiǎn)單說(shuō),以前的科技非常昂貴,不好普及?，F(xiàn)在我們一部手機(jī)里的數(shù)據(jù),30年前用整個(gè)客廳都裝不下,還需要配發(fā)電機(jī)組和冷卻設(shè)備,而今天所有數(shù)據(jù)都可以集成在小小的手機(jī)里,連小朋友都可以玩,人和科技之間沒有了距離。科技開始變得便宜和普及了。技術(shù)并沒有發(fā)生顛覆性改變,但是它在不斷優(yōu)化。

對(duì)工程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)也是如此,30年前電腦要算3天,現(xiàn)在電腦只需要1分鐘。10年前,網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)就有了,只是民用網(wǎng)絡(luò)寬帶沒普及。

工業(yè)4.0時(shí)代頻繁提及的技術(shù),其實(shí)3.0時(shí)代早就存在,只是今天電腦更快,科技便宜,溝通成本低,環(huán)境成熟了。幾十年前研發(fā)飛機(jī)的伙伴大多是美國(guó)本土公司。但到了今天,全球供應(yīng)商可以一起共同開發(fā)。

“我們也不必把工業(yè)4.0太過(guò)神話。”陳萍生說(shuō),理解了它的本質(zhì),就懂得怎么用好它。

數(shù)字創(chuàng)新坊的一位工程師也表示,現(xiàn)在中國(guó)制造廠商的數(shù)字化軟件,就是他20年前剛畢業(yè)時(shí)用的。

呂川,中國(guó)科技大學(xué)少年班博士,如今已是東方國(guó)信智能系統(tǒng)有限公司的運(yùn)營(yíng)負(fù)責(zé)人,他認(rèn)為,工業(yè)4.0需要達(dá)到一些標(biāo)準(zhǔn):

首先得滿足柔性生產(chǎn),多品種小批量。其次是生產(chǎn)端能夠延伸到服務(wù)端,比如原先廠家只賣空調(diào)壓縮機(jī)殼,賣完交易結(jié)束,但現(xiàn)在它可以在殼上進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控,一旦熔鑄的環(huán)境溫度有異常,比如撞車,數(shù)據(jù)能夠跟蹤變化,提前預(yù)警,這就從賣產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)橘u服務(wù)。GE 所代表的美國(guó)制造業(yè)提倡的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,其核心就是服務(wù)。

而第三是資源配置,從單個(gè)生產(chǎn)孤島連接為云平臺(tái)、云工廠。比如某個(gè)紙質(zhì)印刷需要高端印刷機(jī),云工廠能把所有高端印刷設(shè)備信息匯總,任務(wù)指派給附近設(shè)備。換句話說(shuō),生產(chǎn)力變得可以流動(dòng),那將突破經(jīng)濟(jì)學(xué)的常規(guī)理論。

每家工業(yè)公司都成為智能公司

工廠老板的思維就是不相信虛擬,他們巴不得所有東西都眼見為實(shí),隨后弄個(gè)鐵架子鎖在辦公室里,這樣才安全

懂得了數(shù)字化是什么,中國(guó)制造如何追趕?譚瑞忠認(rèn)為首先還是觀念問(wèn)題。

大公司如英特爾、迅達(dá)電梯,包括GE自己,都是董事長(zhǎng)和高管們先意識(shí)到轉(zhuǎn)型,接下來(lái)執(zhí)行就順暢了。如果企業(yè)一把手沒有這種轉(zhuǎn)型意識(shí),往往注定一場(chǎng)空。

中國(guó)制造業(yè)的發(fā)端,是從低端民生用品起家的。憑著人口紅利,中國(guó)工廠可以用成百上千工人給國(guó)外大廠代工。這兩種模式帶動(dòng)了我們的制造業(yè)起步。所以中國(guó)的工廠老板一般都比較勤奮、刻苦、事必躬親,卻對(duì)科技理解不足,缺少管理系統(tǒng)意識(shí),也缺少團(tuán)隊(duì)運(yùn)作意識(shí)。

“一些工廠老板的思維就是不相信虛擬,他們巴不得所有東西都眼見為實(shí),隨后弄個(gè)鐵架子鎖在辦公室里,這樣才安全。”呂川說(shuō),目前只有幾家全球大企業(yè)如波音、GE等才有實(shí)踐案例。因?yàn)轱w機(jī)制造在設(shè)計(jì)之初就是計(jì)算機(jī)直接模擬的,自然而然后面信息數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等都比較容易。而除此之外的工業(yè)領(lǐng)域,普遍比較保守。

“我接觸到的企業(yè)主,大多都是重資產(chǎn),重視動(dòng)手。對(duì)于數(shù)字化太過(guò)陌生,也不理解電腦。”陳萍生說(shuō),他甚至把希望寄托在企業(yè)主的二代、三代們身上,這批年輕人在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境長(zhǎng)大,對(duì)于數(shù)字化一講就能懂,理念轉(zhuǎn)變可能更快。

呂川對(duì)未來(lái)保持樂(lè)觀。過(guò)去,中國(guó)的制造業(yè)是從短缺經(jīng)濟(jì)發(fā)展而來(lái),產(chǎn)品完成八九分就能銷售一空。然而我們已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)產(chǎn)能過(guò)剩的時(shí)代,自然會(huì)倒逼中國(guó)工廠精益求精。

“我們的金融、房地產(chǎn)、純互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品即將進(jìn)入下半場(chǎng),紅利開始降低。而工業(yè)已經(jīng)開始意識(shí)到必須轉(zhuǎn)型。誰(shuí)轉(zhuǎn)得早,未來(lái)就有無(wú)限的可能。”

有人說(shuō),新工業(yè)時(shí)代,每一家工業(yè)公司都應(yīng)該成為軟件與分析公司。也有學(xué)者歸納,美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”是以軟帶硬,德國(guó)的“工業(yè)4.0”是以硬帶軟。對(duì)中國(guó)企業(yè)而言,走德國(guó)模式設(shè)備太貴,走美國(guó)模式在第一步數(shù)據(jù)采集端就跟不上。

全球都沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,中國(guó)企業(yè)的路看來(lái)只能慢慢摸索。(記者 龔丹韻)