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【智能制造】深度解析:海尔超级互联工厂工业4.0实践

2017/9/26 8:10:41 人评论 次浏览 来源:产业智能官 分类:行业动态

近期先进制造的股价表现比较好。而市场之前关注主要在机器人和通信系统。但我们认为,工业4.0的实践最终是要落地在制造业、供应链的转型,这非常困难的,但同时也具备巨大的市场空间。


我们认为,对于海尔而言,工业4.0的价值将主要从两个维度体现:第一是对自身业务的价值提升,第二是知识和能力(系统集成方案)输出的潜在价值。


对海尔自身业务而言,工业4.0实践既提高了产品的附加值,又提高生产效率。目前我们看到海尔在智能家居和工业4.0方面的实践,重新构造了消费者的购买、使用体验,实现了海尔在研发、采购、制造、服务端的全流程再造。长期来看这将有两个方面提升了公司的价值:


1)柔性生产能力使海尔可以满足消费者个性化定制需求,海尔产品附加值不断提升,同时客户购买体验也不断提升。


2)智能工厂在生产效率上会获得了极大提高,在提升产品附加值的同时,成本还可能进一步下降。我们估算这部分价值在200亿左右。


对外输出的潜力方面,海尔在自己工业4.0实践过程中积累了大量的经验、方法和建设理论,这种知识和能力已经得到国家相关部门的认可,未来将参与中国先进制造相关标准方案的制定。在拥有工业4.0领先的经验,以及占领国家标准的制高点之后,海尔在完成自身工业4.0改造之后,将这方面的能力(工业4.0解决方案、系统集成)对外输出也成为可能。2014年我国制造业机器设备投资达到10万亿市场,智能化改造将是一个新的万亿级市场,公司如果在这一领域有所作为,有望再造一个海尔。


我们对公司价值进行了全面测算,认为合理价值在1200亿-2200亿之间,工业4.0是未来价值的主要成长点之一,尤其是如果能够实现技术输出未来的价值会非常大。后面会进一步对公司在工业4.0方面的发展做进一步的研究和跟踪,去海尔的互联网工厂实地调研。



我们后面会在智能家居、工业4.0方面进行进一步的研究,也会进一步组织投资者参观海尔的互联网工厂。我的观点就介绍到这里,下面有请陈总从公司的角度,更全面的介绍海尔在工业4.0方面的发展思路。


海尔家电业务集团副总裁、供应链总经理:


下面我从4个方面给大家介绍一下海尔在工业4.0方面的实践:1)为什么要做互联网工厂,为什么要转型;2)怎么实现转型;3)现在做了什么;4)愿景。


?为什么要转型?


基于三个考虑:


1)互联网时代,消费者的个性化需求不断被释放出来,互联网冲击对传统制造业是非常深刻的,张首席提出“没有成功的企业,只有时代的企业”,我们要跟上互联网时代的步伐;


2)全球制造业的发展趋势来看必须要转型,尤其是德国的工业4.0,美国的先进制造为代表的,形成的政府主导,政企联合,一起来推动制造模式的转型。中国政府提出中国制造2025的规划;


3)2012年集团层面已经开始网络化战略的转型,提出由制造型向平台型企业转型,为用户提供按需设计,按需制造,按需配送的个性化体验。


?怎么转型?


现在都在提工业4.0,那么怎么实现家电业的工业4.0?海尔的理解是,家电业的工业4.0转型是依托互联工厂,可以创造出用户的个性化体验,从大规模制造向大规模定制的转型,实时响应全球的用户定制需求,并且快速交互他所需要的个性化产品。


互联工厂体现出三个能力:定制、互联、可视。


1)定制:将用户的碎片化需求整合实现大规模定制,实现用户全流程参与设计,参与制造,把用户从消费者变成产生者。


2)互联:整个物联网是互联工厂的基础,包括内外互联,信息互联,虚实互联。内外互联:用户、供应商、上下游的零距离。信息互联:缩短信息传递链,提高传递效率。虚实互联:虚拟世界和物理世界的充分联合,解决了实物世界制造效率低,质量难保证的问题。


3)可视化:全流程用户体验的可视化,用户可以实时体验制造的过程。


根据这个理解,海尔制定了相应的改革方向。对外体现于“智慧家庭”,从单一产品引领到整个方案引领。举例来说,冰箱不再是一个硬件,而是一个食品的解决方案,所有的产品都能变成“网器”,通过“网器”和用户进行交互,来搜集用户需求。对内就是互联工厂,满足用户个性化的(定制)需求。


互联工厂要实施需要两个条件:


1)基础条件(必要条件),也就是一套硬的东西,也就是模块化、自动化、数字化、智能化。通过这些基本条件来实现高效率、高品质、高柔性。


2)和用户的参与和用户的零距离沟通(充分条件),实现和用户的深度融合。


海尔1+7的平台架构构成互联工厂的核心竞争力。这两个条件具备了之后,还要打造一个全流程的生态系统,互联工厂不仅仅是一个生产车间,也是一个全产业的生态系统,包括用户的交互、营销、研发,包括模块商的采购、制造、物流、服务,全流程体系颠覆,称为1+7的平台,构成互联工厂的核心竞争力。


1+7的平台,1:U+智慧综合平台;7:用户定制交互定制平台;零距离即时营销平台;开放创新平台;模块商平台;智能制造平台;智慧物流平台;智联服务平台


1)U+智慧综合平台,是1,将所有的互联网、物联网和每一个人的家庭生活连接在一起,让每一个消费者的生活变得更加智慧。目前海尔在探索智能家庭方面,品类是最全的,产品也是最多的。


2)第二个平台是用户定制交互平台,实现用户参与设计、参与制造,在交互过程中,所有设计资源和模块商资源的共享,最终实现和用户的零距离交互。在这个过程中可以实现用户的可视和企业能力的可视。


3)第三个平台是零距离即时营销平台,主要是指实现传统意义上的渠道向O2O模式的转型,通过这个模式转型获取用户流量,实现用户的流量转化和口碑的传播。


4)第四个平台是开放创新平台,通过这个平台可以让全球的研发资源无障碍进入,直接满足用户的需求,实现用户的需求快速转化。


5)第五个平台是模块商资源平台,用户的需求是个性化的,要实现大规模定制,对传统供应商提出了挑战,不再是原来简单的按照图纸加工,而是有设计能力的一流资源(我们称之为模块商),他们通过平台直接和用户零距离交互,提供一流的模块解决方案,进一步通过他的模块化解决方案获取订单,实现利益最大化。这样,一个企业就变成了一个无边界,上游、下游成为一个利益共同体。


6)第六个平台是智能制造平台,这个主要是模块化、自动化和信息化的高度融合,实现用户的互联互通,核心是通过一个智能化的系统融合人、机、物和用户的即时的联通。通过这个平台的实施可以缩短产品的上市时间,同时,产品的质量、生产效率和灵活性都有大幅度的提升,同时服务的个性化、模式多元化得以实现。


7)第七个平台是智慧物流平台,也变成一个个开放的生态圈。


8)第八个平台是智联服务平台,主要是针对用户体验的提升,用户体验中间环节直接剔除,用户直接通过智能服务平台直接和海尔的相关员工直接互动。


1+7的平台主要是解决三个问题:


1)对用户来说能否实现实时、快速让其了解产品的制造和配送过程,深度参与设计和营销,产生非常极致的个性化体验。


2)对企业来说,要解决不能实时满足用户个性化需求的难题。


3)从行业来说有两个难题:[1]互联网、3D打印等对传统企业的冲击;[2]市场的价格战。我们通过互联工厂来解决上述的问题。


?海尔做了什么?


(1)目前实现四大产业(沈阳冰箱,郑州空调,佛山滚筒洗衣机,青岛热水器)已经建成了引领的互联工厂。上述的四个都是各行业最领先的智能互联工程。目前初步走在了行业的前列,比如沈阳冰箱,全球家电业第一个智能工厂,佛山滚筒是洗衣机行业最先进的,郑州空调是全球最先进的智能互联工厂。目前海尔智能互联工厂都走在世界的前列。比如沈阳冰箱,通过互联工厂的实施,单个产能由100万提升到了180万台,提升幅度80%,同时人员下降了60%;郑州的空调,焊接不良率达到10ppm以下,接近于零缺陷,相当于是行业质量水平的20倍。


(2)互联工厂得到业内人士的认可。全球知名研究机构,德国弗劳恩霍夫(德国工业4.0实施的重要研究机构和主要的倡导者)研究院,对海尔的模式创新非常认可,他们认为,在全球范围内,海尔的工业4.0探索和实践是超前的,中国制造业转型的关键是制造逻辑重塑,海尔互联工厂将用户、模块商和工厂等要素用开放的平台模式聚合到一起,这个制造逻辑给家电行业以及其他制造业带来了新的启示。GE(美国先进制造的倡导者、引领者)中国区的副总裁,认为海尔互联工厂的探索很多方面走在了GE的前面。工信部的副部长毛伟明在全国工业企业座谈会上提出的结论是海尔的做法应该作为智能制造成功的经验进行推广。家电业协会理事长姜风认为海尔互联工厂是对中国制造2025最佳诠释,走在了行业的前列。


(3)海尔的互联工厂在下一步的探索主要是三个方面:[1]老工厂的互联升级,目前的老工厂也正在做升级改造,这种升级不是简单的自动化,而是创造用户资源、创造用户体验,把用户体验和智能制造、智慧工厂联系起来,完成大规模个性化定制。现在海尔已经有45条智能互联生产线,700多个工序进行了智能化升级;[2]新工厂实现一步到位,直接实现用户体验的可视化,例如黄岛、胶州、武汉园区;[3]智慧园区,实现全球首个集智慧物流、互联工厂、智慧能源、智慧安保、模块商、智慧生活等等一体化的社会生态的产业园,包括洗衣机、空调等产业。这个智慧园区可以一次性实现定制、可视、互联、智能、低碳、柔性、智能等等。


?互联工厂的愿景


(1)我们的愿景是企业和用户需求融合在一起,实现最佳的用户体验,智能工厂要不断迭代。为用户提供大规模的定制化解决方案,让全球用户可以通过终端随时定制产品,随时可以参与定制产品的设计和制造,随时随地可视。个性化的订单可以实时到达全球的供应链工厂。


(2)第二个愿景,打造智能工厂新模式,本身成为行业标杆企业,输出行业的标准,颠覆家电行业的制造体系,实现行业的引领。从国家的层面为产业结构升级提供借鉴经验,带动整个产业的转型。现在海尔智能互联工厂已经参与了国家相关制造标准的制定,6月美国IEC全球标准化大会,海尔互联工厂也会发言介绍经验,公司也在积极申报国家的30个智能互联的项目,6月底就能确定。海尔不仅要成为行业的引领者,同时要制定互联工厂的标准。在这个基础上,海尔也可以进行技术输出,提供行业的整体解决方案,甚至一些软件、互联网技术、机器人、自动化生产线等硬件方面的整体一揽子智能工厂的解决方案,创造新的增长点。


我就简单讲这些。


Q&A


Q1:范杨


感谢陈总,刚才陈总高屋建瓴地介绍了公司工业4.0发展的框架和理念,讲到了用户参与设计、制造、模块化产品设计、智能制造、产业链结构重构等很多方面,看得出来工业4.0跟自动化的是有很大差别的。陈总也提到了投资者最关心的几个问题:自身智能化的改造、标准的输出解决方案输出的可能性。工业4.0涉及到很多价值链的改造,也意味着生产管理架构的再造,对公司的来说是一个很大的挑战,我们如何克服这种体例改变带来的内部冲突?工业4.0的发展哪个部门来主导的呢?


A:明总:首先转型是海尔的战略,所以由公司的董事长、总经理推动,直接地实施人就是陈部长,请陈部长分享一下这方面的经验吧。


A:陈总:确实面临着几个挑战:1)思维方式的挑战,如何颠覆原有的思维,比如原有的模式下用户的需求都是串联的流程,现有研发,然后做市场调研,再到供应商,供应商再发货给工厂,最后到物流和售后。现在这个平台下变成了并联的方式,用户的需求同时到达研发、供应商、工厂这些端口,大家同时开始响应,从不同的角度来响应,就需要一个平台,这就是我们的互联工厂。这里面你的思维方式是否转换到用户为核心就很关键;2)开放性,能不能有开放的心态来实现这个转型,海尔在做这个事情里面,集合了全球最好的资源,包括设备商资源、模块商资源、设计资源、整体方案解决资源。像刚才讲到的西门子、GE、弗劳恩霍夫、ABB都进入到了海尔的团队中,一起来设计互联网工厂的解决方案,正是有了这些一流资源的加入,才有海尔现在的互联工厂。



Q2:海尔是否有可能有对外服务,或者卖一些设备?


A:现在的互联工厂在管理、业务模式上是完全自主研发的,目前也在思考能否提供对外服务和设备。我们已经积累了一些这方面的经验,整体方案上,我们又方法论,硬件上有FPA(斐雪派克,海尔集团2012年收购全球家电奢侈品品牌,该公司同时也是全球自动化领先设备厂商之一),所以基础的条件都具备了。我想在合适的时候我们会提供这方面的服务。


Q3:互联工厂与传统工厂成本相比如何?


A:一般人会认为,个性化定制导致工厂的效率降低了,这对传统工厂而言,也构成制约个性化定制的因素。而互联工厂通过柔性的能力,使得满足用户的个性化定制之后不仅没有降低效率反而大幅度提高了。比如沈阳工厂单线产能提高80%,用人减少60%,工厂库存减少80%,质量提高30%,结果是制造成本不但没有上升,反而明显下降。另一个是设备方面的投资,互联工厂在硬件方面的投资有一定的提高,但是没有外部想象的那么大,以沈阳工厂为例,实际的投资比传统的新工厂只增加了不到20%,因为我们只用了一条线来实现了传统的两条线的生产能力,相当于节省了一条线的投资。


Q4-1:范杨


目前用户对个性化定制的了解并不多,未来是否有一些明确的计划做市场推广,让消费者更加了解,让消费者参与到新的体系中来?


A:从消费者的角度来说,用户对定制化的需求肯定是存在的,在互联网的时代,互联网会放大定制需求。以前传统营销模式下,消费者定制化的需求被压抑了,现在通过互联网渠道会得到释放。将来海尔会在天猫等的入口中不断的推广个性化的定制的理念。2014年海尔冰箱做了一个长颈鹿的“众创定制”,主要局限于海尔自己的用户圈。2015年开始在天猫等平台尝试,把这个模式扩散出来,把天猫的用户圈拉过来。当下正在做一个项目,5月20号会在郑州做一个婚庆圈的“众创定制”试水,用户参与度很高,最终挑选了20个有资质的用户来参与,5-21至23日在郑州工贸交付。


会依托智能工厂,不停地做尝试,未来还会扩张到影视的粉丝圈,设计圈等。


Q4-2:未来用户可能会需要不断的区分,用户群需要个性化,多元化,企业需要不断地创新,来开发这些潜力。


A:明总:


在定制方面,有三个层次。1)现有的模块化选择的定制,包括基本的和可变的模块,根据选择的模块来付费;2)众创定制,在天猫、众创会上展开,几百台,一千台就可以做了,在调研、设计上可以节约成本;3)个性化定制,个性化定制可以增加比较大的附加值。比如原来产品是方的,消费者一定要圆的外观,这个就需要比较大的成本,当然附加值也高得多。



我觉得你报告里面有一句总结得很好,未来让硬件具有生命力,具有迭代性,未来有可能我们的产品能够不断的迭代。比如现在我们能够做到空调、冰箱、洗衣机、热水器这些产品外观的迭代。未来还会有很多的功能模块,可以很有想象力。比如我们原来的智能蛋盒,可以分解农药的部件,可以延长保险时间的功能模块等等。



Q5:海尔工业4.0与其他公司的工业自动化有什么区别?自动化到什么程度?


A:互联工厂不等同于自动化工厂,自动化是互联工厂的基础条件之一,海尔的互联工厂更重要的是在于用户的互联互通以及流程可视。例如,自动化根据指令生产,互联工厂是根据用户的需求,通过平台到达生产线,生产线可以根据用户需求去判断选择,甚至去排产、计划,有用户需求去驱动,而不是依靠内部指令,在进一步说就是智能化,互联工厂对接家庭,用户的需求可以零距离的、即直接到达工厂,直接根据需求配置资源。总结起来:自动化不等同于工业4.0,互联工厂不是简单地自动化,而是全流程全体系的系统。



Q6:定制化服务发展到哪一步?定制化与成本的关系,为什么定制化反而会节省成本?


A:颜色外观是基本的定制,进一步是功能的定制,消费者根据需求定制功能,后台通过模块去满足用户的需求。根据用户需求建立模块数据库,不同模块对应不同用户需求,用户在前台的定制选择对应到模块库中,然后配置出想要的方案,根据模块库配置会减少研发成本和周期、生产成本,可以快速满足用户需求。如果特殊的用户需求,也可以通过3d打印满足。通过我们跟用户的交互,发现白电用户并不是想要跟别人不一样的产品,而是想定制一个体验好的产品,适合的产品。所以我们通过互联工厂可视化,以及全流程的交互,通常会得到自己想要的产品。


模块定制跟之前DELL在线销售电脑的模式很像,差别在于家电主要是功能性模块的个性化选择,而模块化是海尔满足消费者个性化需求的能力。


在成本方面,如果是在传统工厂定制,成本一定上升,甚至根本做不了。只有互联工厂才能做定制。模块化使得采购成本下降,制造厂装配的工时下降,柔性制造能力、模块化的生产布局、快速换摸的技术、数字化的系统,使工程达到最小的库存,最少人工,最高效率,最终成本下降。当然,完全个性化的(专属定制)产品,需要3D打印这类技术的支持,成本上升难免,但是附加值提升更多。


Q7: 目前还不能实现完全的自动化,需要人组装,那么是否会有比较大的挑战?个性化定制之后对组装要求是否会比较高?


A: 举冰箱门体为例,冰箱用户定制里面,门体是最多的,有的要钣金,有的要玻璃,图案也各不相同,传统靠人去区分和装配这么多种类的门体的办法肯定是不行的。原来的生产线同时生产20种型号就达到极限了,而互联网工厂通过RFID、二维码等技术手段,实现柔性精准匹配,箱体和门体在生产线上会自动匹配,不需要工人去区分型号(到工人工位的时候,各模块已经是自动匹配好的)。但如果只用自动化的手段,,不是智能的、柔性的自动化也是不行的。


范杨:这部分还是需要直接去工厂参观,可能会更加容易理解,请关注我们的后续调研活动。


Q8:定制冰箱从目前的市场来看,我们卖出的冰箱与定制相关的占多大的比例?有没有一款比较成功的定制冰箱?是不是能够促进冰箱的更新换代?是否能够提升公司的市场份额? U+平台目前的进展情况是怎么样的?


A:目前定制冰箱比例还很难衡量。用户内心而言确实有定制化的需求,相信未来当用户接触到海尔的定制化,需求会快速放大。目前还是试水的阶段,今年已经在各个不同的圈层里测算。如果这个规模增长之后,未来对换代的刺激作用肯定是具备的。但是单纯外观的定制化带来的换代可能并不明显。未来两个月可能会看到海尔更换冰箱壳的概念产品。这针对的是海尔的冰箱存量市场,上亿存量,一个门壳价格200-300元,市场空间可观。


关于成功的定制案例,可以参考天猫商城上的众创活动。


A:U+平台发展情况:2014年正式推出U+的平台,2014年是推进电器网器化的第一年,14年卖了90万台,2015年一季度(单季)已经达到50万台。软件端来看,4月1日海尔U+ APP已经正式上线,4月底已经实现了20万用户,活跃用户率目前已经达到40%。




延展阅读:物联网工厂的应用


暴点


第一节 介绍为了反应日益复杂的外部市场和内部生产环境,制造商必须要快速发展。制造商的新种类正在兴起以迎接这些挑战并且迈向”工业 4.0”,它促进了智能工厂的愿景。借助无缝地连接制造厂的实体世界和虚拟的 IT 系统,同时,去激励有意义的决定并不断带动营运和战略的弹性。第二节 工业 4.0工业4.0一词首次被使用在2011年的汉诺威工业博览会于第四次工业革命,一个新阶段在整个价值链的组织和管理中遍及整个产品生命周期。从一个世纪到一个世纪,有显著的发展。图 10.1 描述在工业里新技术的改进。

图 10.1 智能工厂的未来是基于第四次工业革命工业 4.0,并且集中在虚实整合系统的使用

一、第一次工业革命:18 世纪,利用水和蒸汽动力的工业应用二、第二次工业革命:19 世纪,利用电力在产品的大规模生产三、第三次工业革命:20 世纪,利用计算器生产过程的自动化四、第四次工业革命:生产的持续数字化(虚实整合系统、物联网)去实现最大的弹性和最佳的资源使用与效率工业 4.0 的架构(图 10.2)借助所有涉及价值链的组件的网络所提供,使得相关信息可以实时获得,并且使用这些数据导出最佳值随时加入串流。连接人、对象和系统产生动态的、自我管理的和跨公司的增值网络,它可以实时的被更新且在不同标准下优化,包括成本、可用性和资源消耗的基础。这个概念激发了智能工厂的建设。

图 10.2 所有事物在工业 4.0 中连接


第三节 智能工厂德国联邦教育部与研究院定义工业 4.0 为“存在于借助虚实整合制造系统(CPPS)价值创造的网络的弹性”,如图 10.3 所示。这使得机器和工厂能够去调整它们的行为,以透过自我优化和重新配置去改变订单和工作条件。

图 10.3 智能工厂中的虚实整合制造系统(CPPS)连接有形和虚拟的世界 Figure 10.

主要的重点在于系统去感知信息的能力,从中得到结论并相应地去改变它们的行为,以及储存从经验中获得的知识。智能生产系统与过程以及合适的工程方式与工具,将会是成功实现在未来智能工厂分布和相互连接生产设施的关键因素。图 10.4 显示智能工厂提供顾客连接到互联网的智能产品和服务。接着,智能工厂将会从智能产品和相关的智能应用程序收集和分析数据,使工厂能够更恰当地去定义顾客行为和需要,并且提供顾客新的且能持续发展的产品和服务。此外,物联网技术使得顾客能够去参与产品设计过程。

图10.4智能工厂和消费者在工业4.0中的互动

一、在智能工厂的虚实整合系统和物联网智能工厂是网络信息化技术在整个生产和供应链企业的普遍应用。该定义技术的主题是时间、同步、综合性能指针和虚实整合劳动力的需求。虚实整合系统是一群组件的组成,如机器、工具和工件以目标性的方式相互沟通。当为了工业环境中的不同机器系统设计一个 CPS,很难一步到位去达到最高水平,因为它包含不同层次的技术实施。CPS 可以从基本的连接和数据到信息级别来实现,然后透过更高层级的增加先进的分析且弹性的功能,增加其对用户的价值。在CPS 中有五个等级在图 10.5 中描述。

图 10.5 虚实整合系统价值论点


(一) 智慧连接层(二) 数据到信息的转换层(三) 网络层(四) 认知层(五) 结构层

图 10.6 两个汇聚发展线作为创新的驱动因素

物联网是互联网应用的扩展,使得人们、机器和组件,包括工件和对象能够利用新技术的可能性。所有实体的智能对象,例如工件、机器、操作上的资源、仓库与运输系统和生产控制中心,经由互联网或是其他网络来通讯。它们将会在同个基础上通讯。这使得信息交换(识别、寻址、数据格式、传送)标准化且一致化。从 IT 领域已有的技术(硬件及软件),可以因此被使用在如生产制程和物流链的新领域。基于如大数据、云端运算和智能设备的全球数据网络,使得数据和服务互联网成为一个可能性,如图 10.6 所示。 二、智能工厂的概念和参考架构在图 10.7,有 15 个概念用于识别未来的智能工厂所描绘的,并非全部都直接与物联网(IoT)相关,但它们都带来了使工厂更为聪明显著的变化。

图 10.7 未来智能工厂的要素

它包括智能供应网络、下一代制造系统、云端储存及处理、数据分析、网络安全、智能(传感器和执行器)、虚实整合系统、智能维修、移动工作人员、自驾车辆、智能产品、附加制造、机器人和先进材料。有几组技术(图 10.8)和几个观点将会成为以物联网为基础的智能工厂在工业4.0 里的参考架构,例如:(一) 智慧机器:包括 M2M 通讯、机器与其他设备和人沟通。(二) 智慧设备:包括在工厂内的连接设备,例如现场设备、移动设备、操作设备等。(三) 智能制造过程:包括动态、高效率、自动化及实时过程通讯,透过物联网启用一个高度动态的制造环境的管理和控制。(四) 智能工程:包括产品设计和开发、产品工程、生产及售后服务。这可能需要在规划过程中使用从制造流程里收集到的数据,并且将机器优化(机械、电子、等等)。(五) 制造业的 IT:首先包括软件应用被一或更多支持价值型网络的企业使用;第二,透过传感器、智慧电表和智慧移动式设备智慧监测和控制;第三,从物联网 到生产管理逻辑整合数据的智能生产管理。(六) 智能物流:包括智能物流工具和制程。自我组织的物流是一个聪明的内部物流例子,它在生产中反映意想不到的改变,例如瓶颈和物料短缺。(七) 大数据和云端运算数据:包括算法和分析应用等。大数据分析将会带给提升未来工厂、制造流程极深的机会,并且使工厂能够提供新产品。(八) 智慧供货商:包括与供货商建立持久的关系。借助增加实时信息分享;同样地,透过基于工厂需求选择最佳供货商来增加弹性。(九) 智慧联网:包括智能工厂在能源供应领域的智慧基础建设。尤其,对能源价格方面的改变产生反应是必要的(即需求面管理)。


图 10.8 基于 IoT 的智能工厂参考架构

三、智能工厂的过程智能工厂将信息、技术和人类智能结合,对于企业各方面在智能制造开发和应用上实现快速变革。这将会从根本上改变产品如何创造、生产、运输和销售。智能工厂预计发生于三个阶段(图 10.9)。

图 10.9 智能制造的三阶段


(一) 工厂和企业范围的整合智能工厂(制造)将互相连接并协调生产过程的各个阶段,通过使用几乎所有的传感器和电机/驱动器、计算机控制和生产管理软件,越来越多不同的讯息技术与处理器芯片促进全工厂的效率。每一个管理制造业程序的一个特定的阶段或操作。这种“智能制造”的出现将迎接智能化制造的第二个阶段。(二) 从工厂范围的优化到智能制造智能制造将会借助成品配送的原物料供应和客户需求连接工厂特定的信息到数据。在低需求期它将会促进智能联网的使用来安排能源密集的活动,并在最高能源需求期间缓慢生产,使更多的产品能够订制化及新产品仿真和更高效率的制程。它将会支持更安全的产品生产且更准确的定义、更快速的产品追踪。(三) 制造业知识将会扰乱市场达到第三阶段”制造知识”的企业将会赢得长期优势,使制造商对于个别的需求去订制化产品,如特定剂量和配方的药品。顾客将 " 告诉 " 工厂顾客想要借助制造生产哪一类型的产品。因此,许多物联网技术的应用被认为具有高潜在价值,包含以 物联网系统对工业的系统作翻新改进。实际上在工业中应用物联网的目标是借助减少现实世界和虚拟世界之间的差距,将现有程序优化。四、智能工厂的特色以下为这些特色如何提升智能工厂的永续性的信息。(一) 大量订制化(二) 弹性智能制造过程和自我配置将会考虑很多方面,例如时间、质量、价格和生态方面(例如,避开高峰时间等)。

(三) 工厂能见度和优化的决策制定物联网提供终端到终端几乎是实时地的透明(如生产状况),允许在生产领域扩大到工厂用地的优化,进而提高工厂效率。例如,借助实时提供决策者生产状况来减少浪费,以便他们能做出更有效率的决策。在他们继续生产不良品前机器将会关闭。(四) 工厂新的规划方法对于资源生产率和提高能源利用率的目的,让制造业的程序被在实时中的不同的水平和以个案方式优化是必需的。(五) 从大数据收集创造价值新的进步和价值可以借助透过物联网设备收集的数据(即大数据)大量的分析来提供。例如,在机器提供者方面,大数据可以被使用来理解在不同时期机器的行为。因此,那些提供者能提供最好的维护服务,并且改善机器效率及建立和他们的顾客的强烈关系。(六) 创造新的服务物联网(如智能设备和移动应用程序) 将会为顾客在购买前及购买后创造服务和价值开启一个新的方式。(七) 远程监控物联网技术将将允许由第三方(如供货商)监测,以一个新的服务操作和工厂维护。(八) 自动化和改变人的角色生产作业能以一个人类的最小干涉优化。这提高了效率、减少错误和能源与其他资源的浪费。(九) 主动维修监测产品系统和实时收集性能的数据,对提高主动的维修有正面的影响。例如使用传感器去监测温度,当它超出范围可以采取先发制人的移动避免故障。(十) 连接的供应链物联网将帮助制造业者得到供应链在实时中被递送的数据的进一步理解。(十一) 能源管理(HVAC 和生产)能源效率的提高需要对生产线和设备水平能源消费行为的认识。智能仪表可以提供实时的数据并且根据自己的能力和与外部服务的合作来做决策。第四节物联网 为工业企业带来价值有 6 个物联网驱使的价值如图 10.10 中所描述,一、 更快的上市时间物联网使产业能够加快新产品上市和执行供应链调整,速度比以前还更快。二、 卓越经营,提高生产率物联网的连接提供操作资产的新阶级,经常嵌入”自我意识”的传感器和致动器,它能够与其他机器通讯无需与人工干预。三、 人在物联网中,人们将以无数的,更有意义的和有价值的方式连接到互联网。

图 10.10 物联网带来价值到工业企业

四、 制程有了正确的物联网制程,连接将变成有意义的,并且因为对的信息在对的时间以恰当的方式被传的给对的人而增价价值。五、 数据借助物联网,设备通常收集数据并且串流它在互联网上传送给中心资源,用来分析和处理。当被连接到互联网的事物的能力继续推进,它们将借助整合数据变成更有用的数据而更加智能化。六、 事物物联网层包括了实体项目,像是传感器、设备和企业资产都连接到互联网并且相互连接。在物联网,事物将成为环境感知的感应到更多的数据,, 而且提供更多经验讯息来帮助人们和机器做出更有价值的相关决定。第五节 案件研究:在纺织品生产中的虚实整合系统在德国,许多纺织企业沿着生产链试着在工业 4.0 的水平上得到他们的制程炼,然而信息流透过各层级的企业需要被连接到纺织程序中的其他成员。这使得有弹性且快速的生产,借助数字技术和 CPS 去处理批量的订单将会提升公司的生产率。在这种情况下,工厂将会重新配置自身去满足顾客的生产订单。一、具有虚实整合系统的纺织机器纺织机器具有开放的接口将会是非常有弹性的,它能够去基于一个全面的信息平台独立地调整状态。金属容器,盘头和布料将会成为信息载体,这将会通向一个自动化纺织制程炼。未来生产的主要方面将会是人机相互作用。智慧的个人设备使用,如智慧手机、平板和头戴式显示器,也提供一个巨大的创新潜力,借助一个复杂的方式来提供相关的生产关键参数使得生产更加透明。此外,指导程序能够轻易的引导出由机器产生的优化生产,或在机器故障或修复时快速的反应支持。纺织机器借助使用数字技术的自我优化是一个通往工业 4.0 的路径,它使织布机能在没有减少制程稳定性下,在一个最小水平上自动设置经线张力。自我优化的第一步是模块化制程。因此,对于一个给定的制程领域,纺纱机能够独立的创建自己的制程模块。所以,机器进行实验的设计和自动判定在各个测试点的经线张力。工作点以质量标准的辅助来判定,如经纱张力变成最小的。二、作为纺织产品的虚实整合系统纺织产品也可以作为 CPS,在这种情况下,产品可以被描述为智能纺织品。纺织触摸板、具有电极的衬衫以及监测睡眠质量的床垫都只是智慧纺织品的少数几个例子。智能纺织品是一个不断成长的和有令人着迷的领域。智慧纺织品的市场看似非常有前途,专家预测,在未来的几年内会两位数的成长。(来源:物联之家)




新一代技术+商业操作系统:

AI-CPS OS


在新一代技术+商业操作系统(AI-CPS OS:云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能)分支用来的今天,企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中,利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量,实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。


AI-CPSOS的真正价值并不来自构成技术或功能,而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化,这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合,没有颠覆现状的意愿,这些将不可能实现。


领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量,领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位:

  1. 重新行业布局:你的世界观要怎样改变才算足够?你必须对行业典范进行怎样的反思?

  2. 重新构建企业:你的企业需要做出什么样的变化?你准备如何重新定义你的公司?

  3. 重新打造自己:你需要成为怎样的人?要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位,你必须如何去做?


AI-CPS OS是数字化智能化创新平台,设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端,可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系,实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉,形成了领导力模式,使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置:

  1. 精细:这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切,进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。

  2. 智能:模型随着时间(数据)的变化而变化,整个系统就具备了智能(自学习)的能力。

  3. 高效:企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力,这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。

  4. 不确定性:数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验,其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域:技术、文化、制度。

  5. 边界模糊:数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化,还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。


AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长:

  1. 创造虚拟劳动力,承担需要适应性和敏捷性的复杂任务,即“智能自动化”,以区别于传统的自动化解决方案;

  2. 对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升,提高资本效率;

  3. 人工智能的普及,将推动多行业的相关创新,开辟崭新的经济增长空间。


给决策制定者和商业领袖的建议:

  1. 超越自动化,开启新创新模式:利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能,为企业创造新商机;

  2. 迎接新一代信息技术,迎接人工智能:无缝整合人类智慧与机器智能,重新

    评估未来的知识和技能类型;

  3. 制定道德规范:切实为人工智能生态系统制定道德准则,并在智能机器的开

    发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践;

  4. 重视再分配效应:对人工智能可能带来的冲击做好准备,制定战略帮助面临

    较高失业风险的人群;

  5. 开发数字化+智能化企业所需新能力:员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说,创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。



子曰:“君子和而不同,小人同而不和。” 《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和 人工智能,像君子一般融合,一起体现科技就是生产力。


如果说上一次哥伦布地理大发现,拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现,拓展的就是人们的数字空间。在数学空间,建立新的商业文明,从而发现新的创富模式,为人类社会带来新的财富空间。云计算,大数据、物联网和区块链,是进入这个数字空间的船,而人工智能就是那船上的帆,哥伦布之帆!


新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力,将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量,并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节,形成从宏观到微观各领域的智能化新需求,催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革,深刻改变人类生产生活方式和思维模式,实现社会生产力的整体跃升。

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