作者 | 陈琛 ；林雪萍
来源 | 知识自动化
日本富士山下，坐落着着一个黄色军团。这是世界顶尖的数控机床操作系统、生产线数控装置以及工业机器人的制造商。数控系统是隐藏的心脏，而机器人则是张扬的四肢。这以黄色为主色调的FANUC机器人给人留下深刻的印象。
当观众进到一个汽车工厂中，那些铁臂翻飞的机器人总会给人留下深刻的印象。从内到外的技术狂热，FANUC呈现了一个典型的日本制造。
Hi 富士通
发那科的创始人稻叶，最早在富士通工作。而这正是发那科的来源。发那科公司的前身是日本富士通通信制造株式会社（即现在的富士通公司），负责自动化业务的子公司——富士通发那科（Fuji Automatic Numerical Control）。20世纪50年代，日本技术专家对电子有着精准的把控，成功预见到未来的3C（communication、computer、control）天下即将到来。各个企业纷纷而动。1955年，富士通决定进入工厂自动化领域，新建了一个部门负责此项业务。该部门包含了一支500人的工程师队伍，并指定1946年从东京大学机械系毕业的稻叶右卫门负责部门管理。
当时，美国统领着自动化控制技术的发展方向，此前没有一家日本公司具备生产数控机床的能力。60年代后期，日本数控装备企业已经可以在世界舞台占据一席之地，而富士通发那科更是成为了领军型企业，至1971年，它已控制了日本数控装置市场80%份额。
1972年，稻叶负责的部门从富士通独立出来，成为富士通发那科公司，1972年FANUC从富士通分离出去，在1982年，公司正式改名为发那科株式会社，洗掉了富士通的影子，但FANUC的首写字母“F”，仍然代表着Fujitsu。四十多年不变，也是对曾经的母体公司的致敬。发那科已成为日本数控系统制造业的霸主，集众多技术优势为一身，并成功率领日本数控系统行业杀入国际市场。
而富士通这个老牌通信公司，孵化出好多著名的品牌，后来的富士通电脑，也是它的经典品牌。而现在它的MES软件及制造系统集成，依然是功底深厚。真是一个丰产的老牛。
独裁、狂人和专政
一言堂、独断专职。。。。你能想到的“可恨的家长”，还有什么标签来着？不管是什么，这些都可以是稻叶的专属。
1954年，稻叶被召回富士通东京总部，接受了研制电气控制机械的任务。只有26岁的稻叶，很快就将整个研发团队变成为“地狱团队”。不分昼夜，玩命加班。两年之后，稻叶团队成功研制出了日本第一台公开发布的数控机床，发那科数控系统取得成功，正式开启这一品牌的市场之路。
从研发出来的人，最容易执拗。英特尔前任总裁所说的“偏执狂才能成功”。稻叶，就是这句话的个人注脚。
从在此后的半个世纪的时间内，稻叶几乎成为了发那科的代名词。稻叶将FANUC做成了一个独断专行的国度，凡事要求百分之一百的控制权，管采购、管员工入聘、管安全，稻叶都会插手。
稻叶曾经在企业的产品发展实验室中安置了一个快于正常值十倍的计时装置，正常一分钟的时间，这个钟只需要6秒。变态的紧促感，促使员工不得不加快创新。
稻叶是大批量生产的早期信奉者。发那科很早就坚持做通用型机器，不做定制化、个性化机器。只有这样，才可以通过批量生产来降低成本，增加竞争力。稻叶不断要求员工尽可能的简化产品，从而催生了发那科的口号：对于机械成品，越是简约，价格就越低，也更容易和机器人相配套。稻叶坚信：“价廉物美的东西才卖得动”。当然，这个价廉只是相对而言。
稻叶于2000年6月，终于从发那科的领导位置上退休。而此时，他的儿子已经走上社长的位置；他的孙子，也成为公司的年轻董事。FANUC被牢牢地摁在家族企业的位置上，没有半点“家族传承疲劳症”。而他本人，继续做荣誉主席，如太上皇般的盯着这个他一手创建的企业。创始人不想让家族，失去半点控制权。
黄色机器人
在数控系统领域获得成功之后，发那科选择进入工业机器人制造领域，1975年，发那科正式进军工业机器人市场，但迟迟没有打开局面，当时川崎和日立在机器人产业中处于领先位置。为了快速扭转局面，发那科于1981年在东京市山梨县建造了一家专门从事机器人制造的示范性工厂，当时同等规模的工厂的正常运营需要500名工人，但发那科引入了大量的机器人和数控机床，通过自动化生产线来制造机器人零部件，将工人数降至100名左右。这些工人的主要工作是生产线的维护和成品的组装。
这一创新，从现在的视角来看，是一次成功的营销经典。一个是它体现了“旗舰工厂”的价值；第二它开始实现了“用机器人来生产机器人”。可以想象，这一个触动心弦的隐喻，在当时会有多大的杀伤力。
这一煞费苦心的举措，让发那科的机器人一举成名。
而近几年为了应对机器人的市场爆发，尤其是应对中国的“爆买机器人”的现象，发那科在日本设立了第三家机器人工厂，本月即将开工。预计产能2000台，这意味着发那科机器人的产量，将从当前的7000台左右，整体提升到9000台。那些大黄人军团，正热切等着扑向中国的智能制造热土。
研发 才是制造基因
FANUC强调在机械制造领域良好的“基因”：机械制造赖以生存的基础性研发，至关重要。创始人的技术狂人经历，已经使得发那科将产品研发置于企业发展的第一要义，并在企业的管理实践中给予最大力度的支持。
发那科的生产基地主要位于日本，长期以来，发那科坚持将核心产品的制造保留在日本本土，而非外包至发展中国家，在降低成本方面，发那科坚持通过其高度自动化的机器人加工厂来完成低成本、高性能产品的制造，并从此获取持续的高额利润。2017年发那科实现收入360亿元人民币，利润为108亿，利润率接近30%。
没有任何捷径，就是高强度的研发投入。20世纪80年代后期，发那科员工中从事产品研发工作相关的有600多名，占全部员工的1/3！在日本制造型企业中居于前列。
发那科在业务扩张的时候并没有选择将生产工厂迁往目标市场。发那科将生产环节放在日本，仍可以实现较高利润率，这主要有两个原因，其一，发那科的生产成本较低，它所拥有的高度自动化的“智能”工厂，可以在一个月内制造出一千台机器人；另外，发那科在工业机器人关键组件——数控系统装置领域具有领先地位，这又保证了发那科的竞争优势。
至于在产品销售环节，发那科则上演了一个天才般的好女会嫁的剧情。
长袖善嫁 打开国际大门
在追求国际化市场上，没有哪家机械制造公司，可以像FANUC如此之灵活。
成立仅仅3年，富士通发那科就授权美国机床制造商Pratt&Whitney在北美市场销售其数控钻床。而同一年，又与西门子达成协议，授予西门子独家代理其在欧洲市场的销售，西门子拥有富士通发那科的少数股东权益。在西门子和发那科争抢数控系统宝座的竞争大战中，四十年前的这种合作方式，匪夷所思。但欧洲经济委员会判定两者的合作违反了反垄断方面的法规，并处以84万美元的罚款，结束了这场意外之恋。
机器人同样如此。发那科在20世纪80年代初先后和台湾地区的大同公司、美国通用汽车公司、英国的机床制造商600集团等企业成立合资公司，以此打开发那科机器人在海外市场的销售。最为注目的是在1982年与美国的通用汽车合资成立了通用发那科机器人公司，新公司设在底特律，主要从事机器人的生产、组装以及美国国内的销售工作，发那科和通用汽车各持50%股份，发那科负责提供产品，通用汽车负责提供管理。通过和汽车龙头企业——通用汽车的亲密接触，发那科稳固了其在美国市场上的领先地位。令人啼笑皆非的是，两家在合作之初，甚至试图掩藏这场婚姻，秘密地向通用公司供应汽车生产线用机器人。随着在美销售额的直线增长，发那科在1988年左右成为世界上最大的工业机器人生产企业。尝到甜头，二者不妨将这个婚情国际化，再次联手，在欧洲建立通用发那科机器人欧洲公司，主要负责在欧洲地区销售发那科机器人产品。
1986年，发那科的国际化战略再下一城，与此前未能成功进入数控系统的工业企业巨头——通用电气公司（GE）结盟，二者共同创建了GE Fanuc自动化公司，主要从事数控装置的生产。合作后，通用电气将其在美国弗吉尼亚州的工厂的生产装备移至新公司。2009年二者和平分手，GE FANUC解体。从体量比自己大快十倍的工业巨头的联姻中退出，FANUC毫发未损，仍然保留原合资公司的全球CNC业务。
这种戏法并不陌生，早在1992年，它就从通用汽车手中买下了通用汽车-发那科公司另外的50%，使其变成了自己的全资子公司。这样发那科机器人公司一下子就拥有两家国际子公司，是位于密歇根州的北美发那科机器人公司，负责北美和拉丁美洲的市场；另外一个是位于卢森堡的欧洲发那科机器人公司（即是此前的欧洲通用-发那科机器人公司），负责欧洲市场。
这些漂亮的一进一出，FANUC像是一个成熟而冷静的股票经纪人。然而，FANUC并不是只在欧美长袖善舞，它在1978年进入韩国，首次在日本本土之外设置了生产基地；1989年进入前苏联，手法如出一辙，与当地的机床服务商Stanko Service展开合作，在前苏联成立了新公司Stanko-Fanac。而在中国，早在1992年就选择了中国最强的机床研究所：北京机床所，进行低端数控系统的合作。这一合作，几乎要了中国CNC系统的小命。2003年则继续合资成立北京发那科机数控工程公司。加上在与上海电气集团成立的机器人合资公司，FANUC在中国可谓是落子娴熟。除了抢占中国市场之外，也为FANUC培养了大批熟悉数控系统的人才——而工程师的习惯，正是这个行业的最高壁垒。
随着工业物联网热潮的兴起，2015年FANUC在美国建立了第一个机器人云端远程服务系统。如你所熟悉的套路，这次是跟与思科公司合作。2016年初，FANUC和思科宣布将一起打造一座用于监控机器人异常状态的物联网系统，而底特律的通用汽车正是这个系统的试点工厂。几个月后，“零停机解决方案”ZDT（ZeroDown Time）诞生了，并赢得了GM的创新供应商大奖。
图2 GM的焊接机器人云分析系统
截止2018年5月，全球汽车厂已经有超过16000台机器人接入了这个ZDT系统，为用户提供故障预警服务。目前它已经应用到 FANUC所有的机器人，无论是汽车和非汽车制造商。这个系统也在去年12月已经开始对中国用户进行开放。
小记
FANUC给我们留下了很多的困惑。创始人牢不可破的控制权，追求物美价廉而投入重金研发，什么姻亲都敢联手的开放姿态，家族企业一家到底的做派，这些都不太像是印象中的日本企业。然而这也的确是一个典型的重研发精益求精的日本制造业，闷声发着大财。2017年发那科员工只有6000人，其人均产出高达600万。发那科也是日本“最会赚钱”的企业，它的营业利润率达到32%，在日本制造业中排名第九。谁说制造业不挣钱？没有研发投入的制造业，才是真的不挣钱。
拓展阅读：日本智能制造的兵团崛起（深度）
在经历了看上略微有些混乱的应对工业4.0的各种政策之后，包括物联网、包括机器人，日本产业界终于在智能制造找到了自己的位置。随着2016年12月8日，日本工业价值链参考框架IVRA （Industrial Value Chain Reference Architecture）的正式发布，标志着日本智能制造策略，正式完成里程碑的落地。IVRA是日本智能制造独有的顶层框架，相当于美国工业互联网联盟的参考框架IIRA，和德国工业4.0参考框架RAMI 4.0，这是编织了日本制造优势的智能工厂得以互联互通的基本模式。
日本智能制造，终于有了自己健全的骨骼。日本制造兵团，正在崛起。
1、工业价值链计划的卡位
应对工业互联的升级浪潮中，许多企业正在聚焦于内部的互联互通的问题，而日本产业界却另辟蹊径，致力于探讨企业的相互连接问题，换言之，是否存在着一个生态系统，让企业集体受益。
这正是工业价值链计划IVI（industrial value chain initiative）所要解决的问题。最早是由日本机械工程学会在2015年6月启动。目前已经获得日本经产省METI支持，成为日本经产省和学会联合促进的计划。
图1 IVI代表性会员机构
目前IVI已经有180多家机构参与，100多家都是企业，不过仍然以大企业为主。这表明了日本企业决定抱团打拼智能制造的决心。应该说，这是日本对智能制造作为复杂系统的一种明智的态势感知，以企业联合体来共同实施。
图2 IVI的logo
如何实现企业相连，IVI采用了“つながる！ものづくり”的说法，在日语中更强调“将工厂连接到一起”。这相当于中国所说的“互联工厂”，或者“互联企业”。
图3 IVI企业连接
2、日本智能制造的三大招式
工业价值链IVI计划，跟日本制造另外两个战略——物联网IoT和机器人——密切相关。
为了应对以德国工业4.0为代表的全球制造业升级战略，日本采取了三个系列的实施行动，来推进制造业的升级。一是推动工业价值链IVI的发展，建立日本制造的联合体王国，二是通过机器人革命计划协议会，以工业机械、中小企业为突破口，探索领域协调及企业合作的方式，三是利用IoT推进实验室，加大与其他领域合作的新型业务的创出。
图4 三个系列的实施行动
而工业价值链计划IVI，赫然成为“通过民间引领制造业”的重要抓手。事实上，IVI正在成为日本智能制造的核心布局。
图5 IVI战略与IoT驱动制造业转型密切相关
而在国际上，工业价值链计划IVI正在被日本工业界，踌躇满志地称为日本对世界智能制造的贡献。2016年汉诺威展会上，日本IVI理事长，也是法政大学教授的西冈靖之先生，代表日本正式提出这一点，意图跟工业4.0、美国工业互联网直接对标。
随着日本智能制造框架IVRA的刚刚落地，日本的数字顶层框架下一步可以正式开启对标旅程。三个制造强国，在智能制造和工业互联网领域，终于形成数字握手机制了。
遗憾的是，中国智能制造在这方面并没有一个可分解的数字框架——尽管2015年12月曾经推出一个看上去是三维的参考框架，然而缺乏数字模型的支撑，依然是颤颤巍巍。中国制造2025的顶层设计，跟国际的主流框架，依然不能接轨。
3、日本制造界做到了
随着IVRA的发布，日本智能制造终于在数字模型领域，彻底地形成了跟德国工业4.0、美国工业互联网完成了标杆性的参考架构。
图6 各国数字模型参考架构
德国工业4.0在2015年4月、美国工业互联网联盟IIC在随后的六月，都先后公布了参考架构（Reference Architecture）。一年半过去了，日本也拿出了日本智能制造的数字骨骼：工业价值链参考架构（IVRA）。其基本模型是一个通过智能制造单元SMU，作为描述微观活动的基本组件；然后通过一个类似数字解读单元，实现SMU之间的连接，最后形成一个通用功能模块，这就可以基本完成企业所需要的实际功能了。
图7 智能制造单元组成功能模块
这种做法，非常聪明地找到了最为基础的制造单元，形成相互连接和交互的关系。如果智能制造系统是一个摩天大楼的话，SMU就是各种预制板。这样建立了这样的根基，基于标准、基于互联的所有智能制造的想法，才能真正成为现实。
而日本工业价值链计划IVI的三大关键理念，互联制造、松耦合和人员至上，同样令人印象深刻。
工业价值链计划IVI通过物理生产系统，致力于创造每一企业的价值。因此企业必须互联制造；然而考虑到实际接口的复杂性，IVI非常现实地采用了“松耦合性定义标准”，也就是标准化的过程要采用宽松的兼容接口，以便解决敏捷与弹性开发的问题，应对不可预测的未来需求。通过建立企业易于合作的“宽接口”，保持每一企业竞争优势不受影响。在合作中培育连接性。
至于人，仍然占据核心位置。换言之，物理世界和虚拟世界并不是1：1的关系，必须考虑人的因素。人，在未来生产中，仍然是关键因素。
4、中国式联盟，到底如何建立生态
日本工业价值链计划IVI是一盘企业合纵之局，以企业的生态联盟建设为主要目标。
那么如何完成这种协同的关系？CPS-unit赛博物理系单元会是一个重要抓手 。在日本IVRA框架中，所强调的SMU智能制造单元，跟《软件视野中的未来工业》提到的智能系统的最小单元的思路非常相似。
图8 智能系统的最小单元
同样，这里可以跟德国工业4.0所找到的办法相比较。德国采用了工业4.0组件的方法，也就是给一个物理实体，增加一个管理壳（administration shell）。换言之，找到了一个阴阳界摆渡船，使得物理世界和数字世界得以融合。而在这一点，语义层，起到非常重要的翻译器的作用。中文的特殊性，对于中国制造而言也会是一个巨大的机会。
图9 德国工业4.0的管理壳
对于中国而言，这是非常关键，而且可以直接借鉴的一步。由于中国缺乏像GE、西门子那样的工业巨物，因此“制造业联合体”是中国企业界面临的必然选择。然而如何“联合”，除了经济利益、机制上的考量，技术的刚性操作要素也是不容忽视的。
这种刚性要素，随着CPS赛博物理系统的认识和建设，正在逐渐打开缺口。只有做好这篇十分微观的局部文章，才能在顶层打开企业生态层面的大联合局面。当下，中国联盟太多了，不可胜数，但鲜见结出多少果实。“盟而不联”，成为中国制造界多年的顽疾。
此前，中国的联盟看上去更像是一个商业问题；从从日本工业价值链参考框架IVRA的实际操作技术来看，这也是一个微观层面需要考量的重点。联盟之间在宏观固然要有合纵之愿，但在微观上需要有合适的操作手柄。
而中国智能制造的CPS-Unit单元建设，或将可以承担着这样的作用。
看完德国工业4.0参考框架RAMI4.0，看完工业互联网联盟的参考体系框架，再看看日本民间团体新鲜出炉的工业价值链参考框架IRVA和智能制造单元，我们不难判断这次工业升级浪潮中，各个国家建设工业生态所需要的顶层设计，到底应该长成什么样子。
此一刻，面对着日本智能制造的龙骨框架，我们难免会有一点失落。大家似乎并不走在同样的方向上。简单的示范项目并不能无法解决企业的智能制造系统问题，众多的示范项目仍然是一堆自由摆放的圆木——每根圆木都可以挺拔优美，然而它们并没有天生的能力和意愿，能去指向一座宏伟的建筑。
中国制造2025的数字顶层框架，和基础CPS抓手的建设，再次呼之欲出，就像一个精妙的艺术品，等着雕塑家的构思和神奇之手，从石头中把它刻画出来。
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