工业4.0和工业互联网的科学研究方法

最近几天在一个知名的微信群里,有专家分享了一个智能制造的规划模型,引起了群里面的行业人士激烈的争论。不过,据笔者观察,虽然有说这个规划好的,也有说这个规划不好的,但到底什么才是好,却没有谁讲出一个众人服气的道理。

自2015年中国提出“中国制造2025”之后,在国内关注制造业的行业人士中出现了一些工业4.0和智能制造专家,其中一部分具有实践经验的行业人士还提出了复杂的模型,不过,真正得到大家公认的专家,却少得可怜,甚至于体制内智库提出的概念体系,也很难得到大家的认同。

这是为什么呢?笔者认为,这实际上是因为不少行业人士缺乏设计科学(Design Science)的训练,所以做出来的范式和模型缺乏内在逻辑,最终难以被大家应用。

工业4.0和工业互联网的科学研究方法

托马斯·库恩(Thomas Samuel Kuhn)

首先,行业人士想提出一个新概念(concept),如果希望得到较多的认同,并可以继续构建其体系,通常可以了解一下托马斯·库恩(Thomas Samuel Kuhn)撰写的《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolutions)一书。

库恩介绍了科学研究的一些常规方法,他重点提出了判定范式的两个标准:一是可以吸引一批拥趸,因为范式提出者可以清晰的传达某些核心观点,从而拥有一定数量的拥护者;二是这些工作建立了进一步研究的基础,给新加入研究者提供了再创造的空间,推动范式继续发展。

回顾前些天某微信群里面的讨论,客观的讲,当时专家提出的规划架构,得到了一些企业管理者认同和参与。不过,这只是满足了库恩的第一个条件,对于进一步深化这些规划模型,显然缺乏足够的共识和知识基础。

工业4.0研究院在构建范式的过程中,也发现了一个现象,如果可以构建一套概念体系的专有词汇(terminology),就有可能很好把相关认识传达给同事或行业人士。

其次,对于工业4.0和工业互联网这两大新概念,工业4.0是由德国人在2011开始研究,并于2013年公开宣布的,而工业互联网是美国GE在2011年创造的。这两个概念在德国和美国都有相关研究,可惜国内行业人士大都道听途说,认真阅读相关资料的不多,导致了不少模糊认识。

工业4.0和工业互联网的科学研究方法

信息系统研究框架模型

客观的讲,工业4.0和工业互联网都跟数字化有关,因此,可以参考Alan R. Hevner等人在2004年撰写的《信息系统研究的设计科学》(Design Science in Information Systems Research),论文中提出了如何一步步设计系统或架构的方法。

Alan R. Hevner等人既然提出“设计科学”(Design Science),显然花费了大量的精力,其论文也有32页,详细介绍了信息系统的设计方法。一些引用该论文的专家介绍,工业4.0和工业互联网等都可以利用这个设计方法,因为都是属于信息系统的工程设计。

笔者深以为然。

事实上,德国明斯特大学(Universität Münster)的Jorg Becker教授等人在2009年撰写了Developing Maturity Models for IT Management- A Procedure Model and Its Application,提出了具体的设计方法,特别是如何设计成熟度模型的方法。

最后,回归到工业4.0和工业互联网的科学研究方法。目前国内外(包括美国和德国等)都习惯于设计一个成熟度(maturity)或就绪度(readiness)模型,以帮助企业在实际应用和改进过程中有可以参考的标杆。

工业4.0和工业互联网的科学研究方法

工业4.0就绪度模型体系

不过,正如Andreas Schumacher等人在2016年发表的A Maturity Model for Assessing Industry 4.0 Readiness and Maturity of Manufacturing Enterprise,其中就提到了德国VDMA、RWTH和Aachen等机构在2015年联合设计的IMPUS- Industrie 4.0 Readiness,以及普华永道、洛克韦尔自动化(Rockwell Automation)等提出的成熟度模型。作者对它们设计的模型并不满意,并亲自示范了如何利用“设计科学”来设计一个工业4.0成熟度模型。

当然,国内的工业互联网产业联盟(AII,Alliance of Industrial Internet)2017年7月提出了《工业互联网成熟度评估白皮书》(1.0版),中国电子技术标准化研究院也在2016年提出《智能制造能力成熟度模型白皮书》(1.0版),德国国家科学与工程院(acatech)显然不满意其他德国商业机构设计的工业4.0成熟度模型,也亲自设计了《工业4.0成熟度指数》,于2017年4月发布。

相信中国国内的行业人士可以从以上提及的报告中找到一些有价值的内容,这些报告都可以在互联网或工业4.0创新平台上查询下载。


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梁卓业 i4CN首席咨询顾问

中国工业4.0无人工厂、工业互联网专家,华为ISC、IPD体系专家

华为ISC+项目组成员,智能制造标杆车间项目经理

工业4.0十大思想变革、无人工厂建设体系首创人

中山大学麻省理工学院双MBA,广东工业大学机电学院本科

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