何为工业4.0,中国如何真正进入工业4.0?

肌肉板凳


想全方位的介绍工业4.0的概念,单独的一篇文章显然不可能。所以我从一个单独的点来介绍工业4.0的案例,做一个阐述如何落地工业4.0。最后我们来归纳一下,中国何时能够进入工业4.0。

2013年,德国汉诺威工业博览会上面德国工业部提出了工业4.0的概念。

这个概念,之所以叫工业4.0其实是有渊源的:

工业4.0是相对于前面,工业的1.0,工业2.0,工业3.0时代做的新升级。

  • 1.0时代:是蒸汽机发明后,全球进入机械时代,正如有人曾经说的“纯机械的巅峰是什么?”那就应该是蒸汽机的出现。倒不是说蒸汽机就是机械领域最复杂的设备,或许机械领域最精巧的产品,应该是机械的劳力士手表。不过在我们看来,蒸汽机的出现是纯机械领域提供工业动力的开端。
  • 2.0时代:是进入电气化时代,在制造业摸爬滚打的都知道,有两类工作:机械设计,电气工程师。通过控制电的快关,电信号转发为脉冲信号来控制整个产线。电气设计的巅峰是:“福特汽车发明的流水线”生产。这是一种协同化劳作,并且加快效率的一种工作方式。
  • 3.0时代,是在50年代后,计算机出现后,发展起来的工业产业。这个时候,在工业领域,大众比较熟知的就是,将电信号转化为数字信号来控制整个自动化产线的发展。3.0时代我们熟知的产品,例如PLC,SCADA等等这些逻辑控制,流程控制的各类工业控制形态。
  • 4.0时代,强调的是数字工厂概念。说数字工厂可能非常难以理解。大部分都没有这个概念
  • 说一个这两年非常火热的东西:数字孪生技术。


你可以简单的理解为:我们可以在PC上面,看到每一台设备的工作数据,实时的工作状态。说白了就是我在电脑上面,可以看到整个工厂,从原材料采购,到加工制造,到最后出库,以及卖到消费者手中,我们都可以做到数据化的监控。

这就是“实际的工厂,被数字化形式给全面的复制出来,然后展现在你的面前”。这么说是不是好理解的一点。

整个形式就好像,电影《源代码》中,虚拟化创造的世界,你可以看到全部,并且可以进行控制。《源代码》的虚拟世界,就是一个缩小版的数字孪生技术实现的数字工厂。

一切尽收眼底!


那么工业4.0时代的数字工厂是怎么实现的呢?

我们可以先假设一下,让你创建一个工厂,你需要做那几个步骤?

1、你需要设计一下,这个工厂:原材料的采购,研发人员研究设计产品,工厂产线的组装,人工各个工位,行政及管理人员的职责,订单和财务系统的流程,成品出库后卖给客户,回收客户反馈产品信息。

这是不是一个:研发——生产——产品——卖产品的过程。

好的,接下来就是重点了。

1、这个流程的第一步是调研:

很神奇的工作步骤吧!事实上这就是必须要做的第一步,如果你节省这个步骤,基本上100%最后做出来的东西,看着好,但是用不起来,甚至要经过多次的拆了重建的行动。

调研什么东西?

调研就是,你要搞清楚,这个老板的工厂,到底是干什么的?人员分工,生产模式,商业模式都是什么一个流程。

你只有了解了这个流程,才能全方位的复制这个工厂,将他编程一个数字工厂。

这第一步非常的难!

为什么第一步的调研会这么难?

(1)调研的人要有大量的知识储备,举一个例子,一个孩子永远不会发现一把刀有多危险,只有在他被伤到,他才知道,原来这玩意碰到会很疼。也就是说,每一个企业都有他特有的东西,不管是生产的设备,生产模式,甚至是老板的行业理念,公司管理层和员工的构成形式都包含在其中。

你把每一个问题都拆分出来,才能够得出一个结论,哪些东西不能动,哪些东西可以数字化。

在详尽的调研后,要设计整个数字工厂的架构,有一些理论也把数字工厂叫做智能工厂。

这是一个汽车数字工厂的流程,整个图或许比拟看到的各种ERP,MES,WMS,工业云等等要看的懂很多。

你可以想象一下,这就是整个数字工厂的架构。

好看,开始放大招了!

我们在不少领域的看到的,工业4.0领域,需要工业互联网,MES,ERP,WMS等等都是为了我们上面看到的这个架构服务的。

2、为了整个工业4.0市场,需要的东西太多了。

这是一个汽车市场的工业4.0智能工厂的方案流程。

来,朋友们,我告诉你我为了看懂这张图,用了三年。这里每一个你能看到的文字,都是一个产业,看清楚每一个被标出来的,都是一个产业。

从第一个一点一点给你讲:

(1)数字化设计:也被叫做数字研发,涉及到PLM,产品生命周期管理系统。在这上面有你们熟悉的AUTOCAD,SolidWorks

(2)数字化工艺:涉及到各类仿真软件。

(3)数字化作业指导:还涉及到例如工业云平台,PASS等等。

(4)全场监控:是在不想解释这玩意了。上图直观的看。

……

没办法一一介绍了。有兴趣的,慢慢留言,介绍吧。写完这个就是写一本书,也只有一本书才能介绍完这个流程。

重点介绍几个:工业互联网,MES,ERP等

1、工业互联网

怎么理解工业互联网?

如果我们将一个数字工厂当成一个大型的软件。

运行这个软件需要什么?需要有一个专门针对工业市场的操作系统,提供这类产品的就是阿里云,华为云这种服务商,这群人的做的事情在服务器硬件的基础上做的分配,说白了就是最底层的事情。

在操作系统上面需要分割成,应用行业的平台。说白了就是搭建各种中间件平台,可以在这个基础上做二次开发,也可以直接使用这个产品。例如树根互联,美云智数等等。

在这之上,是我们见到应用的各类app,例如MES,ERP等等saas产品。


2、MES制造执行系统

制造执行系统,之所以会如此知名。是因为这个是一个将各种傻大笨粗的设备,实现数字化。在这里就有我们熟悉的什么传感器,3D打印机,工业机器人,运动控制器,PLC,DCS等等。

3、ERP企业资源管理系统

这玩意包含了订单管理系统,财务管理系统,发票管理系统,采购系统等等各种小的子系统。

这种图外行人,看着确实难以理解。没办法,暂时难有那么多精力解释。我们能够看到整个ERP管理系统属于一个企业经营数据的中心。


说完以上的内容这才是刚刚说到:一个企业怎么实现数字化工厂?

我们要说的工业4.0,这是一整个制造业都进入数字化,智能化的时代。

时代,对的是一个时代。时代得含义是:至少这个社会上80%的人都已经使用了这个东西。

那么中国什么时候才能进入工业4.0的时代?

问中国啥时候进入工业4.0,就要知道中国现在在什么阶段?

地大物博的中国,现在处于工业的不同阶段。如果笼统的按照地区分,长三角部分制造业城市已经进入到3.0阶段,例如苏锡常,上海,宁波,南京等地。珠三角,东莞,深圳,佛山,广州等地也是如此。

那么处于2.0,就是各类省会制造业聚集区,以及一些比较强劲的地市区域,例如郑州,洛阳等等。

那么处于1.0的,就是比较偏远的作坊。毕竟中国过于辽阔,产业聚集区又多。

这也是中国在国内有进行过多次,政策性引导产业转移的原因。造就了合肥,成都,贵阳等地区的崛起。


工业4.0如何实现?

1、需要对制造业数字化的认识不断提高。工业4.0不单单是技术的进步了,就一切都到来了。工业4.0是商业模式,和企业经营模式都在发生变化。

举一个小例子:老板推行数字化采购各类协议电子化,同时进行线上招标。这种形式要经过多层审批,繁琐浪费时间,但是相对透明化,可以有效杜绝贪污,和走后门。

这个是好东西吧?但是你看看好多企业买了整个东西,结果都荒废了,压根没有用这套系统?美名其曰是因为效率太低。其实就是准守规则后,真个运营的油水太说,老板也心知肚明。

这就是我们说的,一个企业经营理念需要很长时间转变,同时也要有大量的订单支持。

2、各类工业4.0分支中的细分行业充分发展起来。

这个是一个非常漫长的过程,甚至有的产业中国到现在也才是刚起步。例如工业设计类软件。各类顶尖的仿真软件。

什么时候中国能够进入工业4.0?

中国现在就在跑向工业4.0,只是还没真正的进入到这个时代中。或许2050年吧。

不会太远,毕竟大家都在奋斗(挣钱)!


机器人观察


“工业4.0”概念是德国政府提出的,是以智能制造为主导的第四次工业革命,或革命性的生产方法。该战略旨在通过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(Cyber-Physical System)相结合的手段,将制造业向智能化转型。 “工业4.0”项目主要分为三大主题:

一是"智能工厂" 重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;

二是"智能生产" 主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者;

三是"智能物流" 主要通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方,则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。

工业4.0(又称第四次工业革命)是制造业数字化水平提升的时代机遇。 也是突破世界现有生产力增长瓶颈的重要机遇。

扎根于物联网、云计算、人工智能、虚拟现实、增值制造、机器人等突破性技术,工业4.0充分整合、优化虚拟和现实世界中的资源、人才和信息,致力于打造高灵活度、高资源利用率的“智能工厂”,实现从产品开发、采购、制造、分销、零售、到终端客户的连续、实时信息流通。

这条贯穿整个商业价值链的“数字线程”,大大提高信息透明度,实现运营成本大幅降低、产品高度个性化、以及灵活高效的制造与产品开发流程,并促进商业模式的创新。

中国真正进入工业4.0,必须做好以下几点:

一、互联

互联工业4.0的核心是连接,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。

二、数据

工业4.0连接和产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。

三、集成

工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这个智能网络,使人与人/人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间,能够形成一个互联,从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。

四、创新

工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程,制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新,将会层出不穷,从技术创新到产品创新,到模式创新,再到业态创新,最后到组织创新。

五、转型

对于中国的传统制造业而言,转型实际上是从传统的工厂,从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂,整个生产形态上,从大规模生产,转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。这是工业4.0一个非常重要的特征。

任重道远!


金兆鑫


不搞那些婆婆妈妈的解释,简单的说就是一句话:

物联网+工业最后实现智能化就是工业4.0


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