【快递物流展资讯】制造业与仓储物流系统的未来走向

01、制造业的新出路

1、来点不一样

其实,从事制造业的人都知道,之所以进行大规模单一化生产也是迫不得已,各个生产商家也希望自己能轻松的生产出各种差异化的产品,可是现实不允许。大家只能通过做点微创新,伪创新来寻求差异化。手机换个外壳颜色假装是一款新的革命性手机、留海屏变成了挖孔屏就被宣传成了彻底废掉了苹果、汽车的座位多加一层皮宣称不同的乘坐体验、包装从圆形变成方形就号称新品上市了……

做差异化的产品,就这么难吗?没错,就是很难!

其实上文中已经讲过,最核心的还是成本问题。

批量生产的商品,已经经过了产品设计、组装设计、生产工艺设计、配套模具制造等等一系列的环节。

而如果某个用户说我想要一辆外形是猫的样子的汽车。那首先需要技术人员为这款定制汽车进行外罩设计,然后要在和其他内饰,底盘等等设计的人员一起讨论协调设计,最后再组织一批人和生产资源专门为这个新设计进行外部采购和模具制造、试制。

 

试制过程中,极大的概率会发现设计是有问题的,因此又要重新设计,协调,修改,再次试制,如此反复几次。

生产结束后,将猫咪车交给客户的时候,客户觉得这车和自己要的车不一致:我要的猫咪眼睛要大一点,颜色要蓝一点……

好了,客户不满意,拉回去重新做……汽车厂再次投入人力物力,一个猫咪车的成本翻倍上升。

除了生产定制化的产品成本很高不可控之外,产品交付时间也会被极具拉长且难以控制。这点从上面的例子中也不难理解。

 

汽车是很复杂的集成类的制造工业品,大规模的汽车厂能做到1分钟下线一台成品汽车。而像上边的猫咪车恐怕一年内也难以交付给用户。

像很多名贵的豪车一年也产不了几台车,其实也并非没有销量,而是因为太多定制化的细节需要重新设计和手工生产,而这带来的后果就是豪车的价格不可能下降,只能服务于高端的定制化的少量用户。而这些用户花了钱往往也久久拿不到自己的定制产品。

总之,定制化生产费时费钱。这貌似是个死胡同。

规模化的生产模式确实给人类带了很多好处,让绝大多数的普通人可以以很低的价格享受到各种工业化生产的商品。不过,随着人类社会工业化的急速进程,越来越多的中产阶级和年轻一代对定制化的产品需求其实是在暗涌起伏。

从物质匮乏的年代过来的人一定也很难理解年轻的一代为什么要花好几千吃一顿饭,也很难理解年轻的一代为什么都那么懒,连吃饭这么简单的事情都能变成外卖这么大的生意,也很难理解年轻人为什么要花上完买一个看着没什么的名牌包,甚至也很难理解为什么“盲盒”能卖的这么火……

传统的规模化生产的工业品已经将人类社会的绝大部分需求缝隙填满了,而且填满了太久。这种时间上的长久和空间上的密度,已经让绝大部分人麻木却不自知。人们已经感受不到生活中的各种工业品其实并不是最适合自己的,现实反而是让自己尽量去适应这些工业品。你一定不会觉得你买的衣服其实不适合你的身材,你家的厨房用品其实不适合你的身高使用,你骑得自行车其实对你的身体不太友好……

包括中国在内的国家中的中产阶级越来越多,年轻一代的消费理念已经与上一代的人相去甚远,这些人都需要更加个性化和带有自我标签的商品才能满足他们。他们需要的是更加适合自己尺寸的衣服、更加符合个人习惯的工具,能自己亲自参与部分设计的背包,世界上唯一和你自己身高最匹配的床,正好能放到你家拐角处的圆柱形的冰箱……

小米手机以尊重他自己的用户和粉丝著称,通常在生产下一个产品的时候要在网上发布调研。小米会选择能符合投票数最多的选项来设计和生产。而未来的个性化的商品生产,不再需要投票这种形式,而是自己可以去配置选择自己最想要的。

这很有点天方夜谭的感觉。如果真的能以低成本实现,那该多美好!

事实上,关于定制化的论调想必大家一定没少听说,不管是工业4.0还是智能制造,都将定制化生产作为一个未来的一个实现指标。既然几个国家都从国家战略的层面都提出来定制化是下一代工业生产的模式,那我们可以仔细剖析一下,有什么办法可以促成定制化生产。

毋庸置疑,第一项难题就是,降低成本。

02、中间商的差价

相信大家听过很响亮的一句广告语:没有中间商赚差价。这样的口号给人们的第一感觉是没有中间商,那他的产品一定性价比很高;第二感觉立马是不可能没有中间商。

不论是工业生产生态内部还是现代商业社会体系,都毫无例外的采取了细致化分工的方式。设计公司专注于为制造业提供产品设计服务,工厂专注于产品的工艺制造和成品供给,渠道商和中介商提供工厂到终端消费的桥梁。

每个环节都做的足够专。设计环节在高校里有材料、电气、工艺、机械等等一系列的设计专业,生产环节有各个行业的工艺生产专业化工、造纸、车辆工程、机器人等等,销售环节有市场营销、电子商务、国际贸易等专业……

工厂生产出价值10块钱成本的商品,最后到达终端消费者手里的价格是50元,而这中间40元的差价绝大部分都被中间环节比如渠道商、终端销售、市场推广费用耗费掉了。工程每个产品可能只能收获1%的利润,而且这还是大规模低成本生产的情况下。

做制造的不如做销售的,再加上网络时代电商的疯狂崛起,一举成为从产到销链条上的话语着。产品的销量甚至定价权也被电商平台掌握,使制造业成为电商平台的附庸。比如2020年的”二选一“事件就可窥见一斑。

由于电商平台是绝佳的供需双方的桥梁,因此不管是供给方和销售方都节省了很多时间和资源成本。如果能将电商平台这道中间商直接拿掉,制造商直接与终端销售对接,那这绝对是对制造商利好的事情。

规模化生产的商品10块钱,经过中间商买到终端消费者手里100元,如果定制化的商品成本上上到90元,去掉中间商到终端消费者手里还是100元。这样终端消费用同样的价格得到了非同一般的定制好商品,之前中间商的差价转而作为定制化过程需要的成本。

这看着确实不错。不过怎么才能绕开中间商也是个难题中的难题。

03、向过来人取经

在工业生产大规模生产方兴未艾时,世界上随处都是空白市场,制造商生产无需考虑需求,只有产能 不够的情况。需求比供应大的多,此时我们可以理解为按需生产。

随着世界工业化进程的快速发展,绝大部分的规模化生产的工业制造领域都面临着同质化竞争,产能过剩的问题。基本需求市场已被塞的满满当当,各行业的制造业都小心翼翼但却无计可施,因为此时的市场需求已经粗放型变为细致性改善需求,生产的商品要花费很多心思才能找到正确的细分消费市场。

在互联网技术被大规模应用之前,需求的挖掘、产品的营销都需要真刀真枪,真人真马,耗费大量的人力物力时间才能获取到终端市场,采用的形式往往是各种展会、营销会、局部地区卖场等等。这种营销的方式由于是被动性的,所以营销的范围有限,需求挖掘也并不精准。

互联网平台和电商出现之后,通过信息技术将产品销售方与潜在的需求方动态的链接到了一起。有了移动互联网,这种链接变成了实时性的。

作为中间商的电商平台就是搭建的一个这样可以实时连接到终端消费者的主动性的交易池,与电商平台发生链接的用户的所有发生的和潜在的需求都可以被电商平台捕获,并可针对性的对这些需求提供供应。而这环节中中关键的链接都是通过数字、网络、软件这些无人化的技术来地低成本实现的。

那制造业可不可以也这样做呢?可不可以做到工厂直接就能和消费端对接,根据消费端的需求来生产呢?也就是C2M商业模式。

这不正就是智能制造和工业4.0要解决的问题之一吗?

制造工厂的订单不是根据自己的对未来的预测来决定自己这个月生产多少,而是根据消费端直接下的订单来生产。

而事实上,已经有一些大的企业在这么干了。

比如海尔。

当然,要想做到消费端脱离开现有的电商平台,而转到制造厂商自己搭建的平台,显然是很难的。这就像你习惯于在京东上购物,现在要让你转到另外一家“京西“的新电商平台上一样困难。

怎么办?这就需要从别的角度来入手。一个办法是先从工业领域自用的工业级工业品入手,比如针对于汽车轮胎行业来说,轮胎制造商和上游的橡胶制造商和下游的汽车制造商同时都链接到统一的工业云平台上,上下产业链生产时需要什么样的原材料或者零配件,都可以直接通过云平台实现企业与企业之间的无缝自动对接。

04、万物互联

上边所述的这种无缝对接本质上企业与企业之间互联,未来到消费端就可能发展到个人与企业互联(后续再述)

电商模式的崛起本质上其实也是互联网模式的崛起,互联将无数的供需双方以极低的成本自动链接起来,衍生出了各种基于互联网的商业模型。

互联网的一大特征就是将海量的用户、海量的数据发生源、海量的企业等等链接起来最后产生的海量交易,通过不起眼的单元低价达成最后海量而生的聚沙成塔。

相同的,制造业是否也可以借鉴消费互联网的方式来找到适合自己的模式从而创造价值。

我们来看看对于制造业来说,手里的资源都有什么?

制造业有生产设备,要使用,要维护;制造业各个环节部门,从设计研发到生产、销售、售后,制造业有需要对外的上下游产业链对接;制造业肯定要有自己的一款款产品。

(1)向内互联

制造业的生产是靠各种设备运行最终输出半成品或者成品。不管是哪个制造行业,在它的生产线建立的时候,一定不可能由某一家生产线装备商可以一并供应整套的生产线的所有用具。即使是交钥匙工程,这家总包商也是外协采购上游供应商的设备或者软件。

集成商在生产线集成过程中,往往只专注于他们自己的核心业务。而对于大量的非产线核心设备来说,在运行时会有大量的等待、闲置,节拍不匹配等问题。

制造业的自动化集成商做的工作的核心是将底层的各种设备、传感器、执行机构等等现场元素进行资源的统一调度使用,使各种资源得到最大化的利用率。

 

在制造业的实际工厂中,其实包含了很多个金字塔子系统,这些子系统之家多数都使各自为战,虽然也由很多企业也在将各个子系统通过MES或者其他管理软件来集中管理,但是实际中这些被集中管理的系统之间仍旧是貌合神离。很多所谓的数字管控平台之沦为一个集中展示的看板而已。

再加上很多离散型制造业由于生产工业的特殊性,并没有专业的行业集成商来集成各个生产要素,因此,这些制造行业中需要合理生产资源调度的空间更大。

从传统自动化集成的方式来看,通常的做法是:集成商在系统设计时就要把他要集成的这些设备、传感器、子系统、执行机构等等从物流链接的角度就要做好,比如铺设桥架、拉工业总线等等工作将各个单元连接起来,然后再经过电气控制和管理软件进行。

这种链接的方式是在系统成立之前就要做好的。换句话说,这种链接的方式是非开放性的。

这些没被系统集成到一起的元素与元素之间,彼此之间都是孤岛,彼此之间需要高效的协同生产,首先要想办法把这些元素之间能互相链接在一起。

1个现场的一个子系统的信息由于各种原因未被集成到主生产线中,需要人为的进行数据读取后,再录入到主生产线作为后续工艺生产的参数。一天要录入8次,一年要录入3000次;一个工厂里有10个这样的子系统,那就录入30000次,一个地区有这样的企业10家,那就是要录入300000次,全国有这样的企业100家,那就要录入300000000次,全球有这样的企业10000家,那就需要录入3000000000次,类似于这样的企业有无数家,变相浪费的资源一年有多少?如果把所有这一各个小小的效率提升后能出来多少产值?不可想象。

当然,我们这里说的是要把生产环节的各个要素尽量都能链接起来才能发挥真正的作用。这就和互联网企业的底层逻辑是相同的,通过海量的信息接入,信息交换,从而产生极大的价值。

把所有未集成的做成集成的,把一次性集成的做成可持续在线集成的,把封闭性的集成做成开放性的集成是可行的一条路。

所以将单机设备联网,将子系统联网,将生产物料联网,将各层生产管理软件联网是现有技术可以做的事情。随着包括5G在内的无线网络技术,物联网技术的发展,使万物实现低成本链接已经不再是天方夜谭。

传统的工业自动化系统由于是金字塔结构,由于金字塔的顶端是企业ERP类的管理平台,更加偏IT技术类,因此是顶部一层是自带互联的天然属性。因此最简单的联网方式是将金字塔最高层链接到互联平台上。

 

但实际的问题是,一方面散落在工厂内的很多单元并未构成金字塔结构或者塔尖的一层,另外一方面塔尖上的信息本身忽略掉了很多塔低的信息,所以需要像办法将金字塔降维,缩减环节,尽量使所有的各层都都有互联属性,而IT和OT融合就是解决这样问题的办法。

 

(2)向外互联

现代的各行业的生产制造企业都是无法单打独斗就能把产品生产出来的。都需要产业链的上下游互相配合。鞋子工厂需要皮制厂供料,玩具工厂需要电子厂和塑料原材料厂家供料,手机制造商需要的是更多上游供应商,从电子元器件、屏幕、电池等硬件到操作系统软件、APP等,再到包装材料……

一个企业生产过程中对于上下游供应链的管理是一项非常重要且消耗资源、成本的过程。熟悉制造业的从业者一定知道,供应链相关部门的人一天要打多少电话与上游供应商协调,上游的供应商每天要与多少的下游供应商协调供应。这期间复杂的工作根本原因是信息不透明,不通畅。供应链上的人和资源的投入的主要作用就是从复杂的海量外部潜在上下游供应链信息中,寻找到合适的接口并完成这个信息上和物理上的对接。

 

而解决这个问题很容易,那就是把上下游企业之间的信息链接起来。而企业间的信息互联又很不容易,要解决企业之家的数据接口形式、数据安全、互联规范等等一系列的问题。

制造企业向外部做到与其他供应链上的企业互联,如果可以做到,价值是巨大的。通过互联可以消除企业与企业间互相协同生产时的信息障碍,能实现企业协作生产的自动匹配,将不同企业之间的生产方式变成了一个企业之间的不同部门之间的生产方式。

上下游企业过去投入大量的人工协调工作不再需要,制造企业之间的订单通过互联在后台默默的进行自动匹配和交易,效率超高。上下游供应链的快速匹配和响应也可以使企业自身内部的生产更加灵活,柔性。订单的快速履约需要生产时的零配件和原材料的及时供应,供应的快速响应需要上下游之间的高效协同,这种糖葫芦式的企业与企业之间的自动对接,不论是对于单个企业还是对真个产业链,都有极大的价值。

 

企业之间互联不仅仅包含常规业务上的商业信息互联,同时企业之间的互联还可以将产品技术

信息互联。现代制造生产中绝大部分都是集成组装生产,零部件从上游合流到下游再组合,组合之前需要将上游的各种零部件技术参数分析验证后才可供下游采购生产。因此上下游的协同时通过企业之间的产品技术数据对接,可以实现产品物流层面的高效对接,实现从上游研发阶段就开始与下游产业链协同,实现智能化生产的产品物理属性对接。

(3)制造环节互联

任何一个工作岗位,一定少不了要与其他的人协作。在社会化大生产的当代,由于分工越来越细致,协作是企业效率的一个非常关键的因素。作为制造业,更是如此。

通常的制造过程包括产品的研发,设计,生产,测试,入库,销售这些关键环节。各个环节之间往往是“相爱相杀”,互相牵绊。一个产品的研发立项一定基于销售或者市场部门分析后的需求,产品的生产过程发现的问题一定也会要求产品重新修改设计,产品的设计阶段一定也要考虑实际生产的可实现度……

各个环节之间的交叉协同需要是高频发生的,而各个环节之间的协同工作是及其滞后的。比如一台新车的量产时间都要以年为单位,期间设计部门、生产部门、汽车电子、供应链部门都要深度参与,要经历互相折磨多次,数年才能真正量产一台新车。

 

一个产品从设计到生产销售,期间各个环节之间协同的难度极大,而打通各个环节之间的信息化壁垒是唯一可行之举。

各个环节的信息互联,就好比各个角色参与方在同一块画布上作画,各方可以同时在一个环境下对自己的工作进行调整,设计部门通过实时掌握到的生产部门反馈的结果及时微调自己的设计,同时也可以将自己的设计信息提前同步告知到其他包括生产的各部门,极大的提升新产品研发和迭代效率。

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制造业从上边三个角度将各种要素链接起来,将各种传统无形的壁垒打通,为创造潜在巨大价值提供“基建”构架。

如果认可了万物互联的意义,那深层次的分析一下,如此多的要素链接起来的本质是什么?

从商业互联网的经历来看,这一切都是为了数字。

05、数字化新语言

从传统互联网到移动互联网的发展趋势来看,互联网从固定式过度到移动式,从局部化过渡到全面化,从间歇性过渡到连续性,从有计算机属性终端链接到泛在链接。互联网真的越来越像一张网将我们的工作和生活罩在了一起。

这样一张网为了是将罩在其下的所有元素能互相对话。人与人的对话,是通过语言来的完成的,而互联网的语言就是由0和1构成的数字。

互联网的数字语言要比我们人类的语言厉害。人与人之间的对话要面对面,近距离的一字一句的传递表达,一个水浒传的故事,一个人将给另外一个人需要一个礼拜可能都不够。而数字语言却比人类语言的方式宽泛且高效。数字语言既可以是文字,也可以是语音,又可以是视频和图片,抑或是一些列的表格。1秒钟的时间,两个互联网节点可以将全部世界名著传递完成,而且可以多个节点同时对话,节点与节点之间可以分布在不同的大陆上。

人天生是自带语言能力的,而要链接制造业里的各要素,首先要使各要素要有语言能力,也就是创造数字的能力。

将各要素赋予创造数字的能力,就是全面数字化的第一步。

带有IT属性的各要素本身就有创造数字的能力。自动化金字塔结构里的设备控制层,MES层和ERP层都是自带IT属性的,因此一个自动化集成系统里的各要素本身就可以产生数字,与外界对接。

 

上文我们已经提及到,为了打通制造业内各个小的金字塔孤岛之间的链接壁垒,我们需要将金字塔的各层级中的数字能力都充分利用起来,使各层级的单元都有能力并入互联网中,为更宏观、更全面、更深入的数字化做好基础。

而对于制造业中其他元素或者环节中非IT属性的,要通过一定的技术手段为他们赋予创造数据的能力。

比如原材料或者零配件通过贴附条码、二维码、RFID标签等就可以实现创造数字的能力;

再比如一些老旧的单机设备通过加装外部传感器或者采用新型数字通讯模块与自带PLC链接使其具有外部数字交换能力;

再比如人作为生产要素一部分,可以通过个人ID登录到软件,或者物理信息采集(人脸识别、指纹识别等)使其具有数字对话能力;

再比如制造中各个环节通过数字化流程软件、文件数字化存储等手段可以使制造环节数字化……

总之,制造业的万物互联的第一步,要万物数字化。

商业互联网通过计算机终端和移动手机、Pad等智能设备将分布在世界各地的一个个人、商业机构和组织连接了起来,商业互联网本质上解决了人与人的交流效率底下造成的生活和工作的效率底下,宏观角度解决了社会运行的效率底下的问题。

而这些互联网链接终端的源头是海量的人群的手动输入,输入的信息转化为海量的数字,工程师通过各种软件将这些数字利用起来,为社会运行创造了巨大的价值,由此人类社会从互联网时代进入数字化时代。

工业、制造业的数字化之路与商业之路同理,但是却更加复杂。制造业的万物互联的节点更加多元,小到一个现场的传感器、子系统、单元模块,大到一个单机设备、一套自动化系统;抑或是一个人、一个工作环节、一个工作站、一台服务器,也可以是一个企业或者一个工厂甚至一条产业链。从小到大,从微观到宏观的各个节点或者要素都在产生数字,并与整个工业互联网进行“对话”。

通过利用这些数字,将制造业各个环节、各个要素、各个维度现存的效率底下、资源分配不合理等问题进行深层次和精细化的优化。

全维度的数字化就像一颗细腻又精准的子弹,打碎了环节与环节、元素与元素之间的壁垒,这颗子弹以一种无形的力量将各种资源串在了一起,使制造过程小中见大,大中有微,也使制造业生产不再是冷冰冰的生产要素的各种物理变化和化学反应,而是有了数字细胞生命的生态体。

这颗子弹怎么被上膛打出来?不得不提的新武器:工业软件。

06、工业新武器:软件

(1)软件重新定义产品

在消费领域中,软件可谓无处不在。在PC端,我们用office等各种办公软件将工作中的内容数字化存储、传递;在手机端,我们用淘宝APP将各个卖家的各种商品数字化后展现给用户,并促成购买过程,实现了高效低成本的货品交易;我们用饿了么app将实体饭店的菜品数字化呈现给需要用户,并将外卖的投送过程以数字化的形式通知给用户,解决了用户方便用餐的过程;在pad端,我们用腾讯视频,爱奇艺这些软件可以方便的欣赏到各种综艺节目、电影电视等这些文娱产品电子化的产物,解决了用户对于文娱产品的海量选择和快速消费……

制造业一样可以利用上文提到的多维数据,通过软件将这些数据充分利用起来,创造出前所未有的价值。

由于万物数字化和互联后,使所有的生产元素有了交互能力,使之具有了数字生命力。有生命力的产品不再是冷冰冰的工业产物,而是可以互动的、持续变化的一种新型动态产品。换句话说:未来的产品越来越“软”了。

人们越来越意识到一个问题:产品本身不是价值,价值在于背后这个产品提供了什么样的服务或者帮助用户解决了什么样的问题。

举个例子:制造企业生产出的冰箱交付给用户之后,即认为本次服务结束。用户的冰箱放什么东西,怎么放合适,这些问题与制造商无关。而仔细深挖价值,就会发现用户其实需要的并不是冰箱,而是能随时可取用的新鲜食物。

如果冰箱通过一定的传感器使之可以生产反应自身状态和监控内藏实物的数字时,那就可以利用这些数字来提醒用户什么时候该采购什么样的食材,还有那些食材快过期了,或者直接通过网络下单到电商后台需要补充的食物……

而以上的这些功能是通过软件来实现的:冰箱外侧的显示屏上的软件、食材记录软件、冰箱云后台管理软件、用户饮食习惯软件、手机链接冰箱APP……,而这一切的核心是软件充分利用了冰箱所产生的各种数字,并对他们分析,整合后的应用。

显然,软件在数字化冰箱里起到的作用要比并冰箱本体更加突出了。可以说,基于数字化的软件重新定义了各种产品,而这种重新定义产品的能力是由全方位的数字化和万物互联赋予的。

冰箱为什么之前不能给用户提供这些服务,是因为没有条件。在冰箱诞生后的一个世纪里,并没有完善的互联网基础,也没有低成本和微型的传感器,也没有基于互联网的各种商业模式,更不会有自己产生数字的可能,因此,冰箱只能是个冷冰冰的单个的冷藏机器。

基于万物互联和全面数字化的独立软件、平台软件、移动软件可以彻底颠覆这一切,使冰箱成为万物互联的一个元素,使其可以与生产它的工厂、使用它的用户、它存放的食材发生自动链接。

冰箱上可见和不可见的软件使这台冷冰冰的机器衍生出各种服务,而这种服务又是可以不断迭代、不断升级的。各个品牌冰箱的竞争会变成冰箱背后软件的竞争,竞争的是谁的软件更加稳定,谁的软件能提供更加多样化、更加广范围的保鲜食物服务。

软件改变了产品,产品的核心转移到了软件!

(2)软件重新定义制造流程

现代世界,任何行业或者国家要想为自己增加势能从而立于不败之地,就需要不断的创新并创造出新的产品或者服务模式。

研发和设计是制造业的最重要的第一步。

传统的研发和设计流程用简单的一句话说就是作完一部再做下一步。比如要设计一款新的鼠标,那首先市场部门要把潜在客户的需求提交过来,再由产品经理定义能满足客户需求的新款鼠标的基本功能,之后再交给整体设计、ID设计,电子设计,软件设计。

各个环节只与上下游环节的相关设计人员协调对接,与非上下游环节的设计基本上没有交道可打。而产品是经由一个个环节设计出来的,产品中的各部分都是带有各个环节的设计信息的,这就很容易造成在下游环节设计过程中遇到上上游的设计与本环节不匹配的问题,此时就再从头调整设计,浪费了大量的时间,导致中间很多设计工作是无效的。

而将各个环节的设计工作通过软件接入到互联平台上,从事不同设计环节的工作人员在分享自身设计数据的同时,也可以从设计互联云平台上获取其他环节的设计参数为自己当前的设计工作提供依据。各个环节的设计软件既是设计工具,又是本环节数字化接入互联云平台的接口。基于各环节互联和云平台的设计软件,将传统的串行式的设计流程彻底颠覆,使各个环节的设计流程可以互为上下游,并且各个环节的设计都是可以从全局出发的,同时又是立足于当下最新的数据而设计出的最优产品。

由于研发设计各环节都由软件实现了数字化,由机械设计、电子设计、配套软件设计等等全方位的数字构造出一个虚拟世界里的产品,各个设计环节可以在找个虚拟的数字世界里进行优化,修改,测试。

比如设计一款新车时,汽车电子的设计师可以在云平台设计软件上,把直接设计的电子中控台各项参数输入,云平台直接将这些数字化的参数转化为3D的模型与现有的经过车体设计的模型匹配,同时两个数字化模型不光可以从外观上可以匹配,由于再各自设计环节过程中,所有数据都已同步到云平台上,所以模型里的还包含看不到的材质、行程、链接方式等等其他的物理属性和运行规则。

因此,电子工程师在这个模型里,可以通过设置一些触发条件,就可以在模型中进行模拟验证自己的设计部分是否正确,这就像在物理真实世界里测试模拟一样。也有专业的人给起了个专业的名字:数字孪生。

(3)软件重新定义管理流程

先来看看什么是企业管理。企业管理是对企业生产经营活动进行计划、组织、指挥、协调和控制等一系列活动的总称,是社会化大生产的客观要求。企业管理是尽可能利用企业的人力、物力、财力、信息等资源,实现省、快、多、好的目标,取得最大的投入产出效率。

可能我们并非是企业的管理人员,但是一定听说过各种管理的名词:企业资源管理,供应链管理,精益化生产,6西格玛,全面质量管理,业务流程再造;我们也一定听说过各种的各种企业管理软件:ERP,SAP,MES,MOS等等。

这么多的管理方法和软件,要论起本质,其实都是企业为了能更有效的利用生产和运营过程中的各种资源,使所有的资源有一分的能量,产生一分的价值。

很多大型制造企业在运营过程中不得不采用ERP,SAP等等管理软件,是因为企业要管理的环节、要素、人员、资源实在太多,靠传统的人工管理方式是不可能做到高效全面精细管理的,而通过软件将管理流程代码化,各方资源都不得不围绕这套管理软件才能走入下个环节。

而现有的企业各类管理软件鱼目混杂,一个企业往往会采用多个管理软件同时进行管理,比如既会采用ERP来对企业的整体资源进行管理规划决策,又同时会采用MES对现场生产情况进行调度管理。而这些软件往往各自为政,天生有“自私”的缺陷,无法完美协同支持企业的精细化管理。

而由于未来的制造业实现了全面数字化和万物互联,因此各类管理软件势必要建立在海量的元素链接之上,或我们可以称之为“无私的大局观的云平台管理软件”。

结合运营数据的管理软件可以为高中低各级需要人工决策的环节提供决策依据,软件通过互联网平台上的现实数据,通过一定的算法,并始终牢记“大局观利益”,为本环节的决策提供智能决策参考。摆脱传统管理软件的“伪大局观”和“无真实数据依托”的情况。

管理软件一项重要的核心功能是建立了一套生产或者运营的流程,企业员工依据这套软件规定的流程工作,输入,执行。而如果这套流程本身是有问题的,那不但没帮企业解决管理问题,反而为企业制造了很多障碍。这也是为什么通过实施ERP,MES之前,软件公司要与企业用户进行大量的沟通,要根据企业的实际运营情况指定最适合本企业的一套流程。

而不幸的是,最了解自己运营情况的是企业本身,而并非是第三方的软件公司。软件公司并不能根据几个月的沟通就能定制出一套最适合本企业的信息管理软件,而在软件完成交付后的那一刹那,也代表着这个企业的管理流程被这套软件锁死了,不管这套软件是好是坏,也不管这个企业未来的变化去到哪里。

而未来的企业管理软件由于是基于工业万物互联的,不论是生产过程的各个要素资源,还是企业上下游的业务情况,还是产品开发生产过程中的各个环节,都被数字化且时刻挂在这张无形的网上,因此管理软件是“活”的、“在线”的,具有生命的。

软件软件根据当前的企业多维运营数字,可自行调整并迭代新的,更加符合当前业务和生产模式的管理流程,完成“自我定制”。

因此,未来的软件可以动态优化生成符合各个用户企业的管理流程,通过新的管理流程和后运行数字化跟踪,形成管理流程模式转变的自我闭环。而这一切的最终的目标都是为了最合理的利用企业资源,形成最高效的生产,提供质量最好的产品或者服务。

02、制造业的未来特征

人类的工业化进程的历史车轮在跌跌撞撞进行中留下了深深的痕迹。从这些过往的轨迹中我们可以看到制造业从最早的横冲直撞、野蛮发展,发展到到后来的依辙而行,深耕细作。地球上经历了从万物兼由天然形成到海量工业品充斥全世界的过程。

初来乍到的工业品一经亮相,就广受欢迎。而能制造工业品的人、组织、国家也接着发了横财,个人瞬间飞黄腾达,国家实力一飞冲天。为了更快更高效的制造,各种诸如蒸汽机、电力的动力驱动方式被发明出来,以各种机械、电气方式链接到先进的驱动方式后,生产制造的效率实现了极大的提升,先行的制造业国家积累了越来越多的财富,使自己占到了 更高的势能位置上,在全球范围内轻易开拓市场、占有资源;落后的制造业国家被远远抛在后边,逐渐沦为无话语权的下游。

伴随着疯狂的造富过程,工业品被疯狂的加速制造出来。既然能造富,谁有机会谁就想办法上。全球范围内逐渐出现了多家竞争的格局。有实力的制造业强国开始制造功能更加复杂的新产品,落后的国家开始做简单工业品制造者或者扮演单纯代工的角色。

功能复杂的工业品的生产不再是一个企业就能完成全部零配件的生产,而更多的是一种将上游产品集成到一起的生产方式。这种集成最关键的是各个部分的协同配合,体现到各段生产机构的组装配合和上下游产业的供应配合,此时计算机和信息技术的应用正好大放异彩,使工业化生产再上一个台阶。有了计算机信息技术的加持,制造业工厂内基本上能实现关键生产先的全自动化生产。

随着信息化时代伴随下的工业制造的飞速发展,制造业再次进入困境。无数的同质化的工业制造品已经塞满了全球的各个角落。饱和的市场需求的同时是各种工业品的产能过剩,而这确实是不争的事实。

过往那种横冲直撞、粗放式的生产销售模式下,已经越来越不能满足当下的社会需求。暗涌的消费升级问题需要新的生产方式和商业模式来解决。谁解决了消费升级问题,谁满足了用户,就能占领下一个工业制造的势能高地。所以任何国家研究当前制造业面临的问题和下一代制造业的去向是非常有必要的,甚至可以说,谁抓住下一代制造业的机遇,谁就能辉煌100年。

上文已经探讨过,未来的制造业会有两大生产方式并存,一类是低成本高效的单一规模化生产,一类是个性化定制生产。

单一规模化生产与与传统生产方式类似,不同的是未来的规模化生产由于是建立在全面数字化、万物互联的基础上的,因此生产过程和生产方式将会由于信息技术的深入应用,将资源进一步优化,大到产业链,小到现场执行机构,实现全面协同,高效,低成本的智能化规模化生产。

个性定制化生产在未来的20年内会迎来大发展。未来的社会越来越多的人不再满足于千篇一律的产品,而是要去追求与众不同的、能符合自己的不讲究的产品和服务。未来的很多工业产品都将是由消费者本人设计,而工厂只是个代工的角色。

定制化生产的成本势必要比规模化生产要高,而在数字化、万物互联赋予的资源掌控能力后,再结合一定的新型商业模式和新技术,未来会将定制化生产的成本也降于可控范围内。

要实现定制化的生产,对制造业工厂内的参与生产的各要素有了新的要求。

一个是生产装备需要有柔性化,能应付各种参数调整后的产品生产、加工,搬运、存储。

一个是所有生产要素要尽量做到颗粒度小且可配置,从装备的硬件到软件、从生产原材料到零部件,从部门组成到工作分工……生产要素被切割的越小,可塑性越强,实现定制化生产越容易。

定制化生产与规模化生产的一个最大的不同点,也是定制化生产目前无法实现低成本的难题是,由于定制化是小批量个性化生产,而每个定制化的都是新品,新品需要花费大量的测试、开模等潜在成本,小批量的生产又无法分摊新品的这些测试,开模等费用。同时定制化也意味着要花费更长的时间能让产品生产出来面世。而未来的数字孪生技术将能够解决这个问题。

定制化生产的成本高,周期长的最底层原因是不确定因素太多,如果我们能将这些不确定因消除掉,那定制化生产问题是有机会解决的。信息化技术就提供了这样的机会。

信息化技术可以将物理世界通过计算机和各种算法做成虚拟世界,而虚拟世界就如同各种电子游戏一样,如果我们对一款新产品在这个游戏世界里进行设计、测试、生产模拟,而这个模拟过程基本上没有成本,并且虚拟化的模拟也不受时间的约束,可以倍速运行整个游戏,一个工厂的年度生产在1s内就可以轻松完成模拟。

虚拟定制化生产测试后,可以移植到现实中直接生产。

想一下,是不是很美好。而这种美好的前提是这个虚拟世界能做的足够的真实。我们对一款3D游戏的效果经常会有真实不真实的评价,真实是建立在从现实物理世界里提取的数字运用到虚拟世界里的建模过程够不够充分,够不够细致。

而我们说的全面数字化、万物互联正好给虚拟世界的精细化建模提供了数据来源。工业现场的所有物理现场设备的外形尺寸、材质特征、物理化学特性、结构力学、机构动作分解等等都需要数字化并将这些参数植入到虚拟模型中;上下游企业之间的零配件的各项参数、工艺条件、装配数据、材料特性、供料数量、周期等等也需要数字化并植入到虚拟模型中;生产企业的产品研发过程中的所有设计数据、设计依据、设计参数等等全面数字化并植入到虚拟模型中……

虚拟世界的准确细腻的模拟映射可以直接替代掉传统生产的前期环节,而直接进入生产环节,可以极大的降低成本,缩短周期,是解决定制化生产难题的终极大杀器。

谈了这么多,总结一下未来制造业的特征:

01 全面数字化

02 万物互联

03 软件定义一切

04 柔性生产

05 生产要素像素化

所有的特征合起来,从宏观的角度来看,就达到了智能化生产的状态。

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文章来源:智能仓储物流技术研习社

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