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隐藏在德国工业4.0三种意识背后的思考:中小企业把握机遇新思路

2016-05-18 14:35
作者:admin

 

工业4.0在国内的概念迅速炒热,火速行动实施方案的行为让德国也吃了一惊,这其中有偶然也是必然。德国长期以来把工业作为国家经济的基石,这一次信息科技带来的影响一定是革命性质的。没赶上互联网的大局一定要狠狠咬下物联网这一口大肉。本文讲述了德国在工业4.0的布局中隐藏的三种意识,从这三种意识里也可以反思我国在这场“游戏”中,无论大企业还是小企业,应该用什么样的战斗姿势来面对。

危机意识

众所周知,虽然德国是传统的科技工业强国,但是在新一轮产业技术的冲击下,传统的竞争优势受到挑战,部分新兴产业缺乏成长能力,各界对德国也表示很不服,严谨的德国在对发展中的自己个有点方,有点忧虑。

一来是对新兴产业创新能力的忧虑

闹心的是,德国没赶上互联网的潮流和机遇,全球市值最大的20个互联网企业中没有欧洲企业,欧洲的互联网市场也基本被美国企业垄断,全球通信企业蓬勃发展的关键时刻欧洲却软了下来,集成电路公司纷纷转型设计企业,消失在消费者的眼球里。

当前,美国的互联网以及ICT巨头与传统制造业领导厂商携手,GE、思科、IBM、AT&T英特尔等80多家企业成立了工业互联网联盟,虎视眈眈的表示要重新定义制造业的未来,并在技术、标准、产业化等方面做出一系列前瞻性布局,成为了一个重要的计划。欧洲及德国眼看着大蛋糕被别人组团儿抢了去,无力叹息,对自己新兴产业创新能力及对未来发展前景深深忧虑。

二是对传统产业竞争优势的忧虑

德国传统工业在全球竞争优势还是很突出的,但是在新一代信息技术与工业加速融合的当下,德国能否赶上趟,他们真的很忧虑。

“目前90%的创新在欧洲之外产生,欧洲不能错失下一代工业技术变革。” ——德国总理默克尔

德国企业界对美国再工业化、中国制造业发展给予了充分的关注,德国信息技术、通讯、新媒体协会工业4.0部部长曾说,不仅仅亚洲对德国工业构成竞争优威胁,美国正通过各种计划应对“去工业化”,加快先进制造业发展。

三是对国家产业战略方向的忧虑

2008年国际金融危机后,第三次工业革命引发的能源互联网、工业互联网等一系列发展引起了广泛的思考和讨论。美国、欧盟、日韩等国家纷纷制定计划要抢回制造业高点,反思深刻,意图和决心强大。德国作为全球制造业强国一下子端不住了,如果不能在着新一轮技术变革中找到正确的发展方向,就不能继续做引领全球工业发展的领头羊,辉煌将落寞为历史。

机遇意识

尽管德国很焦灼,忧虑,很方。不过毕竟老字号地头蛇,对于传统优势的竞争力还是有很强的自信,从自身出发,德国认为眼下还是有很多机遇可以抓住的。从这里也可以了解到,中国在这场变革中的突破点可以在哪。

一是市场机遇

制造时代的来临让云计算、大数据、人工智能和机器学习等等关键技术露出台面,越来越多的生产活动可以被机器取代,甚至脑力劳动。这个快速的市场要以什么样的姿态抓住,是德国各界一直在探讨的问题。

就拿工业机器人来说,根据国际机器人联合会预测,2015到2017年亚洲机器人销量年均增长16%,亚洲工业机器人的销量约占全球销量的三分之二。中国、韩国、日本、以色列等国家都是机器人技术、产业、标准及市场发展活跃的区域。

据统计,2015年全球智能机器人市场规模大约在270亿美元,预计10年后将达到约670亿美元,无论制造业的数字车间、数字工厂的建设,还是面向物流、医疗等诸多领域的发展,智能机器人都将有广阔空间。

二是技术机遇

智能制造是一个需要多种综合技术集成的工种,这恰恰是德国的优势所在。

工业软件优势。软件是智能装备的核心基础,德国的企业资源管理(ERP)、制造执行系统(MES)、产品生命周期管理(PLM)、可编程控制器(PLC)等核心工业软件在全球都处于领导地位。

工业电子优势。智能装备的核心是继承了传感、计算、通信的继承电子设备,正中德国靶心,有很大一批做机械电子、机床电子、汽车电子的企业在德国发展的有声有色。

制造技术优势。德国工艺的基础材料、工艺、装备、元器件等核心技术在全球也是尖顶尖的。机械出口占全球16%,居全球首位,其在创新性制造技术领域的研究、开和生产,以及复杂工业过程管理领先性无人能比。以德国为第一视角的机遇里,有了这些核心技术,拎着传统企业发展起来并不是难事。

而对于中国企业来说,制造业现状面临重重挑战的同时也造就了其独特的竞争优势。最明显的优势就是中国的规模效应,如市场规模,客户规模,行业规模,而这种规模优势是世界上其他国家难以比拟的。毕竟,人是真多啊。

同时,中小企业如果能利用技术优势,剑走偏锋也是一个不错的途径,例如图像识别技术的应用。

工业4.0很时兴的服装定制化生产,工业 4.0 时代的纺织品生产方式或许会与之不同,它将通过有效的数据处理,提供定制性的个性商品。客户一旦决定选择哪个模型,图像处理系统(机器视觉系统)就会对其各项维度进行测量。具体测试形式可能是,在一个小更衣室中放置四个摄像头,拍摄身体每一边的图像。软件控制测量操作,并决定随后生产衣物时的剪裁方式。接下来的生产过程会自动进行,直至包括运输环节。

这样,未来的时装屋将不再摆满几柜子的商品,而是通过提供大量的虚拟选择和快速可靠的生产流程来为客户服务。

问:工业相机系统怎样让这种未来式的生产流程走入现实?

围绕工业摄像机构建的图像处理系统,早就是自动化生产中必不可少的组件。在生产的各个环节中,为实现生产高效和高质,在包括原材料检测、生产过程监控(如瑕疵检测)、最后检查和质保等环节中,图像处理系统都是不可或缺的。

工业 4.0 这个词的核心要素就是网络化及更广泛的数据通信。图像处理技术在决定特定信息时,起着决定性作用。另外,相机性能提升的同时,体积也会越来越小,性价比逐渐增高,与之前复杂的设备相比功能上也会更加出色。科技的进步加上网络的不断发展为工业4.0带来了更多的可能性。

问:精准的工业摄像机系统怎样为这一切提供服务?

传统生产中,提前规划好预设程序是非常困难的。而原则上,根据设计规格,决定预设程序则有可能实现的。

想象一下,系统可用于为新生产的金属部件进行涂层。基于提前编程好的上色流程,自动喷嘴可以正常工作。当然,计算好最终的喷射模式有着高度复杂性和不确定性。但是与传统生产方式不同的是,工业相机可以当场做出精准测量,决定产品形状、位置,并以此信息指挥喷枪臂。同时,也可以从光学方面对涂层效果进行控制,比如评估着色度,或者检测涂层复杂的反射指数。这些控制数据可实时地进入到控制单元中。

以上一系列动作同样也可成为自我学习系统,基于之前处理的经验,如果有新的组件喷涂模式类似,可以更高效的做出来。

另外,传感器数据可以用来辅助检测设备行为的变动与瑕疵,并自动生成应对措施(比如改变处理参数,要求更换材料或打服务电话等)。这种功能不仅适用于生产器械,也可用于已完工的产品上。工业摄像机不知疲倦地审核大小工件和产品的颜色,结构,几何形状等特性参数,确定产品的正确性或对其进行纠偏,因此起着至关重要的作用。润滑度,磨损度和生锈情况等“软因素”也会纳入工业摄像机的操作机制中,并为企业的资源规划系统供给数据。

抓住技术机遇,不管当今如何定义“工业4.0”,在未来的生产和商业流程中,图像处理也许会成为剑走偏锋至关重要的一关。预计如下将会实现:

基于图像处理系统的应用,更多和更新的高效商业模式将会出现;

基于广泛的数据搜集和视觉识别的信息,生产将会实现自动化、自组织;

基于操作流程中高度网络化的视觉系统,生产将会更高效。

三是产业机遇

装备制造业是德国最具优势的产业,面对全球都说“智能制造NB未来有发展向前冲啊”的时候,德国各界缓了口气表示,要把握信息通信技术与装备制造业融合的趋势,瞄准产业基层:智能工厂装备市场,确保德国企业成为全球智能制造产业“领先的供应商”地位,保证德国做不好,谁也没好。

德国相关协会调查表明,60%的德国机械设备制造商确信他们的技术和产品竞争优势在未来五年会得到提高。正如德国所表示,欧洲、德国失去了互联网的机遇,但不能失去物联网的机遇,物联网应用的主战场是工业领域,德国在这方面硬实得很,可以一战。

而对于中国来说,在工业4.0时代的周期变更和产业导向中,在构造范式的阶段,将出现具有基础价值并能够形成规模性的“杀手级应用”,成就工业级的BAT。诸如GE、西门子、阿里巴巴和红领等就在做这个事情。

同时,工业4.0在高度网络化的大背景下,工业4.0初期也会出现一系列的“杀手级应用”:比如互联网初期出现了门户网站,email,搜索引擎等工具,在工业4.0时代,也会出现诸如“预测性维护”“工业物联网/CPS”和“大规模定制”等杀手级应用。而这些,正是一些小企业可以从细分市场着手进行的方向。

德国在制造业方面有优势,中国的互联网产业市场更是疯狂的加速发展,看准局势,巧用优势,接力而行,是智者的做法。

领先意识

以上分析可以看到,德国人有危机感,也看到新机遇,并试图抢占工业领域全球领先高点,基本的方法就是:在工业4.0进化的过程中先发制人,把自身包装的硬上加硬(也确实牛气),争夺新科技产业的话语权。具体来讲,就是要实现五个领先:

一是理念领先,二是技术领先,三是产业领先,四是标准领先。五是市场领先。

理念上,德国工业先提出的工业4.0,而这个理念的传播速度和深度也确实超出了德国人的预期(没想到中国人爱折腾不怕事大);技术上,上文中提到的工业软件,工业电子,制造技术方向都是德国尖把尖的好活儿;产业上,基于信息物理系统(CPS)的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革,加上理念和技术均领先的德国,一定是这轮浪潮中的重要角色;标准上,德国已抢先一步,制定了《“工业4.0”标准路线图》;市场上,看前面几点描述,也不需要多说了。

整体来看,德国采用了“领先的供应商战略”与“领先的市场战略”的双重战略来释放市场潜力。“领先的供应商战略”强调德国装备制造供应商要通过技术创新和集成,不断提供世界领先的技术解决方案,并藉此成为“工业4.0”产品的全球领先的开发商、生厂商;“领先的市场战略”强调将德国国内制造业作为主导市场加以培育,率先在德国国内制造企业加快推行“工业4.0”与部署信息物理网络系统(CPS),进一步壮大德国装备制造业。

而对于我国来说,中国之前已经对智能化、信息化的工业生产方式有所准备,我们以前提出的“两化融合”就有“工业4.0”的影子。中国的制造业近年来发展迅速,早已跨过了只会生产衬衣袜子的时代。虽然在中高端制造业上与德国日本横向比较还有差距,但纵向来看,中国制造业的水平比前些年已经有了质的飞跃:例如我们的中端机电产品在世界上占有重要地位,这两年在中国对德国的出口产品中,机电产品占比已经超过40%。在通讯技术的发展上中国至少已经不逊色于德国;在移动互联网领域,也有人认为中国已经超过德国。

同时,工业4.0要真正实现需要的是等待时机成熟。中国大力发展宽带基础设施,投资自主CPU,大力宣传大国重器,这些政策都是对路的。

归根结底,工业革命要靠实实在在的产业实现,学界只是帮个忙。中国的制造业和信息产业整体来看都是很强大的(除了比起美国差得多点)。国内最落后的这两个领域:芯片制造和programming language。只要这两个领域在这几年能跟上欧美,中国就不会错过工业4.0这班车。

一个理念从被提出到被实现是一个很漫长的过程,甚至到了最后出现的东西已经完全不是最初设想的东西。而更为更重要的是:

人类的需求不是可以被强加的,而是随着时间自然而然积累的结果。

 

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