智能工廠還有多遠(yuǎn)

單小虎+李睿

社會化生產(chǎn)在經(jīng)歷了 “蒸汽時代”、“電氣時代”和“信息時代”后，企業(yè)管理實(shí)踐的長期發(fā)展讓現(xiàn)代企業(yè)具有了企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、供應(yīng)鏈管理（SCM）等一系列的生產(chǎn)管理工具和方法，人們終于可以在信息時代的自動化工廠藍(lán)圖上更進(jìn)一步，創(chuàng)造出“智能工廠”。

任何一次大型的技術(shù)進(jìn)步都是為了更好地滿足社會需求。在傳統(tǒng)工廠面前，消費(fèi)者行為改變、產(chǎn)品周期縮短、供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)增加、售后服務(wù)復(fù)雜化等都在威脅著企業(yè)的經(jīng)營。這讓傳統(tǒng)的制造業(yè)強(qiáng)國紛紛對“智能工廠”—這一制造業(yè)發(fā)展的最新趨勢表現(xiàn)出濃厚興趣。在德國，智能工廠的發(fā)展直接被稱為“工業(yè)4.0”，巴斯夫、寶馬、博世、戴姆勒、SAP、西門子等著名的德國企業(yè)紛紛投入頂尖研發(fā)資源于其中。美國的通用電氣也投入了大量人力物力致力于將機(jī)器分析、行業(yè)洞察、自動化和商業(yè)預(yù)測結(jié)合起來，打造全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)實(shí)驗(yàn)。

工廠變奏曲

如果說傳統(tǒng)工廠在解決產(chǎn)能、產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量和成本的優(yōu)化等一系列問題時展現(xiàn)了其優(yōu)勢，那么智能工廠則是在此基礎(chǔ)上，在解決消費(fèi)者差異化的需求，提高生產(chǎn)的靈活性，以及向工廠管理者提供決策支持顯示了其獨(dú)特的魅力。

對于滿足消費(fèi)者差異化的需求，智能工廠的做法和傳統(tǒng)社會化生產(chǎn)中，通過不斷改進(jìn)消費(fèi)者洞察，進(jìn)行針對性的產(chǎn)品再設(shè)計(jì)，增加售后服務(wù)和客戶體驗(yàn)有著本質(zhì)上的區(qū)別—智能工廠是通過產(chǎn)品和消費(fèi)者的互動完成的。用一句流行的話說，是通過平臺戰(zhàn)略彎曲了產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈實(shí)現(xiàn)的。智能工廠通過開放開發(fā)流程給消費(fèi)者參與，廣泛收集消費(fèi)者的需求和行為數(shù)據(jù)，期間多次互動對于產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，并形成了初步的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。而在生產(chǎn)過程中，智能工廠通過在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時監(jiān)控并事后備案以控制產(chǎn)品質(zhì)量，為產(chǎn)品置入唯一的編碼而對產(chǎn)品進(jìn)行追蹤，以及在產(chǎn)品上附著消費(fèi)者數(shù)據(jù)采集工具（可以是硬件也可以是軟件）從而對消費(fèi)者行為數(shù)據(jù)進(jìn)行收集以幫助其進(jìn)行售后服務(wù)和產(chǎn)品改進(jìn)。這樣的過程形成了智能工廠對消費(fèi)者差異化需求的閉環(huán)，賦予了產(chǎn)品互動性、可追蹤性和唯一性，從而有效地解決了工廠批量生產(chǎn)和消費(fèi)者差異化需求之間的矛盾。

這無疑為生產(chǎn)帶來了更高的靈活性。傳統(tǒng)的精益生產(chǎn)幫助工廠解決的是生產(chǎn)的優(yōu)化問題，包括生產(chǎn)流程優(yōu)化、時間節(jié)省、原材料節(jié)省、人工節(jié)省以及庫存優(yōu)化等。而智能工廠在精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步帶來了生產(chǎn)的靈活性。在智能工廠時代，生產(chǎn)所有涉及的零部件都因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)而廣泛互聯(lián)，廠家有望實(shí)現(xiàn)實(shí)時庫存（Just in time）—在傳統(tǒng)工廠中最多是在廠內(nèi)庫存管理中實(shí)現(xiàn)，而在智能工廠市場，這樣的實(shí)時庫存可以將供應(yīng)商也納入進(jìn)來，從而實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時。這樣的供應(yīng)鏈管理能力對于生產(chǎn)帶來的影響是深遠(yuǎn)的，它將原本按照季節(jié)管理的工廠生產(chǎn)，切割為更小的單元，既可以動態(tài)規(guī)劃從而平滑生產(chǎn)波動，也能更快地跟隨市場的反應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)能的調(diào)整，同時也能實(shí)現(xiàn)最低的原材料和成品庫存，大幅提高生產(chǎn)的周轉(zhuǎn)效率。廠商由此能夠獲得對用戶需求、市場波動做出快速反應(yīng)的能力。

此外，智能工廠還增強(qiáng)了對工廠管理者決策支持的能力。一個面向消費(fèi)者需求，與消費(fèi)者保持積極互動，產(chǎn)品可以追蹤，用戶行為獲得反饋，并通過廣泛的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時管理的智能工廠將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，而圍繞著這些數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、收集、分類和分析，將為智能工廠的管理者提供對于市場最新動向、消費(fèi)者行為變化、產(chǎn)品生命周期衰竭、工廠運(yùn)營提升方向、供應(yīng)鏈管理重點(diǎn)環(huán)節(jié)等等一系列的預(yù)測和決策能力。

然而，到目前為止，還沒有一家企業(yè)可以自豪地宣稱已成功建成了智能工廠。因?yàn)橹悄芄S需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)—產(chǎn)品的智能化、生產(chǎn)的自動化、信息流和物資流合一、價(jià)值鏈同步—看似普通，但想要真正地實(shí)現(xiàn)卻絕非易事。

產(chǎn)品的智能化既是一種設(shè)計(jì)理念，也是一種生產(chǎn)流程。它首先要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就根據(jù)用戶多樣化的需求，設(shè)計(jì)或者再設(shè)計(jì)產(chǎn)品，并對產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程（原材料從入廠到成品出廠的全流程）的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，從而掌握產(chǎn)品相關(guān)的全部重要信息。同時在產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)中，針對不同的產(chǎn)品特點(diǎn)和用戶反饋與用戶進(jìn)行交互，將用戶的需求第一時間反映到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中來。

智能工廠的自動化不是簡單的機(jī)械對人力的代替，它既包含了自動生產(chǎn)，也包括了自動控制和自動調(diào)節(jié)，是建立在數(shù)字化生產(chǎn)基礎(chǔ)上的自動化。其中既包括在大量數(shù)據(jù)收集和分析基礎(chǔ)上進(jìn)行的采購和庫存管理自動化，以機(jī)器人運(yùn)用為代表的生產(chǎn)工序自動化，以及以自動化系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時控制的生產(chǎn)過程自動化，包括了根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)、生產(chǎn)具體要求和產(chǎn)能季節(jié)性波動而進(jìn)行的自動調(diào)節(jié)。

信息流和物資流對于智能工廠來說，就好像人的行為模式中的神經(jīng)信號和肌肉動作，需要做到實(shí)時對應(yīng)。這要求智能工廠通過ERP系統(tǒng)，供應(yīng)鏈管理軟件，最新的物聯(lián)網(wǎng)（接入產(chǎn)品和其對應(yīng)零部件）和大數(shù)據(jù)的收集分析，讓信息流和物資流合一。做到對每一個個體產(chǎn)品、零部件在生產(chǎn)的全流程中可以實(shí)時監(jiān)控和管理，事前預(yù)測、事中操作和事后追蹤。

一家真正的智能工廠遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了生產(chǎn)環(huán)節(jié)本身。從公司戰(zhàn)略層面如何制定符合智能化工廠發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，到如何改變公司組織以適應(yīng)智能化的工廠生產(chǎn)，再到運(yùn)營層面的設(shè)計(jì)研發(fā)、原材料采購、生產(chǎn)、銷售。最后還需要包括企業(yè)共享功能層面的人力資源管理和IT系統(tǒng)等功能，從而在價(jià)值鏈各個環(huán)節(jié)都建立足以支持智能工廠實(shí)現(xiàn)的企業(yè)能力。

這四大目標(biāo)的落實(shí)需要企業(yè)從工廠布局和設(shè)施、產(chǎn)品的生產(chǎn)流程、人力資源等三方面進(jìn)行資源投入和能力建設(shè)。

首先是智能化的工廠布局，其中包括了供應(yīng)鏈相關(guān)產(chǎn)業(yè)集群布局（所處價(jià)值鏈上下游供應(yīng)商、經(jīng)銷商和合作伙伴距離工廠的距離），滿足智能工廠模塊化生產(chǎn)的廠房布局設(shè)計(jì)，滿足智能化生產(chǎn)對于物料入廠和成品收發(fā)貨要求、庫存要求，以及廠內(nèi)物流要求，模塊化生產(chǎn)的要求的廠房；自動化的生產(chǎn)設(shè)備、智能物流設(shè)施，如機(jī)器人；全生產(chǎn)流程的信息管理系統(tǒng)，包括ERP系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，信息采集和分析系統(tǒng)；將產(chǎn)品和零部件納入整個物聯(lián)網(wǎng)體系的系統(tǒng)設(shè)施等。

在產(chǎn)品的生產(chǎn)流程方面，需要基于客戶需求對產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程進(jìn)行重構(gòu)，構(gòu)建符合智能工廠穩(wěn)定性、安全性和靈活性要求的供應(yīng)鏈管理體系，設(shè)計(jì)和改良智能工廠的生產(chǎn)流程，創(chuàng)建全新的售后服務(wù)，以及就整個生產(chǎn)全流程中重要的節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的決策支持流程。

智能工廠對于人的要求有三個層次：首先也是最最重要的是有能夠重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程、供應(yīng)鏈管理流程、產(chǎn)品再設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)分析等復(fù)雜工作的高級人才；其次是有能夠維持智能工廠日常設(shè)備調(diào)試維修、供應(yīng)鏈運(yùn)營等工作的中級人才；最后是要具備整個工廠的人力資源升級以滿足智能工廠更高的操作和運(yùn)營要求的人力儲備。

智能工廠離中國有多遠(yuǎn)

作為世界工廠，中國對于制造業(yè)的前沿發(fā)展一直保持著警醒的態(tài)度，很多國內(nèi)的優(yōu)秀企業(yè)也都提出了智能工廠的建設(shè)目標(biāo)，甚至有些企業(yè)已經(jīng)開始嘗試去建設(shè)自己的智能工廠。但仍然有四大鴻溝亟待這些中國企業(yè)去逾越。

首當(dāng)其沖的是信息的收集和分析體系。對于智能工廠來說，其核心要求之一是要實(shí)現(xiàn)信息流、物資流和管理流合一。而這樣的雄心需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集和分析體系去支持。德國一家世界領(lǐng)先的制造業(yè)企業(yè)曾表示，在全面建設(shè)智能工廠之前必須回答兩個問題：一，產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)到售后服務(wù)，哪些數(shù)據(jù)需要收集；二，如何設(shè)計(jì)一套數(shù)據(jù)分析體系使得這些被收集上來的數(shù)據(jù)可以有效地支持工廠的經(jīng)營和決策。對于中國企業(yè)來說，長期處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端環(huán)節(jié)使得其在信息的收集和分析能力上有所欠缺，很多中國企業(yè)連工廠的管理通報(bào)都并不完備，即使是行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，也在前幾年才消滅了企業(yè)內(nèi)部的信息孤島，建成了企業(yè)內(nèi)部統(tǒng)一的信息管理體系。但是距離全面、有效地管理信息，綜合使用信息還有相當(dāng)?shù)牟罹啵螞r智能工廠對于信息的創(chuàng)造性使用提出了新的要求。

如果說智能工廠是一個聰明的大腦，那么智能的供應(yīng)鏈，就是這個大腦里反映迅速的神經(jīng)元體系。安全性、效率、成本、可靠性、靈活性、響應(yīng)速度，這六大要素組成了支撐這個供應(yīng)鏈管理體系的邊界。中國企業(yè)長期以來對于安全性、效率和成本這幾項(xiàng)供應(yīng)鏈管理的基本要素較為重視，但對于代表著供應(yīng)鏈服務(wù)水平的可靠性、靈活性和響應(yīng)速度的能力建設(shè)一直不夠。當(dāng)然這樣的能力建設(shè)并不簡單，僅可靠性來說就涉及到供應(yīng)商的開發(fā)和發(fā)展，這兩項(xiàng)都意味著向供應(yīng)商開放自己的管理體系，進(jìn)行利益分享和長期的深度合作。同樣，對于靈活性來說，也需要廠商在工廠建設(shè)之初就與重要的供應(yīng)商達(dá)成協(xié)議，按照供應(yīng)鏈管理的要求進(jìn)行廠房布局。中國制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)集群中產(chǎn)業(yè)上下游的集群效應(yīng)弱于產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)的現(xiàn)狀，在供應(yīng)鏈的管理環(huán)節(jié)體現(xiàn)無疑。

智能工廠的信息流、物流、管理流再怎么優(yōu)化、如何同步，也離不開有效的組織架構(gòu)和充分的人力資源以保持其高效運(yùn)營。中國的制造業(yè)企業(yè)相對來說組織架構(gòu)相對層級較多，組織內(nèi)部溝通成本較高，其業(yè)務(wù)、職能部門劃分建立在原有的社會化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)市場（銷售）導(dǎo)向，在生產(chǎn)上一手抓產(chǎn)能，一手抓質(zhì)量。而到了智能工廠時代，客戶參與的產(chǎn)品研發(fā)方式、全面的信息收集和分析、全新的供應(yīng)鏈管理都要求整個工廠的組織必須圍繞著新的生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)。而對于人力資源來說，開放式的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)，智能化的生產(chǎn)設(shè)備的操作以及維修養(yǎng)護(hù)，工廠信息的收集分析，復(fù)雜的供應(yīng)鏈管理體系無一不對智能工廠的人才提出了更高的要求。而這樣的要求也是中國制造業(yè)低端勞動力相對供應(yīng)充足、高端勞動力長期缺乏的現(xiàn)狀較難滿足的。

而投資回報(bào)則是制約智能工廠發(fā)展又一桎梏。雖然投資回報(bào)問題并不是中國制造業(yè)企業(yè)所獨(dú)有，世界制造業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)也在估算，如果將整個產(chǎn)品從開發(fā)到售后服務(wù)的全部關(guān)鍵環(huán)節(jié)都納入數(shù)據(jù)收集和分析體系，那么這個極為復(fù)雜的信息中樞所帶來的收益是否可以彌補(bǔ)其巨大的成本開支。對于中國企業(yè)來說，對于投資回報(bào)的考慮可能還是集中在智能工廠所帶來的生產(chǎn)效率的提高和人員數(shù)量的下降是否可以彌補(bǔ)設(shè)備和系統(tǒng)的投入支出。盡管中國制造業(yè)的勞動力成本在最近幾年里快速上升，但是和西方發(fā)達(dá)國家制造業(yè)企業(yè)仍然差距明顯。對于歐洲的制造業(yè)企業(yè)來說，如果一臺設(shè)備10萬歐元，可以用于代替生產(chǎn)線上一個人工工序，從而節(jié)省下來兩班倒的兩個工人年工資基本上就已經(jīng)和設(shè)備投入持平。而對于中國企業(yè)來說，制造業(yè)熟練工人的年工資不過也就在5萬元人民幣左右，一臺10萬歐元的設(shè)備如果只代替了一個人工工序的話，其節(jié)省的人員開支只是其設(shè)備價(jià)格的十分之一。這使得勞動力成本對于智能工廠發(fā)展的影響在中國變得并不那么緊迫。

智能工廠既是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，同時也是一家制造業(yè)企業(yè)需要去逐步建設(shè)的能力。對不同行業(yè)、不同外部市場競爭格局、不同發(fā)展階段和不同企業(yè)能力的企業(yè)來說，其建設(shè)智能工廠的重點(diǎn)和著手點(diǎn)也不盡相同，中國制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級雖然緊迫，但切忌盲目，根據(jù)自身情況有的放矢、循序漸進(jìn)才是通向智能工廠的大道。

（本文作者單小虎系博斯公司首席專家，李睿系博斯公司咨詢顧問）