德国工业4.0的四个神话和一个真相

充满着工业美感的工厂车间内,窗明几净,干净得看不到一丝尘埃,机器手臂快速飞舞,完成从冲压到组装的一系列工作,只有少量工人在显示屏前监视。当机器真的发生故障时,工人只需戴上增强现实眼镜,即可找到原因并根据提示完成维修。

以上都不是想象,而是切切实实发生在德国一流制造工厂里的场景,也是大力发展工业4.0的德国正在进行的探索。而对于很多中国企业而言,想象工业4.0是一幅怎样的图景还是一件很困难的事。3月中旬,32位中国企业家跟随中欧”中国智造:工业4.0探索之旅”游学课程,走进宝马、哈威液压、maxonmotor等欧洲企业,零距离观察什么是真正的工业4.0。

本次游学中,IESE商学院生产、技术和运营管理学教授马克·沙琼(MarcSachon)介绍了工业4.0的技术基础,以及它们可能带来的商业模式和生产方式的改变。以下为全文:

比起30年前,我们的商业环境已经发生了很大变化。产品的生命周期越来越短,产品数量却在激增;消费者的行为发生了巨大变化,越来越多的消费者喜欢在网上购物;全球化趋势日益明显,使得跨国公司的全球销售一荣俱荣、一损俱损……多变的环境要求今天的公司必须灵活适应环境,不然就面临倒闭危机。以美国公司为例,1960年时美国公司的平均寿命是60年,现在则降到平均不到20年。

要应对复杂多变的商业环境,必须寻求新的技术解决方案。跟过去相比,今天的计算成本更加低廉,存储能力大大提升,移动互联技术实现了信息的连接和交换,IPv6(第六代互联网协议)使世界上每一件物品都可被赋予一个IP地址,RFID(射频识别技术)可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据,传感器能将感受到的信息变换成为电信号或其他形式的信息输出,增强现实技术能把虚拟世界套在现实世界并进行互动,社交媒体能帮助企业了解市场和用户。

当上述所有技术集中在一起,世界会变成什么样?对企业管理者来说,有了这些技术,我们应该怎么做?

首先我需要了解我们的物理系统。如果我有一家工厂,我需要知道工厂生产什么,有什么设备,需要什么工具和技术?然后把这些物理系统投射到数字世界,在数字世界建立起数字模型。为什么现在我们可以这么做?因为我们有了互联技术,有IPv6,有强大的运算能力和非常大的存储空间,有传感器,可以把物理系统转换成数字模型,那么我们就可以在数字世界进行优化设计、优化流程,直至找到最好的解决方案,然后运用到物理系统中。

这就是工业4.0背后的基本原理,即将物理系统投射到数字世界进行优化,再运用到物理系统。结果就是我们可以更好地跟踪产品,提高生产效率和资源的利用率,更灵活地应对不断变化的需求,增强流动性,用更少的钱取得更好的效果。

有了这些新技术,未来的制造方式、运输配送方式和商业模式都会发生很大的改变。

四个神话之一:数字化生产

位于硅谷的思科公司是一家基础设施领先的公司,在它的总部,你可以在大屏幕上看见思科分布于全世界的工厂,点击一个工厂的图标,就可以看见工厂的具体情况,发现工厂遇到的问题;工厂里的工人佩戴增强现实眼镜,如果机器有问题,增强现实眼镜可以提示工人如何修理;远程仪表盘可让一切都视觉化。

未来的工厂里几乎看不到工人,都由机器手臂进行操作,两年前全球最大的机器人制造商之一的KUKA公司推出了一款只有24公斤重的轻型机器人LBRIIWAR800,体重轻意味着灵活,可以随时移动,身体带有传感器,遇到障碍物时还可以停下来,不会对人类造成伤害。

四个神话之二:数字化制造

增材制造就是一种数字化制造,更具体地说就是3D打印和4D打印制造。3D打印有很多好处,它可以制造出很多传统工艺制造不出的复杂部件;相对于锻造,它的冷却效果更佳,因而可以提高效率,缩短投放市场的时间;内部的蜂窝结构,使得3D打印产品的重量更轻;还能减少组装元件的数量。

在Gartner曲线上,3D打印在B2B领域已经是比较可行的技术,但目前还比较小众,航天、奢侈品、医疗等高端制造业已经开始使用3D打印。

制造业最大的成本在于模具成本,汽车厂如果要生产一款新车,必须首先制作一批新的车身、引擎盖等模具,耗资不菲,需要卖出一定数量的车才能挣回模具成本,模具成本收回以后,汽车卖得越多,收益越多,这就是规模经济。3D打印对规模经济要求不高,它的主要成本在于工艺成本和材料成本,其材料成本大约是普通制造材料成本的4倍至100倍。如果生产量低于某个点,3D打印更合适;而如果产量远远高于某个点,传统制造业则更有效。

四个神话之三:数字化配送

以前,在每年忙乱的圣诞季,亚马逊在商品配送方面总会出岔子,2012年,亚马逊收购了位于美国东海岸的Kiva系统公司,2014年,亚马逊将这种系统在其美国所有配送中心推广开来。

Kiva系统是一种外形像冰球的机器人,会扫描地上条码前进,能根据无线指令的订单将货物所在的货架从仓库搬运至员工处理区,这样工作人员每小时可挑拣、扫描300件商品,效率是之前的三倍,并且Kiva机器人准确率达到了99.99%。它有三大好处,首先,减少人力浪费,员工无需在仓库中四处走动;其次,用传送带取代传统的运输装置;第三,有助于更快扩展升级。

Kiva系统

亚马逊正在做的一件事是无人机快递服务(AmazonPrimeAir)。当仓库员工将商品装入一个类似午餐盒的黄色箱子后,便由传送带及机械手臂自动装载于无人机上,通过平板电脑即可控制无人机,无人机从仓库起飞,在客户家门口着陆后卸下货物。

Amazon Prime Air

四个神话之四:数字化商业模式

Shapeways

纽约曼哈顿有一家名叫Shapeways的3D打印公司,采用的是一种全新的商业模式。如果你想给自己的朋友送一件礼品,例如袖扣或小茶几,你可以自行设计,然后把设计方案发送给该公司,Shapeways把设计打印出来,快递给你的朋友。当然,这样的礼品价格不菲,因此你可以把自己的设计上传到Shapeways的网站上,如果有人觉得好,就可以直接下单打印,利润由Shapeways和设计者分成。

3D打印茶几和袖扣

打印机农场

一台打印机可以打印同样材料的任何东西:玩具、汽车、零部件等等。因此未来的3D打印公司可以订购1000台打印机,从不同客户那里拿到订单,租用外包服务器,在不同的区域设置打印农场。在未来10年至20年间,这种方法在某些特定的制造行业可能会变得非常流行。

长尾效应

每辆车都有自己的生命周期,当旧的车辆型号停止生产时,根据法律规定,厂商必须在接下来的8至10年里继续提供车辆部件。如果把未来8-10年所需要的汽车部件都堆在仓库里,会是非常重的仓储负担,3D打印就可以解决这个问题。老爷车的零部件更是如此,可以将零部件的数字设计方案保存下来,需要使用时再拿去打印。

市场中有两种生产者,一种人拥有资产,他们忙于优化生产、提高资产利用率,却错失了其他机会;另一种人,并不拥有资产,但借助信息技术和数据分析能力来利用他人的资产,与他人共同获利,例如谷歌、亚马逊、Uber等。有了3D打印技术,资产陷阱在一定程度上可以避免了。

什么是技术?技术可以是隐形的,可以是一种方法,如丰田生产系统;是一种算法;是一种产品。苹果并没有开发新的技术,只是利用现有技术做出新的产品来。从这个意义上来说,新技术的诞生就是组合现有技术,经过不断测试,找到最佳方案。TimCook说,苹果花了十年时间做基础研究,又花了三年做测试。为什么要用那么久去试?因为之前没有人把这些技术放在一起过,有时候放在一起会发生问题,要不断试错。

工业4.0的基本理念,是把物理系统投射到数字世界进行优化,之后再用于物理系统。在数字世界做试验,比物理世界快几十倍,意味着过去花了很长时间才做到的事,未来可能只需要很短的时间,速度会有指数级提升。未来10年新的技术会不断出现,商业模式也会发生重大改变。1985年的电影很难解释清楚什么是互联网,这也是我们在解释未来15或20年会发生的变化时遇到的困难,因为我们根本无法想象会发生什么。

马克·吐温曾说过:“不是你不知道的东西让你陷入麻烦,而是你明明不知道却自以为知道,才是真正的麻烦。”现在很多行业觉得数字化跟我们没有关系,我相信未来20年,数字技术会改变所有行业,不单单是工业4.0,不单单是3D打印和新的商业模式。

原文发布于微信公众号 - 机器人网(robot_globalsources)

原文发表时间:2016-03-29

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