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接地气,一口气讲清楚什么叫工业4.0

日期:2016-03-10

011年德国政府提出的一个投资2亿欧元的高科技战略计划,依靠网络实体系统及物联网,提升制造业的智能化水平,提升客户及商业伙伴的商业价值云云……随即提出了工业4.0的概念,所谓的第四次工业革命。
其实,在中国制造2025和美国制造业振兴计划里都提到类似的概念,只不过没有造出那么漂亮的词而已。
但这个神秘的工业4.0究竟是个什么呢?
好像谁没有说清楚,好像谁也说不清楚。
而且,所说工业4.0就没有标准答案,连德国人自己都没有。
这究竟咋回事呢?

我们先看三个概念:
工业1.0

第一次工业革命的主角是英国。18世纪末,瓦特的蒸汽机吹响的第一次工业革命的号角。教科书上都写瓦特发明了蒸汽机,其实,在瓦特发明之前蒸汽机已经有了。只不过瓦特是一个充满创新和创业干劲的实业家,在前人的蒸汽机过程当中做了改良、和创新;减少了能耗使得它能真正的用于工业的生产。并且,瓦特第一次定义了什么叫马力。因此瓦特作为第一次工业革命的先驱者是当之无愧的。
机械化,以蒸汽机为标志,用蒸汽动力驱动机器取代人力,从此手工业从农业分离出来,正式进化为工业1.0时代。

工业2.0

第二次工业革命的主角是美国。美国在独立宣言之后进入了一个发展的黄金时代,到了19世纪下半叶,出现了第一个流水线,这个流水线是一个屠牛场,这个流水线上需要另外一种驱动力,蒸汽已经不够了,所以第二次工业革命的驱动力是电力,比蒸汽带来的马力还要高;所以出现了流水线。
20世纪初,福特汽车厂出现了第一个装配线,我们称为流水线,这是1913年的时候了,实际上离真正意义上的的流水线作业还有很长的一段距离,但是汽车装配利用流水线的复杂程度是远远高于一个屠牛场的。
于是,以电力的广泛应用为标志的电气化,用电力驱动机器取代蒸汽动力,使零部件生产与产品装配实现分工,工业制造进入大规模生产的工业2.0时代。

工业3.0

第三次工业革命的主角还是美国。20世纪70年代,作为工业强国的美国,出现了大规模的集成电路,诞生了首台数位逻辑控制器,就是说已经实现了自动化。
如果说第一次工业革命给我们带来了一个工人、工厂作业的概念。第二次工业革命带来了流水线,产生了非常完整的一整套的由机器所驱动的工作;流水线作业。第三次工业革命带来了自动化。
以PLC(可编程逻辑控制器)和PC的应用为标志的自动化应用,使机器换人成为现实,工业制造的自动化和信息化得到广泛应用,各种ERP和MES的实施,使得工业产能得到大力提升,也从此超越了人类的消费能力,人类进入了产能过剩的工业3.0中后期时代。

 

互联网时代的到来,撼动了工业时代的信息不对称。工业时代里,因为生产厂家无法低成本的了解每一个客户的需求,所以往往采用一刀切的方法,就是把需求做多的性能组合到一起,成为一款产品。

插一句,老罗的锤子手机之所以难产,就是因为在设计的时候,生产人员并没有实时了解情况,所以实际生产时发现原本的牛X设计会导致良品率很低,只能退回去重新设计。这样每一个产品都要改来改去,所以一个工业品从设计到上线量产,往往要用一两年的时间。

比如你想要一双适合你的脚的鞋子,鞋厂是无法知道你的脚多大的,所以只能测量很多人的脚之后,把最集中的尺码分成40号,41号,42号等等,但是如果你的脚偏肥或偏瘦,对不起,概不伺候。

互联网改变了这个局面,人与人,人与厂商,可以低成本的实现连接,从而让每个人的个性需求被放大,人们越来越喜欢个性化的东西。但是个性化的东西需求量没有那么大,这就需要工业企业能够实现小批量的快速生产。

于是,传统工业被逼迫着必须做一件事,一件工业社会最不爱做的事,就是快速、小批量、定制化的生产。

全球性的产能过剩,导致企业的竞争越来越激烈,以往一款产品卖三十年的做法已经不行了,你跑不快,有的是快的。老罗的锤子手机仅仅晚上线了几个月,就从一款万众期待的爆款,成为了臭大街的过时货,产品的生命周期大大缩短了。

这个过程,德国叫工业4.0,美国叫工业互联网,我们工信部称之为两化融合,物联网的脑残粉们把它叫做万物互联。这里我要说一下,所有的物,如果需要互联沟通时,就有一个问题,说什么语言?说英语、德语、还是广东话?

这就需要一个通讯协议。
通讯协议是什么,就是互联网内部的通讯方式,我们现在用的是TC/PIP协议,速度还是太慢,精准度还是不够,安全性还是不好。而工业生产中,对于速度、精度和安全性的要求,要远远高于你下载一部电影的要求。

这也是德国的工业4.0,美国的工业互联网,以及中国的两化融合中国制造2025,这些时髦的名词背后的核心问题,大家在争这个通讯标准。美国的互联网世界第一,所以美国人希望从信息化层降维到自动化层;而德国的机械制造业最强,所以他更希望从自动化层升格到信息化层;中国嘛,制造业第一大国,互联网第二强国,所以两边都不想跟,打算自己搞个互联网+,也叫中国制造2025。

那么,工业4.0进程究竟会是什么样的一个场景呢?
我们来描绘 一下。

工业4.0第一重天,智能生产。

之前我们说过,生产设备和管理信息系统也各自连接起来,并且设备和信息系统之间也连接起来了。你有没有觉得还缺点什么?没错,就是生产的原材料和生产设备还没有连接起来。

这个时候,我们就需要一个东西,叫做RFID,射频识别技术。估计你听不懂,简单来说,这玩意儿就相当于一个二维码,可以自带一些信息,他比二维码牛叉的地方,在于他可以无线通讯。

我还是来描述一个场景,百事可乐的生产车间里,生产线上连续过来了三个瓶子,每个瓶子都自带一个二维码,里面记录着这是为张三、李四和王二麻子定制的可乐。

第一个瓶子走到灌装处时,通过二维码的无线通讯告诉中控室的控制器,说张三喜欢甜一点的,多放糖,然后控制器就告诉灌装机器手,“加二斤白糖!”(张三真倒霉……)。

第二个瓶子过来,说李四是糖尿病,不要糖,控制器就告诉机器手,“这货不要糖!”

第三个瓶子过来,说王二麻子要的是芬达,控制就告诉灌可乐的机械手“你歇会”,再告诉灌芬达的机械手,“你上!”

看到了,多品种、小批量、定制生产,每一灌可乐从你在网上下单的那一刻起,他就是为你定制的,他所有的特性,都是符合你的喜好的。

这就是智能生产。

工业4.0第二重天,智能产品。

生产的过程智能化了,那么作为成品的工业产品,也同样可以智能化,这个不难理解,你们看到的什么扫地机器人、智能手环、智能自行车、智能跑鞋、自动驾驶汽车等等智能硬件都是这个思路。就是把产品作为一个数据采集端,不断的采集和优化用户的数据并上传到云端去,方便升级和管理。

德美工业4.0和工业互联网的核心分歧之一,就是先干智能工厂,还是先搞智能产品。德国希望前者,美国希望后者。至于中国,我们就搞加,还是加这个东西好,正加反加都行。

工业4.0第三重天,生产服务化。

刚才说了,智能产品会不断地采集用户的数据和状态,并上传给厂商,这个就使一种新的商业模式成为可能,向服务收费。我好多年前在西门子的时候,西门子就提出来向服务收费,当时我觉得这是德国佬拍脑袋想出来的傻×决定,但是现在我才明白这是若干年前就已经开始为工业4.0的生产服务化布局了。你对西门子的印象是什么?冰箱?你Out了,西门子这些年已经悄然并购了多家著名软件公司,成为仅次于SAP的欧洲第二大软件公司了。

这个服务是什么呢?比如西门子生产一台高铁的牵引电机,以往就是直接卖一台电机而已,现在这台电机在运行过程中,会不断的把数据传回给西门子的工厂,这样西门子就知道你的电机现在的运行状况,以及什么时候需要检修了。高铁厂商以往是怎么做的?一刀切,定一个时间,到时间了不管该不该修都去修一下,更我们汽车保养没什么差别。现在西门子可以告诉你什么时候需要修什么时候需要养护,你要想知道,对不起,给钱。再举个例子,智能产品实现后,每一辆汽车都会不断地采集周边的数据,来决定自己的行驶路线,整个运输系统会完全服务化,任何人都不需要再买车,有一天也许自己开车会成为严重的违法行为,因为设备是智能的,而人确是不可控的。

在这个阶段,所有的生产厂商都会向服务商转型。

工业4.0第四重天,云工厂。

当工厂的两化融合进一步深入的时候,另一种新的商业模式就有要孕育而生了,这就是云工厂。

工厂里的设备现在也是智能的了,他们也在不断地采集自己的数据上传到工业互联网上,此时我们就可以看到,哪些工厂的哪些生产线正在满负荷运转,哪些是有空闲的。那么这些存在空闲的工厂,就可以出卖自己的生产能力,为其他需要的人去进行生产。

互联网行业为什么发展的这么快,就是因为创业者只需要专注于产品和模式创新,不需要自己去买一个服务器,而是直接租用云端的服务就行了。而目前工业的创业者,还是要不断地纠结于找OEM代工还是自建工厂中,这个极大地限制了工业领域的创新。当云工厂实现的时候,我预言中国的工业领域将出现一个比互联网大百倍以上的创新和创业浪潮,那个时候这个社会的一切都将被深刻的改变。

工业4.0第五重天,跨界打击。

互联网行业天天说降维打击传统行业,什么谷歌小米阿里巴巴乐视,可是我告诉你,当工业4.0进入第五重天时,工业企业的跨界打击将比这些互联网企业猛烈百倍。这个过程将从根本上撼动现代经济学和管理学的根基,重塑整个商业社会。

举个例子,一个生产手表的厂商,这个表每天贴着你的身体,采集你身体的各项数据,这些数据对于手表厂商也许没啥用,但是对于保险公司就是个金库,这个时候,手表厂商摇身一变,就能成为最好的保险公司。

当自动化和信息化深度融合的时候,跨界竞争将成为一种常态,所有的商业模式都将被重塑。

工业4.0大圆满,黑客帝国。

整个工业4.0过程,就是自动化和信息化不断融合的过程,也是用软件重新定义世界的过程。

在未来,多元宇宙将在虚拟世界成为现实,一个现实的世界将对应无数个虚拟世界。改变现实世界,虚拟世界会改变;改变虚拟世界,现实世界也会改变。一切都在基于数据被精确的控制当中,人类的大部分体力劳动和脑力劳动都将被机器和人工智能所取代,所有当下的经济学原理都将不再试用。

但是有一些东西是不会变的,我相信。
人类的爱、责任、勇敢,对未来和自由的向往,以及永无止境的奋斗。
生生不息。

 

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