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工业 4.0将融入中国制造2025

互联网在过去的几年里推动了技术发展的快速变革。它已经将全球数以亿计的人联系起来。如今我们又在见证一项新的技术发展——物联网。借助于物联网,物与物之间也能进行信息交换。预计到2015年底,全球约有66亿件设备连入互联网,而这一数字将于2020年上升至300亿。这一趋势已在汽车行业初见端倪,众多豪华车已开启了车联网时代。在未来借助物联网技术,更多的信息将在车与车之间交换。这有利于避免交通事故的发生,并能有效地降低交通拥堵发生的概率。毋庸置疑,这一技术的发展也将改变制造业领域,并由此催生互联工业生产,即德国所称的“工业4.0”。

重构工业价值链

继18世纪蒸汽动力的发明运用,20世纪初电力的发现与使用,以及20世纪70年代电子及信息技术的发明,工业4.0的发展将有可能引发新一轮的工业革命。

德国政府对此给予了高度重视,为了提升国家制造业的竞争力,已启动了工业4.0项目。其他各国同样开始采取行动。在美国,一些领先的企业,例如思科、美国通用电气以及IBM等等,共同成立了工业互联网联盟,博世集团也是其中一员。韩国与中国也宣布了一系列计划以推动互联工业生产的进一步发展。

工业4.0意味着将建成一个基于工业价值链的网络。在这个网络中,机器设备、仓储系统以及制造设施被置于同一平台,共同形成信息物理系统(cyber-physical system)。在生产环境中,构成该信息物理系统的智能机器、仓储系统以及制造设施共同发挥作用,实现交换信息、触发流程以及自动控制等功能。工业4.0,将在整个价值链上,从供应商到客户,将人、机、物全部联结起来。

这种基于自动化与信息技术之间的紧密联结将有利于小批量生产,使其成本越来越接近大规模高效生产才能实现的低成本。另外,这种联结还将使得整个价值链上的效率显著提升,从而达到节约能源和资源的效果。最为重要的是,工业4.0最终将引导人们建立全新的商业模式,改变工业生产的格局,掀起变革浪潮。

博世的内部实践清晰地体现了工业4.0的优势:在德国的一个大型工厂里,博世成功引进了工业4.0的概念,并将其运用于一条液压产品生产线上。

在工厂里,每个工件夹具都配备有一个射频识别 (RFID)标签,用来识别所生产的产品。具体工位可以从IT系统中自动检索以及读取与这个产品相关的一切生产数据。因此,当工件到达某个工位时,显示屏上就会相应地提示员工所需处理的具体工作内容。员工的相关信息也可通过蓝牙标签上传至系统,每一个工位都可以根据员工的个性化设置进行自动调节。系统能自动辨别员工的语言以及工作经历,并据此“人性化”地显示相应的生产信息。初步的实践结果令人振奋,整体产出提高了20%,同时库存降低了50%。这个解决方案也在2014年被授予了工业4.0的嘉奖。

随着工业4.0时代的到来,一些新的面孔,特别是信息技术领域的佼佼者,也将陆续进入制造产业,从而改变客户与供应商之间的关系。基于生产流程中的一系列数据,他们将有能力为客户提供新的解决方案。预知维护便是其中的一个例子。假如对设备状态进行监控和数据分析,那么不仅可以实现设备磨损的早期检测,还能及时预订零备件以用作更换。毋庸置疑的是,此类业务将不会被传统制造企业垄断。

正如预知维护这一例子所示,工业4.0时代能否成功的关键取决于能否获得足够的客户数据信息以及大数据分析的能力。对于现有的机械制造商而言,这部分服务市场将极有可能拱手让于提供此类服务的新兴企业。

工业4.0和中国零距离

在生产理念上如此重大的转变势必将在未来几年影响全球工业领域,中国自然也将融入这一发展进程之中。提高生产力和资源效率无疑是工业4.0的优势之一,但其潜力绝不仅止于此。如果将其进一步延伸至整条价值链的各个流程,即供应商、制造商、客户以及全球的生产网络,工业4.0的潜在效益更是不可估量。

生产效率的提高能让企业给员工提供更高的薪酬,同时也能缓解劳动力的短缺。据预计,在2010年至2050年这40年间,中国劳动力人群在总人口中所占的比例将从72%收缩至61%。

工业4.0也将改变在制造业领域从业人员的资质要求。一方面,对于拥有工程背景与IT技能的人才需求将会上升;另一方面,对于重复性劳动以及低水平的工作人员需求则会降低。从某种程度上讲,工业4.0的发展为资历浅、低水平的从业者带来了更大的就业压力,迫使他们转向其他领域,例如服务业,寻求新的就业机会。除此之外,一些全新的商业模式将在工业4.0的引导下出现,并部分取代原先的旧模式。由此而论,工业4.0将会驱动中国的经济结构进行深刻的转型发展,同时这将也成为中国发展过程中的一个重大挑战。

中国已经落地工业4.0

除了向客户提供传感器、软件以及相应服务,我们目前正在苏州的汽车电子工厂内进行一些工业4.0的试点项目。该工厂内的传感器无尘测试车间,自成立之初就是按照工业4.0的理念进行设计的。

原材料自动供给系统是该无尘测试车间的特色之一。该系统基于实时的物料使用数据,将自动从立式仓储系统上装运物料,并输送至生产车间。所有生产的关键业绩指标都被会系统记录,并且在诸如手机和平板电脑这样的设备上实现可视化。

另外,通过博世物联传感器的应用,以及综合来自全球各地的博世生产工厂的大量数据,无尘车间目前正在推行预知性全员生产维护体系(TPM)。这一体系使得员工可以提前预知机器的工作状态,并且及时对各个设备进行适当的维护。

预计在整个无尘车间全部投入使用以后,每年将为公司节省约600万人民币。同时,博世也正按照工业4.0的要求对工厂内传统的工作车间进行改造。以苏州工厂表面贴装生产线所使用的原材料自动供给系统为例,这种自动化的物料运输系统可以将生产效率提高15% 至 20%。除此之外,在一条最新的电控单元生产线上,我们还推行了电子看板系统,致力于达到生产透明化以降低库存。

通过在苏州的试点,我们将进一步在中国推广工业4.0。因此,对于中国企业界来说,工业4.0事实上已经发生在身边,它将融入“中国制造2025”。

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