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柔性自动化升级 加速中国智能制造

文章分类:行业动态人气:711 次访问发表时间:2016-09-18

“第四次工业革命”将开启一个前所未有的智能制造时代,但这并不会导致整个工业体系一夜之间江山变色,智能制造其实就是一个“柔性的过渡”,或者说这是一个面向“柔性自动化”的持续创新、演进过程。

智能制造开启产业新篇章 柔性自动化升级持续加速

 刚性自动化窘境

现今,工业4.0和智能制造已经是泛滥于学术界和媒体圈的前沿概念。可是,大多数人仍然将那些看得见的高度自动化的工业流水线误认为是工业4.0,以为智能制造就是大规模应用工业机器人、数控机床、智能传感器等先进设备而已。

多年以来,中国制造业持续推进产业升级以寻求竞争力提升,而具体做法就是不断进行生产线的自动化升级改造。但这也使中国制造商逐渐面临“刚性自动化的窘境”,即生产线缺乏柔性、调整力不足,以致影响到市场适应性。目前,“刚性自动化的窘境”主要体现在技术、管理和供应链三个层面:

 技术刚性

大规模的流水线生产方式实际上是工业2.0的概念,始于20世纪70年代的工业3.0时代,持续对工厂流水线进行自动化改造。1969年开始在汽车生产线中使用莫迪康(Modicon)可编程逻辑控制器,开启了自动化和信息化的产业升级。工业3.0解决的问题,是把自动化和信息化技术融入大规模工业生产中,将原来大规模工业生产中可能产生的质量问题极大地减少了。同时,因为把信息化技术融入规模化工业生产中,实现了成本的精准可控。

工业3.0时代解决了质量和成本两大难题之后,产生了一个新问题——生产的柔

柔性不足

机器生产的只是标准产品,当一条生产线实现全自动化以后,柔性也随之丧失,因为要依靠大量机器设备来完成生产(即硬件投资加大)。一旦市场需求、产品种类发生变化,硬件的更换成本非常高。

一条生产线一个月可以生产1万辆汽车或者100万部手机,但是严重缺乏灵活性,就像一个人很健壮,但是胳膊腿不灵活。在当今这个创新加速的时代,这种“刚性自动化”越来越难以适应不断缩短的产品生命周期。

管理刚性

高度自动化的生产线都需要很先进的电脑设备用于控制与管理。相比欧美工业强国,中国工业企业的生产线管理明显是偏刚性的。从技术设备的先进程度看来,很多中国工业企业已不输欧美同类工厂。为什么一些中国工厂在自动化程度不输欧美同行的情况下,生产效率和市场适应性仍然落于下风?这更多是管理问题。中国工厂的专业分工非常细,甚至细化到工序,决定因素变成了熟练程度,而非专业水平。美国工厂的分工是流程分工,一个流程必须全部熟悉。

中国大量工业企业在自动化水平不断提升的情况下,人员组织却精简有限。很多中国工厂的管理层次太多,管理层次是由人数决定的。中国工厂人员庞杂,职能部门分工细致,每个部门都有管理者。分工越细,就越需要管理人员来协调。而欧美工厂基本上都是一层管理,或者管理者就是一个人,在欧美国家,几个人的工厂很常见。欧美工厂讲究“流程管理”,流程稳定的好处就是高效有序;而中国工厂大多是“工序管理”,很多人在乱忙。

永远是生产线适应产品、适应市场,而不是产品和市场适应生产线。一旦市场需求有变,产品设计发生大的改变,中国工厂就要动员大量人员调整大量工序,而欧美工厂只需协调少量人员调整相应流程即可。往往技术刚性不是最难克服的,管理刚性问题才是最难解决的,因为这会触碰内部人的利益问题。

供应链刚性

哪怕是最没有技术含量的产品组装,也会涉及非常复杂的供应链管理。要知道一部手机的零配件大概在100个左右,而一辆汽车的零配件不包括螺丝螺帽都有7000个以上,这个供应链管理的难度,对制造商形成非常大的考验。而更大考验是,如何让供应链的运转速度不跑输市场形势的变化。

供应链管理中有一个著名的“啤酒游戏”,说的是市场终端需求的微小变化会被连锁放大,像多米诺骨牌一样最终反映到供应链上和制造厂家的库存中。零售商、批发商和制造商,任何一方的意图都是好的,都想好好满足市场需求,保持产品顺利地在系统中流通并避免损失。但因为制造商与消费者之间的层层阻隔,市场信息传递到生产环节,缓慢而零散,制造商往往数月后才能从订单中看到消费者需求的变迁。

在此之前,制造商为了不失去销售产品的机会,不得不囤积主要原料和零部件,产品成本快速增加必然导致产品价格大幅提升,结果是销量陡减,产品价格开始像过山车一样快速下跌,而生产周期往往不可能在一夜之间调整过来,这就必然导致成品和原料零部件的库存积压,而这些库存都是高成本的。市场价格大跌的结果,使利润骤然下降。雪上加霜的是,库存占用了现金,周转变慢,企业的流动性危机接踵而至。

供应链刚性在工业2.0时代就很严重了,大批量、规模化、流程固定的流水线生产方式始终面临一大风险——市场需求沿供应链出现越来越大的波动,销售速度和生产速度严重脱节,库存积压和流动性枯竭成为制造商挥之不去的噩梦。所以,工业企业家们无不竭力追求柔性制造(或者敏捷制造),实现生产速度和销售速度保持同步。

 从“固定打靶”到“快打飞碟”

20世纪90年代,互联网技术开始在销售环节大规模应用,电子商务的迅速崛起,对传统制造商、零售商“将所有产品卖给所有人的策略”形成巨大冲击。海尔集团CEO张瑞敏在一次内部会议上说:“传统企业必须从过去的‘打固定靶’向‘打移动靶’乃至‘打飞碟’的方向转变。”

大众市场减少了,小众市场增多了,不是产品应该“快消化”,而是市场需求“款多量少”了。互联网改变的不是需求碎片化、个性化的趋势本身,而是互联网使这种趋势得以集中爆发。互联网对商业环节的渗透和改造是逆向的,而且从PC互联网时代到移动互联网时代,这种渗透和改造的程度不断加深。
PC互联网时代:互联网对传统产业的影响主要集中在产品走下生产线,接触消费者的“前台”,从与消费者最近的广告营销端开始,进入零售、渗透进分销环节,最终倒逼到生产制造环节。

移动互联网时代:腾讯CEO马化腾曾研判,新一代信息技术正从“价值传递环节(前台)”向“价值创造环节(后台)”渗透,对原有传统行业起到很大的升级换代作用。“后台”的价值创造环节,包括供应链、设计、流水线、库存等。冷冰的“后台”曾离消费者很远,如今不但距离在拉近,而且有了情感与温度。

据阿里研究院数据,目前,图书行业的零售端互联网化程度最高,保守估计超过50%,进而极大改变了图书产品的生产制造环节——“印刷出版”环节已经高度互联网化,数字出版、数字发行逐渐成为主流。纺织服装是另外一个零售端高度互联网化的产业,行业估计在30%以上,全国每100件服装就有30件是在互联网上销售出去的,这对上游生产制造产生了极大的倒逼力量——服装厂商不断改进生产方式和装备,增强制造过程中的弹性和灵活性,更快适应“多款少量的快时尚”。

可是,对于更大范围的传统制造业厂商而言,互联网和电子商务带来的只有冲击。以淘宝、京东商城为代表的电商平台降低了流通成本,也使制造业面临一个价格越来越低、竞争越来越激烈的经营环境,却没有解决“与用户信息打通的问题”,即“制造商未能通过互联网锁定用户”。

互联网解放了消费者,却没有解放生产者。为什么制造商不能通过互联网锁定用户?因为多数制造工厂依然是一个消费者摸不透的黑箱,箱子外面有ERP(企业资源计划)、CRM(客户关系管理)、电商平台……一切都很清晰,人们甚至能看到每一个快递员的实时定位。但是一旦进入工厂这个黑箱,大家就两眼一抹黑,每一个产品生产到哪一步了,每一个产品的每一个零部件来源,每一个工人的工作状态,产品的质量和可追溯性……除了工程师心里稍微有点数,连总经理都不知道真实情况,因为他面对的永远是一个由无数因素构建起来的复杂系统。

 不能锁定用户,何谈柔性制造?不能打开工厂“黑箱”,如何锁定用户?

突破工厂“黑箱”

突破工厂“黑箱”,并不是要将工厂车间的每个制造细节、所有流程工序透明化地呈现给用户看,而是要使工厂不再封闭和孤立——从上游原料零部件到终端产品,制造业的长期价值在于帮助下游客户赚钱。从终端到上游,要将用户需求的变化高效传达给产业链上的每个环节。

在“互联网+制造业”的转型过程中,C2M模式非常热门。可是,并不是每个制造商都具备很强的“零售”能力,况且品牌塑造也需要持续努力并承受长期成本。实现C2M模式的最大考验,是能否做到“产业链协同”,这也是突破工厂“黑箱”的最大瓶颈。

什么是“产业链协同”?比如,一个食品工厂接到零售商的一个订单,生产100箱面条、200箱饼干和300箱速冻水饺,月底交货。这个工厂埋头苦干,保质保量按期交货,这叫“单纯制造”。而“供应链协同”是工厂在生产过程中就向零售商了解,哪里面条畅销,在本月中旬已经低于最低安全库存了,马上就要断货;而饼干滞销,尚有大量库存;速冻水饺则是猪肉馅的好卖,韭菜馅的不好卖。于是,工厂加速面条的生产和交期,而延缓饼干的生产甚至减少产量,速冻水饺则是多配猪肉馅少配韭菜馅。这就是“供应链协同”的做法。

任何一家工业企业,都是生存在一个稳定的产业链协作系统中的,它的约束条件从来就不是单一要素。产业链上的任何一个环节要想做到柔性产出,都需要上下游协同踏准节奏。

“供应链协同”除了要求工业企业的产能产量根据市场的实际需求变化弹性释放,更需要研发设计、跟踪服务等不同环节加强整合,形成基于供应链流程的整合创新。过去,一个好的供应商标准就是精益制造、质量可靠、交货及时,现在更多要考量其主导研发、设计的能力能不能跟上。

物联网、传感器、云计算等前沿技术的最大价值,不是让工业企业在更短时间做到更大产量,而是要使工业企业与上游供应商、下游销售端之间实现高度数据共享,增加生产柔性化程度,将一切环节直通用户实际需求。现在的市场竞争是产业链竞争,而非企业之间的单打独斗,能否胜出取决于各方共同的能力和效率,你跟供应商分享的越多,供应商响应你的节奏,整条产业链的效率就会更高。

最大突破口:产品端创新

工业4.0或者智能制造最终都是要实现高度自动化条件下的柔性生产,柔性自动化可以说是工业企业赢得智能竞争力的决胜点。实现柔性化生产,克服管理刚性和技术刚性并不是最具挑战性的部分,在互联网诞生之前,已经形成两个方向的重大创新:

制造端创新:60年前就已实用化的“丰田生产方式”(即精益生产)已经极大突破了柔性制造问题。生产市场不需要的产品、过多生产是最大浪费,精益生产正是通过消除浪费来提高效率,这在本质上已经包含了产销和谐、产销匹配的深意。20年前,佳能的“细胞式生产方式”又将柔性化生产推进了一大步,不仅实现了多品种生产组装的快速切换,而且激发了工人的创新能力。

产品端创新:20世纪90年代,戴尔电脑已经开始“大规模定制”和“线上直销”PC硬件产品,即对产品按功能进行划分而进行模块化设计,建立产品族和零部件族,内部实现零部件的标准化、通用化。这一模式成就了戴尔的辉煌,并作为一种商业思想广泛传播。

制造业创新的世界格局至今没有发生根本改变,美国依然强于产品端创新,日本、欧洲延续了制造端创新的优势,中国、韩国则是在供应链协同、产业整合上有所突破。可是,产品端的任何重大创新都会导致产业链重构,接下来制造端、供应链都要随之发生大的调整,而供应链刚性是最难调整的。

以高度依赖供应链的中国台湾制造商为例,他们擅长做代工,却并不知道自己的下一个关键产品是什么。即使是广达、和硕等大厂,都接触不到前端的渠道,也不是产业链的龙头,所以只能按客户规定的规格制造产品。产品设计一旦发生大的变动,产业链就被迫重塑、更换硬件(机器设备),这相当被动。台湾科技企业因为不掌控终端产品的创新与变迁,这种后知后觉的态度让其只能依靠供应链协同、代工生产,辛苦一生。更糟糕的是每次重大技术变革,台湾企业都要重新协同供应链,好像死过一回。

中国大陆和韩国的制造业情况稍微好一点,能够在协同产业链的同时塑造自主品牌,也就能更好掌控自己的命运。培育品牌的主要目的不是获得镁光灯或者登上报纸头条,而是一个地区必须有前沿领军企业,要有能够直接倾听消费者声音的企业,要有能够创造流行趋势的企业。

可见,不能局限在制造端看柔性生产,而产品端创新(设计创新或营销创新)恰恰是实现柔性制造的最大突破口。比如,同样是苹果手机,在苹果应用商店AppStore的支持下,每个用户使用时下载的是不一样的,每一台手机也是个性化的产品,因为它承载了某一位用户独一无二的使用偏好。

柔性制造的最终实现要依靠整个价值链体系的柔性化,而体系两端——提供柔性自动化技术的一端(欧洲、日本)和推进产品创新的一端(美国)是获利最大的,体系中间段(中国、韩国)则要承受协同供应链的巨大成本。举例来说,消费类电子产品几乎是所有工业品类中生命周期最短的,有的产品生命周期只有6个月,最多9个月,制造商即使不想这么快就淘汰掉原有设备,但频繁的生产线技术改造是绕不过去的,也是耗资巨大的,对利润的侵蚀也最严重。

国务院参事汤敏教授认为,未来中国,以大批量生产、低成本取胜的劳动密集型产业外迁到东南亚势不可挡,中国唯一可以留下的就是小批量、定制化的柔性制造产能。

其实,中国制造业最应该反守为攻、主动出击,强化产品端创新,主动颠覆和重构产业链,而不是疲于奔命地跟随调整。中国制造业除了要大规模改造生产制造系统,使之具备柔性化生产能力,更要在终端产品创新和营销创新上有所作为。

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