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精品!一篇文章看懂工業(yè)4.0前世今生和未來發(fā)展,3D打印發(fā)展勢不可擋!

工業(yè)4.0直接緣于2008年金融危機導致的經(jīng)濟危機。當時德國提出,工程和制造業(yè)等核心行業(yè)要做出改變,變得更有效率,才能夠渡過金融危機。討論階段歷時三年,2011年開始落地。7年來,工業(yè)4.0經(jīng)歷了三個發(fā)展階段:柔性化、定制化生產(chǎn),企業(yè)從產(chǎn)品平臺向服務平臺演進;物聯(lián)網(wǎng)技術讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實。


未來7年,最重要的技術趨勢是數(shù)字孿生,虛擬世界和物理世界徹底打通,員工能力和商業(yè)模式徹底重構,但任何一家企業(yè)都不可能憑一己之力做到這些,聚焦核心,打造生態(tài),是領導型企業(yè)的普遍做法。

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過去七年的工業(yè)4.0

今天,魔猴網(wǎng)帶大家看看工業(yè)4.0在德國的7年發(fā)展歷程。

起初工業(yè)4.0的理念是,在工程和制造業(yè)中加入數(shù)字化技術可以實現(xiàn)兩點:一方面是更加靈活,更加定制化,企業(yè)可以為顧客定制化生產(chǎn)產(chǎn)品。另一方面是顯著提高生產(chǎn)效率。

工業(yè)4.0報告是在2011年公布的,它在數(shù)百個公司里進行了廣泛討論,定期在工業(yè)4.0平臺上彼此分享經(jīng)驗,逐漸形成了如何實施它的概念。兩年之后,大家非常清楚地認識到,對于德國工業(yè)在全球保持競爭力來說,工業(yè)4.0的這兩個核心概念是遠遠不夠的。

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為什么?

很明顯,更加靈活地服務顧客,為他們生產(chǎn)定制化的產(chǎn)品很有吸引力,提高制造生產(chǎn)效率也很有吸引力。但是如果看看正在發(fā)生什么,很快就會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的本質發(fā)生了變化。從產(chǎn)品本身變成了平臺。如果你只是關注高效地生產(chǎn)產(chǎn)品,或者根據(jù)客戶要求為產(chǎn)品提供更多配置選項,這很好,但還不夠。我們要退一步,看產(chǎn)品本身,只有把它看作是一個服務平臺才可以。

于是德國推出了工業(yè)4.0的后續(xù)舉措,思考企業(yè)作為一個軟件平臺的未來是什么?作為一個服務平臺的未來是什么?服務是產(chǎn)品離開工廠之后通過平臺上供的,這是我們在國內(nèi)開展的第二個計劃。一旦你有了一個智能產(chǎn)品之后,就要立刻思考,我們是否可以完全改變這個產(chǎn)品的工程設計方式?事實上,大家必須要改變。2015年,很多人開始提并強調(diào)這個概念。


德國SAP公司的“智能工廠”相關演示。 圖/新華

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很快我們認識到僅僅有競爭力和活下來還不夠,即便有工業(yè)4.0的制造,即便把產(chǎn)品定義為平臺,比如一輛車可以成為一個軟件平臺,很多醫(yī)療設備會成為軟件平臺,風機可以成為軟件平臺。你很快就會意識到這些設備在運營過程中產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù),我們要重新思考如何利用人工智能和機器學習來分析產(chǎn)品所產(chǎn)生的數(shù)據(jù),要有能力將這些數(shù)據(jù)實時帶入到機器的運行周期中,利用這些數(shù)據(jù)。因此,我們推出第三個項目——自動化系統(tǒng)或者人工智能。如果有工業(yè)4.0,有智能化產(chǎn)品,接下來就是如何適當使用數(shù)據(jù)來縮短周期。

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一個公司在數(shù)字時代要想生存下去需要做到三點:第一,用數(shù)據(jù)來推動商業(yè)成果;第二,縮短做一切事情的周期,這是競爭的關鍵,要明顯縮短設計、制造和實時運營反饋的周期;第三,根據(jù)消費者的需求提供定制。

我們發(fā)現(xiàn)事實上縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和利用數(shù)據(jù)來推動商業(yè)成果的能力比靈活定制化更加重要。這三點都很重要,但是我們獲得的益處其實是從數(shù)據(jù)而來。

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2011年開始,德國軟件工業(yè)開始搭建物聯(lián)網(wǎng)平臺。如果有了智能生產(chǎn)的智能產(chǎn)品,工廠又實現(xiàn)智能運營,就必須要有共性技術把它們結合在一起,很多的公司必須要更換它們傳統(tǒng)的系統(tǒng)。公司如果想在保持競爭力,必須要上云,可以是私有云、可以是公有云,可以混合云,但是用過去的系統(tǒng)是不行的。


在德國從軟件公司開始,我們有SAP、西門子這樣的大公司,還有中等公司的聯(lián)盟,他們都開始搭建新的平臺,用新的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺來連接所有的一切:車間中設備上的智能產(chǎn)品,在鐵路系統(tǒng)的機車上運行的設備,化工廠的閥門等等。平臺連接所有的設備,通過傳感器搜集數(shù)據(jù),讓所有業(yè)務環(huán)節(jié)變得透明,提高生產(chǎn)效率,縮短周期,創(chuàng)造新的滿足客戶需求的產(chǎn)品。這是工業(yè)4.0能夠實現(xiàn)的重要基礎。

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未來七年的工業(yè)4.0

上面只是過去七年中所發(fā)生的事情,我們正在思考接下來的七年。當然上面所有說的并非已經(jīng)完全實現(xiàn)了,實際上德國的各個公司接受這些新概念的速度是不同的,在這方面領先的公司,商業(yè)產(chǎn)出更好,公司運轉速度更快,財務表現(xiàn)也更佳。


未來有許多機會

第一,我們在經(jīng)歷新的技術變革,其中最重要的技術是數(shù)字孿生。產(chǎn)品在物理世界真實存在之前就已經(jīng)在虛擬數(shù)字世界中存在,一旦你有了數(shù)字孿生,你可以虛擬設計產(chǎn)品,可以模擬市場,可以把產(chǎn)品配置成客戶需要的樣子,可以設計產(chǎn)品性能和經(jīng)驗,所有的一切都可以在數(shù)字化世界中完成,不需要任何物理世界中的操作。


第二,我們要重新思考產(chǎn)品的構成要素,要重新考慮產(chǎn)品作為軟件平臺的問題。一個由軟件運營的機械設備,你可能不確定兩年后需要它提供什么服務,而它是每天運行的真實設備,如果不控制好可能會傷害人類,會很危險。所以我們需要重新思考如何驗證這些產(chǎn)品,讓這些產(chǎn)品能夠更新軟件,實現(xiàn)新的功能,這些產(chǎn)品會引入起初沒有測試過的生產(chǎn)流程,那么整個的驗證流程就要重新考慮。這就是我們要重新考慮產(chǎn)品構成要素的含義:要重新考慮產(chǎn)品如何設計和驗證。


很多客戶可能不再買產(chǎn)品了,他們要買的是產(chǎn)品的功能。例如買的不是機車,而是交通能力,這是完全不同的商業(yè)模式。如果你提供高質量及時的交通,而且有很好的客戶體驗,就可以獲得溢價,這就變成一個服務行業(yè),跟制造行業(yè)不一樣,賣出產(chǎn)品之后通過服務獲得利潤。此外,分享經(jīng)濟也進入了B2B行業(yè)。


第三,工業(yè)4.0進入了新的層面,就是自動化升級,隨之而來的新工種和對新工作能力的需求。很多人力的工作不需要了,但是我們需要工人做不同的事,因為工業(yè)4.0的領導者在創(chuàng)造新的工作崗位。一些外包的供應鏈被帶回了國內(nèi),更高的生產(chǎn)效率催生對制制造業(yè)供應鏈的重組。對于領導者來說,他們把供應鏈帶回國內(nèi),也意味著需要重新去培訓員工來做一些很重要的新工作,工作種類在發(fā)生改變。


這對于德國工業(yè)來說既是機會也是挑戰(zhàn),因為以前可能你是一個典型的工程公司,現(xiàn)在要變成一個軟件公司;以前你是一個產(chǎn)品銷售公司,現(xiàn)在要變成服務公司,以前你是一個離散制造業(yè)的負責日常運營的流程管理公司,現(xiàn)在你的員工必須更為靈活地實時滿足客戶的定制需求。這些都是巨大的轉型挑戰(zhàn),我們需要思考如何創(chuàng)造一個系統(tǒng)來培訓幾百家不同的公司,以改進他們的業(yè)績。


對于德國來講這非常重要,默克爾總理經(jīng)常請商業(yè)領袖討論這方面的問題。三個月前的一個會議上,她請商業(yè)領導人來討論德國的制造業(yè)、人工智能(AI)、如何用AI技術推動國家發(fā)展。


為了回答她的問題,我們開始比較世界各地的AI情況,德國擅長什么,美國擅長什么,我們認為世界上唯一能夠跟我們競爭或者合作的除了美國、歐洲鄰國以外,就是中國。中國發(fā)展AI的方式是驚人的。


對于德國來說,我們關注制造業(yè),我們在B2B方面非常強,但我們的B2C行業(yè)不是很強,我們會用人工智能、機器學習和機器人來搭建基礎架構,使我們能夠實現(xiàn)定制產(chǎn)品和服務。人工智能技術在制造行業(yè)將會扮演重要角色,我們對此會大量投入,包括機器人、語音識別上的人機合作技術,未來人與機器交流的常態(tài)就是你與機器對話,在車間中也是如此。


我們跟客戶在多方面展開合作,但是我們每次的討論總是從你是以何種方式、何時向哪些目標客戶銷售多少產(chǎn)品及服務開始的。這個問題很簡單,但是回答很難。


對汽車行業(yè),你賣了多少車,什么配置,賣給了誰,什么時候賣的,再加上電動車有多少,多少賣給終端用戶,多少賣給零售商,多少是共享汽車?共享經(jīng)濟中汽車售價多少?能否單獨賣零部件?面對這樣簡單的問題,我們就能發(fā)現(xiàn)未來有多么不確定。


任何的公司都適用這個問題。如果你是一個制造醫(yī)療設備的公司,是賣機器,還是向病人賣診斷能力?我們現(xiàn)在已經(jīng)有公司在這么做,有德國公司過去是賣設備的,現(xiàn)在他們發(fā)現(xiàn)了一種辦法來優(yōu)化設備的治療方案,使得病人的預期壽命可以延長五年,他們不再去賣設備,而是賣服務。他們賣的是一個承諾,某類病人來找我們可以多活至少五年。


這些問題,是過去50年工業(yè)界不需要回答的問題,過去50年有很多自動化,但是沒有革命?,F(xiàn)在我們正在進入這樣一個領域,要重新思考將來如何把產(chǎn)品和服務結合起來賣給最終用戶。

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改變一切的數(shù)字孿生技術

接下來的問題是,依靠我自己可以做到這些嗎?還是要打造一個生態(tài)來實現(xiàn)?因為很多工程公司都不是軟件公司,他們還不知道如何為產(chǎn)品打造軟件平臺。


再下一個問題是你未來跟誰競爭?德國的汽車行業(yè)幾年前就沒有看到特斯拉會成為它們的競爭對手,空客在國防業(yè)務也沒有看到新的太空火箭的出現(xiàn)。所以我們要不斷問這三個問題:我們能出售什么產(chǎn)品和服務?什么合作伙伴可以幫我們實現(xiàn)目標?我們會和誰競爭?如果我們能就這些問題進行很好的對話,就能夠獲得一些新的見解和結論。


我們建議德國工業(yè)界要為未來做好準備,要有智能產(chǎn)品,要有智能生產(chǎn),賣的是產(chǎn)品加服務。你在賣產(chǎn)品時可能還沒有服務,但產(chǎn)品用了兩年以后要有服務。你的產(chǎn)品是一個服務平臺,要用很多年,你作為一個產(chǎn)品制造商,能否參與到它的價值增值過程?這是新的商業(yè)模式,聽上去很簡單,但實施起來非常復雜,這是我們正在做的,我們跟德國企業(yè)在這三個領域同時協(xié)作。


我們對于單個公司的建議是,為你的核心業(yè)務——軟件平臺——做好準備,準備好一切都要數(shù)字化,這能夠帶來透明、縮短周期;讓你的核心產(chǎn)品做到個性化,從而與客戶緊密綁定;然后要聚焦核心業(yè)務,你不需要做所有的事情,所以要聚焦在核心能力,強化優(yōu)勢。


然后我們開始考慮即將到來的數(shù)字化革命,那就是數(shù)字化孿生。我們相信,工程和制造類企業(yè)的下一個趨勢就是數(shù)字孿生。


這是一個新的平臺,你可以通過數(shù)字孿生的數(shù)字渠道去營銷你的產(chǎn)品,可以數(shù)字化的賣給客戶,可以提供數(shù)字化的制造、服務。這方面已經(jīng)有一些試驗項目,目前行業(yè)還沒有一個一體化的解決方案,但是接下來五年內(nèi)會出現(xiàn)。我們認為公司會有新的平臺是圍繞“數(shù)字孿生”產(chǎn)生的,它會控制公司的一切流程。


一旦你有了數(shù)字孿生,一旦將公司運營和數(shù)字孿生連接起來,商業(yè)模式就會發(fā)生變化。你將可以發(fā)展新業(yè)務,圍繞產(chǎn)品服務平臺獲得收入。


接下來是技術基礎。一個制造、工程公司要進入新時代,他們需要什么?就是這些:智能產(chǎn)品、智能服務、新價值和新商業(yè)模式。


每一個公司都需要了解“數(shù)字孿生”,如何運營軟件平臺的操作系統(tǒng);會有許多新的電子器件,需要很多傳感器,還有硬件安全技術,邊緣設備上的機器學習,消費化的人機交互,比如語音和數(shù)字身份傳感器,從產(chǎn)品中搜集數(shù)據(jù)的應用程序接口(API)、還有新的制造技術比如3D打印。


關于智能服務,需要平臺,需要物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、機器學習框架,需要數(shù)字服務工廠,因為一旦推出產(chǎn)品,它是一個軟件平臺,還需要有一個每周能給客戶提供數(shù)字服務的工廠,它不能停工,也是一個新的賺錢工具。還需要一個數(shù)據(jù)空間來交易這些數(shù)據(jù),可能是和競爭對手交易,因為你的競爭對手有你想要的數(shù)據(jù),你也有你的競爭對手想要的數(shù)據(jù),需要建立市場。


同時,還要有監(jiān)管,因為如果不正確地控制植入了AI的設備,對人來來說會很復雜和危險。那么就要考慮如何構建對產(chǎn)品行為的動態(tài)驗證,因為軟件一直在變。


然后你要考慮針對客戶的新的商業(yè)模式和體驗,以及用戶獲得產(chǎn)品的便利性,如何為服務收費,如何建立新的商業(yè)模式。同時我們也在考慮商業(yè)的數(shù)字孿生,能否為所有的制造產(chǎn)品在“數(shù)字孿生”之外提供“商業(yè)孿生”,在這之下,你需要提供基于云的服務和根據(jù)顧客需求提供解決方案。


我們正在這些領域努力,目前沒有任何一個公司能夠掌握所有這些環(huán)節(jié),但這就是工業(yè)4.0在德國的未來,接下來的五年很多設想會變成現(xiàn)實。會有很多挑戰(zhàn),企業(yè)的管理層會抗拒這些變化,這很好理解,因為他們要做不熟悉的、費力的事情。還有監(jiān)管,政府可以通過監(jiān)管鼓勵這些變革發(fā)生。還要考慮公司組織靈活性的問題,既要提供很好的產(chǎn)品服務和商業(yè)模式,同時還要能賺錢。你不能放棄核心業(yè)務,同時也要做新的業(yè)務,那么怎么調(diào)整公司的組織?這存在很多的挑戰(zhàn),但如果做得好,收益也很明顯。