五十个工业4.0经典术语点评 - 上篇
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  工业4.0正在中国工业界产生神秘的化学酶反应,成为一种全民情感综合症。犹如石激千层浪,它溅起的既有对传统工业成色的反思,又有对新工业要素的分析。我们要用一种历史的视角去审视各种概念的今世来生,才能更好地认识当下发生的一切。

  本文精选了五十个词汇,进行简单导读和分析。一家之言,未必全然准确。不同看法,尽管评论和指正。

  1.Industrie 4.0

  工业4.0

  点评

  一个最为耀眼的工业概念,似乎成为一切工业发展、信息化和互联网的概念总和。它将数字世界与物理实体进行无缝连接和互操作体系,形成数字的全流程回路,从而产生全新的数据增值体系。一向不擅长营销的德国人这次抢到了头彩,也引起了中国异乎寻常的追捧热情。德国工业似乎决定不仅仅墨守德国制造这个质量标签,而决心走向另外一个世纪。然而,这个概念除了成为著名的自己之外,真正的科技突破点并不是很大。这个走红概念的下面,是近几十年的设计、生产、制造、运维等先进管理思想和实践的综合。借助于中国政府的互联网+中国制造2025这样的金手指,工业4.0正在中国工业界产生神秘的化学酶反应,成为一种全民情感综合症。

工业4.0评论

  2.CPS

  Cyber-Physical System

  赛博系统;或信息物理融合系统

  点评

  美国人2006 提出来的概念,当时并没有火起来,倒是被德国人改头换面,换成了大放异彩的工业4.0的核心理念。其基本核心是,虚拟与实体之间,也就是数字空间与物理实体之间,产生了连接、互动和映射。重要的是,二者之间可以互看见、互操作。

  3.第三次工业革命

  The Third Industrial Revoluton

  点评

  这里不是存心给工业4.0添堵,而是因为这个概念很重要。虽然它当下似乎并没有成为主流,但美国著名学者里夫金的这个概念的主要观点在西方发达国家的政府是大有市场的。其核心思想就是可再生能源与互联网相结合产生的共享经济模式。而在他后续的一本书中,里夫金对每一种伟大的经济模式提出都要具备三个要素:通信媒介、能源与运输系统。毫不费力地,你也可以对应出:通信互联网、能源互联网和物联网是新经济模式的核心。它最让人瞠目结舌的结论是,将来分布式能源的成本几乎为零,这将颠覆生产制造的模式。

  笔者推崇这个词有两个原因,一是中国制造2025不可能绕开能源互联网的问题,而工业4.0对能源几乎缺乏考量;二是由于里夫金为欧盟德国政府和高企论坛,多次讲述第三次工业革命。 德国学者听多了之后,难免心生启发,顺势+1提出第四次工业革命I4.0。这么腹黑的想法,也不多说;但我们需要明确,工业4.0只是工业升级的一块石头。摸着往前走,河里或许还有很多。

  4. APS

  Advanced Planning and Scheduling高级计划与排程

  点评

  这是一种典型的实时资源管理系统,其特点是同步、最优和实时化。当生产计划需求变化的时候,APS 就会同时检查能力约束、原料约束、需求约束、运输约束和资金约束等,这就保证了供应链计划在任何时候都有效。它主要是应对多变而灵活的需求计划下,如何采用最有方案来安排生产的目标。几乎接近了工业4.0对于个性化生产的要求。然而,数字化资源基础很差的企业,使用APS将会产生灾难性的误导。这个错误不在供应商,但可惜责难的板子,只能打在供应商身上。

  5.CIMS

  Computer Integrated Manufacturing System计算机集成制造系统

工业4.0评论

  点评

  中国工业的信息化第一拨大规模的启蒙之路。信息化走进工业领域,并且似乎风生水起。但工业体系中的数字化表达与基于模型的构建能力,却并没有跟上。很无奈,这是一个失败的早熟儿,造成了工业化和信息化两个轮子严重不匹配,工业化落后了。在当今两化深度融合的主题中,工业化似乎仍然不得不要向信息化融合然而信息化本来是为了解决工业化的效率而引入的。CIMS在上世纪九五和十五制造业规划的闪亮明星,示范项目遍地开花并被人寄予厚望然而,它辜负了厚望。CIMS在德国进行的也不顺利,为此德国人进行了深刻的反思,然而我们似乎有点漫不经心地抹掉这段历史;在这十三五开局之年,同样闪红的烟火,又一次照亮当空。

  这个词语当下并无太多探讨的价值。但它的存在,本当是一面镜子,成为当下热炒智能制造的历史参照物。

  6.GT Group Technology

  成组技术

  点评

  早在1950s俄罗斯人提出,最后由德国发扬光大的一种技术,它成为有效解决小批量生产和生产最优化的工业工程理论。在当年制造业有着明确分管的机械部的带头组织下,我国GT技术曾经在80年代迎头跟上,一点不弱于国外的实践。成组技术无疑是柔性制造、定制化生产的基础核心,这一点在波音公司近年来最为浩大的数字化制造实践中被再次确认。中国成组技术研究曾经有过巨大的进展,但最近却是没落不堪的二十年。中国成组技术分会安静地位于首体南路小楼中一间拥挤的房间。黄金被埋在了尘土里,成组技术的研究和实践都被边缘化了。迟早有一天,我们需要回头重来这是中国智能制造必须重新补上的一堂课。

  7.MBD

  Model-Based Definition基于模型的产品定义

工业4.0评论

  点评

  MBD使得各种制造信息和设计信息共同定义到产品的三维数字化模型中。它不仅仅是三维尺寸标注,更重要的是规范地定义了各种制造信息和产品结构关系(零件表)。美国是领头羊,中国在这一方面,不能选错了突破口,德国不是这方面的先驱。

  8.MBSE

  Model-Based System Engineering基于模型的系统工程

  点评

  MBSE是系统工程领域发展的一种基于模型表达和驱动的方法。实际上,这是解决复杂系统问题的唯一解决之道。它可以看成是模型驱动原则、方法、工具、语言的指导规范,从而实现学科交叉和规模化的复杂系统的实施。美国制造业的MBSE概念,从飞机制造开始扩散,正在逐渐成为企业的标配。这是数字化制造的全局思维,需要中国制造业好生消化和琢磨。

  9.MBE Model-based Enterprise基于模型的企业

  点评

  一个企业只有全部采用数字化解构的方式,重新梳理所有的资源,才能成为真正的数字化企业。这才是数字化工厂、智能工厂最为重要的考核体系。目前MBE在国外的发展,已经有了成熟度的衡量标准,而国内对此的认识仍然是刚刚开始。如果不能理解MBE,数字化工厂就会被全自动化工厂偷换概念,错失发展良机。

  10.MRO Maintenance, Repair Operations 维护、维修、运行

  PHM Prognostics and Health Management 健康预测管理

  点评

  MRO通常是指在实际的生产过程不直接构成产品,只用于维护、维修、运行设备的物料和服务;PHM则更加强调资产设备管理中的软件监控,预测设备健康状况,提高运维效率。二者有很大的渊源。主动性运营和维护其实已经成为一些先锋企业的重要利润来源。事实上在工业4.0的体系中,这个价值表达得并不明显;而如果从工业互联网的角度去看待设备的运营,MRO、PHM都重新戴上工业大数据的光环,一时间成为大热点。大家会惊异地发现,这里是工业数据最容易流出来的地方。失联马航370的发动机,意外地成为MRO在线运维数据的焦点。GE未来15年内,将要向市场投放4万台发动机,这其中巨大的在线数据,将形成无垠的数据蓝海。

  11.服务型制造业

  点评

  这是从制造业生态系统的角度而发展出来的一个概念。其实就是用全生命周期的观点,重新审视了制造业的全过程,将以前跟生产相割裂的制造也前端、后端的售后服务重新进行连接。以前一般观点认为,产品的价值是在工厂中创造出来的。然而随着制造业生态价值链的发展,前端的设计,后期的运营维护,甚至报废和回收,都呈现了全新的商业盈利模式。这个词本身,对国外会很陌生;但它所代表的含义,他们已经走得很远了,在Prognostic(预防性维护)和PHM(健康预测管理)领域,国外已经从数字化运维服务,发现了盈利颇丰的商业模式。而这些话题,对中国制造,还存在着巨大的认识鸿沟。

  值得一提是,服务型制造业已经成为中国制造2025的一个专项之一。这里面需要探讨的理论和实践,都是极具诱惑力的空间。

  12.PDM

  Product Data Management

  产品数据管理

  点评

  所有企业都熟悉的一个概念,但几乎又被最无辜地被忽视。目前PDM就好比计划经济下的公社的粮仓,产品数据被混乱不堪地堆放在这里,其真正的魅力,从来没有被中国制造业所重视,如果PDM和BOM物料表的数字化特性不被唤醒,工业4.0没有机会得以实现。

  13.PLM

  Product Lifecycle Management产品生命周期管理

工业4.0评论

  点评

  广义PLM系统(包括CAX)支持产品开发,是指从需求管理、产品设计、工艺仿真到制造的产品全程数据管理。这个概念被设计软件公司推广了很久,但实施起来仍然存在着很大的困难。大量信息孤岛无法解决。这类技术,几乎全部掌控在国外三大软件公司手中;这还不是关键问题,要想管理好产品,企业自身必须有很好的工业表达式,而这不是软件所能解决的。要想实现工业4.0,如果PLM都不能打通,则可以说基本不及格。

  14.BOM:Bill of Materials

  物料清单表

  点评

  BOM并不是简单指物料清单,而是包含一定的母子结构关系。BOM是制造业真正的DNA,其管理水平才区分先进制造业企业竞争力的核心指标。可惜的是,每个企业都熟练而低效地应用它,它的实际价值又被令人惊诧地忽视大量的BOM表的流通,基本是割裂式处理,伴随着大量的手工处理,巨大的工业大数据财富藏在其中却动弹不了,好像金子镶嵌在砂岩石上。

  15. SSPD Single Source of Product Data(逻辑相关的)单一数据源产品数据

  点评

  将被镶嵌在岩石里的数据黄金抠下来的唯一手段。波音公司1997年提出的信息化概念,随后十年的实践和推动,使得波音从2D图纸文档,彻底走向基于模型驱动的数字化企业。单一数据源受到的重视程度,除了航空业,并不是很高。

  16.SysLM:System Lifecycle Management系统生命周期管理

  点评

  德国学者的新提法,为了强化系统管理的重要性,意在唤醒全系统的意识。传统的设计软件,往往都是孤立地管理机械、电子,嵌入式软件;而SysLM意在打通这些不同子系统的关系,更着眼于将产品的使用和运维的数据,进行实时反馈和统一化管理。这个提法足够强悍,但目前反响不够大。

  17.Digital Thread 数字主线

  点评

  最令人着迷的词语之一。作为几乎包办美国制造业创新发展的最大推手,美国国防部将数字主线做为数字化制造最重要的基础技术。其实波音公司已经在全力推进数据源的单一逻辑和前后交互的数字主线技术。可惜的是,这个技术目前国内探讨的太少。工业4.0过于耀眼的光芒,遮掩了中国数字化制造很多需要做的基础工作。

  18.NNMI:National Network Manufacturing Innovation美国制造创新网络

  点评

  NNMI尼米是美国再工业化的真正战略发力点。它符合美国一贯的做法,那就是着眼于领先未来的竞争力。NNMI最大的目的,就是要实现从科研到生产技术的成功转化,防止大量科研成果沦入死亡之谷,以至于无法实现商业盈利。目前已经在能源、数字化制造、3D打印、轻型金属、革命纤维等各个领域展开,成为美国最大的产学研研究项目。以中国制造2025的跨度,NNMI尼米是一个更具有对标意义和贴身学习的好标杆。

  19.GCE Global Collaborative Environment

  全球协同环境

  点评

  美国波音公司研制新机型的数字化网络协同框架,这是波音早在2004年就提出的全球协同研发制造的框架。十年后,波音用这种方法管理上万家供应商。在工业4.0的横向价值网络的体系中,没有比波音更了解供应商的价值了。

  20.Horizontal Value Network

  横向价值网络

  Vertical Value Network 垂直价值网络

  End to End Integration 端对端的集成

工业4.0评论

  点评

  工业4.0的重要内涵,主要是对工厂的边界提出全新的定义。德国工业4.0计划中提及的三个集成(横向集成、端到端集成和纵向集成),其本意就是要实现生产车间和工厂边界的突破。纵向集成主要基于管理域和生产现场结合,这样可以大大提高生产的效率和柔性,更多基于内部工厂资源的整合;而横向集成则是跨越了供应商的边界进行融合,形成了新的价值体系。在这一点上,跟波音打造供应商价值链的GCE(全球协同环境)一致,但波音已经在十年的实践中实现了这一价值的追求;端到端集成需要跨越生产资料供应商和销售网络的边界,甚至直接进入到消费者环节,用户可以获得更好的体验和服务。这是以用户需求驱动单元生产线(甚至单元机器)的巨大挑战。

  21.TQCTotal Quality Control

  全过程质量控制

  点评

  自动化大规模的引入,提高质量稳定性是非常重要的原因。在工业4.0时代,靠着机器人和智能终端的精准控制,TQC或将不再是成为棘手的问题。但中国制造业的当下,这却仍然是核心问题。对于德日制造而言,质量已经是过去式;而对于中国制造2025,这个问题还是烦恼源之一。

  22.CE Concurrent Engineering

  并行工程

  DFM Design for Manufacturing面向制造的设计

  DFA Design for Assembly面向装配的设计

  点评

  并行工程是目前国际上制造工程领域中重要的研究方向,它是一种思想和系统方法,以集成的、并行的方式,一开始的设计,就充分考虑制造过程,从而打破设计面与制造面,相互分离的局面。这种思路,对于理解CPS中虚拟与物理世界的交互,非常重要。

  为什么说工业4.0本身其实包装了很多工业实践的概念?因此从并行工程的角度来看CPS,数字仿真替代物理试机,是一件很自然的事情。

  23.CDO Chief Digital Officer

  首席数据官

  点评

  大名鼎鼎的CDO当然是GE的Ruh。这个从思科挖过来的副总裁,是GE寄予厚望的数字事业部的统率。他见证了工业互联网概念的提出和GE一系列数字化改造的大手笔动作。另外一个大名鼎鼎的耐克新设立了这个职务。他的名字并不重要,重要的是,做为最懂消费者之一的耐克公司,已经为自己的未来设定了布局。

  当然,这并不是一个过热的职务,目前还显得过于前卫了。根据思略特公司2015年12月中文版报告,全球500强企业, 2015年仅6%的企业设立CDO职位。

  为什么将这样一个词入选,就是为了提醒数字思维的重要性。当然,中国的CIO发挥过多大的真正作用?CDO又当如何?

  24.Cognitive Computation

  认知计算

工业4.0评论

  点评

  认知计算,是IBM给我们推出来的一个略有拗口的新概念。跟以前其他大名鼎鼎的电子商务智慧地球相比较而言,理解这个词还是有门槛的,至少无法望文生义。它是深度学习、自然语言处理、云计算能力的结合,相对简单的参考词是语义计算,但它决不是AI人工智能。IBM这次决心一开始就把新概念商业化,沃森已经成为认知计算的代言人和商业工具。而认知物联网,俨然正在成为第二代物联网。

  25.平行系统

  点评

  这是中科院自动化所王飞跃教授在一直推广的一个概念,极具哲学意义。它的背景理论是很高深的,但表现却是平易近人地多样化。未来一定有多个平行的你 ,听起来够不够刺激?然后你就大概能明白这个词的含义了吧。就工业4.0的角度来看待这个问题,既然数字世界能够重构一个物理世界,那么一个物理世界为什么不能被重构几次?这就给CPS带来全新无限的可能性。(查看下篇点击这里)

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