變革者
1967年，英國Molins公司工程師迪奧·威廉姆遜研制出一種名為Molins System-24的系統(tǒng)——用6臺模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機床,，實現(xiàn)無人條件下晝夜24小時連續(xù)加工,。
這個系統(tǒng)的推出，標(biāo)志著人類工業(yè)史上“柔性制造”系統(tǒng)的正式誕生,。
盡管這個劃時代的系統(tǒng)最終由于資金和技術(shù)上的困難并未全部建成,，但卻為未來自動化、無人化工廠提供了演進的方向,，成為日后各工業(yè)發(fā)達國家爭相效仿和完善的技術(shù),。
疫情期間，中國各大工廠快速完成產(chǎn)線切換,，轉(zhuǎn)產(chǎn)口罩和防護服等抗疫物資,、支持全球抗疫戰(zhàn)場的新聞屢屢見諸媒體，讓柔性制造再次成為行業(yè)關(guān)注的焦點,。
根據(jù)海關(guān)總署發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù),，3月1日-4月30日，全國共驗放出口主要防疫物資口罩278億只,，防護服1.3億件,，新冠病毒檢測試劑盒7341萬人份，紅外測溫儀1257萬件,，呼吸機4.91萬臺,，近期日均出口防疫物資30億元以上，一個月內(nèi)持續(xù)增長逾3倍,。
這一長串亮眼數(shù)據(jù)的背后,，除了原有廠家密集排產(chǎn)之外，通過柔性方式實現(xiàn)“跨界轉(zhuǎn)產(chǎn)”的力量貢獻巨大,。
各路明星企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)防疫物資,，給國人造成一種錯覺假象——認為中國制造已經(jīng)具備相當(dāng)強大的“柔性”實力。但實際上據(jù)“鈦禾智庫”在一線企業(yè)的調(diào)研觀察,，絕大多數(shù)的中國工廠,，尤其是高端制造，離“柔性”其實還相當(dāng)遙遠,。
1 以“柔”補剛
跨界轉(zhuǎn)產(chǎn)防疫物資的編外力量中,，不乏眾多超級企業(yè)的身影。
其中著名的如比亞迪。從一月底開始調(diào)配資源,，開發(fā)自動化口罩生產(chǎn)設(shè)備,，半個多月即實現(xiàn)量產(chǎn)。幾乎同時,，中石化的業(yè)務(wù)范圍也向下游延伸,，開發(fā)了口罩、消毒液等生產(chǎn)線,。
以造戰(zhàn)斗機著名的航空工業(yè)也玩起了“跨界”,，集結(jié)集團旗下分布在6省市4家單位的力量，將原來生產(chǎn)飛機所用的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)引入口罩生產(chǎn),，僅用3天時間設(shè)計,，16天時間就完成樣機制造，速度堪稱驚人,。
這些新成立的生產(chǎn)線,，普遍具備高度自動化特點，一個操作工人就可以同時維護兩三條生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn),。
疫情帶來的不僅是國民經(jīng)濟的大考,，也正在成為加速中國制造業(yè)變革的變量因素。無論是通過“柔性”方式實現(xiàn)對生產(chǎn)線的快速切換,，還是用機器“換人”,，通過無人技術(shù)大量替換人力,，都是轉(zhuǎn)型升級的中國制造行業(yè)需要攀越的重重關(guān)山,。(參見前文：《疫情過后，這個行業(yè)或?qū)⒓铀佟皳Q人”》)
這背后的一個基本邏輯是——“自制”和“外包”過程中越來越多的矛盾,，需要靠柔性制造來調(diào)和解決,。
批量越大，效率越高,，這是工業(yè)3.0時代的普世原理,。假如一個工廠只生產(chǎn)一種零件，那無論是從原材料采購,、倉儲管理,、生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)、操作人員熟練程度等各個維度,，均能實現(xiàn)效率最大化,。然而，這樣的工廠只能是理想狀態(tài)下的“烏托邦”——需求的多元化,，甚至個性化是無法抵擋的趨勢,。
作為科技進步的受益者，諸多行業(yè)也不得不面對由此而來的現(xiàn)實問題：產(chǎn)品復(fù)雜程度越來越高，生產(chǎn)流程變得越來越長,。為了保障效率,，我們把生產(chǎn)流程碎片化，依靠外包來解決多元化需求帶來的效率影響,。
于是,，我們看到從原材料到成品的路徑從單一企業(yè)的“馬拉松式”生產(chǎn)，變成了各級供應(yīng)商和主制造商的“接力式”生產(chǎn),。在這根越拉越長的鏈條上,，每個成員集中精力沖刺一段賽道，每個階段的效率得以維持,。
但是隨著外包程度的加深,，工廠對供應(yīng)鏈的依賴程度也日益提高，甚至經(jīng)常有被“卡脖子”的風(fēng)險(參見前文：《供應(yīng)鏈木桶：從“波音囚籠”看國產(chǎn)大飛機》),。疫情突起,，全球范圍的大隔離至今未完全解除，車間停工,、物流滯后,、工廠倒閉，大量產(chǎn)業(yè)鏈因此受制于“人”,，諸多行業(yè)面臨著前所未有的斷供危機,。
過剛易折，自制和外包兩條路都不能走上極端,，而二者之間,，需要一些“柔性”來中和。
作為工業(yè)4.0重要命題之一的柔性制造,，其核心價值在于,，既能夠依靠自動化設(shè)備保障生產(chǎn)效率，又讓生產(chǎn)線具有一定的延展性,，可以根據(jù)市場變化和客戶需求對產(chǎn)品進行適時調(diào)整,。
從更宏觀的視野角度來說，“柔性”概念其實已經(jīng)在潛移默化地影響我們的日常生活,。疫情期間,，體育館改建成了方艙醫(yī)院，教師當(dāng)起了網(wǎng)絡(luò)主播,，無人機被改造成五花八門的“空中機器人”……
但是,，即使全社會都認可“柔性”的大趨勢，也并不意味實現(xiàn)的容易,。局部領(lǐng)域的“柔性”和智能化,，也并不代表中國制造已經(jīng)具備全面邁進工業(yè)4.0的能力,。
近年來，“柔性制造”被行業(yè)提及的頻率大幅度降低,，其重要原因之一是——具備較高自動化水平的柔性生產(chǎn)線,，對于絕大多數(shù)的中國工廠，尤其是高端制造工廠來說仍然是奢侈品,。
中國機械工業(yè)聯(lián)合會專家名譽委主任,、工信部智能制造專家咨詢委員會主任朱森第認為，相當(dāng)一部分中國工廠還處于“工業(yè)2.0”階段：
“中國制造業(yè)需要采取并行戰(zhàn)略,，即2.0補課,、3.0普及、4.0示范,?！?/p>
2 柔性制造有多難?
1982年，由60個FMC(柔性制造單元)和一個立體倉庫組成的自動化電機加工車間在日本FANUC公司建成,，依靠兩臺自動引導(dǎo)臺車傳送毛坯和工件,，加工，裝卸,，傳送過程不需要人工操作,，此外，F(xiàn)ANUC還有一個無人化電機裝配車間,，同樣能實現(xiàn)連續(xù)24小時運轉(zhuǎn),。
而同時期的中國，第一批個體戶才剛剛嘗到賺錢的甜頭,。搞導(dǎo)彈的科學(xué)家們,，正在深墻大院里羨慕大街上“賣茶葉蛋的”。
柔性制造在中國的推廣普及,，與中國制造業(yè)的進化過程密不可分——其中始終繞不開的兩個關(guān)鍵詞,，一是“需求”，二是“技術(shù)”,。
從需求上來說，長期以來依靠廉價勞動力紅利的中國企業(yè),，對自動化生產(chǎn)的需求并不迫切,。
雖然勞動力成本整體快速上漲，但是中國工人的普遍收入水平仍然無法和西方發(fā)達國家相比,。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù),，2018年我國城鎮(zhèn)制造業(yè)從業(yè)人員的平均年收入為72088元，分攤到小時計算,，平均時薪為35元,，在7年內(nèi)翻了兩倍。這個數(shù)字粗看貌似增長不錯，且數(shù)字背后,，基層從業(yè)人員收入“被平均”的現(xiàn)實和越來越頻繁的加班加點卻沒有體現(xiàn)出來,。
與此同期，美國從業(yè)人員的時薪為21.5美元,，日本也有約2000日元,，且這兩國多年來的制造業(yè)工資水平并無大幅度增長。
對于大量中小制造企業(yè)甚至作坊式工廠來說,，能通過人工解決的問題,，就盡量不用昂貴設(shè)備——人走了可以再招，但是前置投入巨大,，且“落地打八折”的機器設(shè)備,，經(jīng)過若干年折舊之后，可能只是一堆累贅資產(chǎn),。
只有當(dāng)人工無法解決一些生產(chǎn)問題,，或者效率明顯跟不上機器的時候，自動化替代才會成為企業(yè)剛需,。
國內(nèi)大量機械加工,，還處于高度依賴“人”的階段
從防疫物資的生產(chǎn)也可見一斑，口罩,、防護服等低端產(chǎn)品的轉(zhuǎn)產(chǎn)可以迅速跟上需求,。但是生產(chǎn)難度較高的呼吸機時就開始露怯，大量的海外訂單已經(jīng)排到年底,。
當(dāng)然,，并不能因此全面貶低中國制造的能力。即使是制造業(yè)發(fā)達的歐美國家,，也只有通用,、福特、特斯拉等幾個為數(shù)不多的行業(yè)巨頭,，有能力迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)呼吸機或相關(guān)零件,。
我國科技政策與管理研究泰斗、聯(lián)合國大學(xué)新技術(shù)研究所高級研究員顧淑林女士曾對“鈦禾智庫”講述一個細節(jié),，2018年,，一位留德的高級專家回到中國辦廠，從事高精密的航天零部件加工,。但是這位專家卻發(fā)現(xiàn),，德國學(xué)到的工業(yè)4.0知識根本用不到國內(nèi)的產(chǎn)線上，仍然需要從3.0,，甚至2.0的課開始補起,。
顧淑林認為,，中國在尖端技術(shù)領(lǐng)域并不落后于世界強國，我們很早就能搞出世界領(lǐng)先的尖端武器和重大裝備,。但是卻長期依賴于“人”,，這些人一旦離開崗位，很多先進技術(shù)甚至面臨“失傳”風(fēng)險,。
“中國有一幫經(jīng)驗豐富的老工匠,，但是目前最缺乏的，是把這些老工匠腦袋里的經(jīng)驗翻譯成數(shù)字化公式,、進行復(fù)制推廣的新一代產(chǎn)業(yè)人,。”
高端裝備制造,，是柔性制造要攻克的最終堡壘,，也是對“柔性”需求最強烈的領(lǐng)域。
這類行業(yè)的零部件批量小,、品種多,、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大,、裝配工序繁瑣,，是最迫切希望保持速率優(yōu)勢，又期待生產(chǎn)彈性的領(lǐng)域,。
但恰恰是這些高端裝備制造行業(yè),，加工工序過于復(fù)雜，工藝要求太高——沒有長期工程技術(shù)經(jīng)驗的量化積累,，就相當(dāng)于地基不穩(wěn),，智能化的柔性制造只能是空中樓閣。
壓在企業(yè)頭上的還有經(jīng)濟賬——即使能全面實現(xiàn)柔性改造,，購置生產(chǎn)線的額外成本也需要相當(dāng)長的時間才能收回,。
要想徹底改造這些“硬核直男”，還有相當(dāng)長的路要走,。
3 軟肋和硬骨頭
2015年,，某重大裝備制造央企曾經(jīng)投入數(shù)千萬元打造柔性制造樣板車間，但是歷時四年卻進展緩慢,。
原因之一是軟件問題,，由于機器設(shè)備多為進口，在國外操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上再來編寫國產(chǎn)流程控制軟件,，造成諸多運行邏輯出現(xiàn)沖突。
軟件的研發(fā),，一直是中國制造業(yè)的軟肋,。
擅長于逆向開發(fā)的中國人,，積累了大量響應(yīng)需求的經(jīng)驗，能夠高質(zhì)高效的解決HOW(怎么做)的問題,，但也容易形成思維局限——降低對WHAT(做什么)的敏感,。這就相當(dāng)于坐在副駕駛的位置上，其實永遠學(xué)不會開車,。
其二是硬件短板,。例如，數(shù)控機床上一個工裝夾具的加工精度無法滿足要求,，缺陷也會通過長鏈生產(chǎn)線逐層放大,，導(dǎo)致整個環(huán)節(jié)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的嚴重受制。同時,，生產(chǎn)設(shè)備對不同軟件系統(tǒng)的適應(yīng)性差,，也讓總體效率大受掣肘。
硬件的能力,，也是難啃的硬骨頭,。
1958年，在中國誕生了亞洲第一臺數(shù)控機床,。但是此后由于歷史原因,，中國機床行業(yè)陷入長達20多年的沉寂。與此同時,，鄰國日本卻在工業(yè)化的道路上突飛猛進,，在機床精度、轉(zhuǎn)速和產(chǎn)品穩(wěn)定性上精益求精,，并創(chuàng)建了完備的產(chǎn)業(yè)體系,。時至今日，國產(chǎn)數(shù)控機床仍然在大量依靠價廉來換取市場占有率,。
亞洲第一臺數(shù)控機床——北京第一機床廠與清華大學(xué)合作試制的X53K1三坐標(biāo)數(shù)控機床
此外,，“軟硬融合”是柔性制造的最終鑰匙——再高端的硬件如果過于“矯情”，與軟件的兼容性差,，只能越用越“死”,，最終被更先進的設(shè)備淘汰。硬件的延展度和靈活度,，在很大程度上決定了一套柔性系統(tǒng)的壽命值和生產(chǎn)能力,。
軟件功能需要硬件平臺得以實現(xiàn)，硬件設(shè)備又依賴軟件系統(tǒng)進行串聯(lián),。而當(dāng)下擺在中國制造業(yè)的現(xiàn)實困局是——軟件開發(fā)尚未厘清頭緒,，硬件水平跟不上步伐，這個看似無解的莫比烏斯環(huán),，需要一點一點的撕開重組,。
4 剛?cè)岵?/strong>
用軟件手段解決硬件問題,，對設(shè)備進行調(diào)試和系統(tǒng)優(yōu)化，是一種思路,。
疫情期間,，哈工大機器人集團(HRG)共派出5名骨干，用6天時間,，對黑龍江省兩家抗疫轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)企業(yè)臨時采購的21臺口罩生產(chǎn)設(shè)備進行調(diào)試,，這些設(shè)備型號、規(guī)格各有不同,，甚至有部分是“二手”,。經(jīng)過調(diào)試，共7條生產(chǎn)線釋放了2倍的產(chǎn)能,，并將合格率從80%提高到了95%,。
這類操作方式一般是：用規(guī)范化、模塊化的硬件平臺去承載不斷迭代的軟件系統(tǒng),，實現(xiàn)多重排列組合,，適應(yīng)不同的產(chǎn)品生產(chǎn)。這也是目前最經(jīng)濟的解決方案之一,。
有經(jīng)濟實力和豐富經(jīng)驗的企業(yè),，可能會一次性投入巨資打造“剛?cè)岵钡奈磥碥囬g，但這畢竟是極少數(shù),。
一個典型案例,，是三一重工位于長沙的“18號工廠”，這個號稱亞洲最大的智能化制造車間里,，實現(xiàn)了生產(chǎn)中人,、設(shè)備、物料,、工藝等各要素的柔性融合,。8條裝配線，可以實現(xiàn)69種產(chǎn)品的混裝柔性生產(chǎn);在10萬平方米的車間里,，每一條生產(chǎn)線可以同時混裝30多種的機械設(shè)備,，馬力全開可支撐300億產(chǎn)值。
“18號工廠”的柔性制造生產(chǎn)系統(tǒng)包含了大量數(shù)據(jù)信息：用戶需求,、產(chǎn)品信息,、設(shè)備信息、生產(chǎn)計劃等,。依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將這些大數(shù)據(jù)連接起來并通過三一的MES系統(tǒng)處理,，能制定最合適的生產(chǎn)方案，最優(yōu)的資源分配。
軟件和硬件,，是如今柔性制造需要齊頭并進,，同步破解的兩大難題,。
軟件的開發(fā)不能止步于IT部門,，需要由企業(yè)最高決策者來部署和推動，貫穿整個組織和各大職能,，并在運營環(huán)節(jié)落地,。每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過信息化創(chuàng)建連接，并實現(xiàn)可視化,。
硬件的標(biāo)準(zhǔn)化管理也非一日之功,。不同的設(shè)備規(guī)范，一定程度上需要相互融合借鑒——這意味著工廠,、企業(yè),，甚至大量行業(yè)都要逐步走出舒適圈，適應(yīng)新的游戲規(guī)則,。全球化的經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò),，也要求我們與國際接軌，充分考慮到國產(chǎn)設(shè)備與進口設(shè)備,、零部件以及軟件的可替代性和兼容性,，形成整個上下流產(chǎn)業(yè)鏈的疏通和規(guī)范化管理。
“多個廟就多個鬼”——自動化生產(chǎn)是減法思維,，越簡單越穩(wěn)定;而柔性制造既要做減法,，也要做加法。一條生產(chǎn)線上,，用盡量少的設(shè)備和工具,，實現(xiàn)生產(chǎn)更多產(chǎn)品的可能。
5 中體西用
清末洋務(wù)運動時期,，洋務(wù)派就以“中學(xué)為體,，西學(xué)為用”作為指導(dǎo)思想——主張以中國倫常經(jīng)史之學(xué)為核心理念和原則方法，以西方先進技術(shù)作為輔助工具,。
再先進的西方科技之術(shù),，也需要根植于中國的現(xiàn)實土壤，在中國智慧的澆灌下開花結(jié)果,。
2018年,，為了提升工具管理的自動化水平，某企業(yè)斥資上百萬從海外引進了智能刀具立體庫,，然而運行一段時間卻發(fā)現(xiàn)管理效率不升反降,。
庫房管理人員只是把刀具從普通庫移入了智能庫，但賬目管理仍然是傳統(tǒng)的Excel表格,，并沒有與信息系統(tǒng)對接,，領(lǐng)用流程也仍然是紙質(zhì)單據(jù),，而沒有做到流轉(zhuǎn)過程中的優(yōu)化。
這套昂貴系統(tǒng)帶來的唯一優(yōu)點是,，取用高處刀具不再需要搬梯子爬上爬下,，用按鈕解決存取問題。但是卻常因多發(fā)的系統(tǒng)故障導(dǎo)致卡住,，維修人員遲遲不能到位影響生產(chǎn)進度——最終,，這些立體庫淪為了安置不常用、高價值刀具的“水晶棺材”,。
實現(xiàn)“工業(yè)4.0”版本的柔性制造,，考驗的絕不單是企業(yè)的技術(shù)能力，還有管理等各方面的軟實力,。而機制體制的問題,，不是依靠引入一兩項先進設(shè)備就能解決的——用一只昂貴的金鞍去配一匹老馬，只會讓老馬更加不堪重負,。
中國制造要真正實現(xiàn)從“剛”到“柔”的升級,，也不能僅僅局限于對生產(chǎn)層面的關(guān)注，更需要全面開發(fā)上下游產(chǎn)業(yè)的柔性,。以企業(yè)的制造能力和柔性程度為基礎(chǔ),，結(jié)合供應(yīng)鏈和市場，把產(chǎn)品的各個功能部件獨立成單個模塊,，實現(xiàn)其任意組合和輸出,，而不同模塊的生產(chǎn)流程和生產(chǎn)成本都柔性可控。
而這一系列復(fù)雜紛繁的排列組合,，都只能依靠中國人自己的智慧,，從漫長的實踐過程中去尋找答案。
變革者
1967年，英國Molins公司工程師迪奧·威廉姆遜研制出一種名為Molins System-24的系統(tǒng)——用6臺模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機床,，實現(xiàn)無人條件下晝夜24小時連續(xù)加工,。
這個系統(tǒng)的推出，標(biāo)志著人類工業(yè)史上“柔性制造”系統(tǒng)的正式誕生,。
盡管這個劃時代的系統(tǒng)最終由于資金和技術(shù)上的困難并未全部建成,，但卻為未來自動化、無人化工廠提供了演進的方向，成為日后各工業(yè)發(fā)達國家爭相效仿和完善的技術(shù),。
疫情期間,，中國各大工廠快速完成產(chǎn)線切換，轉(zhuǎn)產(chǎn)口罩和防護服等抗疫物資,、支持全球抗疫戰(zhàn)場的新聞屢屢見諸媒體,，讓柔性制造再次成為行業(yè)關(guān)注的焦點。
根據(jù)海關(guān)總署發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù),，3月1日-4月30日,，全國共驗放出口主要防疫物資口罩278億只，防護服1.3億件,，新冠病毒檢測試劑盒7341萬人份，紅外測溫儀1257萬件,，呼吸機4.91萬臺,，近期日均出口防疫物資30億元以上，一個月內(nèi)持續(xù)增長逾3倍,。
這一長串亮眼數(shù)據(jù)的背后,，除了原有廠家密集排產(chǎn)之外，通過柔性方式實現(xiàn)“跨界轉(zhuǎn)產(chǎn)”的力量貢獻巨大,。
各路明星企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)防疫物資,，給國人造成一種錯覺假象——認為中國制造已經(jīng)具備相當(dāng)強大的“柔性”實力。但實際上據(jù)“鈦禾智庫”在一線企業(yè)的調(diào)研觀察,，絕大多數(shù)的中國工廠,，尤其是高端制造，離“柔性”其實還相當(dāng)遙遠,。
1 以“柔”補剛
跨界轉(zhuǎn)產(chǎn)防疫物資的編外力量中,，不乏眾多超級企業(yè)的身影。
其中著名的如比亞迪,。從一月底開始調(diào)配資源,，開發(fā)自動化口罩生產(chǎn)設(shè)備，半個多月即實現(xiàn)量產(chǎn),。幾乎同時,，中石化的業(yè)務(wù)范圍也向下游延伸，開發(fā)了口罩,、消毒液等生產(chǎn)線,。
以造戰(zhàn)斗機著名的航空工業(yè)也玩起了“跨界”，集結(jié)集團旗下分布在6省市4家單位的力量,，將原來生產(chǎn)飛機所用的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)引入口罩生產(chǎn),，僅用3天時間設(shè)計，16天時間就完成樣機制造，速度堪稱驚人,。
這些新成立的生產(chǎn)線,，普遍具備高度自動化特點，一個操作工人就可以同時維護兩三條生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn),。
疫情帶來的不僅是國民經(jīng)濟的大考,，也正在成為加速中國制造業(yè)變革的變量因素。無論是通過“柔性”方式實現(xiàn)對生產(chǎn)線的快速切換,，還是用機器“換人”,，通過無人技術(shù)大量替換人力，都是轉(zhuǎn)型升級的中國制造行業(yè)需要攀越的重重關(guān)山,。(參見前文：《疫情過后,，這個行業(yè)或?qū)⒓铀佟皳Q人”》)
這背后的一個基本邏輯是——“自制”和“外包”過程中越來越多的矛盾，需要靠柔性制造來調(diào)和解決,。
批量越大,，效率越高，這是工業(yè)3.0時代的普世原理,。假如一個工廠只生產(chǎn)一種零件,，那無論是從原材料采購、倉儲管理,、生產(chǎn)線運轉(zhuǎn),、操作人員熟練程度等各個維度，均能實現(xiàn)效率最大化,。然而,，這樣的工廠只能是理想狀態(tài)下的“烏托邦”——需求的多元化，甚至個性化是無法抵擋的趨勢,。
作為科技進步的受益者,，諸多行業(yè)也不得不面對由此而來的現(xiàn)實問題：產(chǎn)品復(fù)雜程度越來越高，生產(chǎn)流程變得越來越長,。為了保障效率,，我們把生產(chǎn)流程碎片化，依靠外包來解決多元化需求帶來的效率影響,。
于是,，我們看到從原材料到成品的路徑從單一企業(yè)的“馬拉松式”生產(chǎn)，變成了各級供應(yīng)商和主制造商的“接力式”生產(chǎn),。在這根越拉越長的鏈條上,，每個成員集中精力沖刺一段賽道，每個階段的效率得以維持,。
但是隨著外包程度的加深,，工廠對供應(yīng)鏈的依賴程度也日益提高,，甚至經(jīng)常有被“卡脖子”的風(fēng)險(參見前文：《供應(yīng)鏈木桶：從“波音囚籠”看國產(chǎn)大飛機》)。疫情突起,，全球范圍的大隔離至今未完全解除,，車間停工、物流滯后,、工廠倒閉,，大量產(chǎn)業(yè)鏈因此受制于“人”，諸多行業(yè)面臨著前所未有的斷供危機,。
過剛易折,，自制和外包兩條路都不能走上極端，而二者之間,，需要一些“柔性”來中和,。
作為工業(yè)4.0重要命題之一的柔性制造，其核心價值在于,，既能夠依靠自動化設(shè)備保障生產(chǎn)效率,，又讓生產(chǎn)線具有一定的延展性，可以根據(jù)市場變化和客戶需求對產(chǎn)品進行適時調(diào)整,。
從更宏觀的視野角度來說，“柔性”概念其實已經(jīng)在潛移默化地影響我們的日常生活,。疫情期間,，體育館改建成了方艙醫(yī)院，教師當(dāng)起了網(wǎng)絡(luò)主播,，無人機被改造成五花八門的“空中機器人”……
但是,，即使全社會都認可“柔性”的大趨勢，也并不意味實現(xiàn)的容易,。局部領(lǐng)域的“柔性”和智能化,，也并不代表中國制造已經(jīng)具備全面邁進工業(yè)4.0的能力。
近年來,，“柔性制造”被行業(yè)提及的頻率大幅度降低,，其重要原因之一是——具備較高自動化水平的柔性生產(chǎn)線，對于絕大多數(shù)的中國工廠,，尤其是高端制造工廠來說仍然是奢侈品,。
中國機械工業(yè)聯(lián)合會專家名譽委主任、工信部智能制造專家咨詢委員會主任朱森第認為,，相當(dāng)一部分中國工廠還處于“工業(yè)2.0”階段：
“中國制造業(yè)需要采取并行戰(zhàn)略,，即2.0補課、3.0普及,、4.0示范,?！?/p>
2 柔性制造有多難?
1982年，由60個FMC(柔性制造單元)和一個立體倉庫組成的自動化電機加工車間在日本FANUC公司建成,，依靠兩臺自動引導(dǎo)臺車傳送毛坯和工件,，加工，裝卸,，傳送過程不需要人工操作,，此外，F(xiàn)ANUC還有一個無人化電機裝配車間,，同樣能實現(xiàn)連續(xù)24小時運轉(zhuǎn),。
而同時期的中國，第一批個體戶才剛剛嘗到賺錢的甜頭,。搞導(dǎo)彈的科學(xué)家們,，正在深墻大院里羨慕大街上“賣茶葉蛋的”。
柔性制造在中國的推廣普及,，與中國制造業(yè)的進化過程密不可分——其中始終繞不開的兩個關(guān)鍵詞,，一是“需求”，二是“技術(shù)”,。
從需求上來說,，長期以來依靠廉價勞動力紅利的中國企業(yè)，對自動化生產(chǎn)的需求并不迫切,。
雖然勞動力成本整體快速上漲,，但是中國工人的普遍收入水平仍然無法和西方發(fā)達國家相比。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù),，2018年我國城鎮(zhèn)制造業(yè)從業(yè)人員的平均年收入為72088元,，分攤到小時計算，平均時薪為35元,，在7年內(nèi)翻了兩倍,。這個數(shù)字粗看貌似增長不錯，且數(shù)字背后,，基層從業(yè)人員收入“被平均”的現(xiàn)實和越來越頻繁的加班加點卻沒有體現(xiàn)出來,。
與此同期，美國從業(yè)人員的時薪為21.5美元,，日本也有約2000日元,，且這兩國多年來的制造業(yè)工資水平并無大幅度增長。
對于大量中小制造企業(yè)甚至作坊式工廠來說,，能通過人工解決的問題,，就盡量不用昂貴設(shè)備——人走了可以再招，但是前置投入巨大,，且“落地打八折”的機器設(shè)備,，經(jīng)過若干年折舊之后,，可能只是一堆累贅資產(chǎn)。
只有當(dāng)人工無法解決一些生產(chǎn)問題,，或者效率明顯跟不上機器的時候,，自動化替代才會成為企業(yè)剛需。
國內(nèi)大量機械加工,，還處于高度依賴“人”的階段
從防疫物資的生產(chǎn)也可見一斑,，口罩、防護服等低端產(chǎn)品的轉(zhuǎn)產(chǎn)可以迅速跟上需求,。但是生產(chǎn)難度較高的呼吸機時就開始露怯,，大量的海外訂單已經(jīng)排到年底。
當(dāng)然,，并不能因此全面貶低中國制造的能力,。即使是制造業(yè)發(fā)達的歐美國家，也只有通用,、福特,、特斯拉等幾個為數(shù)不多的行業(yè)巨頭，有能力迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)呼吸機或相關(guān)零件,。
我國科技政策與管理研究泰斗,、聯(lián)合國大學(xué)新技術(shù)研究所高級研究員顧淑林女士曾對“鈦禾智庫”講述一個細節(jié)，2018年,，一位留德的高級專家回到中國辦廠,，從事高精密的航天零部件加工。但是這位專家卻發(fā)現(xiàn),，德國學(xué)到的工業(yè)4.0知識根本用不到國內(nèi)的產(chǎn)線上，仍然需要從3.0,，甚至2.0的課開始補起,。
顧淑林認為，中國在尖端技術(shù)領(lǐng)域并不落后于世界強國,，我們很早就能搞出世界領(lǐng)先的尖端武器和重大裝備,。但是卻長期依賴于“人”，這些人一旦離開崗位,，很多先進技術(shù)甚至面臨“失傳”風(fēng)險,。
“中國有一幫經(jīng)驗豐富的老工匠，但是目前最缺乏的,，是把這些老工匠腦袋里的經(jīng)驗翻譯成數(shù)字化公式,、進行復(fù)制推廣的新一代產(chǎn)業(yè)人?！?/p>
高端裝備制造,，是柔性制造要攻克的最終堡壘,，也是對“柔性”需求最強烈的領(lǐng)域。
這類行業(yè)的零部件批量小,、品種多,、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大,、裝配工序繁瑣,，是最迫切希望保持速率優(yōu)勢，又期待生產(chǎn)彈性的領(lǐng)域,。
但恰恰是這些高端裝備制造行業(yè),，加工工序過于復(fù)雜，工藝要求太高——沒有長期工程技術(shù)經(jīng)驗的量化積累,，就相當(dāng)于地基不穩(wěn),，智能化的柔性制造只能是空中樓閣。
壓在企業(yè)頭上的還有經(jīng)濟賬——即使能全面實現(xiàn)柔性改造,，購置生產(chǎn)線的額外成本也需要相當(dāng)長的時間才能收回,。
要想徹底改造這些“硬核直男”，還有相當(dāng)長的路要走,。
3 軟肋和硬骨頭
2015年,，某重大裝備制造央企曾經(jīng)投入數(shù)千萬元打造柔性制造樣板車間，但是歷時四年卻進展緩慢,。
原因之一是軟件問題,，由于機器設(shè)備多為進口，在國外操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上再來編寫國產(chǎn)流程控制軟件,，造成諸多運行邏輯出現(xiàn)沖突,。
軟件的研發(fā)，一直是中國制造業(yè)的軟肋,。
擅長于逆向開發(fā)的中國人,，積累了大量響應(yīng)需求的經(jīng)驗，能夠高質(zhì)高效的解決HOW(怎么做)的問題,，但也容易形成思維局限——降低對WHAT(做什么)的敏感,。這就相當(dāng)于坐在副駕駛的位置上，其實永遠學(xué)不會開車,。
其二是硬件短板,。例如，數(shù)控機床上一個工裝夾具的加工精度無法滿足要求,，缺陷也會通過長鏈生產(chǎn)線逐層放大,，導(dǎo)致整個環(huán)節(jié)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的嚴重受制。同時,，生產(chǎn)設(shè)備對不同軟件系統(tǒng)的適應(yīng)性差,，也讓總體效率大受掣肘,。
硬件的能力，也是難啃的硬骨頭,。
1958年,，在中國誕生了亞洲第一臺數(shù)控機床。但是此后由于歷史原因,，中國機床行業(yè)陷入長達20多年的沉寂,。與此同時，鄰國日本卻在工業(yè)化的道路上突飛猛進,，在機床精度,、轉(zhuǎn)速和產(chǎn)品穩(wěn)定性上精益求精，并創(chuàng)建了完備的產(chǎn)業(yè)體系,。時至今日,，國產(chǎn)數(shù)控機床仍然在大量依靠價廉來換取市場占有率。
亞洲第一臺數(shù)控機床——北京第一機床廠與清華大學(xué)合作試制的X53K1三坐標(biāo)數(shù)控機床
此外,，“軟硬融合”是柔性制造的最終鑰匙——再高端的硬件如果過于“矯情”,，與軟件的兼容性差，只能越用越“死”,，最終被更先進的設(shè)備淘汰,。硬件的延展度和靈活度，在很大程度上決定了一套柔性系統(tǒng)的壽命值和生產(chǎn)能力,。
軟件功能需要硬件平臺得以實現(xiàn),，硬件設(shè)備又依賴軟件系統(tǒng)進行串聯(lián)。而當(dāng)下擺在中國制造業(yè)的現(xiàn)實困局是——軟件開發(fā)尚未厘清頭緒,，硬件水平跟不上步伐,，這個看似無解的莫比烏斯環(huán)，需要一點一點的撕開重組,。
4 剛?cè)岵?/strong>
用軟件手段解決硬件問題,，對設(shè)備進行調(diào)試和系統(tǒng)優(yōu)化，是一種思路,。
疫情期間，哈工大機器人集團(HRG)共派出5名骨干,，用6天時間,，對黑龍江省兩家抗疫轉(zhuǎn)型的生產(chǎn)企業(yè)臨時采購的21臺口罩生產(chǎn)設(shè)備進行調(diào)試，這些設(shè)備型號,、規(guī)格各有不同,，甚至有部分是“二手”。經(jīng)過調(diào)試,，共7條生產(chǎn)線釋放了2倍的產(chǎn)能,，并將合格率從80%提高到了95%,。
這類操作方式一般是：用規(guī)范化、模塊化的硬件平臺去承載不斷迭代的軟件系統(tǒng),，實現(xiàn)多重排列組合,，適應(yīng)不同的產(chǎn)品生產(chǎn)。這也是目前最經(jīng)濟的解決方案之一,。
有經(jīng)濟實力和豐富經(jīng)驗的企業(yè),，可能會一次性投入巨資打造“剛?cè)岵钡奈磥碥囬g，但這畢竟是極少數(shù),。
一個典型案例,，是三一重工位于長沙的“18號工廠”，這個號稱亞洲最大的智能化制造車間里,，實現(xiàn)了生產(chǎn)中人,、設(shè)備、物料,、工藝等各要素的柔性融合,。8條裝配線，可以實現(xiàn)69種產(chǎn)品的混裝柔性生產(chǎn);在10萬平方米的車間里,，每一條生產(chǎn)線可以同時混裝30多種的機械設(shè)備,，馬力全開可支撐300億產(chǎn)值。
“18號工廠”的柔性制造生產(chǎn)系統(tǒng)包含了大量數(shù)據(jù)信息：用戶需求,、產(chǎn)品信息,、設(shè)備信息、生產(chǎn)計劃等,。依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將這些大數(shù)據(jù)連接起來并通過三一的MES系統(tǒng)處理,，能制定最合適的生產(chǎn)方案，最優(yōu)的資源分配,。
軟件和硬件,，是如今柔性制造需要齊頭并進，同步破解的兩大難題,。
軟件的開發(fā)不能止步于IT部門,，需要由企業(yè)最高決策者來部署和推動，貫穿整個組織和各大職能,，并在運營環(huán)節(jié)落地,。每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過信息化創(chuàng)建連接，并實現(xiàn)可視化,。
硬件的標(biāo)準(zhǔn)化管理也非一日之功,。不同的設(shè)備規(guī)范，一定程度上需要相互融合借鑒——這意味著工廠、企業(yè),，甚至大量行業(yè)都要逐步走出舒適圈,，適應(yīng)新的游戲規(guī)則。全球化的經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò),，也要求我們與國際接軌,，充分考慮到國產(chǎn)設(shè)備與進口設(shè)備、零部件以及軟件的可替代性和兼容性,，形成整個上下流產(chǎn)業(yè)鏈的疏通和規(guī)范化管理,。
“多個廟就多個鬼”——自動化生產(chǎn)是減法思維，越簡單越穩(wěn)定;而柔性制造既要做減法,，也要做加法,。一條生產(chǎn)線上，用盡量少的設(shè)備和工具,，實現(xiàn)生產(chǎn)更多產(chǎn)品的可能,。
5 中體西用
清末洋務(wù)運動時期，洋務(wù)派就以“中學(xué)為體,，西學(xué)為用”作為指導(dǎo)思想——主張以中國倫常經(jīng)史之學(xué)為核心理念和原則方法,，以西方先進技術(shù)作為輔助工具。
再先進的西方科技之術(shù),，也需要根植于中國的現(xiàn)實土壤,，在中國智慧的澆灌下開花結(jié)果。
2018年,，為了提升工具管理的自動化水平,，某企業(yè)斥資上百萬從海外引進了智能刀具立體庫，然而運行一段時間卻發(fā)現(xiàn)管理效率不升反降,。
庫房管理人員只是把刀具從普通庫移入了智能庫,，但賬目管理仍然是傳統(tǒng)的Excel表格，并沒有與信息系統(tǒng)對接,，領(lǐng)用流程也仍然是紙質(zhì)單據(jù),，而沒有做到流轉(zhuǎn)過程中的優(yōu)化。
這套昂貴系統(tǒng)帶來的唯一優(yōu)點是,，取用高處刀具不再需要搬梯子爬上爬下,，用按鈕解決存取問題。但是卻常因多發(fā)的系統(tǒng)故障導(dǎo)致卡住,，維修人員遲遲不能到位影響生產(chǎn)進度——最終,，這些立體庫淪為了安置不常用、高價值刀具的“水晶棺材”,。
實現(xiàn)“工業(yè)4.0”版本的柔性制造，考驗的絕不單是企業(yè)的技術(shù)能力,，還有管理等各方面的軟實力,。而機制體制的問題,，不是依靠引入一兩項先進設(shè)備就能解決的——用一只昂貴的金鞍去配一匹老馬，只會讓老馬更加不堪重負,。
中國制造要真正實現(xiàn)從“剛”到“柔”的升級,，也不能僅僅局限于對生產(chǎn)層面的關(guān)注，更需要全面開發(fā)上下游產(chǎn)業(yè)的柔性,。以企業(yè)的制造能力和柔性程度為基礎(chǔ),，結(jié)合供應(yīng)鏈和市場，把產(chǎn)品的各個功能部件獨立成單個模塊,，實現(xiàn)其任意組合和輸出,，而不同模塊的生產(chǎn)流程和生產(chǎn)成本都柔性可控。
而這一系列復(fù)雜紛繁的排列組合,，都只能依靠中國人自己的智慧,，從漫長的實踐過程中去尋找答案。
