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工业4.0实践蓝图:认知分析催生新商业模式

供稿:中国工控网 2016/7/13 13:13:24

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   近几年轰动全球的工业4.0,从制造大国竞相推出的产业政策到街头巷尾讨论的机器人未来,它究竟是梦想、理想,还是未来商机、转型典范?

  制造业面对的挑战

  尽管经济学家直指,供过于求是造成金融海啸与全球经济危机的核心问题,然而发生在制造业现场的状况却是:产品复杂性提高,但是交期越来越短、人工越来越贵,因而使得能够完成过去需求的传统生产线,在遭遇机台故障、零件短缺、产线缺工时造成的亏损也越发惊人;更遑论少量多样的客制化需求对一条龙式生产线带来的挑战,以及为了满足喜新厌旧的消费者而快速缩短的商品生命周期,更压缩着研发到量产的时间。

  工业4.0俨然成为所有问题的解答

  IBM全球电子产业总监JohnConstantopoulos指出,制造业主要面对的挑战,回归根本便是如何提升品质、增加效率、降低成本和提高生产力。其中,品质又是最重要的一环,不光是因为成本问题,更由于品质会直接影响到客户的满意度与营业额;其次是生产效能,尤其在大量制造的规模式生产中,即使是极小百分比的提升,也能够大幅增加产量。

  工业4.0

  因此,德国率先提出了以工业4.0(Industry4.0)为口号的的高科技战略计划。IBM全球电子产业总监JohnConstantopoulos分析,这个计划的目的,是将制造业推向数位化及智慧化,大幅优化现有的制造模式,带领制造业从人为控制的程序转移到全自动运作。自德国发起了这个概念,美国、日本、韩国、中国、台湾…每个国家也陆续推出了各自版本的工业4.0计画。

  在全球拥有广大制造业客户基础,同时也仍是半导体与高阶系统制造厂商的IBM,对工业4.0的发展蓝图,也勾勒出一个完整的架构,帮助企业了解工业4.0在不同层面的发展方式,及每个层面能为企业创造的效益。

  工业4.0阶段目标

  IBM认为,工业4.0是迈向未来制造必经的旅程,企业应依自己的策略目标选择阶段性实践方案,与时俱进达到工业4.0。第一步要做的,就是决定要投入工业4.0的规模,并且可以分为三类:

  第一类是工厂/企业内优化(M2BIntra-Factory/EnterpriseOptimization),即是如何在数位化价值链的前提下打造智慧工厂,智慧化连结所有生产设备与系统,建立云端与大数据平台,运用自动化控制来管理相关的设备及生产流程。

  第二类是企业间价值链整合(B2BValueChainIntegration),透过供应链数位化的互联,形成端到端的价值链,有利于资讯的传递和交流,藉由先进的预测分析,提高生产效率与增加应变能力。

  第三类是点对点价值网路创造(P2PValueNetworkCreation),以软体定义制造,不同的企业透过云端互连形成点对点价值网路,进而促成新的商业模式,降低少量多样的个性化生产成本,满足消费者求新求变的需求。

  工业4.0实践蓝图

  JohnConstantopoulos指出,依据企业预备投入工业4.0的规模,会有不同阶段的实践方案,及每阶段企业必需发展的核心能力。将这个工业4.0发展蓝图分为三部分来看,每一部份都有三个阶段,可以做为企业实践工业4.0的参考,但是他也提醒,并不是每一个企业都需要从头到尾的采用整份蓝图,而应该是依照自己的核心价值,找到相对应的发展策略。

  第一部分,工厂/企业内优化的三个阶段依序为建立平台、整合工厂、优化工厂,企业必需先布建感知网路,做到机器设备的相互连结,收集产线数据,自动化生业流程,同时整合ShopFloor、MES、ERP等系统,利用先进分析技术即时优化产能与品质,提升工厂的能源效率,进行机台设备的预测维修与动态生产排程,在数位化、效率化的前提下打造智慧工厂。

  第二部分,企业间价值链整合的三个阶段依序是为生产而设计、供应链整合、价值链协调,从产品研发生命周期的数位化开始,在设计时就以能快速量产为考量,将产品设计与生产制造无缝整合,在正式进入生产流程前与设计者进行协同开发,并透过高可视度的供应链,进行动态与即时的生产排程,以及智慧化的品质与保固管理,透过协调价值链中的不同伙伴,达到虚拟工厂与全球整合供应链。这个优化的过程是不断反覆进行的,IBM提供非常多的工具来帮助企业改善产品品质、生产效率、生产力,以及能提升竞争力的大数据解决方案。

  第三个部份,点对点价值网路创造的三个阶段是行动化、认知运算、新业务和新服务。这一阶段的整合能够横跨整个价值网路,透过行动化、扩增实境、认知运算等科技做到资讯物理系统(Cyber-PhysicalSystems),数位化整个价值网路,并运用先进的认知分析能力优化价值网路的各个环节,催生新的产品、服务、商业模式。

  打造数位制造价值链

  JohnConstantopoulos积极参与亚太区制造业大厂的工业4.0专案,对工业4.0将对台湾电子代工产业带来的效益相当期待。他分析,以往数十条大量生产的产品线,彼此之间无法互相合作串联,也较难即时变更产线的排程。

  但是,当工业4.0被落实,产线跟产线间将不再壁垒分明,可互通的零组件可以同时生产、混合运用,智慧工厂可以依据每张订单的交期、材料的变化等等资讯,自动做出优化的判断,随时调整排程,每条产线变得可以互相支援,灵活运用。

  同时,工业4.0更回应了对客制化的需求,当客户有特定产品的需求,讯息将能够直接从客户下单采购的那一刻起,便直接被送到工厂端,自动化设备依照需求的紧急程度、获利程度,设备使用率等等资料来进行生产计划的排程,而生产过程中收集的资讯,不仅可用于改善生产线,更可以作为未来研发的参考。软硬融合、数据与生产相互协作、自动化迈向数位化,这便是工业4.0的核心,也是物联网得以实现的基础,更是制造业迈向第四次工业革命的转型道路。

审核编辑(郑益文)
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