劉學(xué)平

摘要：中國(guó)制造2025、德國(guó)工業(yè)4.0等理念的提出，中國(guó)的加工制造如何提高效率、降低成本、提高質(zhì)量，如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變？筆者結(jié)合從業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，深入分析當(dāng)前機(jī)械加工行業(yè)的現(xiàn)狀，提出實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0，不可能一蹴而就，我們需要結(jié)合中國(guó)制造業(yè)的實(shí)際情況，逐步去實(shí)施。

Abstract： The concepts of Made in China 2025， German Industry 4.0 have been proposed resulting in the questions of how to improve efficiency of China's manufacturing， reduce costs， improve quality， and how to achieve the transformation of the production mode. The author combined with many years of experience， analyzed the current status of the mechanical processing industry in-depth， and put forward that Industry 4.0 can not be accomplished overnight， and we need to combine the actual situation of China's manufacturing industry， and gradually implement it.

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；工業(yè)4.0；智能化；無(wú)人化工廠

Key words： automation；Industry4.0；intelligent；unmanned plant

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）10-0102-02

0 引言

2015年的春節(jié)前夕，日本知名鐘表企業(yè)西鐵城在廣州生產(chǎn)基地宣布清算解散，千余名員工被解除勞動(dòng)合同。與此同時(shí)，微軟、松下、大金、TDK等正逐步關(guān)閉在華工廠；富士康、船井電機(jī)、歌樂(lè)、三星等世界知名企業(yè)則紛紛在東南亞和印度開(kāi)設(shè)新廠，加快了撤離中國(guó)的步伐。近年來(lái)，新聞中不斷出現(xiàn)的某知名制造工廠又發(fā)生員工跳樓自殺事件；長(zhǎng)三角、珠三角經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)又出現(xiàn)用工荒，現(xiàn)場(chǎng)操作技工難求等現(xiàn)象，都把矛頭直接指向了中國(guó)制造業(yè)中人的問(wèn)題。

30年來(lái)，憑借廉價(jià)的勞動(dòng)力資源，中國(guó)迅速成長(zhǎng)為世界超級(jí)制造大國(guó)，世界各地的制造業(yè)巨頭紛紛在中國(guó)設(shè)廠，他們不但帶來(lái)了資金、技術(shù)，同時(shí)也帶來(lái)了市場(chǎng)，推動(dòng)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)。

然而曾經(jīng)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐步演變?yōu)榱觿?shì)。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)人民的生活水平迅速提高，隨之而來(lái)的是中國(guó)的勞動(dòng)力成本也迅速上升；中國(guó)幾十年來(lái)的計(jì)劃生育政策，致使愿意在車(chē)間里從事工作的勞動(dòng)力大幅減少；另外由于制造過(guò)程中過(guò)多的人的參與，使中國(guó)制造很難達(dá)到更高的質(zhì)量水平……這些已經(jīng)成為中國(guó)制造企業(yè)主們的共識(shí)。

隨著第四次工業(yè)革命的興起，制造業(yè)數(shù)字化，自動(dòng)化，智能化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用，以勞動(dòng)力資源為關(guān)鍵生產(chǎn)要素的傳統(tǒng)制造模式已經(jīng)悄然發(fā)生轉(zhuǎn)變。美國(guó)的再制造，德國(guó)的工業(yè)4.0，日本的無(wú)人化已經(jīng)徹底顛覆了制造業(yè)的生產(chǎn)方式，海外制造已不再是最佳選擇，這將使中國(guó)制造業(yè)逐步陷入困境。

如果不盡快轉(zhuǎn)變”以人為本”的傳統(tǒng)制造模式，曾經(jīng)輝煌的中國(guó)制造工廠都將舉步維艱。無(wú)人化、智能化制造模式將是當(dāng)前制造業(yè)發(fā)展的方向。在工業(yè)4.0的各種解讀鋪天蓋地席卷的情況下，中國(guó)制造是否具備了升級(jí)為工業(yè)4.0的條件？如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0？這個(gè)問(wèn)題需要中國(guó)的制造業(yè)主沉下心來(lái)，結(jié)合自身企業(yè)的實(shí)際情況，從確實(shí)能夠降低成本、提高質(zhì)量的角度來(lái)考慮制造模式的升級(jí)改造。筆者就在制造業(yè)從業(yè)近二十年的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)觀察、思考和實(shí)踐，對(duì)中國(guó)制造業(yè)的模式升級(jí)提出以下一些觀點(diǎn)，以期能給讀者提供一些參考和借鑒。

1 實(shí)現(xiàn)無(wú)人化工廠，首先要從做好自動(dòng)化開(kāi)始

結(jié)合日美歐發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，我們將機(jī)器人行業(yè)發(fā)展劃分為五個(gè)階段：技術(shù)準(zhǔn)備期、產(chǎn)業(yè)孕育期、產(chǎn)業(yè)形成期、產(chǎn)業(yè)發(fā)展期和智能化時(shí)期五個(gè)階段。日歐機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已完成前四個(gè)階段，目前處于智能化時(shí)期，而中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還處于孕育期。

現(xiàn)階段，經(jīng)濟(jì)型本體也是國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，包括低成本的六軸通用關(guān)節(jié)機(jī)器人，三、四軸專(zhuān)用關(guān)節(jié)機(jī)器人，還有直線軸桁架機(jī)器人等。在“伺服系統(tǒng)”、“控制器”、“核心算法”、“精密減速器”以及“應(yīng)用和集成技術(shù)”這五大領(lǐng)域至少要有2-3個(gè)是擅長(zhǎng)的。

近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人每年新增裝機(jī)量以30%的速度迅猛增長(zhǎng)。中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2013年中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售工業(yè)機(jī)器人近3.7萬(wàn)臺(tái)，超過(guò)日本，位居全球第一。但根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，2014年，我國(guó)每萬(wàn)名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量?jī)H為30臺(tái)，遠(yuǎn)低于日本的323臺(tái)、韓國(guó)的437臺(tái)、德國(guó)的282臺(tái)，差不多國(guó)際平均水平55臺(tái)的二分之一，如圖1所示。我國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化程度還處于較低水平，距制造業(yè)強(qiáng)國(guó)尚有巨大的增長(zhǎng)空間。

國(guó)內(nèi)自動(dòng)化還存在著以下問(wèn)題：

①進(jìn)口自動(dòng)化成本太高，用戶(hù)不敢投入。歐日韓在自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)上起步較早，自動(dòng)化集成經(jīng)驗(yàn)比較豐富，自動(dòng)化改造成功率相對(duì)較高，產(chǎn)品穩(wěn)定性較好。但是由于高昂的工程成本，其價(jià)格居高不下，一般同類(lèi)項(xiàng)目?jī)r(jià)格是國(guó)產(chǎn)自動(dòng)線價(jià)格的2-3倍，自動(dòng)化投入與節(jié)省人工成本相比的投資回收期在5年左右。除了汽車(chē)零部件制造行業(yè)的一些大型企業(yè)外，其他制造企業(yè)很少敢輕易進(jìn)行自動(dòng)化改造投入。

②國(guó)內(nèi)自動(dòng)化經(jīng)驗(yàn)有限，可靠性、穩(wěn)定性不高，有能力承接大型自動(dòng)化項(xiàng)目的提供商不多。國(guó)內(nèi)自動(dòng)化集成廠家大多都是近3-5年起步的中小企業(yè)，他們雖然具有工程本地化成本優(yōu)勢(shì)，但由于起步晚，經(jīng)驗(yàn)有限，承接大型自動(dòng)化項(xiàng)目的能力更欠缺。致使客戶(hù)在投入時(shí)顧慮重重，制約了國(guó)內(nèi)制造業(yè)裝配自動(dòng)化升級(jí)的快速推進(jìn)。同時(shí)自動(dòng)化的過(guò)程是一個(gè)非標(biāo)定制的過(guò)程，對(duì)于自動(dòng)化提供廠家的人員技能要求非常高，而這些高技能人才必須在實(shí)踐中不斷去積累經(jīng)驗(yàn)，成長(zhǎng)速度慢。這些也制約了自動(dòng)化廠家的快速成長(zhǎng)。

③很多用戶(hù)對(duì)于自動(dòng)化的理解尚不到位，存在貪大求高的問(wèn)題。在全國(guó)一片實(shí)現(xiàn)智能化制造的熱潮中，許多用戶(hù)內(nèi)心躁動(dòng)，打算一次性從現(xiàn)有的數(shù)控設(shè)備升級(jí)到智能化工廠，工廠改造規(guī)劃高大上，但執(zhí)行推進(jìn)起來(lái)卻困難重重，跌跌撞撞實(shí)現(xiàn)的所謂智能化工廠，卻是中看不中用，投入了巨大的成本，最終卻沒(méi)有達(dá)到降本增效的最終目標(biāo)。

2 在做好自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，向智能化、無(wú)人化工廠發(fā)展

做好自動(dòng)化，在減少簡(jiǎn)單工作的勞動(dòng)用工，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，才具備了向智能化、無(wú)人化工廠發(fā)展的基本條件。如果工廠改造的結(jié)果不是降低成本、提高質(zhì)量，那么就是失敗的投資。

實(shí)現(xiàn)智能化的過(guò)程，是打通車(chē)間所有智能設(shè)備和工廠上層管理軟件之間連接的過(guò)程。讓智能設(shè)備能夠“開(kāi)始說(shuō)話”，將指令執(zhí)行的過(guò)程和結(jié)果實(shí)時(shí)匯報(bào)給上層管理軟件，同時(shí)這個(gè)匯報(bào)還要讓上層管理軟件能夠“聽(tīng)”的懂。也就是說(shuō)從各種不同的智能設(shè)備處采集的數(shù)據(jù)要使用統(tǒng)一的格式，保證其能夠被上層軟件所使用，如圖2所示。

目前由美國(guó)AMT牽頭引導(dǎo)的MTConect協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和西門(mén)子牽頭的OPC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，就是專(zhuān)門(mén)解決這些問(wèn)題的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然解決這些問(wèn)題的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不止有這些，國(guó)內(nèi)也有相關(guān)企業(yè)聯(lián)合在研究這樣的標(biāo)準(zhǔn)，如圖3所示。

3 結(jié)論

實(shí)現(xiàn)無(wú)人化工廠的關(guān)鍵是做好自動(dòng)化，在自動(dòng)化改造過(guò)程中，企業(yè)必須從自身實(shí)際情況出發(fā)，以降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量為終極目標(biāo)，做好工廠自動(dòng)化改造工作。在做好自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，再加上打通車(chē)間新老設(shè)備、不同設(shè)備控制器之間信息互聯(lián)互通的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和工廠管理的軟件解決方案，就具備了實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、智能化工廠的條件。

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