李鴻基，徐新悅，陳沛豐

(廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣東廣州 510530)

0 引言

隨著科技水平的發(fā)展以及社會(huì)生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求也逐漸發(fā)生了變化，不再滿足于產(chǎn)品的功能性需求，還要求產(chǎn)品具備個(gè)性化特點(diǎn)，甚至具備唯一的識(shí)別度。個(gè)性化需求已從消費(fèi)品擴(kuò)展至工業(yè)品，正逐步覆蓋人們生產(chǎn)生活的方方面面。

在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝條件下，相較于批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，個(gè)性化定制化產(chǎn)品往往預(yù)示著更高的成本、更長(zhǎng)的供應(yīng)周期。要滿足人民日益增長(zhǎng)的對(duì)美好生活的需要，針對(duì)產(chǎn)品的客制化需求，需要將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)與制造業(yè)進(jìn)行深度融合，優(yōu)化管理手段，才能解決客制化產(chǎn)品高成本、長(zhǎng)周期的供應(yīng)矛盾問(wèn)題。

本文作者將對(duì)客制化的可行性進(jìn)行分析，并就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可能帶來(lái)的紅利及對(duì)行業(yè)的推動(dòng)進(jìn)行探討。

1 制造業(yè)與客制化

1.1 客制化的必要性

客制化就是產(chǎn)品完全滿足客戶的要求，所以產(chǎn)品必須要定制，而定制的產(chǎn)品往往比標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的成本要高得多且生產(chǎn)周期要長(zhǎng)得多，這是由于傳統(tǒng)的定制行為局限于傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝所導(dǎo)致的。根本解決方法是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候考慮把客制化作為一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)原則，智能制造部門也密切參與其中進(jìn)行生產(chǎn)線研發(fā)。就拿汽車某部件的顏色舉例，傳統(tǒng)生產(chǎn)線上只生產(chǎn)有限的幾種顏色，而客制化的產(chǎn)品能讓客戶在移動(dòng)端在線調(diào)色，智能工廠根據(jù)下單顏色調(diào)色生產(chǎn)。

從單一的產(chǎn)品，由客戶“愛(ài)買不買”到“客制”再到“客制化”，可以看出來(lái)“客制”和“客制化”就只有一字之差，但轉(zhuǎn)型并不容易。制造業(yè)是在生產(chǎn)線上將原材料變成產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)，后面產(chǎn)生了柔性生產(chǎn)線的概念，很好地解決了一條生產(chǎn)線多個(gè)產(chǎn)品復(fù)用的問(wèn)題。如果把柔性生產(chǎn)比作生產(chǎn)線的“加法”，那客制化就要求生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)“乘法”。道理如同10個(gè)10加起來(lái)等于100，而10個(gè)10相乘大大超過(guò)全世界人口的數(shù)量，只有這樣一條“乘法”的生產(chǎn)線才能滿足大多數(shù)人的需求。就汽車行業(yè)來(lái)說(shuō)，一個(gè)車型通常只有幾個(gè)版本供客戶選擇，但是高配版本有些功能用不上，而低配版本又缺少了某些高配才有的必要功能，這是汽車行業(yè)普遍的“愛(ài)買不買”現(xiàn)象。當(dāng)中涉及到車企、經(jīng)銷商、配件商、消費(fèi)者多方利益，如果僅從客制化考慮，車企可以讓客戶對(duì)汽車的非核心配置進(jìn)行靈活選配，從而得出上萬(wàn)種組合以滿足客戶的差異化需求?？椭苹倪M(jìn)程還促進(jìn)企業(yè)之間的合作和競(jìng)爭(zhēng)，使用戶滿足率的并集越來(lái)越大。消費(fèi)觀念將從“要我買”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙I”。

綜上所述，客制化不但能給客戶帶來(lái)滿足的體驗(yàn)，還能給企業(yè)帶來(lái)飛躍性突破。同時(shí)也帶來(lái)苛刻的門檻，要求產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)上要考慮客制化的智能制造、產(chǎn)品要有效覆蓋到80%的用戶需求、企業(yè)之間要展開(kāi)高效的合作。

1.2 實(shí)現(xiàn)客制化的分析

要實(shí)現(xiàn)客制，必須把需求以訂單的形式落地到生產(chǎn)。那么客戶訂單分離點(diǎn)(Customer Order Postponement Decoupling Point,CODP)[1]就決定了客制化程度，也可以把其稱為客戶需求切入點(diǎn)。

圖1 客戶訂單分離點(diǎn)

從生產(chǎn)流程上來(lái)看，客制程度從上到下(從按庫(kù)存生產(chǎn)到按訂單設(shè)計(jì))呈現(xiàn)遞增，即按訂單設(shè)計(jì)的生產(chǎn)模式將會(huì)大大滿足客戶需求，但與之矛盾的是生產(chǎn)速度從上到下呈現(xiàn)遞減。假設(shè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、制造、裝配、發(fā)貨的時(shí)間固定，客戶越早把需求落地，商品必然越符合客戶的需求，代價(jià)是交付時(shí)間也會(huì)越長(zhǎng)、成本也越高。顯然客制化程度與客戶的付出(金錢、交付時(shí)間)相矛盾。

企業(yè)可以根據(jù)自身產(chǎn)品的客制化程度、庫(kù)存率、訂單響應(yīng)時(shí)間、設(shè)備利用率，選擇合適的訂單分離方案。比如按庫(kù)存生產(chǎn)的供應(yīng)鏈在產(chǎn)品單一且訂單量較少時(shí)才發(fā)揮設(shè)備利用率和訂單響應(yīng)時(shí)間方面的優(yōu)勢(shì)。按庫(kù)存生產(chǎn)必然難以實(shí)現(xiàn)客制化。按訂單生產(chǎn)的供應(yīng)鏈，庫(kù)存明顯低于按庫(kù)存生產(chǎn)的供應(yīng)鏈，但能滿足客戶一定的個(gè)性化、多樣化的需求，但交付時(shí)間上也有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

但單一的方案并不能獲得理想的供應(yīng)鏈性能和客戶的忠誠(chéng)度。在客制化進(jìn)程中，更需要合理運(yùn)用訂單分離的概念，組合一個(gè)更適合企業(yè)的方案，使庫(kù)存、訂單響應(yīng)時(shí)間和設(shè)備利用率達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)紅利

2013年6月，GE提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命(Industrial Internet Revolution)[2]，一個(gè)開(kāi)放、全球化的網(wǎng)絡(luò)，將人、數(shù)據(jù)和機(jī)器連接起來(lái)。 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)是工業(yè)4.0時(shí)代的重要組成部分，我們正處于新時(shí)代的開(kāi)端，這既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。

挑戰(zhàn)是每次工業(yè)革命都帶來(lái)巨大的產(chǎn)業(yè)更替，一旦落后即使巨人也會(huì)沒(méi)落。比如智能手機(jī)的出現(xiàn)，顛覆了傳統(tǒng)手機(jī)，即使諾基亞和摩托羅拉等巨頭也不能幸免。機(jī)遇是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能帶來(lái)顛覆性的紅利就在眼前。20年前，戴爾電腦開(kāi)創(chuàng)了戴爾模式，依托互聯(lián)網(wǎng)，將自己所生產(chǎn)的各種零部件及其價(jià)格陳列給客戶?？蛻舾鶕?jù)自己的需要進(jìn)行組合，然后將訂單和定金交給戴爾公司。戴爾公司收到訂單和定金后，在幾天之內(nèi)將產(chǎn)品組裝好，并送到消費(fèi)者手中。戴爾模式成為近20年來(lái)世界最好的商業(yè)模式之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種新模式，C2M(Customer-to-Manufacturer，即消費(fèi)者到制造)，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新的商業(yè)模式。先有客戶提出需求，后有生產(chǎn)企業(yè)按需求組織生產(chǎn)，與人們熟悉的以生產(chǎn)企業(yè)為中心、少品種大批量的B2C(Business-to-Consumer, 即企業(yè)對(duì)消費(fèi)者)模式恰恰相反。戴爾模式是B2C的成功案例，而制造業(yè)客制化是C2M的重要組成部分，能完全顛覆我們消費(fèi)模式：

上汽大通就采用了C2M的模式，通過(guò)定制化來(lái)吸引消費(fèi)者，給客戶高級(jí)的體驗(yàn)感受，從而在激烈的乘用車競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中占據(jù)一席之地。從公開(kāi)的信息看，今年上半年上汽大通的產(chǎn)量6 0641輛，上半年銷量62 732輛。而關(guān)于客戶定制方面，上汽大通能提供的訂制項(xiàng)目總共能達(dá)10 616種，如此定制水平，必然需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支撐，從研發(fā)到生產(chǎn)各環(huán)節(jié)全流程做好供應(yīng)鏈的全面設(shè)計(jì)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新名詞不斷涌現(xiàn)，如無(wú)人工廠、黑燈工廠、智能工廠。上海通用金橋工廠，號(hào)稱中國(guó)最先進(jìn)的汽車制造工廠，十幾位操作工管理300多臺(tái)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)100%的焊接自動(dòng)化，不僅釋放了人力資源到技術(shù)和維護(hù)團(tuán)隊(duì)，而且加速了生產(chǎn)速度和提高了品質(zhì)。但成功模式并不容易復(fù)制，企業(yè)更不能盲目跟隨，需要在一定的理論研究、實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上根據(jù)自身企業(yè)的特點(diǎn)推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)下的探索方向

定制化的痛點(diǎn)是復(fù)用性低、生產(chǎn)成本高、服務(wù)成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，最終造成企業(yè)不愿意看到的利潤(rùn)下滑。所以再次強(qiáng)調(diào)企業(yè)不能盲目一刀切地跟隨別人的成功模式，應(yīng)該結(jié)合自身的特點(diǎn)，做好客制化產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別[3]，并在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下?lián)肀录夹g(shù)，不斷探索前進(jìn)。下面將結(jié)合客戶需求切入點(diǎn)(CODP)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向兩個(gè)維度，提出制造業(yè)向客制化轉(zhuǎn)型升級(jí)的探索方向，如圖2所示。

最理想的生產(chǎn)客制化是能高效地從按訂單設(shè)計(jì)開(kāi)始按客戶的需求把產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)，朝這個(gè)目標(biāo)，需要在產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到發(fā)貨的各個(gè)環(huán)節(jié)分階段地實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，把痛點(diǎn)逐個(gè)擊退。

第一階段：連接。制造業(yè)設(shè)備之間的互聯(lián)方式經(jīng)歷了IO方式互聯(lián)、串行通信、以太網(wǎng)通信，盡管現(xiàn)在的設(shè)備主控配以太網(wǎng)接口才是標(biāo)配，但工業(yè)上還有大量設(shè)備使用IO和串行通信，這兩種通信方式的局限是通信速度慢和連接方式不靈活等，所以具有一定局限性。但不妨礙在一定應(yīng)用場(chǎng)景下，使用網(wǎng)關(guān)的技術(shù)使數(shù)據(jù)上云，同樣能實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。這里所說(shuō)的數(shù)據(jù)包括傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、邊緣層數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與云端交互。“連接”是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的根基，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)庫(kù)存、裝配、制造、采購(gòu)和設(shè)計(jì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的數(shù)字化。

連接的另一個(gè)概念是客戶與企業(yè)之間的連接?；ヂ?lián)網(wǎng)使客戶與企業(yè)有了更多的互動(dòng)，用戶通過(guò)手機(jī)隨時(shí)隨地獲取企業(yè)產(chǎn)品信息，并且方便地把需求提供給企業(yè)；同樣，企業(yè)與企業(yè)之間也通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互合作。

圖2 制造業(yè)向客制化轉(zhuǎn)型升級(jí)的探索方向

第二階段：分析。只有大量的數(shù)據(jù)是沒(méi)有意義的，必須要在專業(yè)知識(shí)的背景下分析后的數(shù)據(jù)才有價(jià)值。在沒(méi)有大數(shù)據(jù)之前，可能只對(duì)數(shù)據(jù)作抽樣分析，甚至?xí)荒承┮馔鈹?shù)據(jù)干擾分析結(jié)果；大數(shù)據(jù)這一新技術(shù)的出現(xiàn)，使數(shù)據(jù)分析更加高效，產(chǎn)生的價(jià)值最大化。比如通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，在設(shè)計(jì)階段通過(guò)分析大量用戶需求數(shù)據(jù)得出優(yōu)化方案，為客戶定制需求提供最大的參考價(jià)值。也為企業(yè)在設(shè)計(jì)階段帶來(lái)極大的參考價(jià)值，比如通過(guò)遺傳算法，可以從眾多需求中測(cè)試出最佳可定制參數(shù)項(xiàng)組合，以滿足80%的客制化需求，而又大大降低企業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜度。在客制化產(chǎn)品制造階段，通過(guò)振動(dòng)傳感器分析機(jī)床刀具磨損情況、是否斷刀等。在產(chǎn)品測(cè)試階段，通過(guò)分析傳感器數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)產(chǎn)品是否合格。

第三階段：仿真。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)連接和分析之后需要給用戶以及客戶一個(gè)感官上的呈現(xiàn)，即數(shù)據(jù)透明。對(duì)于生產(chǎn)線用戶來(lái)說(shuō)，工廠虛擬化、同步化、可視化能帶來(lái)管理效率的提升[4]。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的仿真呈現(xiàn)，大大提高了調(diào)試優(yōu)化效率。對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，可以更快地看到定制化的產(chǎn)品效果。甚至對(duì)于客制化企業(yè)的下游制造業(yè)來(lái)看，利用數(shù)字孿生技術(shù)，只要提供零件加工代碼到下游的仿真機(jī)床中仿真加工一遍，查看零件加工仿真無(wú)誤后，就基本能確認(rèn)其真實(shí)機(jī)床加工無(wú)誤，將加工代碼下單加工。再由客制化企業(yè)裝配出客戶定制產(chǎn)品，這樣一個(gè)企業(yè)的客制化進(jìn)程就能帶動(dòng)下游客制化企業(yè)，形成客制化產(chǎn)業(yè)鏈。

第四階段：感知。在智能制造方面，利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)達(dá)到產(chǎn)能、良品率和故障等預(yù)知能力[5]。在客戶需求方面，結(jié)合用戶關(guān)注點(diǎn)，利用推薦算法優(yōu)化選購(gòu)系統(tǒng)，利用購(gòu)后管理系統(tǒng)收集用戶對(duì)產(chǎn)品的使用評(píng)價(jià)，最終達(dá)到提高客戶選購(gòu)體驗(yàn)的目的。

第五階段：決策。利用第四階段感知的結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整訂單排程、排除干擾和處理故障等，形成一個(gè)智能控制環(huán)路，實(shí)現(xiàn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下利用人工智能，協(xié)同MES、ERP、PLM、APS、QMS、WMS等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精益制造。

4 總結(jié)

以上5個(gè)階段其實(shí)就是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能與制造業(yè)的深度融合，就是需要企業(yè)擁抱新興技術(shù)，脫離舊工藝、舊管理和封閉的體系，一步一步從自動(dòng)化到信息化再到智能化。按企業(yè)現(xiàn)有訂單分離點(diǎn)進(jìn)行5個(gè)階段的優(yōu)化改造。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)給制造業(yè)帶來(lái)巨大變革，讓客制化生產(chǎn)模式源源不斷深入制造業(yè)，甚至“零庫(kù)存”也成為可能。這不只是客戶與廠家雙贏的局面，而且是跨行業(yè)合作共贏的局面。