工业4.0对工业转型升级的启示

标准化工厂 标准化 作为效率最高 成本最低的工作方法已经 被各行各业所熟知和应用 工厂管理同样也不能例外 于 是标准化工厂的概念应运而生 它既是工厂管理的目标 也是工厂管理的方法 不管企业处于什么发展阶段 处于 怎样的管理水平 建设标准化工厂都将作为工厂运作的长 期目标 一 标准化工厂概念 简言之 就是秉承标准化的理念 遵循标准化的流程 运用标准化的方法 达成标准化的目标 首先 标准化是一种理念 首先 标准化是一种理念 任何时间 任何地点 任 何条件 任何事件 任何活动 任何人员都要以标准化作 为统一的思维方式 其次 标准化是一种方法 其次 标准化是一种方法 用标准化的方法将 正常 的固化 将 异常 处理的过程和措施固化 减少变差 避免反复 再次 标准化是一个过程 再次 标准化是一个过程 它既是终点更是起点 它 是一个标准化 持续改进 再标准化 再持续改进 循环往复的过程 标准化不等于千篇一律 标准化不等于 一成不变 要在标准化的基础上持续改进 做出特色 做 大做强 标准化工厂的核心是标准化工厂的核心是 人人 标准化工厂的基础是 标准化工厂的基础是 体体 系系 标准化工厂的手段是 标准化工厂的手段是 现地现物现地现物 标准化工厂的 标准化工厂的 目标是提高质量和降低成本 目标是提高质量和降低成本 二 标准化工厂包含的主要内容 1 1 工厂文化理念 工厂文化理念 员工统一的愿景 统一的思维方式 统一的核心价值观 统一的行为规范 2 2 指标系统 指标系统 统一的标准化工厂指标和指标计算方法 明确哪些指标必须得到监控和跟踪 3 3 制造工艺技术 制造工艺技术 标准的作业方法和工艺技术积累 使制造工艺技术能力得到提高的同时 可以实现实时复制 4 4 制造管理技术 制造管理技术 工作和任务的流程和职责分工 用 结构化的方法和标准化的工具使工厂运作实现流程化管理 建设标准化工厂的两大支柱是标准化和持续改进 两大支柱是标准化和持续改进 没有标 准化 也就谈不上持续改进 没有持续改进后的标准化 也就谈不上能力的提高 只有不断的去标准化 持续改进 只有不断的去标准化 持续改进 再标准化 再持续改进 才能实现能力的提高和高水平的再标准化 再持续改进 才能实现能力的提高和高水平的 复制 复制 三 标准化的目的和意义 通过制定 发布和实施标准 达到统一 是标准化 的实质 获得最佳秩序和社会效益 则是标准化的目的 为了发展社会主义商品经济 促进技术进步 改进产品质 量 对工业产品 规格 质量 等级或者安全卫生等需要 有统一的技术要求 标准化的主要作用是组织现代化生产的重要手段和必 要条件 是合理发展产品品种 组织专业化生产的前提 是公司实现科学管理和现代化管理的基础 是提高产品质 量保证安全 卫生的技术保证 是国家资源合理利用 节 约能源和节约原材料的有效途径 是推广新材料 新技术 新科研成果的桥梁 是消除贸易障碍 促进国际贸易发展 的通行证 具体表现在以下十一个方面 1 标准化为科学管理奠定了基础 所谓科学管理 就 是依据生产技术的发展规律和客观经济规律对企业进行管 理 而各种科学管理制度的形式 都以标准化为基础 2 促进经济全面发展 提高经济效益 标准化应用于 科学研究 可以避免在研究上的重复劳动 应用于产品设 计 可以缩短设计周期 应用于生产 可使生产在科学的 和有秩序的基础上进行 应用于管理 可促进统一 协调 高效率等 3 标准化是科研 生产 使用三者之间的桥梁 一项 科研成果 一旦纳入相应标准 就能迅速得到推广和应用 因此 标准化可使新技术和新科研成果得到推广应用 从 而促进技术进步 4 随着科学技术的发展 生产的社会化程度越来越高 生产规模越来越大 技术要求越来越复杂 分工越来越细 生产协作越来越广泛 这就必须通过制定和使用标准 来 保证各生产部门的活动 在技术上保持高度的统一和协调 以使生产正常进行 所以 我们说标准化为组织现代化生 产创造了前提条件 5 促进对自然资源的合理利用 保持生态平衡 维护 人类社会当前和长远的利益 6 合理发展产品品种 提高企业应变能力 以更好的 满足社会需求 7 保证产品质量 维护消费者利益 8 在社会生产组成部分之间进行协调 确立共同遵循 的准则 建立稳定的秩序 9 在消除贸易障碍 促进国际技术交流和贸易发展 提高产品在国际市场上的竞争能力方面具有重大作用 10 保障身体健康和生命安全 大量的环保标准 卫生 标准和安全标准制定发布后 用法律形式强制执行 对保 障人民的身体健康和生命财产安全具有重大作用 11 标准化标志着一个行业新的标准的产生 标准厂房 一 定义 标准厂房是指在规定区域内统一规划 具有通用性 配套性 集约性等特点 主要为中小工业企业集聚发展中小工业企业集聚发展和 外来工业投资项目外来工业投资项目提供生产经营场所的发展平台 推进标 准厂房建设 有利于有利于优化资源配置 缓解用地紧张矛盾 有利于有利于优化生产力布局 促进中小企业发展 有利于有利于培育 产业集群 建设先进制造业基地 有利于有利于改善生态环境 实现经济社会和谐协调发展 二 简要介绍 标准化厂房的 标准 与行业性质有关 因为各个行 业的标准化厂房的用途 结构 设备和资金等情况都不一 样 因此 不同的行业没有统一的标准化厂房 而相同的 行业 在一定的范围内有一定的标准和规范 这种 标准 也是相对而言的 并非绝对标准 三 基本要求 1 设备的安装应符合要求 包括设备间距 工艺流程的 合理性等 2 安全通道宽度要大于 1 4 米 主通道宽度应大于 3 米 人 行通道宽度要大于 0 8 米 3 消防设计要合理 并保证符合消防安全要求 4 工房内要有区域划分 包括加工区 产品存放区 原料存放区 休息区等 5 配电 照明等动力柜要符合安全要求 6 标语 标识 操作规程 定置图要醒目 要有宣传 栏 7 定置管理 其它要求根据产品结构合理规划定置 工业 N 0 概念及工业 4 0 对我国工业 转型升级的启示 一 工业 1 0 2 0 3 0 4 0 概念 与美国流行的第三次工业革命的说法不同 德国将制 造业领域技术的渐进性进步描述为工业革命的四个阶段 即工业 4 0 的进化历程 1 1 工业工业 1 01 0 以蒸汽机为标志 以蒸汽机为标志 18 世纪 60 年代至 19 世纪中期 通过水力和蒸汽机实 现的工厂机械化可称为工业 1 0 这次工业革命的结果是 机械生产代替了手工劳动 经济社会从以农业 手工业为 基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式 2 2 工业工业 2 02 0 以电力的广泛应用为标志 以电力的广泛应用为标志 19 世纪后半期至 20 世纪初 在劳动分工的基础上采用 电力驱动产品的大规模生产可称为工业 2 0 这次工业革 命 通过零部件生产与产品装配的成功分离 开创了产品 批量生产的新模式 3 3 工业工业 3 03 0 以电子与信息技术的广泛应用为标志 以电子与信息技术的广泛应用为标志 始于 20 世纪 70 年代并一直延续到现在 电子与信息 技术的广泛应用 使得制造过程不断实现自动化 可称为 工业 3 0 自此 机器能够逐步替代人类作业 不仅接管 了相当比例的 体力劳动 还接管了一些 脑力劳动 4 4 工业工业 4 04 0 工业 4 0 是德国在 2013 年提出来的制造概念 德 国学术界和产业界认为 未来 10 年 基于信息物理系统 Cyber PhysicalSystem CPS 的智能化 将使人类步 入以智能制造为主导的第四次工业革命 工业 4 0 时代 的智能化 是在 工业 3 0 时代的自动化技术和架构的基 础上 实现从集中式中央控制向分散式增强控制的生产模 式的转变 利用传感器和互联网让生产设备互联 从而形 成一个可以柔性生产的 满足个性化需求的大批量生产模 式 二 工业 4 0 要点 德国工业 4 0 战略的要点可以概括为 建设一个网络 研究两大主题 实现三项集成 实施八项计划 1 1 建设一个网络 信息物理系统网络 建设一个网络 信息物理系统网络 信息物理系统就是将物理设备连接到互联网上 让物 理设备具有计算 通信 精确控制 远程协调和自治等五 大功能 从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合 CPS 可以将资源 信息 物体以及人紧密联系在一起 从而 创造物联网及相关服务 并将生产工厂转变为一个智能环 境 这是实现工业 4 0 的基础 2 2 研究两大主题 智能工厂和智能生产 研究两大主题 智能工厂和智能生产 智能工厂 是未来智能基础设施的关键组成部分 重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施 的实现 智能生产 的侧重点在于将人机互动 智能物流 管理 3D 打印等先进技术应用于整个工业生产过程 从而 形成高度灵活 个性化 网络化的产业链 生产流程智能 化是实现工业 4 0 的关键 3 3 实现三项集成 横向集成 纵向集成与端对端的集实现三项集成 横向集成 纵向集成与端对端的集 成 成 工业 4 0 将无处不在的传感器 嵌入式终端系统 智 能控制系统 通信设施通过 CPS 形成一个智能网络 使人 与人 人与机器 机器与机器以及服务与服务之间能够互 联 从而实现横向 纵向和端对端的高度集成 横向集成横向集成 是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整 合 是为了实现各企业间的无缝合作 提供实时产品与服 务 纵向集成纵向集成是基于未来智能工厂中网络化的制造体系 实现个性化定制生产 替代传统的固定式生产流程 如生 产流水线 端对端集成端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字 集成 是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与 不同公司之间的一种整合 这将最大限度地实现个性化定 制 4 4 实施八项计划 工业实施八项计划 工业 4 04 0 得以实现的基本保障 得以实现的基本保障 一是标准化和参考架构 一是标准化和参考架构 需要开发出一套单一的共同 标准 不同公司间的网络连接和集成才会成为可能 二是二是 管理复杂系统 管理复杂系统 适当的计划和解释性模型可以为管理日趋 复杂的产品和制造系统提供基础 三是一套综合的工业宽三是一套综合的工业宽 带基础设施 带基础设施 可靠 全面 高品质的通信网络是工业 4 0 的一个关键要求 四是安全和保障 四是安全和保障 在确保生产设施和产 品本身不能对人和环境构成威胁的同时 要防止生产设施 和产品滥用及未经授权的获取 五是工作的组织和设计 五是工作的组织和设计 随着工作内容 流程和环境的变化 对管理工作提出了新 的要求 六是培训和持续的职业发展 六是培训和持续的职业发展 有必要通过建立终 身学习和持续职业发展计划 帮助工人应对来自工作和技 能的新要求 七是监管框架 七是监管框架 创新带来的诸如企业数据 责任 个人数据以及贸易限制等新问题 需要包括准则 示范合同 协议 审计等适当手段加以监管 八是资源利八是资源利 用效率 用效率 需要考虑和权衡在原材料和能源上的大量消耗给 环境和安全供应带来的诸多风险 总的来看 工业 4 0 战略的核心就是通过 CPS 网络实 现人 设备与产品的实时连通 相互识别和有效交流 从 而构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式 在这种模式下 生产由集中向分散转变 规模效应不再是 工业生产的关键因素 产品由趋同向个性转变 未来产品 都将完全按照个人意愿进行生产 极端情况下将成为自动 化 个性化的单件制造 用户由部分参与向全程参与转变 用户不仅出现在生产流程的两端 而且广泛 实时参与生 产和价值创造的全过程 三 工业 4 0 对我国工业转型升级的启示 德国工业 4 0 战略为我们展现了一幅全新的工业蓝 图 深入分析其要点 可以洞察德国提出工业 4 0 的目的 与战略意图 工业 4 0 战略与我国提出的两化深度融合有 很多相通之处 在某种程度上 两化融合可称为我国工业在某种程度上 两化融合可称为我国工业 的的 3 03 0 两化深度融合可以说是我国工业的 两化深度融合可以说是我国工业的 4 04 0 在新的发 展背景下 只有将信息化的时代特征与我国工业化历史进只有将信息化的时代特征与我国工业化历史进 程紧密结合起来 把两化深度融合作为主线 才能为推动程紧密结合起来 把两化深度融合作为主线 才能为推动 工业转型升级注入新的动力工业转型升级注入新的动力 也才能在向工业化迈进的过 程中占得先机 这是 4 0 战略对我国推进工业转型升级的 重要启示 1 1 超前部署建设国家信息物理系统网络平台 超前部署建设国家信息物理系统网络平台 美 德 等世界工业强国都高度重视信息物理空间构建 加强战略 前瞻部署 并取得积极研究进展 中国要决胜未来的竞争 必须在构建信息物理系统网络平台上先行一步 一方面 在国家新的信息化发展战略中加强对 CPS 的总体布局 研 究制定 CPS 建设的战略目标 重点任务 发展路径和政策 举措 同时 在制造业发展 智慧城市建设 国家网络和 信息安全等工作中加强前瞻部署和应用推广 另一方面 可借鉴美国组建 国家制造创新网络中心 的做法 组建 一批国家信息物理系统网络平台 负责承担基础理论研究 组织力量研发突破 CPS 软件 传感器 移动终端设备等工 具和装备 推动重点行业企业的开发应用 2 2 启动国家智能制造重大专项工程 启动国家智能制造重大专项工程 智能制造已成为 全球制造业发展的新趋势 智能设备和生产手段在未来必 将广泛替代传统的生产方式 当前 我国在智能测控 数 控机床 机器人 新型传感器 3D 打印等领域 初步形成 完整的产业体系 但总体看 我国制造业发展仍然以简单 地扩大再生产为主要途径 通过智能产品 技术 装备和 理念改造提升传统制造业的任务艰巨而迫切 建议从国家 层面启动实施智能制造专项工程 加强技术攻关 开展应 用示范 推动制造业向智能化发展转型 一是重点突破智一是重点突破智 能机器人 能机器人 开展智能机器人及智能装备系统集成 设计 制造 试验检测等核心技术研究 攻克精密减速器 伺服 驱动器 传感器等关键零部件 二是开展数字工厂应用示二是开展数字工厂应用示 范 范 在全国范围内分行业分区域选取试点示范企业 给予 扶持 建设数字制造的示范工厂 发挥其 种子 作用 三是推动制造业大数据应用 三是推动制造业大数据应用 以行业龙头企业为先导 鼓 励其应用大数据技术提升生产制造 供应链管理 产品营 销及服务等环节的智能决策水平和经营效率 3 3 用标准引领信息网络技术与工业融合 用标准引领信息网络技术与工业融合 工业 4 0 战 略的关键是建立一个人 机器 资源互联互通的网络化社 会 各种终端设备 应用软件之间的数据信息交换 识别 处理 维护等必须基于一套标准化的体系 为了保障工业 4 0 的顺利实现 德国把标准化排在八项行动中的第一位 同 时建议在工业 4 0 平台下成立一个工作小组 专门处理标 准化和参考架构的问题 我们在推进信息网络技术与工业 企业深度融合的具体实践中 也应高度重视发挥标准化工 作在产业发展中的引领作用 及时制定出台 两化深度融 合 标准化路线图 引导企业推进信息化建设 同时 还 要着力实现标准的国际化 使得中国制定的标准得到国际 上的广泛采用 以夺取未来产业竞争的制高点和话语权