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十載浮沉:數(shù)字化賦能3D分布式制造平臺(tái)的思考、展望與方法論 

2021-06-15 08:41
謹(jǐn)以此文,記述過(guò)去兩年間 Unionfab 優(yōu)聯(lián)智造團(tuán)隊(duì)(www.unionfab.com)躬身入局、知行合一、共同奮斗的日日夜夜。從我們團(tuán)隊(duì)初次合作,至今已有七載;本文即是對(duì)過(guò)去的回顧、自省、總結(jié),也是對(duì)未來(lái)迷霧的展望,顧名為十載浮沉,與諸君共饗。本文包含以下章節(jié):

  • 緒論
  • 離散化、去中心化、數(shù)字化:工業(yè)制造的內(nèi)卷與破局
  • 軟件,平臺(tái)與硬科技:以正合,以奇勝;結(jié)硬寨,打呆仗
  • 服務(wù)型制造:服務(wù)的透明/極致體驗(yàn)、產(chǎn)能的高吞吐與高彈性、質(zhì)量/交期的可預(yù)測(cè)與一致性
  • 降本增效:數(shù)字化價(jià)值成本曲線的奇點(diǎn)
  • 披荊斬棘,我們證明了數(shù)字化的價(jià)值了嗎?

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最初參與到3D打印相關(guān)的創(chuàng)業(yè),還是2015年那個(gè)大眾創(chuàng)新、萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)的年代;彼時(shí)3D打印作為柔性制造、增材制造的代表,其本身與數(shù)字化的高嵌合度也使其在工業(yè)4.0、智能制造等方向充滿了想象力。3D打印的典型技術(shù),譬如FDM、SLA等都是出現(xiàn)已久,包括聯(lián)泰(www.uniontech3d.cn)都是從2000年左右即開(kāi)始將增材制造等技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室待到產(chǎn)業(yè)界。

但是正如 Gartner 曲線所印證的,行業(yè)的發(fā)展必然會(huì)經(jīng)過(guò)泡沫期;彼時(shí)整個(gè)3D打印的設(shè)備、材料、工藝都尚不成熟,制成品的外觀、硬度、強(qiáng)度、持久度、成本都難以真正地突破到實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,云端工廠、在線制造、按需制造、小批量制造這些自當(dāng)時(shí)風(fēng)靡的概念也猶如無(wú)根之木,無(wú)法落地,我們的第一次嘗試也折戟而回。這次失敗令筆者感觸頗深的是,消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是既涇渭分明,又縱橫交錯(cuò)的兩條賽道;如果覺(jué)得僅用所謂(消費(fèi))互聯(lián)網(wǎng)思維,就能夠?qū)I(yè)/制造業(yè)進(jìn)行重構(gòu)、賦能、顛覆,真是癡人說(shuō)夢(mèng)。但是如果拋棄數(shù)字化落地的行業(yè)、時(shí)間的局限性,因?yàn)槠渎菪砷L(zhǎng)、上升過(guò)程中必然的挫折而對(duì)其嗤之以鼻,或者認(rèn)為它不過(guò)是花瓶擺飾,聊作談資的想法,筆者也是不甚贊同。

幾年來(lái),筆者一直堅(jiān)守的底層認(rèn)知包括:
  • 未來(lái)必然是3D的世界:過(guò)去的二十年里,隨著硬件能力的提升,網(wǎng)絡(luò)通信從2G、3G、4G直到5G,人們之間的信息交流方式也從一維的文本到二維的圖像、視頻,筆者堅(jiān)信隨著5G的加速,VR/AR等技術(shù)的成熟,未來(lái)信息的載體必然是3D的。從3D設(shè)計(jì)與建模、VR/AR的3D呈現(xiàn)等等諸多方面都會(huì)帶來(lái)變革,3D打印必然是成為打通虛擬與現(xiàn)實(shí)世界的一座橋梁,正所謂創(chuàng)見(jiàn)你所想(Create Your Imagination)。
  • 離散化、個(gè)性化的需求:世界正變得越來(lái)越碎片化,人們的需求也越來(lái)越離散化、個(gè)性化。在諸如服裝等消費(fèi)品領(lǐng)域,C2M已是深入人心,供給側(cè)通過(guò)平臺(tái)大數(shù)據(jù)的反饋信息創(chuàng)新產(chǎn)品,再反哺消費(fèi)者刺激需求,同時(shí)通過(guò)柔性生產(chǎn)減少庫(kù)存(譬如阿里的犀牛智造)。而在更廣泛的工業(yè)品領(lǐng)域,小批量制造也成為了很多人的共識(shí),以更短的產(chǎn)品研制生命周期快速迭代,滿足某個(gè)特定群體的個(gè)性化需求。小批量制造需要整合從設(shè)計(jì)建模、到中間品制造、到多種后處理協(xié)同等一系列的能力,不以企業(yè)為中心組織生產(chǎn),而以產(chǎn)品為中心組織生產(chǎn)。就筆者體感,目前整個(gè)供應(yīng)鏈整合還是硬性的,單靠3D打印單一環(huán)節(jié)的高適應(yīng)性是很難真正實(shí)現(xiàn)面向消費(fèi)者的柔性制造、按需制造。
  • 去中心化的小批量制造:在大規(guī)模制造中,通過(guò)供應(yīng)鏈的聚合、規(guī)?;a(chǎn)來(lái)不斷降低邊際成本,而3D打印本身和規(guī)模經(jīng)濟(jì)無(wú)關(guān),可以在本地小批量生產(chǎn);其天然就適合于消費(fèi)者需求離散化、個(gè)性化的場(chǎng)景,譬如已經(jīng)使全球助聽(tīng)器貿(mào)易減少了15%。在更多的產(chǎn)業(yè)里面,不久的將來(lái)就可以看到這種分布式、和規(guī)模經(jīng)濟(jì)無(wú)關(guān)的生產(chǎn)會(huì)消解掉大規(guī)模生產(chǎn)帶來(lái)的貿(mào)易能力。
  • 價(jià)值網(wǎng)鏈的分布式制造:分布式制造也是一個(gè)共識(shí),從經(jīng)營(yíng)成本的角度、供應(yīng)鏈協(xié)同的角度、本地快速服務(wù)的角度,未來(lái)都必然會(huì)將產(chǎn)能由單一的點(diǎn)變成分布在全國(guó)乃至全球各地的工廠。但是,分布式制造絕不是說(shuō)在其他地方派人開(kāi)點(diǎn)或者尋找到了合適的加盟工廠/合作伙伴即可,筆者認(rèn)為的分布式制造應(yīng)有如下特性:

  • 多廠區(qū)快速?gòu)?fù)制:就像軟件系統(tǒng)的分布式系統(tǒng)一樣,真正的分布式制造是要能夠快速?gòu)?fù)制、快速擴(kuò)容的。傳統(tǒng)工廠的分點(diǎn)開(kāi)設(shè)往往耗時(shí)耗人,更多的是依賴于領(lǐng)導(dǎo)者的管理能力;當(dāng)然,任一企業(yè)都都必須要依靠強(qiáng)大的中層管理去做支撐。但是如何能做到速度與品效的兼容,如何避免步子太大扯到蛋,這就是能夠進(jìn)行真正分布式制造的核心能力之一。
  • 多廠區(qū)有效協(xié)作:分布式制造是要求分布在各地的工廠之間能進(jìn)行有效協(xié)同、能進(jìn)行產(chǎn)能的動(dòng)態(tài)調(diào)配,整個(gè)體系要能夠像神經(jīng)系統(tǒng)一樣,各個(gè)突觸和核心大腦之間是有強(qiáng)聯(lián)接、強(qiáng)交互的,各個(gè)單元如臂使指,形散神聚。
  • 多環(huán)節(jié)價(jià)值協(xié)同:分布式制造不僅僅是面向自己內(nèi)部生產(chǎn)體系的分布式,應(yīng)該是構(gòu)建聯(lián)接、協(xié)同、共生的的價(jià)值網(wǎng)鏈;這個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含了上下游合作伙伴,將原本的鏈?zhǔn)?固定的供應(yīng)變成了動(dòng)態(tài)伸縮,透明可預(yù)期,具有網(wǎng)狀指數(shù)效應(yīng)的價(jià)值網(wǎng)鏈
  • 安全與效率并重:新冠疫情讓很多企業(yè)步履維艱,也讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的安全性、抗風(fēng)險(xiǎn)性變得尤為重要。在分布式制造形成的價(jià)值網(wǎng)鏈上,它使單鏈變成網(wǎng)鏈,任何一點(diǎn)的斷裂都不能使全網(wǎng)停下來(lái),網(wǎng)鏈能夠自我修復(fù)、自我調(diào)整。

  • 合縱連橫與軟件定義制造:如前文所述,小批量制造、分布式制造是對(duì)于未來(lái)的共識(shí),目前也有許多玩家從不同的角度入局,也分橫縱兩條脈絡(luò)。有扎根諸如PCB/CNC/注塑/模具等細(xì)分領(lǐng)域的隱形冠軍,橫向通過(guò)自營(yíng)或加盟方式擴(kuò)展到其他工藝制造能力;也有深挖某個(gè)單一工藝的能力,將其應(yīng)用場(chǎng)景、能力拓展到縱向更多的領(lǐng)域。這些玩家共同的特點(diǎn)是,其向外的觸角都是依托于自身的軟件體系,通過(guò)數(shù)字孿生、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、MES系統(tǒng)、數(shù)字工廠系統(tǒng)等等,保證對(duì)外延式擴(kuò)張之后節(jié)點(diǎn)的有效控制、有效融入。

筆者在這幾年里也是頗有感觸的是,對(duì)于行業(yè)最底層的思考,或者說(shuō)是企業(yè)戰(zhàn)略級(jí)別的宏觀敘事,很多人都是英雄所見(jiàn)略同的。但是對(duì)于戰(zhàn)略如何通過(guò)戰(zhàn)術(shù)落地,從已到達(dá)的現(xiàn)在如何通向理想的彼岸,很多人往往是難以表達(dá)或者缺少實(shí)踐的。通俗來(lái)說(shuō),很多講工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造的文章略為陽(yáng)春白雪,而很多制造業(yè)企業(yè)主核心關(guān)系的是如何賺錢(qián)!賺錢(qián)!賺錢(qián),本文也想通過(guò)以下議題的討論,點(diǎn)面結(jié)合,能夠?qū)⒑暧^敘事與躬行實(shí)踐相結(jié)合:
  • 離散化、去中心化、數(shù)字化:工業(yè)制造的內(nèi)卷與破局。
  • 軟件,平臺(tái)與硬科技:以正合,以奇勝;結(jié)硬寨,打呆仗。
  • 服務(wù)型制造:服務(wù)的透明/極致體驗(yàn)、產(chǎn)能的高吞吐與高彈性、質(zhì)量/交期的可預(yù)測(cè)與一致性。
  • 降本增效:數(shù)字化價(jià)值成本曲線的奇點(diǎn)。
  • 披荊斬棘,我們證明了數(shù)字化的價(jià)值了嗎?


01
離散化、去中心化、數(shù)字化:
工業(yè)制造的內(nèi)卷與破局

本段主要討論筆者心中的未來(lái)制造趨勢(shì),以及對(duì)于如何突破制造業(yè)的內(nèi)卷的一些思量。
前文我們論述過(guò)對(duì)于需求離散化、制造去中心化的判斷,與此同時(shí),我們也能看到目前工業(yè)制造的內(nèi)卷之嚴(yán)重,從PPI 與CPI的增速差也是可見(jiàn)一斑。以3D打印手板服務(wù)為例,其價(jià)格在過(guò)去幾年飛速下降,很多從業(yè)者、后起之秀的突圍手段也都是首選價(jià)格戰(zhàn);這就導(dǎo)致了很多企業(yè)陷入負(fù)向循環(huán),利潤(rùn)的下降使得再生產(chǎn)的投入、服務(wù)能力提升的投入捉襟見(jiàn)肘。不過(guò),價(jià)格的下降也并非壞事,這幾年筆者也親身見(jiàn)證了3D 打印應(yīng)用行業(yè)、場(chǎng)景的飛速增加,服務(wù)的客戶數(shù)、客單數(shù)、總單量都是幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。以3D打印為代表之一的小批量制造行業(yè),正在經(jīng)歷量漲價(jià)降的拐點(diǎn);這必然要求企業(yè)不斷地降本提效,通過(guò)提升自己的吞吐量、降低邊際成本、提高單客服務(wù)能力與附加價(jià)值來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力、構(gòu)筑護(hù)城河。

于筆者來(lái)看,數(shù)字化改造是很多企業(yè)破局的關(guān)鍵;大浪淘沙,唯有掀起滔天巨浪,方能于浪潮之間尋得一絲機(jī)會(huì)。

從亨利·福特發(fā)明流水線到像富士康這些的大規(guī)模制造巔峰企業(yè),生產(chǎn)管理與組織方式在消費(fèi)側(cè)與供給側(cè)兩個(gè)角度的磨合中不斷演進(jìn);我們也能預(yù)見(jiàn)在未來(lái)個(gè)性化、離散化的需求,與去中心化、分布式制造的供給,這兩個(gè)大背景下必然也會(huì)形成新的生產(chǎn)模式。這種生產(chǎn)模式能夠充分依托信息技術(shù)帶來(lái)的數(shù)字化平臺(tái),完成從數(shù)字化營(yíng)銷(xiāo)、數(shù)字化服務(wù)、數(shù)字化生產(chǎn)、數(shù)字化協(xié)同、數(shù)字化交付等多元一體的全流程重塑。就像互聯(lián)網(wǎng)改變了人與人溝通的方式,數(shù)字化的核心在于信息的獲取、表達(dá)、存儲(chǔ)、傳送、處理和遞送,它將現(xiàn)實(shí)中的現(xiàn)象或物體用信息抽離出來(lái),讓信息在某種新的媒體上,以不同的形式表達(dá)出來(lái),用一種高效的計(jì)算處理信息,形成可獲取的知識(shí);而隨著數(shù)字化的進(jìn)展,整個(gè)社會(huì)中的一切都會(huì)被數(shù)字化。

數(shù)字化是對(duì)一系列信息技術(shù)、組織方式、行為規(guī)范的概括,其與我們熟知的各行各業(yè)相結(jié)合,就形成了數(shù)字化經(jīng)濟(jì);一般把數(shù)字經(jīng)濟(jì)分成數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化兩部分(經(jīng)濟(jì)學(xué)家、清華公共管理學(xué)院院長(zhǎng)江小涓:數(shù)字技術(shù)將改變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式):

  • 數(shù)字產(chǎn)業(yè)化就是數(shù)字技術(shù)帶來(lái)的產(chǎn)品和服務(wù),沒(méi)有數(shù)字技術(shù)就沒(méi)有這些產(chǎn)品,例如電子信息制造業(yè)、信息通訊業(yè)、軟件服務(wù)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)等,都是有了數(shù)字技術(shù)之后才有了這些產(chǎn)業(yè)。
  • 產(chǎn)業(yè)數(shù)字化指的是產(chǎn)業(yè)原本就存在,但是利用數(shù)字技術(shù)后,帶來(lái)了產(chǎn)出的增長(zhǎng)和效率的提升,如果沒(méi)有數(shù)字技術(shù),就沒(méi)有這些。數(shù)字化生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程智能互聯(lián),實(shí)現(xiàn)和消費(fèi)鏈、供應(yīng)鏈智能互聯(lián),而且可以把消費(fèi)者和服務(wù)者的平臺(tái)智能互聯(lián),還可以實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源智能匹配。

傳統(tǒng)大規(guī)模制造業(yè)面臨的問(wèn)題空間,主要有三類(lèi):降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率,重塑生產(chǎn)方式,對(duì)于未來(lái)的個(gè)性化C2M小批量制造場(chǎng)景,企業(yè)往往還需要上探到消費(fèi)側(cè),與用戶建立直接的勾連,此時(shí)我們需要的數(shù)字化解決方案,就會(huì)橫跨服務(wù)、制造、供應(yīng)鏈。最后,需要強(qiáng)調(diào)的是,數(shù)字化只是賦能的手段,數(shù)字化能力面向消費(fèi)者的外化是實(shí)踐服務(wù)型制造;我們下面先討論數(shù)字化能力的具體產(chǎn)品形態(tài),然后討論利用數(shù)字化構(gòu)造服務(wù)型制造的目標(biāo)。

02
軟件,平臺(tái)與硬科技:
以正合,以奇勝;結(jié)硬寨,打呆仗

本段主要從軟件技術(shù)、護(hù)城河的角度討論一些商業(yè)模式。
2019年筆者初次在深圳、東莞、佛山等制造業(yè)集中的地方調(diào)研的時(shí)候,頗為驚訝的一點(diǎn)是很多的中小型制造企業(yè)主已然經(jīng)歷了多次數(shù)字化的洗禮,或成功或失敗,大部分差強(qiáng)人意。結(jié)合這兩年的實(shí)踐,以軟件為核心的商業(yè)模式或產(chǎn)品類(lèi)別有以下幾種:
  • 對(duì)于基礎(chǔ)軟件:所謂硬科技,是對(duì)一般具有自主研發(fā)、長(zhǎng)期積累、高技術(shù)門(mén)檻、難以復(fù)制、有明確的應(yīng)用產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)等特點(diǎn)的高精尖原創(chuàng)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng);譬如 CAD/CAE/CAM這樣的模型處理軟件,能構(gòu)建強(qiáng)大的護(hù)城河。但是,這種技術(shù)需要大量研發(fā)資源投入,需要長(zhǎng)期的工程實(shí)踐磨合優(yōu)化,需要長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行以獲得用戶信任度;并且其商業(yè)空間的橫向擴(kuò)展性往往會(huì)受制于其行業(yè)深入度,用戶的付費(fèi)能力與意愿往往也無(wú)法覆蓋投入成本,魚(yú)與熊掌,難以兼得。
  • 對(duì)于業(yè)務(wù)型軟件:這條賽道的競(jìng)爭(zhēng)者不再是制造業(yè),而是整個(gè)ToB/ToM軟件服務(wù)業(yè)。垂直行業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)部門(mén),研發(fā)資源客觀的講,是無(wú)法與專(zhuān)業(yè)的軟件企業(yè)相比,但優(yōu)勢(shì)在于軟件型企業(yè)不會(huì)在單一行業(yè)投入太多資源,他們更看重是通用性與靈活性,唯有垂直領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)才能夠深刻體會(huì)行業(yè)的特性,并以此滿足市場(chǎng)與客戶需求。而對(duì)于某一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的企業(yè),如果只解決其單點(diǎn)問(wèn)題,那么很難形成吸引力;唯有能幫他們實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)字化協(xié)同,達(dá)到生產(chǎn)閉環(huán),才能真正體現(xiàn)此類(lèi)軟件的價(jià)值。同樣中小型企業(yè)受限于前文討論的內(nèi)卷化,他們針對(duì)軟件的付費(fèi)能力與意愿也是不高的,只愿意對(duì)那些有成功落地經(jīng)驗(yàn),能夠迅速降本提效的軟件進(jìn)行嘗試;不能熬過(guò)眼前的寒冬,又怎能看到詩(shī)與遠(yuǎn)方。
  • 對(duì)于平臺(tái)型模式:冷啟動(dòng)與長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)投入是無(wú)法回避的尖銳問(wèn)題,如果不能盡快具備自我造血能力,有長(zhǎng)期穩(wěn)定的現(xiàn)金流,那很可能稍經(jīng)風(fēng)雨就此夭折。平臺(tái)型模式同樣需要長(zhǎng)期、持續(xù)地投入,并且平臺(tái)型模式在技術(shù)領(lǐng)域很難建立護(hù)城河,只能在體量、資本上建立優(yōu)勢(shì)以拉開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

而從軟件落地的階段來(lái)看,可以進(jìn)行如下劃分:
  • 數(shù)字化工具:軟件漸進(jìn)式介入到現(xiàn)有的生產(chǎn)體系,首先是對(duì)流程進(jìn)行數(shù)字化復(fù)刻,形成軟件工具替代原有的紙質(zhì)記錄或線下協(xié)作。譬如 MRP、ERP 等系統(tǒng)逐步應(yīng)用于物料管理、財(cái)務(wù)管理;二維、三維數(shù)字化建模工具的普及;使用仿真分析工具驗(yàn)證工藝設(shè)計(jì)實(shí)用性、提高新工藝過(guò)程成功率;以及圍繞生產(chǎn)制造流程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、監(jiān)控等。
  • 網(wǎng)絡(luò)化:數(shù)字化工具解決了基礎(chǔ)的數(shù)字孿生的問(wèn)題,接下來(lái)就是需要由點(diǎn)到面,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化環(huán)境下一體化關(guān)聯(lián)管控和協(xié)同優(yōu)化,提升各環(huán)節(jié)傳遞、關(guān)聯(lián)、共享水平。譬如在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、安裝售后等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)一致性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造集成。通過(guò)產(chǎn)品模型的關(guān)聯(lián)、傳遞、共享,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)驗(yàn)證、工藝管理、生產(chǎn)制造全流程并行的模式。
  • 智能化:在網(wǎng)絡(luò)化之后我們能夠打破信息孤島,將散落在各處的數(shù)據(jù)集合起來(lái),實(shí)現(xiàn)基于智能產(chǎn)品的服務(wù)型制造,如個(gè)性化定制、精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)、在線運(yùn)維等;以及眾包設(shè)計(jì)、云設(shè)計(jì)等新型研發(fā)制造體系。產(chǎn)品機(jī)制體系也會(huì)由單純提供產(chǎn)品向提供整體解決方案轉(zhuǎn)變,服務(wù)要素的比重不斷增加;與之對(duì)應(yīng)的研發(fā)制造模式也應(yīng)運(yùn)而生,實(shí)現(xiàn)多主體間在線、異地協(xié)同研發(fā)與生產(chǎn)制造,以及應(yīng)用云計(jì)算開(kāi)展設(shè)計(jì)、生產(chǎn)。

2.1
從MES到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):根在工業(yè),而非互聯(lián)

如前文所述,大量的生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)上線或正在準(zhǔn)備上線制造執(zhí)行系統(tǒng) MES。市場(chǎng)上的多數(shù)MES包含了物料入庫(kù)、生產(chǎn)排程、生產(chǎn)執(zhí)行、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備維護(hù)、倉(cāng)儲(chǔ)管理等功能。但是單點(diǎn)的、流程固化的MES系統(tǒng)往往只是對(duì)生產(chǎn)流程中的一些宏觀數(shù)據(jù)進(jìn)行了的展示,讓生產(chǎn)訂單到產(chǎn)品交付的中的各個(gè)階段形成數(shù)字化的記錄。在生產(chǎn)排程、生產(chǎn)執(zhí)行、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)可能沉淀很多的數(shù)據(jù),但是如何利用好這些數(shù)據(jù),讓工業(yè)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、清洗、聚合和處理更為實(shí)時(shí)、深入,藉此將生產(chǎn)過(guò)程中很多原本被隱藏起來(lái)的微觀信息,比如實(shí)時(shí)的人員、物料庫(kù)存狀況、設(shè)備狀態(tài)等挖掘出來(lái),讓其清晰地展現(xiàn),變得完全透明可視,就成了亟待解決的問(wèn)題。

企業(yè)開(kāi)始朝個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造等生產(chǎn)方式變革的方向推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型時(shí),需要獲得更廣泛的數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)時(shí)洞察;用數(shù)據(jù)集成或物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集,把從現(xiàn)場(chǎng)層的設(shè)備到企業(yè)經(jīng)營(yíng)層的ER等系統(tǒng)的數(shù)據(jù),全部聚合到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),平臺(tái)通過(guò)大數(shù)據(jù)能力和AI能力,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行價(jià)值挖掘和利用,最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)的動(dòng)態(tài)感知和智能決策。例如汽車(chē)智能生產(chǎn)線使用的六軸自動(dòng)化手臂,每一條軸都有多臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)相連,可以測(cè)它非常多的動(dòng)態(tài)信息,它在運(yùn)轉(zhuǎn)中的狀態(tài)就可以被感知,以前的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備只有當(dāng)產(chǎn)品出問(wèn)題或者設(shè)備不能運(yùn)轉(zhuǎn)之后才知道生產(chǎn)線出了問(wèn)題。而在智能生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)非常多的網(wǎng)聯(lián)設(shè)備可以實(shí)時(shí)感知它的運(yùn)行狀態(tài),而且完全可以做到在線修復(fù)和遠(yuǎn)端停機(jī)、開(kāi)機(jī)。

以上是對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值的闡述,但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不是銀彈,不是設(shè)備連進(jìn)來(lái)了,把數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái),就可以了。實(shí)際上很多軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)并不能深入到制造工廠,并不能了解專(zhuān)家建議,導(dǎo)致達(dá)到真正為企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)深度價(jià)值的數(shù)據(jù)挖掘與發(fā)現(xiàn)就變得難以落地。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最需要解決的還是要能夠真正地深入客戶,發(fā)現(xiàn)需求,梳理需求,定義需求;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在蓬勃地發(fā)展,也必然會(huì)有光明的未來(lái),但是前進(jìn)的路途勢(shì)必曲折,螺旋式上升。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的立根之本,還是在工業(yè)端,互聯(lián)網(wǎng)只是搭建了信息的高速公路,如何真正挖掘其價(jià)值,還是需要長(zhǎng)期的行業(yè)深耕與試錯(cuò)。

2.2
人工,智能(半自動(dòng)化)與自動(dòng)化

本段主要討論所謂大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)在制造業(yè)的落地。
數(shù)字化對(duì)于行業(yè)的重塑不是一蹴而就,譬如筆者上車(chē)伊始,想的是利用APS排程算法、AI視覺(jué)圖像檢測(cè)、3D模型自動(dòng)處理等方式快速地解決一些問(wèn)題,但是忽略了從工具化、網(wǎng)絡(luò)化最后才到智能化過(guò)程中一系列必備的數(shù)據(jù)累積、經(jīng)驗(yàn)累積、知識(shí)累積。回頭來(lái)看,數(shù)字化的落地需要循序漸進(jìn)地利用以下步驟:
  • 數(shù)字孿生,實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理:制造型企業(yè)往往就是勞動(dòng)力密集型,并形成了很多的生產(chǎn)管理制度,數(shù)字化改造首要要做的就是對(duì)設(shè)備、制度、流程的復(fù)刻,將設(shè)備與行為進(jìn)行數(shù)字化映射。當(dāng)然,這種復(fù)刻絕不能依葫蘆畫(huà)瓢,或者千廠千面,在成長(zhǎng)的初期必然要形成屬于自己的方法論,并不斷去蕪存菁,融會(huì)貫通它山之石。
  • 智能化、半自動(dòng)化輔助:在具備一定的基礎(chǔ)流程之后,就可以將某些流程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)化替代,并利用簡(jiǎn)單的規(guī)則條件或者算法,從海量的數(shù)據(jù)中提取出信息,反饋給執(zhí)行者。這里典型的場(chǎng)景就是消息通知,將設(shè)備的異常情況、將訂單的潛在風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)檢測(cè),主動(dòng)分析,然后推送到人,快速地解決問(wèn)題。
  • 利用RPA、機(jī)器人、Headless軟件等實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化:自動(dòng)化是真正能夠節(jié)約人工、提升效率的環(huán)節(jié),有了上述兩個(gè)階段的積累,再結(jié)合一些基礎(chǔ)軟件,我們就能夠通過(guò)全流程的自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)效率質(zhì)的提升。這里需要強(qiáng)調(diào)的是,對(duì)于很多做基礎(chǔ)軟件硬科技研發(fā)的公司,在未來(lái)自動(dòng)化的背景下,務(wù)必要完成軟件服務(wù)化改造,這樣才能更快地融入到價(jià)值網(wǎng)鏈。

2.3
全流程數(shù)字化管理

筆者在前文也討論過(guò),只是幫企業(yè)割裂地解決單點(diǎn)問(wèn)題,是很難實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的。制造業(yè)數(shù)字化管理是應(yīng)用信息化系統(tǒng),根據(jù)業(yè)務(wù)需求和策略,進(jìn)行生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)過(guò)程的全鏈條管理活動(dòng)。具體來(lái)說(shuō),制造業(yè)企業(yè)的數(shù)字化管理可拆分為設(shè)計(jì)和制造協(xié)同、流程和質(zhì)量改進(jìn)、資源優(yōu)化與協(xié)同、供應(yīng)鏈管理四個(gè)方面(nfoQ:制造業(yè)數(shù)字化發(fā)展模式的先進(jìn)探索)。
  • 設(shè)計(jì)和制造協(xié)同:以部件為中心的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造協(xié)同的關(guān)鍵,即通過(guò)簡(jiǎn)化的、以部件為單元的數(shù)據(jù)共享實(shí)施并行設(shè)計(jì)和制造規(guī)劃。首先,部件交付制造工藝、質(zhì)量規(guī)劃和工作說(shuō)明應(yīng)以數(shù)字化方式進(jìn)行定義;然后,通過(guò)PLM連接CAD、PLM、ERP等系統(tǒng)信息;最后,將變更信息自動(dòng)反饋在所有功能區(qū)域系統(tǒng)中,從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造協(xié)同。
  • 流程和質(zhì)量改進(jìn):產(chǎn)品質(zhì)量由制造流程中各種變量共同決定,自動(dòng)預(yù)測(cè)模型、監(jiān)測(cè)工具的應(yīng)用將有效幫助我們了解產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)聯(lián)屬性。自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)、機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等技術(shù)比傳統(tǒng)SPC或人工檢查更及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題,將直接幫助企業(yè)降低人工成本提升生產(chǎn)效率。此外,監(jiān)測(cè)數(shù)字渠道中的消費(fèi)者反饋也能防微杜漸,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決供應(yīng)鏈質(zhì)量問(wèn)題。
  • 資源優(yōu)化與協(xié)同:物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的結(jié)合使用將有效幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化與協(xié)同。評(píng)估影響制造企業(yè)資源消耗的因素至關(guān)重要,這些資源消耗可識(shí)別生產(chǎn)過(guò)程的能源分布狀況,以便企業(yè)準(zhǔn)確識(shí)別資源能耗的效率問(wèn)題,進(jìn)而降低運(yùn)營(yíng)成本,提高吞吐量、生產(chǎn)力和利潤(rùn)率,實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能目標(biāo)。
  • 供應(yīng)鏈管理:分散在不同流程、來(lái)源和系統(tǒng)中的海量供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)是企業(yè)了解供應(yīng)鏈、優(yōu)化供應(yīng)鏈管理的關(guān)鍵。在制造業(yè)供應(yīng)鏈管理框架中,基于數(shù)據(jù)的信息流成為串聯(lián)商流、物流、資金流的關(guān)鍵,供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)平臺(tái)扮演協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌與運(yùn)營(yíng)的角色。對(duì)上基于核心企業(yè)供應(yīng)鏈計(jì)劃的理解,協(xié)同供應(yīng)鏈上下游參與者;對(duì)下組織各類(lèi)資源,推進(jìn)核心企業(yè)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。


03
服務(wù)型制造:服務(wù)的透明/極致體驗(yàn)、產(chǎn)能的高吞吐與高彈性、質(zhì)量/交期的可預(yù)測(cè)與一致性

本段主要討論未來(lái)服務(wù)型制造的表現(xiàn)形式及關(guān)鍵指標(biāo)。
縱觀工業(yè)時(shí)代和信息時(shí)代發(fā)展史,不斷井噴的顛覆性技術(shù)驅(qū)動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的變革,進(jìn)而影響了整個(gè)經(jīng)濟(jì)體系的重構(gòu)。自第一次工業(yè)革命以來(lái),經(jīng)濟(jì)體系的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)由機(jī)械和機(jī)電產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展到信息產(chǎn)業(yè),不僅基礎(chǔ)科學(xué)、產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈發(fā)生了重大變革,更為關(guān)鍵的是,其產(chǎn)業(yè)發(fā)展邏輯和底層方法論也發(fā)生了根本性變化,以確定性、可預(yù)測(cè)性為主要特征的機(jī)械論發(fā)展到控制論、系統(tǒng)論、信息論,從技術(shù)戰(zhàn)略、組織發(fā)展到外部生態(tài),新時(shí)代的產(chǎn)業(yè)發(fā)展都彰顯新方法論的底層思想內(nèi)涵。我們已經(jīng)看到互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)的深度融合,可以預(yù)見(jiàn)未來(lái),這一進(jìn)程會(huì)加速發(fā)展。

從新制造的定義到制造業(yè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型,大體就是企業(yè)從單純產(chǎn)品或服務(wù)提供商,向綜合性解決方案供應(yīng)商的轉(zhuǎn)變,是從投入和產(chǎn)出側(cè)提升價(jià)值比重、提高產(chǎn)品附加值和品牌效益的變化過(guò)程。服務(wù)化轉(zhuǎn)型往往依賴于豐富的知識(shí)資產(chǎn)積累,變現(xiàn)為服務(wù)內(nèi)容由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低端到高端的過(guò)程;其往往能分為以下階段:
  • 在制造業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型初期,企業(yè)普遍將安裝、售后、備件等服務(wù)作為產(chǎn)品生產(chǎn)的補(bǔ)充和延伸;
  • 進(jìn)一步的,部分企業(yè)開(kāi)始探索為用戶提供一站式解決方案,豐富服務(wù)內(nèi)容并增加用戶粘性;
  • 最終,企業(yè)將逐步提升服務(wù)業(yè)務(wù)的創(chuàng)新價(jià)值,顛覆整個(gè)商業(yè)模式,并轉(zhuǎn)向以服務(wù)為中心的組織架構(gòu),進(jìn)而驅(qū)動(dòng)企業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展;

回歸到像 3D 打印手扳這樣的非標(biāo)小批量制造場(chǎng)景,筆者認(rèn)為的服務(wù)型制造應(yīng)該包含以下特性:
  • 服務(wù)的透明/極致體驗(yàn):無(wú)論是ToB還是ToC,客戶代表都習(xí)慣了淘寶、京東、拼多多這樣的在線購(gòu)物體驗(yàn),從選品、下單、跟單到收貨反饋,消費(fèi)者希望能得到良好的體驗(yàn)。有點(diǎn)類(lèi)似于這幾年消費(fèi)側(cè)并行的消費(fèi)升級(jí)與下沉市場(chǎng),3D打印服務(wù)的用戶也出現(xiàn)了一定的分層:我們要既能夠?yàn)閮r(jià)格敏感型用戶提供性價(jià)比高的服務(wù),也需要為體驗(yàn)/質(zhì)量敏感型用戶提供極致服務(wù)。
  • 產(chǎn)能的高吞吐與高彈性:隨著過(guò)去3D打印在經(jīng)歷了炒作期之后的沉寂、洗牌之后凝練出的,真正能夠應(yīng)用到工業(yè)級(jí)生產(chǎn)的能力,3D打印技術(shù)、材料、工藝、上下游產(chǎn)業(yè)都得到了極大的提升。而因?yàn)?D打印技術(shù)的特性,傳統(tǒng)的規(guī)?;a(chǎn)提升產(chǎn)能,以降低單價(jià)并不可行,在設(shè)備數(shù)量快速增長(zhǎng),行業(yè)應(yīng)用不斷豐富的時(shí)候,提升產(chǎn)能是一個(gè)明顯的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。3D打印生產(chǎn)的整個(gè)流程中,都是高度數(shù)字化的,生產(chǎn)的模型資料為三維數(shù)據(jù),標(biāo)準(zhǔn)化原料,全軟件控制生產(chǎn)環(huán)節(jié),生產(chǎn)時(shí)長(zhǎng)可精準(zhǔn)預(yù)測(cè)等。但是現(xiàn)行的3D打印應(yīng)用中,并沒(méi)有較好的利用起特性,反而因?yàn)檫m用固化的生產(chǎn)流程損耗了大量的產(chǎn)能。比如,數(shù)據(jù)的前期處理、排版、排產(chǎn)等目前整個(gè)產(chǎn)業(yè)中,使用人工非標(biāo)準(zhǔn)化地處理3D模型數(shù)據(jù),精度和處理效率都相當(dāng)?shù)拖?;生產(chǎn)的初始化,生產(chǎn)結(jié)束后的及時(shí)下機(jī)等都無(wú)法保障,造成了大量產(chǎn)能的浪費(fèi)。
  • 質(zhì)量/交期的可預(yù)測(cè)與一致性:我們是無(wú)法保障對(duì)于每個(gè)客戶的交期、質(zhì)量都萬(wàn)無(wú)一失,在追求產(chǎn)能的高吞吐與高彈性的同時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致一定的損耗/異常;當(dāng)然,我們是會(huì)對(duì)這種異常兜底,影響的主要還是最晚交期。但是,我們要做到的是,在分布式制造快速擴(kuò)張的過(guò)程中,已然能保證質(zhì)量、交期是可預(yù)期的,是一致性的。換言之,就是當(dāng)客戶在我們這邊下單時(shí)候,能夠明確的知道我們的能力邊界及可能的異常情況、兜底能力,這一點(diǎn)對(duì)于大規(guī)模的小批量制造至關(guān)重要。

04
降本增效:數(shù)字化價(jià)值成本曲線的奇點(diǎn)

本段主要闡述筆者對(duì)于制造工廠在進(jìn)行數(shù)字化改造、落地過(guò)程中的必然彎路。
在過(guò)去兩年中,我們也在不同行業(yè)、背景的客戶處進(jìn)行實(shí)踐,也算是屢戰(zhàn)屢敗,屢敗屢戰(zhàn);管理系統(tǒng)公司HootSuite的CEO Ryan Holmes甚至戲謔地將大數(shù)據(jù)比作“青少年XX”:每個(gè)人都在討論,但沒(méi)有人真正知道怎么做;每個(gè)人都認(rèn)為其他人正在做,于是大家都說(shuō)自己在做...當(dāng)談及數(shù)字化的目標(biāo)時(shí),大家都渴望快速地降本增效,快速地將數(shù)字化投入轉(zhuǎn)化為高價(jià)值產(chǎn)出;當(dāng)談及數(shù)字化的能力時(shí)及落地途徑時(shí),大家即見(jiàn)仁見(jiàn)智,又殊途同歸,卻大部分還是盲人摸象。譬如對(duì)數(shù)字化的首要體感,如Protolabs等行業(yè)頭部平臺(tái)提供了在線下單等服務(wù),這成為了很多人理解數(shù)字化的切入口;但是他們往往忽略了單一軟件系統(tǒng)背后強(qiáng)大的組織支撐。如康威定律所言,設(shè)計(jì)系統(tǒng)的架構(gòu)受制于產(chǎn)生這些設(shè)計(jì)的組織的溝通結(jié)構(gòu);如果我們想要呈現(xiàn)給用戶全新的互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)感,那么需要的是背后一整套組織方式的變革,并輔以適合的軟件系統(tǒng)。

正是因?yàn)橹圃鞓I(yè)的數(shù)字化不同于消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)中,消費(fèi)者只需要打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)或者下載App,即可能進(jìn)行主要的活動(dòng);數(shù)字化改造在工廠的落地往往伴隨著成本曲線的先升后降。

如前文所論述的,業(yè)務(wù)系統(tǒng)想要發(fā)揮出完整的價(jià)值,必然要實(shí)現(xiàn)全鏈路調(diào)和,這也就意味著需要眾多不同職責(zé)的角色分工協(xié)作,從而達(dá)到吞吐量與全局效率的最大化。對(duì)于小型企業(yè),本身就是一人身兼多職,人與人之間的事務(wù)交接本就偏小,那么進(jìn)行數(shù)字化改造往往不如直接使用Excel來(lái)的便利;他們需要的反而是一兩個(gè)便捷的工具。對(duì)于中大型企業(yè),進(jìn)行數(shù)字化改造的初期,必然會(huì)帶來(lái)整體成本的上升;而后隨著推進(jìn)的深入,各個(gè)環(huán)節(jié)銜接越發(fā)順滑之后,成本會(huì)快速下降,最終達(dá)到邊際成本恒定。

具體而言,在對(duì)企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化改造的過(guò)程中,硬件、軟件、運(yùn)維是繞不過(guò)去的基礎(chǔ)成本;內(nèi)卷化的背景下這些成本壓力已然不小。但是真正在落地過(guò)程中最大的困難與挑戰(zhàn)還是在于組織的變革。
  • 開(kāi)始進(jìn)行數(shù)字化變革之后,必然在第一階段因?yàn)榱鞒?、方式的變化,不同團(tuán)隊(duì)需要磨合,帶來(lái)額外的成本增加。有些企業(yè)選擇漸進(jìn)式變革以平滑成本曲線,往往反而會(huì)漸漸喪失改革的動(dòng)力;又不是急切的生死關(guān)頭,不如留待日后洪水滔天。也有企業(yè)選擇一刀切式的改革,又會(huì)引發(fā)內(nèi)部劇烈的動(dòng)蕩。數(shù)字化改革需要整個(gè)管理層以極大的魄力、勇氣推動(dòng),過(guò)程中又需要如走鋼絲,需要左右平衡,協(xié)調(diào)利益各方。
  • 如精益制造等自頂而下的管理方式天然遏制了自底向上的創(chuàng)新,這就使得制造型企業(yè)的數(shù)字化變革會(huì)比像互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)難上許多;再加上很多一線工人習(xí)慣了重復(fù)性工作之后,對(duì)于變革天然的抵觸。在面對(duì)內(nèi)部的反彈之后,或者中層實(shí)施的怠慢,如何推動(dòng),也是考驗(yàn)管理者的決心與能力。

天下大勢(shì),浩浩湯湯;中道而立,能者從之。

05
后記

本來(lái)此處還有一節(jié):披荊斬棘,我們證明了數(shù)字化的價(jià)值了嗎?因涉及到較多的內(nèi)部產(chǎn)品介紹就不公開(kāi)放出,有興趣的可以聯(lián)系我(zhangzixiong@uniontech3d.cn)交流垂詢。
來(lái)源:優(yōu)聯(lián)智造
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十載浮沉:數(shù)字化賦能3D分布式制造平臺(tái)的思考、展望與方法論 
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