【智能制造要走得更遠(yuǎn)？需要打造堅(jiān)實(shí)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)】經(jīng)過30多年的高速發(fā)展，中國制造業(yè)已經(jīng)從弱變強(qiáng)并取得了跨越式發(fā)展。如今的中國制造業(yè)不但貢獻(xiàn)了超過三成的GDP，總規(guī)模也占全球大概20%左右，位列世界一位。然而隨著經(jīng)濟(jì)從高速增長步入溫和增長的“新常態(tài)”，制造業(yè)在今天也面臨著新的挑戰(zhàn)。

一、當(dāng)前中國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

從宏觀層面看，中國制造業(yè)面臨的的挑戰(zhàn)主要有以下三點(diǎn)：

1.國內(nèi)經(jīng)濟(jì)減速萎縮，國際需求減少

經(jīng)過將近30年的高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐正在逐步放緩，預(yù)計(jì)2018年的增速會在6%左右徘徊，同時(shí)以歐盟為代表的海外市場也沒有從上一輪經(jīng)濟(jì)危機(jī)中完全恢復(fù)，國內(nèi)外需求的萎縮造成了整體經(jīng)濟(jì)的疲軟，進(jìn)而導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)能過剩。

2.外資制造企業(yè)回流

美國政府出于保證經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、保證就業(yè)的目的，推出了一系列“再工業(yè)化”的政策。同時(shí)美國能源、物流、資本等一系列要素價(jià)格下降，也助推更多高端外資制造企業(yè)將生產(chǎn)中心遷回美國。

3.低成本的優(yōu)勢逐漸消失

根據(jù)波士頓咨詢公司《全球制造業(yè)成本變遷報(bào)告》的計(jì)算：中國制造成本只比美國低4%。依據(jù)經(jīng)生產(chǎn)力調(diào)整后的工資水平，中國工人的時(shí)薪從2004年的4.35美元漲到2014年的12.47美元，漲幅達(dá)187%。而且我們沒有看到成本上漲趨勢在短期內(nèi)會改變的跡象。

從制造企業(yè)自身來看，大多數(shù)制造企業(yè)在經(jīng)歷以上壓力的同時(shí)，還都面臨著各自不同的挑戰(zhàn)，歸納起來也有三個(gè)方面：

1.研發(fā)投入不足，產(chǎn)品同質(zhì)化，價(jià)格競爭激烈

2014年，中國制造業(yè)研發(fā)投入強(qiáng)度，即企業(yè)研發(fā)投入總量與產(chǎn)品銷售收入的比值為1.1%，而美國的這個(gè)數(shù)值是4%、日本3.4%。較低的投入造成產(chǎn)品同質(zhì)化，只得靠降價(jià)來去庫存，較低的利潤又限制了企業(yè)研發(fā)投入。

2.自動化程度不高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定

與美日等國家相比，大部分國內(nèi)制造企業(yè)在自動化設(shè)備上的投資不足，這也是造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的原因之一。據(jù)專家估算，我國制造業(yè)每年因質(zhì)量問題造成的直接損失達(dá)1700多億元，因產(chǎn)品質(zhì)量問題造成對下游產(chǎn)業(yè)影響、市場份額損失、污染治理等帶來的間接損失超過1萬億元。

3.收入來源單一，來自服務(wù)的收入很少

企業(yè)主要依靠銷售產(chǎn)品獲得收入，缺乏通過增值服務(wù)來開辟新業(yè)務(wù)的意識。造成企業(yè)收入不穩(wěn)定，毛利率低，客戶忠誠度不高。

二、數(shù)字化轉(zhuǎn)型為企業(yè)帶來顛覆性的影響

當(dāng)我們審視制造業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)時(shí)，要特別留意技術(shù)進(jìn)步的影響，因?yàn)檫@也是推動歷史上幾次工業(yè)革命的重要因素。在過去二三十年里，拜高速發(fā)展的信息通信技術(shù)所賜，中國迅速跨入數(shù)字化時(shí)代?；ヂ?lián)網(wǎng)、移動通信、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)深刻地改變了消費(fèi)者的行為模式，進(jìn)而促使企業(yè)運(yùn)用信息技術(shù)構(gòu)建新的業(yè)務(wù)模式、流程、軟件和系統(tǒng)，帶來更高的收入、更出色的競爭優(yōu)勢以及更高的效率。實(shí)施這種轉(zhuǎn)變的過程被稱為數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字化轉(zhuǎn)型并不是預(yù)言家口中的未來趨勢，已經(jīng)有很多企業(yè)開始這方面的探索和實(shí)踐。

根據(jù)IDC預(yù)測，截止2018年，對于67%的全球2000強(qiáng)企業(yè)來說，數(shù)字化轉(zhuǎn)型將是關(guān)鍵策略，并且截止到2017年，超過50%的IT預(yù)算將花費(fèi)在新技術(shù)上。數(shù)字化轉(zhuǎn)型之所以受到各行各業(yè)企業(yè)的關(guān)注，是因?yàn)樗芙o企業(yè)帶來三方面的變化：

1.轉(zhuǎn)變流程和業(yè)務(wù)模式

隨著越來越多的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，企業(yè)可以連接到其價(jià)值鏈的各個(gè)端點(diǎn)，并從中收集數(shù)據(jù)。這為轉(zhuǎn)變業(yè)務(wù)方式和徹底顛覆現(xiàn)有流程和業(yè)務(wù)模式創(chuàng)造了機(jī)會，有助于實(shí)現(xiàn)更精益的運(yùn)營，并提高應(yīng)對市場變化的靈活性。

2.提高員工的效率和創(chuàng)新能力

員工緊密協(xié)作可以提升工作效率，還可以催生創(chuàng)新想法。數(shù)字化企業(yè)可以為員工提供協(xié)作工具，既增加工作的便利度，又加快創(chuàng)新速度，還能夠吸引并留住人才。

3.提供更好的客戶體驗(yàn)

數(shù)字化企業(yè)在改進(jìn)產(chǎn)品和服務(wù)，以及預(yù)測未來購買趨勢方面更有洞察力，因此其客戶可以在不同渠道中無縫地體驗(yàn)到一致、及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。數(shù)字化企業(yè)自然會贏得越來越高的客戶忠誠度。

三、智能制造需要堅(jiān)實(shí)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)

從前面的介紹我們可以看出，實(shí)現(xiàn)智能制造需要將廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的自動化技術(shù)和信息技術(shù)深度融合。這就對企業(yè)的信息技術(shù)架構(gòu)提出了較高的要求，具體說來有三方面的要求：

1.互聯(lián)互通

制造企業(yè)與一般工商企業(yè)相比，其特殊性體現(xiàn)在，傳統(tǒng)上生產(chǎn)車間里的傳感器、數(shù)控機(jī)床、PLC等設(shè)備是在封閉的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的，完全不能與運(yùn)行計(jì)算機(jī)、服務(wù)器的IP網(wǎng)絡(luò)相連。而要融合自動化技術(shù)與信息技術(shù)，首先就要求運(yùn)行在以太網(wǎng)中的IT設(shè)備能夠和這些自動化設(shè)備互聯(lián)，能夠讀取自動化設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這是分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。

2.靈活簡單

一般制造企業(yè)的IT網(wǎng)絡(luò)人員有限，但工作內(nèi)容多樣，責(zé)任重大。比如確保在全球部署的研發(fā)、運(yùn)營和生產(chǎn)部門間的協(xié)作正常；新工廠按時(shí)投產(chǎn)；與供應(yīng)鏈上下游的可靠協(xié)同等等，都要求IT能夠快速響應(yīng)。要能做到這一點(diǎn)，IT架構(gòu)必須要簡單可靠，易于擴(kuò)展，易于管理。

3.安全可靠

對于制造企業(yè)來說，一個(gè)安全的信息系統(tǒng)對保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)、新產(chǎn)品信息尤為重要，甚至?xí)苯佑绊懫髽I(yè)的成敗。而且隨著越來越多生產(chǎn)設(shè)備連入開放網(wǎng)絡(luò)，越發(fā)要求企業(yè)要有一套整體方法來提升IT系統(tǒng)的安全性，從而保護(hù)整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈的安全。

思科為企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型規(guī)劃的IT基礎(chǔ)架構(gòu)

上圖是思科為企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型規(guī)劃的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，它包含了三個(gè)重要組成部分：

1.軟件定義的互聯(lián)工廠基礎(chǔ)架構(gòu)

這是一個(gè)全面、安全、端到端的基礎(chǔ)架構(gòu)。它建立在一個(gè)統(tǒng)一管理自動化設(shè)備和IT設(shè)備的，且能支持企業(yè)移動應(yīng)用、協(xié)作和商業(yè)智能分析等業(yè)務(wù)需要的網(wǎng)絡(luò)之上。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)既要支持企業(yè)內(nèi)部不同部門，也要連接供應(yīng)商，分銷商，零售商的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。對企業(yè)來說，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)不僅意味著更小的建設(shè)維護(hù)成本、安全的訪問，還是支撐所有智能制造應(yīng)用的基礎(chǔ)。因?yàn)橹挥杏辛诉@個(gè)基礎(chǔ)，千千萬萬的產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程等才能成為管理人員可見的對象，才有被進(jìn)一步優(yōu)化的可能。

2.數(shù)據(jù)處理與計(jì)算

從基礎(chǔ)架構(gòu)中收集的海量數(shù)據(jù)需要經(jīng)過處理，才能成為指導(dǎo)業(yè)務(wù)的洞察。無論數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)中心、云（公有云、私有云或混合云）還是聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器設(shè)備，首先都要保證可以在最需要的地點(diǎn)對它們進(jìn)行處理。這個(gè)“地點(diǎn)”可能是處在網(wǎng)絡(luò)邊緣的交換機(jī)，可能是工廠或企業(yè)的數(shù)據(jù)中心，也可能是跨越防火墻的供應(yīng)鏈伙伴系統(tǒng)。其次，還要不斷爭取用更低的成本實(shí)現(xiàn)更高效的計(jì)算。比如工廠虛擬化技術(shù)不僅顯著減少了PC、工作站、服務(wù)器、存儲等的數(shù)量，還可以提升應(yīng)用處理速度，降低管理負(fù)擔(dān)。數(shù)據(jù)虛擬化技術(shù)使上層應(yīng)用可以統(tǒng)一訪問異構(gòu)數(shù)據(jù)，是智能制造分析應(yīng)用的基礎(chǔ)。

3.應(yīng)用

兩類應(yīng)用對實(shí)現(xiàn)智能制造非常重要。第一類是協(xié)同，包括企業(yè)部門間的協(xié)同和供應(yīng)鏈伙伴企業(yè)間的協(xié)同。大家互相交換數(shù)據(jù)，根據(jù)對方的狀態(tài)和反饋及時(shí)做出業(yè)務(wù)安排。第二類是大數(shù)據(jù)分析，包括對實(shí)時(shí)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析，可以產(chǎn)生業(yè)務(wù)洞察，這些洞察可以指導(dǎo)企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)，提高質(zhì)量，減少停工帶來的損失等。

四、IT革新推動制造業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型

目前，很多領(lǐng)先的制造企業(yè)都已認(rèn)識到從“賣產(chǎn)品”向“賣服務(wù)”轉(zhuǎn)型的重要性。利用思科物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將原有產(chǎn)品輕松升級為“互聯(lián)”產(chǎn)品，再利用思科大數(shù)據(jù)分析工具分析產(chǎn)品運(yùn)行數(shù)據(jù)，就可以將分析結(jié)果打包成幫助用戶預(yù)測設(shè)備故障，分析使用習(xí)慣等的服務(wù)。對制造企業(yè)來說，“賣服務(wù)”不但增加了收入，還提升了客戶的體驗(yàn)，有助于保留客戶。

1.Sub-Zero

Sub-Zero是美國一家專注制造高端廚房設(shè)備的公司。每年都要向市場投放大量新款產(chǎn)品。但Sub-Zero面臨的一大挑戰(zhàn)是它的研發(fā)部門和生產(chǎn)部門分處兩地，平時(shí)溝通起來很不方便。差旅費(fèi)用花了很多，但員工們?nèi)匀槐г股a(chǎn)中遇到的問題無法得到研發(fā)部門的及時(shí)解決，或者研發(fā)人員的意圖沒有被生產(chǎn)部門準(zhǔn)確領(lǐng)會。這些問題最終會導(dǎo)致新產(chǎn)品上市時(shí)間一再推遲。

為了解決這個(gè)問題，Sub-Zero在車間部署了無線網(wǎng)絡(luò)和移動視頻協(xié)作系統(tǒng)。在辦公室里的專家可以通過計(jì)算機(jī)、平板電腦看到車間里的情況，就像身處其間一樣。通過視頻和語音功能，車間里的工人不僅能夠與遠(yuǎn)在辦公室里的研發(fā)人員一起討論設(shè)計(jì)和生產(chǎn)問題，還能隨時(shí)邀請零件供應(yīng)商參加討論，系統(tǒng)還能對這些會話進(jìn)行記錄以備后用。由于使用效果良好，Sub-Zero還把這套系統(tǒng)推廣到代理商和分銷商，以提高產(chǎn)品培訓(xùn)的效率。

現(xiàn)在，Sub-Zero的新產(chǎn)品上市時(shí)間不但縮短了23%，還能在每個(gè)項(xiàng)目上節(jié)省大約10萬美元的差旅費(fèi)用，更將調(diào)整設(shè)計(jì)的時(shí)間從幾天縮減到幾小時(shí)。

2.通用汽車

通用汽車的工廠遍布全球，而且還在加速在新興市場布局。但原來的網(wǎng)絡(luò)不但難于管理，還不穩(wěn)定，而且維護(hù)成本也高。這在競爭激烈的汽車市場是難以接受的。為此，通用汽車在全球所有工廠部署了一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)，全球運(yùn)維團(tuán)隊(duì)可以監(jiān)控每一家工廠的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，并且及時(shí)排除網(wǎng)絡(luò)故障。

標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)帶來的好處立竿見影。首先每家工廠的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類和數(shù)量大為減少，備件庫存量和維護(hù)人員數(shù)量也相應(yīng)減少了。其次，可以用更少的人去新工廠搭建網(wǎng)絡(luò)，但部署速度卻快了，使工廠可以快速投產(chǎn)。而且網(wǎng)絡(luò)還比以前更穩(wěn)定，由于網(wǎng)絡(luò)宕機(jī)導(dǎo)致的停工也大為減少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通用汽車可以在項(xiàng)目實(shí)施后的五年里獲得166%的投資回報(bào)。

3.泰格醫(yī)藥

杭州泰格醫(yī)藥科技股份有限公司是一家專注于為新藥研發(fā)提供臨床試驗(yàn)全過程專業(yè)服務(wù)的企業(yè)。為了創(chuàng)造更好的客戶體驗(yàn)，泰格醫(yī)藥計(jì)劃建立包含所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的云平臺，使客戶隨時(shí)了解試驗(yàn)的進(jìn)展。但高昂的建設(shè)運(yùn)維成本和復(fù)雜的技術(shù)一度讓決策領(lǐng)導(dǎo)很頭疼。

為了克服這些阻礙，泰格醫(yī)藥大膽嘗試?yán)媚軌蛉诤暇W(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲功能的超融合系統(tǒng)搭建私有云平臺，在短時(shí)間內(nèi)就取得了良好的收益。

簡單易用的云平臺不僅讓客戶可以了解到驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，方便計(jì)劃未來工作，也把有限的IT技術(shù)人員從繁重的日常維護(hù)工作中解放出來。這樣做既提升了管理效率，也易于擴(kuò)展，滿足未來業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需要，還方便整合已有資源，保護(hù)歷史投資。

4.發(fā)那科

發(fā)那科作為全球四大機(jī)器人制造商之一，其產(chǎn)品成為許多企業(yè)的重要裝備。然而，一旦機(jī)器人發(fā)生故障，會給企業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。據(jù)某汽車廠商推算，平均每分鐘意外停機(jī)會導(dǎo)致200萬日元的損失。

為了幫助企業(yè)避免意外停機(jī)，發(fā)那科為客戶提供了一套“零停機(jī)解決方案”。通過在發(fā)那科的數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)器人體內(nèi)傳感器里的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)異常預(yù)測故障的發(fā)生時(shí)間，提醒工程師提前維護(hù)設(shè)備，避免停機(jī)。

發(fā)那科在某汽車大廠商位于北美的工廠實(shí)施了該解決方案的中試項(xiàng)目，成功將機(jī)器的停機(jī)時(shí)間減少為零，提高了綜合設(shè)備效率（OEE：OverallEquipmentEfficiency）。這套方案也使發(fā)那科從單純的產(chǎn)品提供商，變成增值服務(wù)提供商。這樣做既增強(qiáng)了客戶忠誠度，也提高了產(chǎn)品價(jià)值，還拓寬了收入來源。

以上五家企業(yè)雖然應(yīng)用各不相同，但都是圍繞IT基礎(chǔ)架構(gòu)展開優(yōu)化。比如Sub-Zero，發(fā)那科，通用汽車都是在建立了可靠的互聯(lián)工廠架構(gòu)后，分別選擇在生產(chǎn)協(xié)同，霧計(jì)算，大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)行深入應(yīng)用。而泰格醫(yī)藥因?yàn)楠?dú)特的業(yè)務(wù)模式，用私有云打通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與客戶服務(wù)體系，帶給客戶創(chuàng)新的體驗(yàn)。

總結(jié)

在現(xiàn)代企業(yè)中的創(chuàng)新，早已不是閉門造車就可以完成的，而是需要員工，甚至是供應(yīng)商的廣泛參與，腦力激蕩更容易迸發(fā)創(chuàng)新的火花。有了思科協(xié)作工具，不同部門、不同企業(yè)的員工可以方便的利用平板電腦，移動電話等通訊工具，在任何地方方便地一起探討問題，加速新產(chǎn)品上市速度。專家也可以從遠(yuǎn)程解決生產(chǎn)線或用戶現(xiàn)場的問題，這都是提升產(chǎn)品質(zhì)量和用戶體驗(yàn)的創(chuàng)新之舉。