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智能制造在美国、德国、日本有甚么分歧?

发布时间 : 2020-03-12 12:34:07 浏览: 803次 来源:安博电竞 作者:安博电竞
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在西方国度有如许一句话:Tolivewell,anationmustproducewell,申明制造业是一个国度综合国力最主要的表现。

在履历了互联网泡沫和经济危机后,世界列国,特别是发财国度最先从头意想到制造业的主要性,也在从头审阅本身竞争力的好坏势。

第四次工业革命的到来为各个国度供给了成长和转型的机缘,也面对竞争力款式转变的挑战,智能制造成为列国竞争的新疆场。列国环绕制造业,都提出了响应的计谋——美国的“国度制造立异收集”、德国的“工业4.0”,日本的“工业价值链”,固然还中国的“中国制造2025”。那末,这些计谋之间有何差别呢?而构成这些差别的底子缘由又是甚么?

1/对常识的理解、堆集和传承体例差别,决议了制造哲学和文化

对制造业而言,简单地来说便是“发现问题(好比质量缺点、精度缺掉、装备故障、本钱较高、效力低劣等)、领会问题,在此进程中获得信息,并将其抽象化为常识,再操纵常识去熟悉、解决和避免问题的进程。”

领会息争决问题的手段和方式决议了所取得常识的情势,而将常识抽象化加以应用的进程和情势则决议了常识传承的情势。这个进程可以经由过程“人来完成”、“数据来完成”或是“系统来完成”,这也是决议一个国度制造哲学的最底子缘由。

2/日本:“经由过程组织文化和人的练习不竭改良,在常识承载上很是依靠人”

日本怪异的克忍、遵从和集体不雅念文化也深深地影响了日本的制造文化,其最首要的特点就是经由过程组织的不竭优化、文化扶植和人的练习来解决出产系统中的问题。这一点相信国内很多制造企业都感同身受,由于大师在接管精益培训的时辰被频频强调的3个方面就是“公司文化”、“三级组织”和“人材练习”。最典型的表现就是日本在20世纪70年月提出的以“全出产系统保护(TPM)”为焦点的出产治理系统。其焦点思惟可以用“三全”来归纳综合:全效力、全系统和全员介入。实现体例首要包罗在3个方面的改良:提高工作技术、改良团队精力和改良工作情况,乃至在20世纪90年月今后日本选择“精益制造(LeanManufacturing)”作为其转型标的目的,而非“6-sigma质量治理系统”。

日本企业在人材的培育方面也是竭尽全力的,特别是“雇员毕生制”文化,将雇员与企业的命运慎密联系在一路,使得人的经验和常识可以或许在企业内部堆集、应用和传承。

日本企业解决问题的体例凡是是:

产生问题→人员敏捷到现场、确认现物、探讨实际(三现),并解决问题→阐发问题发生的缘由,经由过程改良来避免问题

终究的常识落在了人的身上,人的技术晋升以后,解决和避免问题的能力也就上升了。

是以对日本企业而言,员工是最主要的价值,对人的信赖远胜在对装备、数据和系统的信赖,所有的主动化或是信息化扶植也都是环绕着帮忙人去工作为目标,所以日本企业历来不漫谈机械换人或是无人工场。假如中国想要进修工匠精力,那末最应当鉴戒的是日本孕育工匠的组织文化和轨制。可是如许的文化在近几年碰到了一个十分庞大的挑战,就是日本的老龄化和制造业年青一代年夜量欠缺的问题,使得没有人可以或许去传承这些常识。

日本也意想到了本身在数据和信息系统方面的缺掉,最先在这些方面发力。这一点在日本的“工业价值链财产同盟”的构架和方针上可以或许清楚地看到。该同盟提出的19条工作项目中有7条与年夜数据直接相干。可以说日本的转型计谋是应对其生齿布局问题和社会矛盾的无奈之举,焦点是要解决替换人的常识获得和传承体例。

但日本在转型进程中一样面对着很多挑战:起首是数据堆集的缺掉,使得常识和经验从人转移到信息化系统和制造系统的进程中贫乏了根据和判定尺度。其次是日本工业企业守旧的文化、造成软件和IT手艺人材的缺掉,正如日本经产省发布的《2015年制造白皮书》中所表达的忧愁:“相对在德国和美国正在加速的制造业变化,此刻日本企业表示出正视软件的姿态。”

3/德国:“经由过程装备和出产系统的不竭进级,将常识固化在装备上”

德国的进步前辈装备和主动化的出产线是环球著名的,可以说在设备制造业的实力上有着傲视群雄的资历。同时德国人严谨的气概,和其怪异的“学徒制”高档教育模式,使得德国制造业的气概很是务实,理论研究与工业利用的连系也最慎密。但是德国也很早就面对劳动力欠缺的间题,在2015年列国竞争力指数的陈述中,劳动力是德国独一弱在立异驱动型国度平均程度的一项。是以,德国不能不经由过程研发更进步前辈的设备和高度集成主动的出产线来填补这个不足。

德国的制造业解决问题的逻辑是:

产生问题→人(或设备)解决问题→将解决问题的常识和流程固化到设备和出产线中→对类似问题主动解决或避免

举个比力直不雅的例子来比力日本和德国解决问题体例的分歧:假如出产线上常常产生物料分拣犯错的现象,那末日本的解决体例很有多是改良物料辨识度(色彩等)、员工练习,和设置复查轨制。而德国则极可能会设计一个射频辨认(RFID)扫码主动分拣系统,或是操纵图象辨认+机械手臂主动进行分拣。

又好比,德国很早就将误差抵偿、美金具寿命猜测、多轴同步性算法、主轴震频抵偿等解决体例以功能包的情势固化到了机床中,是以即使是对制造工艺和操作其实不谙练的工人也可以或许出产出靠得住的产物。也恰是这个缘由成绩了德国世界第一的设备制造业年夜国地位。

除在出产现场寻求问题的主动解决以外,在企业的治理和经营方面也可以或许看到其极力削减报酬影响身分的尽力。好比最好的ERP、MES、APS等软件供给商都来自德国,年夜量的信息录入和打算的生成和追溯经由过程软件主动完成,尽可能削减报酬身分带来的不肯定性。

但是,德国一样对数据的收集贫乏堆集,由于在德国的制造系统中对故障和缺点采取零容忍的立场,呈现了问题就经由过程设备真个革新一劳永逸地解决。在德国人的意识中不答应呈现问題,也就天然不会由问题发生数据,最直接的表示就是找遍德国的高校和企业,几近没有人在做装备预诊与健康治理(PHM)和虚拟丈量等质量猜测性阐发。别的因为德国出产线的高度主动化和集成化,使得其整体装备效力(OEE)很是不变,操纵数据进行优化的空间也较小。

德国依托设备和工业产物的出口取得了庞大的经济回报,由于产物优异的质量和靠得住性,使得德国制造具有很是好的品牌口碑。但是德国最近几年来也发现了一个问题,那就是年夜大都工业产物自己只可以或许卖一次,所以卖给一个客户以后也就少了一个客户。同时,跟着一些成长中国度的设备制造和工业能力的突起,德国的市场也在不竭被挤压。是以,在2008—2012年的5年时候里,德国工业出口几近没有增加。由此,德国最先意想到卖设备不如卖整套的解决方案,乃至同时假如还可以或许卖办事就更好了。

在是,德国提出的工业4.0打算,其背后是德国在制造系统中所堆集的常识系统集成后所发生的系统产物,同时将德国制造的常识以软件或是东西包的情势供给给客户作为增值办事,从而实此刻客户身上的可延续的盈利能力。这一点从德国的工业4.0设计框架中可以或许十分较着地看到,全部框架中的焦点要素就是“整合”,包罗纵向的整合、横向的整合和端到真个整合等,这的确太像德国制造系统的气概了,既是德国所善于的,也为其供给增值办事供给了路子。所以第四次工业革射中德国的首要目标是操纵常识进一步晋升其工业产物出口的竞争力,并发生直接的经济回报。

4/美国:“从数据和移平易近中取得新的常识,并善于倾覆和从头界说问题”

与日本和德国比拟,美国在解决问题的体例中最重视数据的感化,不管是客户的需求阐发、客户关系治理、出产进程中的质量治理、装备的健康治理、供给链治理、产物的服役期治理和办事等方面都年夜量地依托数据进行。这也造成了20世纪90年月后美国与日本选择了两种分歧的制造系统改良体例,美国企业遍及选择了很是依靠数据的6-sigma系统,而日本选择了很是依靠人和轨制的精益治理系统。

中国的制造企业在2000年今后的质量和治理鼎新上,年夜多选择了精益系统这条道路,一方面由于中国与日本文化的类似性,更多的仍是由于中国企业遍及缺少数据的堆集和信息化根本,这个问题到此刻也仍然没有解决。

除从出产系统中获得数据之外,美国还在21世纪初提出了“产物全生命周期治理(PLM)”的概念,焦点是对所有与产物相干的数据在全部生命周期内进行治理,治理的对象即为产物的数据,目标是全生命周期的增值办事和实现到设计真个数据闭环。

数据也是美国获得常识的最主要路子,不但仅是对数据堆集的正视,更主要的是对数据阐发的正视,和企业决议计划从数据所反应出来的事实动身的治理文化。从数据中发掘出的分歧身分之间的联系关系性、事物之间的因果关系,对一个现象定性和定量的描写和某一个问题产生的进程等,都可以经由过程阐发数据后成立的模子来描写,这也是常识构成和传承的进程。

除操纵常识去解决问题之外,美国也很是善于操纵常识进行倾覆式立异,从而对问题进行从头界说。例如美国的航空策动机制造业,下降策动机的油耗是需要解决的主要问题。年夜大都企业会从设计、材料、工艺、节制优化等角度去解决这个问题,但是通用电气公司(GE)发现飞机的油耗与飞翔员的驾驶习惯和策动机的调养环境很是相干,在是就从制造端跳出来转向运维端去解决这个问题,收到的结果比从制造真个改良还要较着。这也就是GE在推行工业互联网时所提出的“1%的气力(Powerof1%)”的根据和决定信念来历,其实与制造并没有太年夜的关系。所以美国在智能制造革射中的要害词仍然是“倾覆”,这一点从其新的计谋结构中可以清晰地看到,操纵工业互联网倾覆制造业的价值系统,操纵数字化、新材料和新的出产体例(3D打印等)去倾覆制造业的出产体例。

美国、日本、德国

将来鼎新的结构是如何的

我们从日本、德国和美国三者之间文化差别性方面阐发了三个国度对智能制造革命的理解、偏重点和目标的分歧。除此之外,这些国度的竞争力差别也是造成其计谋标的目的差别的要害身分,此中列国在制造价值链的散布和将来结构的分歧起了决议性的感化。

出产勾当中的价值要素散布从上游到下流顺次是:设法立异与需求缔造→原材料与根本使能手艺→要害裝备与焦点零部件→出产进程与出产系统→产物和办事。

在全部价值要素的散布中,中国在出产进程与出产系统这两个环节具有优势(首要表现在劳动本钱和出产能力方面),可是在其它各个环节中均处在劣势。

那末,假如进行横向比力,世界各首要国度在出产勾当中价值要素的地位,和将来鼎新的结构是如何的?

1/美国:“紧紧占有出产要素的上游,尽力向下流延长”

美国在出产勾当要素的散布中,在设法立异和需求缔造、原材料和使能手艺,和产物增值办事端,具有较着优势。美国工业系统的焦点竞争力首要来历在“6s的生态系统”:

(1)航天航空:为美国制造业堆集了年夜量手艺盈利,成为美国工业系统中根本使能手艺最首要的来历。

(2)半导体:最近几年来在低耗能半导体材科的研发投入庞大,在将来智能化手艺的焦点,低耗能高机能芯片手艺上具有较着优势。

(3)页岩气:结构将来新能源和洁净能源范畴,已成为美国最首要的替换能源。

(4)智能化办事缔造经济:借助美国在计较机和信息化手艺范畴的优势,在利润最高的制造业办事端进行结构。

(5)硅谷为代表的立异精力:经由过程不竭立异发掘用户的潜伏需求,从而不竭取得新的市场和贸易机遇的蓝海。

(6)可延续人材资本。

在第四次工业革命的计谋结构方面,美国白宫在2012年3月提出了“国度制造立异收集打算”,在制造业的4年夜范畴成立9个研究立异中枢(以下图)。

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阐发美国‘6S’生态系统和制造业成长计谋结构,我们不难发现,美国力求在出产系统最根本的原料端(能源和材料)、工业产物的利用办事端(互联网手艺和ICT办事),和不竭由立异驱动的贸易模式端,紧紧把握住工业价值链傍边价值含量最高的几部门,如许即使德国的制造装备再进步前辈、中国的制造系统再高效,都可以从泉源和价值的投放端确保其竞争力的焦点优势。

2/日本:“固然在产物这个环节中丢掉年夜量市场,但财产竞争力在向上转移”

以昔日本制造的焦点竞争力首要在在出产进程与出产系统、产物和办事端。近两年来,日本两个最强势的传统财产,汽车制造和消费电子财产中的市场份额不竭被韩国、美国和中国占有,看似在产物真个优势已损失殆尽。但是在《2015年全球立异创业百强》榜单中,日本以40家入围企业成为全球最具立异力的国度。同时,在2015年的《全球制造力竞争指数》陈述中,日本也由前一年的第10位上升至第4位。其实,日本在消费电子范畴的阑珊背后是日本立异标的目的的改变,日本最先在上游的原材料和使能手艺和要害设备和要害零部件范畴具有更多的话语权。

例如松下在掉去电气行业的优势后,在汽车电子、室第能源和商务解决方案等范畴找到了新的成长机遇,同时同样成为世界上最早进的电池出产商,特斯拉电动车利用的就是松下18650电池。索尼在损失消费电子范畴老迈的地位后,在医疗范畴获得冲破,已占有了医疗内窥镜全球80%以上的份额。夏普也将焦点营业转向聪明医疗、智能室第、食物、水、空气平安和教育财产。在日本发布的《2015年制造业白皮书》中,将人工智能和机械人范畴作为重点成长标的目的,同时也将增强在材料、医疗、能源和要害零部件范畴的投入。

3/德国:“充实阐扬在要害设备与零部件、出产进程与出产系管辖域的手艺优势,经由过程办事加强盈利能力与竞争力”

德国在要害设备与焦点零部件,和出产进程与出产系统两个环节上具有十分较着的手艺优势,这首要得益在以中小企业为焦点的隐形冠军企业,和德国务实的学徒制双元教育,这二者为德国工业供给了扎实的根本,是德国制造难以被撼动的地基。

德国的隐形冠军企业几近不被外界所存眷,它们范围都不年夜,但却在其范畴占据着很高的市场份额,在全球位列前三。这些中小企业占有了德国出口总量的70%,它们的发卖回报率均跨越德国通俗企业的两倍,具有高程度的研发能力与手艺立异能力,重视产物价值与客户的贴合、高质量高效力的制造能力和精益化、柔性化的全球化高效运营系统,它们中的很年夜一部门已传承了百年。

高本质的手艺工人和工程手艺专业人材历来被看做是德国经济成长的支注,是“德国制造”产物的质量保障。旨在培育专业手艺工人的职业教育在德国社会成长中承当侧重要的脚色,并构成了一套相对完整并且不竭调剂的律例系统,保障了以双元制为首要特点的职业教育持久不变的成长。学徒不但要在出产车间里追随师傅进修适用手艺,还要到黉舍里进修需要的理论常识。在德国,每一年约计60万年青人最先接管双元制职业教育,约占同龄人数的三分之二。

德国是一个工业产物外向型的国度,因为国内市场较小和本身需求的亏弱,其工业产物几近全数用在出口,也是以成绩了德国制造业装备出口第一年夜国的地位。但是,因为以“金砖四国”为代表的新兴经济体已根基完成了工业化,东南亚和非洲国度的新一轮增加引擎还没有完全开启,致使了德国的工业设备产物需求阻滞不前。从这几年德国的工业出口总值上来看,几近没有任何的增加,这也从必然水平上影响了德国的经济成长。因而可知,德国提出工业4.0的焦点目标首要有两方面:

一是,加强德国制造的竞争力,为德国的工业装备出口开辟新的市场;

二是,改变以往只卖装备而办事性收入比重较小的状况,将重心从产物端向办事端转移,加强德国工业产物的延续盈利能力。

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