發(fā)達(dá)國家“智能制造“競爭力優(yōu)劣勢分析
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發(fā)表時間:2018/11/1 15:25:49??
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在經(jīng)歷了互聯(lián)網(wǎng)泡沫和經(jīng)濟(jì)危機后，世界各國，尤其是發(fā)達(dá)國家開始重新意識到制造業(yè)的重要性，也在重新審視自己競爭力的優(yōu)劣勢。
第四次工業(yè)革命的到來為各個國家提供了發(fā)展和轉(zhuǎn)型的機遇，也面臨競爭力格局變化的挑戰(zhàn)，智能制造成為各國競爭的新戰(zhàn)場。各國圍繞制造業(yè)，都提出了相應(yīng)的戰(zhàn)略——美國的“國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”、德國的“工業(yè)4.0”，日本的“工業(yè)價值鏈”，當(dāng)然還有中國的“中國制造2025”。那么，這些戰(zhàn)略之間有何差異呢？而形成這些差異的根本原因又是什么？
對知識的理解、積累和傳承方式差異，決定了制造哲學(xué)和文化
對制造業(yè)而言，簡單地來講即是“發(fā)現(xiàn)問題（比如質(zhì)量缺陷、精度缺失、設(shè)備故障、成本較高、效率低下等）、了解問題，在此過程中獲取信息，并將其抽象化為知識，再利用知識去認(rèn)識、解決和避免問題的過程。”
了解和解決問題的手段和方法決定了所獲得知識的形式，而將知識抽象化加以運用的過程和形式則決定了知識傳承的形式。這個過程可以通過“人來完成”、“數(shù)據(jù)來完成”或是“系統(tǒng)來完成”，這也是決定一個國家制造哲學(xué)的最根本原因。
日本：“通過組織文化和人的訓(xùn)練不斷改善，在知識承載上非常依賴人”
日本獨特的克忍、服從和集體觀念文化也深深地影響了日本的制造文化，其最主要的特征就是通過組織的不斷優(yōu)化、文化建設(shè)和人的訓(xùn)練來解決生產(chǎn)系統(tǒng)中的問題。這一點相信國內(nèi)許多制造企業(yè)都感同身受，因為大家在接受精益培訓(xùn)的時候被反復(fù)強調(diào)的3個方面就是“公司文化”、“三級組織”和“人才訓(xùn)練”。最典型的體現(xiàn)就是日本在20世紀(jì)70年代提出的以“全生產(chǎn)系統(tǒng)維護(hù)（TPM)”為核心的生產(chǎn)管理體系。其核心思想可以用“三全”來概括：全效率、全系統(tǒng)和全員參與。實現(xiàn)方式主要包括在3個方面的改善：提高工作技能、改進(jìn)團(tuán)隊精神和改善工作環(huán)境，以致在20世紀(jì)90年代以后日本選擇“精益制造（Lean Manufacturing）”作為其轉(zhuǎn)型方向，而非“6-sigma質(zhì)量管理體系”。
日本企業(yè)在人才的培養(yǎng)方面也是不遺余力的，尤其是“雇員終身制”文化，將雇員與企業(yè)的命運緊密聯(lián)系在一起，使得人的經(jīng)驗和知識能夠在企業(yè)內(nèi)部積累、運用和傳承。
日本企業(yè)解決問題的方式通常是：
發(fā)生問題→人員迅速到現(xiàn)場、確認(rèn)現(xiàn)物、探究現(xiàn)實（三現(xiàn))，并解決問題→分析問題產(chǎn)生的原因，通過改善來避免問題
最終的知識落在了人的身上，人的技能提升之后，解決和避免問題的能力也就上升了。
因此對于日本企業(yè)而言，員工是最重要的價值，對人的信任遠(yuǎn)勝于對設(shè)備、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的信任，所有的自動化或是信息化建設(shè)也都是圍繞著幫助人去工作為目的，所以日本企業(yè)從來不會談機器換人或是無人工廠。如果中國想要學(xué)習(xí)工匠精神，那么最應(yīng)該借鑒的是日本孕育工匠的組織文化和制度。但是這樣的文化在近幾年遇到了一個十分巨大的挑戰(zhàn)，就是日本的老齡化和制造業(yè)年輕一代大量短缺的問題，使得沒有人能夠去傳承這些知識。
日本也意識到了自己在數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)方面的缺失，開始在這些方面發(fā)力。這一點在日本的“工業(yè)價值鏈產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”的構(gòu)架和目標(biāo)上能夠清晰地看到。該聯(lián)盟提出的19條工作項目中有7條與大數(shù)據(jù)直接相關(guān)。可以說日本的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略是應(yīng)對其人口結(jié)構(gòu)問題和社會矛盾的無奈之舉，核心是要解決替代人的知識獲取和傳承方式。
但日本在轉(zhuǎn)型過程中同樣面臨著許多挑戰(zhàn)：首先是數(shù)據(jù)積累的缺失，使得知識和經(jīng)驗從人轉(zhuǎn)移到信息化體系和制造系統(tǒng)的過程中缺少了依據(jù)和判斷標(biāo)準(zhǔn)。其次是日本工業(yè)企業(yè)保守的文化、造成軟件和IT技術(shù)人才的缺失，正如日本經(jīng)產(chǎn)省公布的《2015年制造白皮書》中所表達(dá)的憂慮：“相對于在德國和美國正在加快的制造業(yè)變革，現(xiàn)在日本企業(yè)表現(xiàn)出重視軟件的姿態(tài)?！?/span>
德國：“通過設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)的不斷升級，將知識固化在設(shè)備上”
德國的先進(jìn)設(shè)備和自動化的生產(chǎn)線是舉世聞名的，可以說在裝備制造業(yè)的實力上有著傲視群雄的資格。同時德國人嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘L(fēng)格，以及其獨特的“學(xué)徒制”高等教育模式，使得德國制造業(yè)的風(fēng)格非常務(wù)實，理論研究與工業(yè)應(yīng)用的結(jié)合也最緊密。然而德國也很早就面臨勞動力短缺的間題，在2015年各國競爭力指數(shù)的報告中，勞動力是德國唯一弱于創(chuàng)新驅(qū)動型國家平均水平的一項。因此，德國不得不通過研發(fā)更先進(jìn)的裝備和高度集成自動的生產(chǎn)線來彌補這個不足。
德國的制造業(yè)解決問題的邏輯是：
發(fā)生問題→人（或裝備）解決問題→將解決問題的知識和流程固化到裝備和生產(chǎn)線中→對相似問題自動解決或避免
舉個比較直觀的例子來比較日本和德國解決問題方式的不同：如果生產(chǎn)線上經(jīng)常發(fā)生物料分揀出錯的現(xiàn)象，那么日本的解決方式很有可能是改善物料辨識度（顏色等）、員工訓(xùn)練，以及設(shè)置復(fù)查制度。而德國則很可能會設(shè)計一個射頻識別（RFID)掃碼自動分揀系統(tǒng)，或是利用圖像識別+機械手臂自動進(jìn)行分揀。
又比如，德國很早就將誤差補償、刀具壽命預(yù)測、多軸同步性算法、主軸震頻補償?shù)冉鉀Q方式以功能包的形式固化到了機床中，因此即便是對制造工藝和操作并不熟練的工人也能夠生產(chǎn)出可靠的產(chǎn)品。也正是這個原因成就了德國世界第一的裝備制造業(yè)大國地位。
除了在生產(chǎn)現(xiàn)場追求問題的自動解決之外，在企業(yè)的管理和經(jīng)營方面也能夠看到其盡力減少人為影響因素的努力。比如最好的ERP、MES、APS等軟件供應(yīng)商都來自德國，大量的信息錄入和計劃的生成及追溯通過軟件自動完成，盡量減少人為因素帶來的不確定性。
然而，德國同樣對數(shù)據(jù)的采集缺少積累，因為在德國的制造系統(tǒng)中對故障和缺陷采用零容忍的態(tài)度，出現(xiàn)了問題就通過裝備端的改造一勞永逸地解決。在德國人的意識中不允許出現(xiàn)問題，也就自然不會由問題產(chǎn)生數(shù)據(jù)，最直接的表現(xiàn)就是找遍德國的高校和企業(yè)，幾乎沒有人在做設(shè)備預(yù)診與健康管理（PHM)和虛擬測量等質(zhì)量預(yù)測性分析。另外由于德國生產(chǎn)線的高度自動化和集成化，使得其整體設(shè)備效率（OEE）非常穩(wěn)定，利用數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化的空間也較小。
德國依靠裝備和工業(yè)產(chǎn)品的出口獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)回報，因為產(chǎn)品優(yōu)秀的質(zhì)量和可靠性，使得德國制造擁有非常好的品牌口碑。然而德國近年來也發(fā)現(xiàn)了一個問題，那就是大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品本身只能夠賣一次，所以賣給一個客戶之后也就少了一個客戶。同時，隨著一些發(fā)展中國家的裝備制造和工業(yè)能力的崛起，德國的市場也在不斷被擠壓。因此，在2008—2012年的5年時間里，德國工業(yè)出口幾乎沒有增長。由此，德國開始意識到賣裝備不如賣整套的解決方案，甚至同時如果還能夠賣服務(wù)就更好了。
于是，德國提出的工業(yè)4.0計劃，其背后是德國在制造系統(tǒng)中所積累的知識體系集成后所產(chǎn)生的系統(tǒng)產(chǎn)品，同時將德國制造的知識以軟件或是工具包的形式提供給客戶作為增值服務(wù)，從而實現(xiàn)在客戶身上的可持續(xù)的盈利能力。這一點從德國的工業(yè)4.0設(shè)計框架中能夠十分明顯地看到，整個框架中的核心要素就是“整合”，包括縱向的整合、橫向的整合和端到端的整合等，這簡直太像德國制造體系的風(fēng)格了，既是德國所擅長的，也為其提供增值服務(wù)提供了途徑。所以第四次工業(yè)革命中德國的主要目的是利用知識進(jìn)一步提升其工業(yè)產(chǎn)品出口的競爭力，并產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)回報。
美國：“從數(shù)據(jù)和移民中獲得新的知識，并擅長顛覆和重新定義問題”
與日本和德國相比，美國在解決問題的方式中最注重數(shù)據(jù)的作用，無論是客戶的需求分析、客戶關(guān)系管理、生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管理、設(shè)備的健康管理、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品的服役期管理和服務(wù)等方面都大量地依靠數(shù)據(jù)進(jìn)行。這也造成了20世紀(jì)90年代后美國與日本選擇了兩種不同的制造系統(tǒng)改善方式，美國企業(yè)普遍選擇了非常依賴數(shù)據(jù)的6-sigma體系，而日本選擇了非常依賴人和制度的精益管理體系。
中國的制造企業(yè)在2000年以后的質(zhì)量和管理改革上，大多選擇了精益體系這條道路，一方面因為中國與日本文化的相似性，更多的還是因為中國企業(yè)普遍缺乏數(shù)據(jù)的積累和信息化基礎(chǔ)，這個問題到現(xiàn)在也依然沒有解決。
除了從生產(chǎn)系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)以外，美國還在21世紀(jì)初提出了“產(chǎn)品全生命周期管理（PLM)”的概念，核心是對所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)在整個生命周期內(nèi)進(jìn)行管理，管理的對象即為產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，目的是全生命周期的增值服務(wù)和實現(xiàn)到設(shè)計端的數(shù)據(jù)閉環(huán)。
數(shù)據(jù)也是美國獲取知識的最重要途徑，不僅僅是對數(shù)據(jù)積累的重視，更重要的是對數(shù)據(jù)分析的重視，以及企業(yè)決策從數(shù)據(jù)所反映出來的事實出發(fā)的管理文化。從數(shù)據(jù)中挖掘出的不同因素之間的關(guān)聯(lián)性、事物之間的因果關(guān)系，對一個現(xiàn)象定性和定量的描述和某一個問題發(fā)生的過程等，都可以通過分析數(shù)據(jù)后建立的模型來描述，這也是知識形成和傳承的過程。
除了利用知識去解決問題以外，美國也非常擅長利用知識進(jìn)行顛覆式創(chuàng)新，從而對問題進(jìn)行重新定義。例如美國的航空發(fā)動機制造業(yè)，降低發(fā)動機的油耗是需要解決的重要問題。大多數(shù)企業(yè)會從設(shè)計、材料、工藝、控制優(yōu)化等角度去解決這個問題，然而通用電氣公司（GE)發(fā)現(xiàn)飛機的油耗與飛行員的駕駛習(xí)慣以及發(fā)動機的保養(yǎng)情況非常相關(guān)，于是就從制造端跳出來轉(zhuǎn)向運維端去解決這個問題，收到的效果比從制造端的改善還要明顯。這也就是GE在推廣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時所提出的“1%的力量（Power of 1%)”的依據(jù)和信心來源，其實與制造并沒有太大的關(guān)系。所以美國在智能制造革命中的關(guān)鍵詞依然是“顛覆”，這一點從其新的戰(zhàn)略布局中可以清楚地看到，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)顛覆制造業(yè)的價值體系，利用數(shù)字化、新材料和新的生產(chǎn)方式（3D打印等）去顛覆制造業(yè)的生產(chǎn)方式。（來源：智能化網(wǎng)）
