迎接工業(yè)4.0智能制造的挑戰(zhàn)

工業(yè)4.0是一種透過(guò)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、大數(shù)據(jù)(Big Data) 等數(shù)字化科技，整合顧客與供應(yīng)鏈伙伴，能夠調(diào)適顧客需求、節(jié)約資源，達(dá)成大量個(gè)別訂制生產(chǎn)的智能制造。德國(guó)于2010年提出《高科技策略2020》，2011年德國(guó)科技院(ACATECH)啟用工業(yè)4.0名稱，在2011漢諾威工業(yè)展一舉成名。

工業(yè)4.0在德國(guó)政府國(guó)家政策帶動(dòng)下，已經(jīng)成為繼美國(guó)制造回流之后，全球最受注目的制造議題。工業(yè)4.0被認(rèn)為是相對(duì)于蒸汽機(jī)、電力、計(jì)算機(jī)普及的第四次工業(yè)革命。在這個(gè)德國(guó)政府定義的工業(yè)發(fā)展歷史中，英國(guó)、美國(guó)、日本被列為前三階段的代表，德國(guó)在工業(yè)4.0的當(dāng)仁不讓與營(yíng)銷得宜，凝聚了強(qiáng)大的群策群力效果，在聲勢(shì)上大幅領(lǐng)先美國(guó)2011年提倡的先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃(AMP)，更帶動(dòng)各工業(yè)國(guó)的危機(jī)意識(shí)。

本文從洞察工業(yè)4.0的本質(zhì)出發(fā)，檢視它在制造產(chǎn)業(yè)顧客價(jià)值的創(chuàng)造過(guò)程，所造成的影響。

智能制造不盡是光鮮亮麗

首先，我們認(rèn)為德國(guó)政府將以日本為代表的工業(yè)3.0， 與計(jì)算機(jī)化畫(huà)上等號(hào)，是讓工業(yè)4.0遭到誤解的重要原因。固然在1980年代日本電子電機(jī)產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)領(lǐng)先全球，其競(jìng)爭(zhēng)力卻不在計(jì)算機(jī)或電子零組件，而在受到汽車產(chǎn)業(yè)影響的日本生產(chǎn)模式。因此，嚴(yán)格說(shuō)工業(yè)3.0的TPS超過(guò)計(jì)算機(jī)化與信息化。

2018年1月底，日本制造系統(tǒng)廠商N(yùn)EC的智能制造資深專家金子典雅，在歡迎我們到訪的報(bào)告提出了幾個(gè)重要觀點(diǎn)。

▲“制造企業(yè)要先做好結(jié)合本身生產(chǎn)流程與供貨商流程基礎(chǔ)， 活用IT才能事半功倍!”

▲“協(xié)助顧客企業(yè)厘清物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)入目的，比任何事情都要重要!”

▲“物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合云端，看起來(lái)是很酷或很炫的流行或趨勢(shì)，但落實(shí)到制造現(xiàn)場(chǎng)仍然顯得非常樸實(shí)，需要實(shí)事求是!”

同行的伙伴包括本書(shū)的四位作者都一致認(rèn)為，這是我們聽(tīng)過(guò)最實(shí)在的智能制造報(bào)告。事實(shí)上，智能制造一點(diǎn)都不新。RFID、條形碼就是物聯(lián)網(wǎng)，資料探勘(Data Mining)宛如大數(shù)據(jù)。日本在工業(yè)3.0領(lǐng)先既不是信息工具，也不是以MRP為代表的演算功能，而是最基礎(chǔ)、以顧客為導(dǎo)向的標(biāo)準(zhǔn)化與流程化。因此，如果認(rèn)為導(dǎo)入IT工具或投資智慧工廠就可以獲利，是典型將手段當(dāng)目的，推動(dòng)意義將大打折扣。

因此，對(duì)于經(jīng)營(yíng)者最關(guān)心的議題：“政府積極提倡，工業(yè)4.0的投資真的能夠回收嗎?”作者的回答相當(dāng)明確：“這是沒(méi)有答案的問(wèn)題，因?yàn)楣I(yè)4.0代表一種數(shù)字化科技，一種手段。”

我們認(rèn)為，以價(jià)值創(chuàng)造為目的，工業(yè)4.0在本質(zhì)上是精實(shí)系統(tǒng)的延伸，是一種精實(shí)智能制造。在精實(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，能否從顧客價(jià)值觀點(diǎn)出發(fā)，秉持開(kāi)放精神發(fā)展出Solution Business，則是迎接工業(yè)4.0智能制造的最大挑戰(zhàn)。

顧客價(jià)值創(chuàng)造：MAKINO vs. FANUC

源自豐田生產(chǎn)體系的精實(shí)系統(tǒng)，主張“為后制程制造”與“平準(zhǔn)化生產(chǎn)”，在本質(zhì)上具備顧客價(jià)值、精實(shí)流程，以及產(chǎn)出穩(wěn)定而能夠預(yù)測(cè)等特質(zhì)。這些特質(zhì)正是工業(yè)4.0追求的目標(biāo)。豐田汽車堅(jiān)持：(1)先合理流程再進(jìn)行計(jì)算機(jī)化、(2)動(dòng)腦筋與用心「改善」、(3)結(jié)合供貨商一起學(xué)習(xí)。而這三大堅(jiān)持，也正是支配智能制造是否成功的軟實(shí)力。

相對(duì)而言，堅(jiān)持現(xiàn)場(chǎng)主義的精實(shí)系統(tǒng)，卻有可能忽略ICT技術(shù)的新型智慧能力。換句話說(shuō)，ICT技術(shù)影響制造日新月異、傳感器的廉價(jià)與普及，讓物聯(lián)網(wǎng)提供具科學(xué)依據(jù)之優(yōu)異課題與問(wèn)題解決水平。讓精實(shí)系統(tǒng)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)顧客價(jià)值與源自傳感器的數(shù)據(jù)取得與分析的價(jià)值創(chuàng)造結(jié)合，形成徹底消除浪費(fèi)、具備個(gè)別訂制精神的精實(shí)智能制造，可能是工業(yè)4.0最重要的貢獻(xiàn)。

我們最近考察日本工具機(jī)大廠MAKINO(牧野銑床)，與高木幸久本部長(zhǎng)、饗場(chǎng)達(dá)明本部長(zhǎng)有非常深入的交流。我們發(fā)現(xiàn)MAKINO正結(jié)合市場(chǎng)機(jī)會(huì)邁向歷史高峰，制造現(xiàn)場(chǎng)第一線的精實(shí)系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，展現(xiàn)了兩者間的相輔相成。我們觀察到的特質(zhì)包括：

1、重視并堅(jiān)持核心技術(shù)(如主軸)的內(nèi)制、精進(jìn)、驗(yàn)證與傳承;

2、重視技術(shù)系統(tǒng)整合能力，整合方法以人員技術(shù)達(dá)成為主、軟件工具應(yīng)用為輔;

3、機(jī)連機(jī)的軟件開(kāi)發(fā)以最務(wù)實(shí)的OEE(綜合設(shè)備效率)為指針、不談大數(shù)據(jù)等抽象項(xiàng)目;

4、相同概念也用在現(xiàn)場(chǎng)組裝進(jìn)度、人員潛力發(fā)揮、配套供料與供貨商管理;

5、物聯(lián)網(wǎng)與AI不僅不會(huì)取代人力，經(jīng)過(guò)工作內(nèi)容的務(wù)實(shí)分析與區(qū)隔，甚至可活用家庭主婦等社會(huì)剩余人力，緩和少子化與高齡化沖擊，以及因應(yīng)旺季發(fā)展的彈性需求。

位于富士山山麓的發(fā)那科(FANUC)則提供了迥異的思維。發(fā)那科宛如一個(gè)王國(guó)，擁有39棟廠房或研究大樓，我們由小針專務(wù)導(dǎo)覽了其中的6棟。堅(jiān)持質(zhì)量與保證服務(wù)堪稱兩大特質(zhì)，因此人力也幾乎都投在開(kāi)發(fā)技術(shù)與營(yíng)業(yè)服務(wù)，其他部門都傾全力、不設(shè)限的活用機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備。我們參觀的機(jī)械加工、機(jī)器人組裝與伺服馬達(dá)組裝，正是上述理念的實(shí)踐典范;在結(jié)合工業(yè)機(jī)器人與NC控制器推廣上，則非常智慧。因此，小針專務(wù)說(shuō)，發(fā)那科的制造思想迥異于豐田，他們沒(méi)有推動(dòng)TPS。在物聯(lián)網(wǎng)方面發(fā)那科則秉持開(kāi)放觀點(diǎn)，致力于自己擅長(zhǎng)的控制、技術(shù)與機(jī)連機(jī)部份，無(wú)意參與云端或大數(shù)據(jù)。

MAKINO的多樣少量、訂制等產(chǎn)品特質(zhì)，與發(fā)那科鎖定了機(jī)器人與NC控制器等可量產(chǎn)的制造設(shè)備核心或延伸單體，盡管型態(tài)迥異，高顧客價(jià)值帶動(dòng)高獲利，卻有異曲同工之妙。

價(jià)值創(chuàng)造型智能制造的三個(gè)特質(zhì)

發(fā)那科畢竟是特例，Panasonic的近期主張也非常具有代表性：高質(zhì)量大量制造的思想已經(jīng)阻礙日本制造企業(yè)的創(chuàng)新，從顧客價(jià)值出發(fā)的訂制、多樣少量產(chǎn)品趨勢(shì)，才是創(chuàng)新主流。產(chǎn)品數(shù)字化結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)(IoT)日漸普及，智慧社會(huì)已經(jīng)出現(xiàn)。然而，我們檢視支持智能社會(huì)需求產(chǎn)品的制造現(xiàn)場(chǎng)本身，物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值創(chuàng)造應(yīng)用，具備三個(gè)特質(zhì)：

第一，物聯(lián)網(wǎng)代表IT技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)從1985年以MRP為代表的演算能力、經(jīng)過(guò)2000年以ERP為代表的跨越企業(yè)籓籬，進(jìn)入無(wú)遠(yuǎn)弗屆。物聯(lián)網(wǎng)有能力實(shí)時(shí)掌握企業(yè)內(nèi)外的變化，區(qū)別個(gè)別企業(yè)的核心能力與公共財(cái)?shù)慕?jīng)營(yíng)資源，才能回避網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)、享受開(kāi)放創(chuàng)新環(huán)境。

第二，將前項(xiàng)取得的數(shù)據(jù)或結(jié)果，達(dá)到控制系統(tǒng)狀態(tài)并追求優(yōu)化。此處的優(yōu)化代表一種解決問(wèn)題的流程，從顧客價(jià)值觀點(diǎn)，也可以說(shuō)是一種制造服務(wù)化或解決顧客困擾的軟件流程。

第三，提出解決方案。對(duì)系統(tǒng)而言，代表一種能因應(yīng)狀況變化，自律地調(diào)整達(dá)成目標(biāo)的過(guò)程。如自動(dòng)駕駛、自動(dòng)排除故障、軟件自動(dòng)升級(jí)等。在實(shí)體系統(tǒng)或組織間關(guān)系則包括可靠度或信任關(guān)系等層級(jí)的解決機(jī)制。

開(kāi)放創(chuàng)新為加州柏克萊大學(xué)伽斯柏(Henry Chesbrough)教授所提出，主張企業(yè)打破封閉的研發(fā)界線，廣泛與外界共享創(chuàng)新的素材和能量，達(dá)到共享知識(shí)、共創(chuàng)市場(chǎng)目標(biāo)。我們比較20年前勢(shì)均力敵的日本半導(dǎo)體企業(yè)(如日本真空、佳能)與荷蘭的ASML，如今已經(jīng)相差五倍以上，開(kāi)放創(chuàng)新堪稱主因。最近發(fā)那科主導(dǎo)的Field System，豐田汽車的自動(dòng)駕駛發(fā)展，紛紛提倡公開(kāi)專利或開(kāi)放聯(lián)網(wǎng)等，改采開(kāi)放創(chuàng)新策略，其來(lái)有自。

在下一章，我們將提出智能制造基本型的3S(sensor、software、solution)架構(gòu)，即包括實(shí)體體系與網(wǎng)宇系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)。正如同我們將顧客價(jià)值區(qū)分為可以客觀衡量的功能型價(jià)值與反映顧客使用流程的方案型價(jià)值一樣，精實(shí)智能制造的水平，一部份可以用工具或指標(biāo)來(lái)客觀衡量，其他部份只能由顧客主觀認(rèn)定，亦即經(jīng)實(shí)際使用或體驗(yàn)結(jié)果來(lái)認(rèn)定。

實(shí)踐智能制造的三個(gè)挑戰(zhàn)

德國(guó)相關(guān)研究陸續(xù)指出，中小企業(yè)是實(shí)踐工業(yè)4.0的最大瓶頸，日本中小企業(yè)也有相關(guān)發(fā)現(xiàn)。中小企業(yè)在能力與人才上受到限制，固然是重要原因，整個(gè)產(chǎn)業(yè)界能否連手同步迎接精實(shí)智能制造3個(gè)觀念變革的挑戰(zhàn)，才是最大關(guān)鍵。

第一，堅(jiān)持后制程就是顧客，關(guān)注對(duì)最終顧客的貢獻(xiàn)。從觀察后制程實(shí)際作業(yè)流程或?qū)ψ罱K顧客的貢獻(xiàn)，提出解決方案，追求雙贏。包括資材管理、零組件加工、機(jī)器組裝、產(chǎn)品出貨、顧客服務(wù)，全面落實(shí)才能發(fā)揮智能制造效果。

第二，堅(jiān)持服務(wù)主導(dǎo)邏輯。顧客價(jià)值不在產(chǎn)品性能， 而是來(lái)自顧客的使用價(jià)值或感知過(guò)程。重視顧客價(jià)值的服務(wù)主導(dǎo)邏輯，是從銷售產(chǎn)品邁向提供解決方案的Solution Business的精神指標(biāo)。

第三，共創(chuàng)開(kāi)放平臺(tái)與信任機(jī)制。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息無(wú)遠(yuǎn)弗屆，開(kāi)放才能進(jìn)行3S價(jià)值創(chuàng)造，才能把餅做大、做精。信任才能從信息共享邁向價(jià)值共享，共同防止信息外流與黑客攻擊。