2021年,别再提工业4.0了

小编的话:工业4.0提出已有好些年了,这一次,作者却说要和工业4.0说拜拜,这是为什么呢?一起来看看作者的观点——

小编的话:工业4.0提出已有好些年了,这一次,作者却说要和工业4.0说拜拜,这是为什么呢?一起来看看作者的观点——

来源/工业精神(ID:IndustrieGeist)

作者/吴昊阳

自从2013年孔院长提出 工业4.0概念以来,与此题目相关的报告和技术交流我差不多也做了好几百场了,在当时的公司结合产品和技术特征提出了设计4.0、制造4.0和工厂4.0,也开始了公众号写作,在工业4.0火爆的那几年也算是也赚足了眼球。

但是 我本人对工业4.0其实并不是特别感冒,而且特别反对中国制造业一窝蜂地跟进搞工业4.0或智能制造项目,并不是说这些概念不好,只是 它并不是一个普适性的技术发展规律。中国民营制造业经过40多年的快速发展,到近期确实遇到很多瓶颈,但工业4.0或智能制造 绝不是必然的转型升级的路径。而且制造业的发展 也并没有什么必然的规律

很多务实经济学专家指出:中国的制造业不要好高骛远,要先补2.0的课,再落实3.0,4.0离我们还太远。这个建议的出发点是好的,我本人也反对不顾自然法则的“大跃进”。但是这个论断的逻辑并不正确。因为 从工业1.0到4.0并不存在相互取代的关系,而是 共生且并行发展的。即便在4.0时代的欧美国家也存在大量1.0时代的制造技术、设备、理论和生产方式。

例如,早在工业1.0之前工厂尚未出现,所有的制造都是在家庭作坊中完成的,不妨 把前工业时期称为工业0.0。当时的生产模式可称之为“ 家庭作坊式生产”:没有机器,没有生产线,所有的制造都靠手工和简单的工具。面包坊、裁缝店、铁匠铺都属于这种“落后”的生产模式。不幸的是,即便到现在,在制造业最发达的欧美和日本等国,家庭作坊式生产仍然普遍存在, 二三十人的小微制造企业俯拾即是,而且 技术水平相当高,最典型的行当 恰恰是自动化设备的研发和生产。

如果要搭建一个自动化生产线, 所有的零部件都可以外购,那么生产过程就是装配。因为这种生产线的产量小,并且非标程度高,因此没有办法搞流水线作业,而装配所使用的工具 无外乎扳手和螺丝刀,搬运工具也不是现在时髦的AGV小车或机器人,而是最普通的电葫芦和叉车,就连组织方式也采用传统的 家族企业模式和学徒制这不就是工业0.0时代的家庭作坊式生产吗?你可以说组装自动化生产线这种 生产方式和生产工具是落后的,但自动化生产线作为 工业产品本身却是先进的。

用一句多层嵌套的逻辑表达就是:制造“智能制造”设备的 制造过程,并不是通过智能制造实现的,而是采用了 最原始的制造模式。

不管是衣服、鞋帽,还是 跑车、机床,甚至卫星、火箭、 光刻机,只要产量不大,就都适合采用工业0.0的生产方式和生产工具,而生产方式只有适合不适合,没有落后不落后的说法。比如 LV定制或宇航服的生产,都是在同样的缝纫机上,由女工 手工缝制而成的,生产方式与阿里犀牛或红领西服的柔性制衣系统相比是大大落后的,但其产品价值或科技含量却远高于淘宝上卖的衣服。

制造不能脱离产品而存在,而广义的制造( 既生产,Production,其字根Produc-有孕育,创造之意)也是包含产品开发和售后服务的。而 工业4.0讲的是狭义的制造既手工制作,Manufacturing,其字根Manu-就是手的意思)。

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上图是中国业内普遍对工业4.0 的理解(摘自知乎,而我个人认为 这种对制造业发展逻辑的理解是混乱的):按照当前世界的共识,工业1.0是蒸汽机时代,工业2.0是电气化时代,工业3.0是信息化时代,而工业4.0其实就是“互联网+制造”,也就是所谓的 智能化时代。这个概念最开始是由德国提出的,到了美国是“工业互联网”,到中国则被称为“ 中国制造2025”。

我国的制造业要突破瓶颈,就不能仅仅着眼于狭义的制造, 不能只看到制造过程本身,更要关注产品和工艺(此处不做展开讨论)。

上图中说工业2.0是电气化与自动化时代,但“ 自动化电动化是相互独立的。早在1.0的机械制造时代就已经出现了成熟的自动化技术:棘轮和凸轮等机械机构被设计出来,用于实现逻辑和运动控制,比如 钟表就是经典的机械自动化产品。而在大机械时代, 水轮机和蒸汽机就已经通过皮带把动力传送到工厂内部,并带动复杂的机械机构实现自动化生产。而蒸 汽机很早就采用了离心节速器控制蒸汽阀门和转速,成为 自动控制的经典案例

机械化棉纺厂生产线:水轮机和蒸汽机时代动力源通常在工厂外部,通过皮带把动力转给车间内的自动化设备。

倒是可以说工业 2.0是电气自动化时代,而工业1.0是机械自动化时代。从1.0到2.0 标志性的技术并不是出现了自动化,而是驱动自动化的动力发生了改变,本质上是一次 动力革命。除了电力,还有 气压和液压驱动。3.0时代则可以理解为 信息的自动化,即用自动化的方式处理信息。

在工程领域,理论往往落后于实践。尽管信息论和控制论这两部现代工程学经典理论都产生于工业3.0时代,但早在0.0时代人类的能工巧匠 就已经开始尝试用信息编码来控制自动化设备。例如下图的“ 金属碟状多音轨音乐盒”,我这个命名应该还是比较准确的描述了这个古代仪器的特征: 与八音盒类似,圆盘上凸点转过的地方发出声响,金属碟转动几周后,所有音轨上记录的音符被播放完毕。这里, 乐谱作为信息是通过凸点记录在金属碟片上面的,在古代欧洲甚至有投币就可以自动选择喜欢的曲子,感兴趣的读者可以打开图片下面的视频。

机械自动化时代 对机器的逻辑控制也是同样的原理,如果要运行其他程序,那么只需要更换这种带金属凸点的滚筒或者带孔的纸带即可。 下面两个视频就是用纸袋控制乐器演奏,今天仍让人叹为观止。

不管是用棘轮还是继电开关控制机器,都可以 用这种纸带作为控制程序也就是信息的载体,但是对信息的处理是非常麻烦且耗时的。比如把乐谱转成纸带孔这个编译过程就没法自动完成。而 发明计算机的最初动因就是为了对情报自动进行解码和编码,就是对信息进行自动化处理。在我看来 所谓的信息化就是“信息自动化”。

计算机技术给制造业带来的变革是可以快速重构的可编程的自动化, 是对信息的自动化处理。工业3.0时代,PLC的重要性在于它是可编程的控制器,而 实现自动化的执行机构则仍然是工业1.0和2.0时代的机械,马达、气缸和液压缸等。

如果说3.0是电子信息时代,那么PLC就不能算是那个时代制造业标志性的技术。因为PLC对信息的处理能力有限,只能控制开关量进而对执行机构进行逻辑控制。而在PLC出现之前, 继电器和各种机械机构就可以完美地解决逻辑控制问题了,而 纸带和磁带也解决了程序控制问题。况且,同样是控制器,DCS在流程制造中的作用更是划时代的, 孔院长只提了PLC,显然是太偏心离散制造了,而且是狭义的离散制造业。

如果大家都认同3.0是信息化(信息自动化)时代,那么在这个时代,为制造业解决最大的信息处理问题的 无疑是制图,不管机械图还是电路图,工程师们处理图纸信息所消耗的时间和精力才是最大的。所以 CAD才是这个时代的王者,PLC根本排不上。

如果 互联网加制造就是工业4.0, 那么工业4.0绝不能算是第四次工业革命,充其量是第四次工业革命的前奏。即便是CPS或数字孪生,也都是工业3.0时代的产物,绝不是那种可以与蒸汽机、电动机和计算机相比肩的颠覆性技术。

我们可以用“ 吓尿程度”来评估目前是否正在进行第四次工业革命。假设我们 让瓦特通过时间旅行穿越到1930年代的美国,那么他多半会被灯红酒绿的夜生活和穿梭往来的汽车吓尿;如果 让爱迪生穿越到90年代,他也多半会惊讶于各种电子产品和互联网,尽管他是电气时代伟大的发明家,但穿越之后也只能在信息时代做个普通人;要是 让图灵穿越到现在,想必他一下子就能理解我们现在所处的信息社会的运作方式,不出几个月他就会再次成为信息领域顶尖的高手。所以 如果想让图灵惊掉下巴还需要更加颠覆性的技术革命和产业革命,可见真正意义的 第四次工业革命尚未开始。

“工业4.0理论”(姑且称它是一种制造业发展的理论吧) 最大的缺陷就在于它对正在发生的第四次工业革命和科技革命缺乏远见。只看到了当下成熟的网络技术,而对 人工智能、新材料、新工艺等有可能颠覆现代制造业的技术和理论缺乏想象力。

来源/工业精神(ID:IndustrieGeist);作者/吴昊阳注:本图文系网络转载,文中为作者独立观点,不代表机械社区立场;如有侵权烦请联系处理。

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THE END
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