大家好，今天又是周二，兔哥扯淡的日子。

上周受邀參加了西門(mén)子工業(yè)論壇，轉(zhuǎn)了一下西家的數(shù)字化技術(shù)展廳，然后又去成都參觀了那家傳說(shuō)中全國(guó)唯一的數(shù)字化工廠(chǎng)——SEWS，順便還跟成都辦事處的老同事喝了個(gè)酒（好吧，其實(shí)上周就這事最重要……）。

兔哥有個(gè)一貫的優(yōu)良品質(zhì)——不論是非，只講交情~所以這周我就幫老東家做個(gè)廣告，跟大家聊聊這個(gè)神奇的數(shù)字化工廠(chǎng)吧。

數(shù)字化工廠(chǎng)的概念

說(shuō)到數(shù)字化工廠(chǎng)，我們就不得不提到另外幾個(gè)老生常談的概念，德國(guó)的工業(yè)4.0，美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，中國(guó)的智能制造。

各種專(zhuān)家關(guān)于這幾個(gè)概念的各種解釋能裝一火車(chē)皮，咱們要是詳細(xì)辨析這幾個(gè)概念，今晚就不用吃飯了，所以我們還是簡(jiǎn)單點(diǎn)，幾句話(huà)把它說(shuō)個(gè)大概。

市場(chǎng)1.0——自然經(jīng)濟(jì)：農(nóng)業(yè)社會(huì)是自給自足的經(jīng)濟(jì)，我生產(chǎn)我消費(fèi)，偶爾拿兩個(gè)玉米棒子出去交換一下；

市場(chǎng)2.0——區(qū)域經(jīng)濟(jì)：大航海和蒸汽革命之后，人類(lèi)建立起區(qū)域經(jīng)濟(jì)，區(qū)域內(nèi)大規(guī)模貿(mào)易，區(qū)域外小規(guī)模貿(mào)易，歐洲、亞洲、美洲等七大洲的概念都是在這個(gè)階段逐漸確立起來(lái)的:

市場(chǎng)3.0——全球經(jīng)濟(jì)：電力和信息革命大大降低了人們跨地協(xié)作的成本，全球經(jīng)濟(jì)建立起來(lái)，整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)分散到全球的每一個(gè)角落，地球村的概念出現(xiàn)；

市場(chǎng)4.0——碎片經(jīng)濟(jì)：互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的社群化，使不同社群間的價(jià)值觀差異越來(lái)越明顯，人們?cè)絹?lái)越難以相互理解，幾百年被整合起來(lái)的市場(chǎng)再次被打碎，形成眾多個(gè)性化需求。

為了適應(yīng)這個(gè)碎片化的新經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)，傳統(tǒng)規(guī)模驅(qū)動(dòng)的大工業(yè)生產(chǎn)，必須要變成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的小工業(yè)生產(chǎn)，這就是所謂第四次工業(yè)革命的源頭。

對(duì)于如何讓數(shù)據(jù)在工業(yè)中發(fā)揮作用的方法，世界各國(guó)吵吵嚷嚷，意見(jiàn)不一。

德國(guó)是最好的制造基地，它的“工業(yè)4.0”，更關(guān)注生產(chǎn)車(chē)間里的數(shù)字化，也就是生產(chǎn)過(guò)程的Smart。

美國(guó)是最大的消費(fèi)基地，它的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，更關(guān)注最終產(chǎn)品的智能化，也就是產(chǎn)品本身的Intelligence。

而中國(guó)制造，有咱最大最牛政府的特點(diǎn)，更偏重政府產(chǎn)業(yè)政策的指導(dǎo)方向，也就是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的Guideline。

把大象關(guān)冰箱需要三步，把工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)還要多一步，分四步走：

一是精益工廠(chǎng)，先要調(diào)理生產(chǎn)方法，提高整個(gè)工廠(chǎng)里人的管理水平和生產(chǎn)效率，這是工業(yè)工程師干的事。

二是透明工廠(chǎng)，用各種IT系統(tǒng)把調(diào)理好的生產(chǎn)管理方法固化在軟件里，這是IT工程師干的事。

三是自動(dòng)化工廠(chǎng)，在經(jīng)濟(jì)條件約束下，用各種機(jī)器設(shè)備自動(dòng)化取代人力，這是自動(dòng)化工程師干的事。

四就是數(shù)字化工廠(chǎng)，基于同一個(gè)底層的數(shù)據(jù)庫(kù)，把所有的人、IT系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)連通在一起，為現(xiàn)實(shí)工廠(chǎng)在虛擬世界里建立一個(gè)“數(shù)字化雙胞胎”，這就是西門(mén)子、施耐德這些跨國(guó)巨頭在干的事。

下面的問(wèn)題就是，數(shù)字化工廠(chǎng)怎么上呢？

這就跟我問(wèn)你“互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型怎么轉(zhuǎn)”一樣，你討論20年也不會(huì)有結(jié)果，因?yàn)槿绷艘粋€(gè)行業(yè)的維度。

這世上沒(méi)有什么病都能治的仙丹，數(shù)字化工廠(chǎng)最重要的是辨證施治，行業(yè)不同，方案自然也就不同。

工業(yè)分為39個(gè)大類(lèi),191個(gè)中類(lèi),525個(gè)小類(lèi)，中國(guó)所有類(lèi)目都有，是產(chǎn)業(yè)鏈最全的國(guó)家，沒(méi)有之一。

所以要是挨個(gè)行業(yè)說(shuō)，兔哥可以錄一部《曉松奇談》，一年也說(shuō)不完，所以咱們只按照大塊來(lái)歸類(lèi)。

工業(yè)其實(shí)就分為兩個(gè)大塊，一個(gè)是離散行業(yè)，另一個(gè)是流程行業(yè)。

汽車(chē)、飛機(jī)、機(jī)床，這種先做出一個(gè)個(gè)零部件，然后組裝到一起的生產(chǎn)過(guò)程，就是離散行業(yè)。

石油、化工、鋼鐵，這類(lèi)把原材料混合、分離、粉碎、加熱，批量或連續(xù)的方式進(jìn)行生產(chǎn)的，就是流程行業(yè)。

再簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，離散行業(yè)大多是物理組裝，流程行業(yè)大多是化學(xué)加工。

所以我們也就分這兩個(gè)大行業(yè)，來(lái)說(shuō)說(shuō)數(shù)字化工廠(chǎng)。

離散工業(yè)

兔哥參觀的成都數(shù)字化工廠(chǎng)，是生產(chǎn)PLC（可編程邏輯控制器）的，不懂是啥也沒(méi)關(guān)系，你就理解為一種電子產(chǎn)品，屬于一個(gè)典型的離散行業(yè)。

好，下面考考你，三個(gè)人分開(kāi)畫(huà)一個(gè)雞蛋，各畫(huà)三分之一，如何保證三張圖能完美的拼在一起呢？

有點(diǎn)難吧，那如果是三萬(wàn)個(gè)人呢？三百萬(wàn)個(gè)人呢？

離散行業(yè)最大的特點(diǎn)就是，它真的很離散……

一個(gè)像飛機(jī)、汽車(chē)這樣復(fù)雜的產(chǎn)品，需要有幾十萬(wàn)、甚至上百萬(wàn)個(gè)零部件，不但整機(jī)要經(jīng)過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、制造工程、生產(chǎn)執(zhí)行和售后服務(wù)這幾個(gè)階段，每一個(gè)零部件也要經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程。

任何一個(gè)階段出了問(wèn)題，最后的產(chǎn)品可能都組裝不起來(lái)，所以這個(gè)研發(fā)周期很長(zhǎng)，而且一旦生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行起來(lái)了，想換型號(hào)是很難的。

我們說(shuō)做一家工業(yè)企業(yè)遠(yuǎn)比做一家互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)難得多，就是因?yàn)楣I(yè)的協(xié)作體系太大，產(chǎn)業(yè)鏈太長(zhǎng)，即使企業(yè)內(nèi)部有一些管理系統(tǒng)，也就像是這一地雞蛋碎片，想把這個(gè)圖拼好實(shí)在是不容易。

數(shù)字化工廠(chǎng)的解決方案其實(shí)很簡(jiǎn)單，你們仨，甚至你們?nèi)偃f(wàn)人，都在同一張圖上，一起畫(huà)。

說(shuō)的神乎其神，其實(shí)數(shù)字化工廠(chǎng)就是提供了一張底板紙，一個(gè)底層數(shù)據(jù)庫(kù)，然后把原來(lái)的一個(gè)個(gè)系統(tǒng)，研發(fā)、生產(chǎn)、制造、服務(wù)什么的都插進(jìn)去，構(gòu)成一幅拼圖，也就是所謂的“數(shù)字化雙胞胎工廠(chǎng)”。

具體怎么做呢？

我們可以想象一個(gè)企業(yè)，從研發(fā)開(kāi)始，到生產(chǎn)規(guī)劃、制造工程、生產(chǎn)執(zhí)行，這是一整個(gè)生命周期過(guò)程。

在這個(gè)過(guò)程我們從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)始，研發(fā)部門(mén)把設(shè)計(jì)產(chǎn)品的元器件清單、組裝圖、測(cè)試條件這些信息放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里，第一步就完成了，一個(gè)1.0版的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型就做好了。

接下來(lái)到了第二步，生產(chǎn)規(guī)劃部門(mén)，如果我們還用剛才那個(gè)數(shù)據(jù)模型，內(nèi)容就不夠了，因?yàn)槟抢镏挥性O(shè)計(jì)參數(shù)，而沒(méi)有生產(chǎn)參數(shù)。所以我要繼續(xù)輸入如何把產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)的數(shù)據(jù)，比如工藝流程、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)這些東西，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)就自然擴(kuò)大了，變成了數(shù)據(jù)模型2.0。

　到了第三個(gè)部門(mén)，制造工程部門(mén)，要對(duì)生產(chǎn)機(jī)床進(jìn)行編程，各種自動(dòng)化組態(tài)、程序調(diào)試，把制造環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)一步的擴(kuò)大，形成數(shù)據(jù)模型3.0。這個(gè)過(guò)程中我可 能還需要從ERP來(lái)調(diào)用生產(chǎn)訂單的信息，從PLM得到產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息，然后還要從物流系統(tǒng)得到物料信息，把這些綜合在一起和生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行互動(dòng)形成生產(chǎn)，這個(gè)環(huán) 節(jié)就是運(yùn)營(yíng)管理。

就這樣，一步一步，從1.0到N.0,這個(gè)數(shù)據(jù)模型會(huì)越來(lái)越大，它從頭到尾都是在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中不斷擴(kuò)展起來(lái)。以前是各 畫(huà)各的紙，然后根據(jù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)拼起來(lái)，現(xiàn)在是大家都在同一張紙上畫(huà)，一筆一筆添上去，由“接下來(lái)……接下來(lái)……”變成“一邊……一邊”，這個(gè)數(shù)據(jù)模型就是虛 擬工廠(chǎng)，當(dāng)虛擬工廠(chǎng)和真實(shí)工廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)了互動(dòng)和同步，一個(gè)數(shù)字化工廠(chǎng)就形成了。

具體到一個(gè)數(shù)字化工廠(chǎng)的形態(tài)，其實(shí)沒(méi)有什么黑科技，就是生產(chǎn)控制的自動(dòng)化系統(tǒng)、制造執(zhí)行的MES系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理的ERP系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期管理的PLM系統(tǒng)，基于同一個(gè)底層的數(shù)據(jù)模型，根據(jù)需要缺哪個(gè)補(bǔ)哪個(gè)，僅此而已。

那它的好處在哪里呢？

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，我們要造一部錘子手機(jī)（抱歉我是羅粉，我要義務(wù)做個(gè)廣告挺那個(gè)胖子一下），這就是一個(gè)典型的離散制造。

在傳統(tǒng)的手機(jī)制造業(yè)里，我們?cè)趺醋鍪謾C(jī)外殼呢？

第一步對(duì)外殼進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完之后我們要做一個(gè)模具，模具設(shè)計(jì)完了以后要做出一個(gè)真實(shí)的模具來(lái)，然后再對(duì)模具注塑，注塑完了以后才能生產(chǎn)出塑料外殼。

那么數(shù)字化工廠(chǎng)要怎么做？

外殼設(shè)計(jì)完了以后直接生成CNC數(shù)控機(jī)床程序，CNC程序直接灌注到加工機(jī)床，加工機(jī)床直接會(huì)做出來(lái)外殼，節(jié)省了步驟，提高了靈活性，縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，這就是數(shù)字化生產(chǎn)方式的好處。

流程工業(yè)

對(duì)于數(shù)字化工廠(chǎng)這個(gè)領(lǐng)域，離散行業(yè)要更成熟一些，流程行業(yè)基本還在探索當(dāng)中。

離散工業(yè)主要以組裝和物理加工為主，它的生產(chǎn)過(guò)程需要控制的更多是時(shí)間、位置這些參數(shù)。而流程工業(yè)通常是一個(gè)連續(xù)的化學(xué)變化，需要控制的主要是溫度、壓力、流量、液位這些，它的數(shù)字化底層邏輯和離散行業(yè)其實(shí)大同小異，只是說(shuō)籌建對(duì)象不一樣，用的工具當(dāng)然也有一點(diǎn)區(qū)別。

西門(mén)子在流程工業(yè)的數(shù)字化方案主要是兩點(diǎn)，一體化工程和一體化運(yùn)維。

流程行業(yè)是連續(xù)制造，每個(gè)環(huán)節(jié)之間都相互影響，嚙合在一起，所以一旦建廠(chǎng)完成之后，通常不會(huì)改變生產(chǎn)的主產(chǎn)品，最多就是換換配方。所以在流程工業(yè)里，數(shù)字化工廠(chǎng)的實(shí)施對(duì)象主要還是新建工廠(chǎng)，老廠(chǎng)的改造相對(duì)要困難一些，經(jīng)濟(jì)效益也不明顯。

流程工業(yè)的建廠(chǎng)過(guò)程中，往往需要更多的一些配合，尤其是企業(yè)和企業(yè)之間的配合，比如新建一個(gè)煤化工廠(chǎng)，有一個(gè)業(yè)主，一個(gè)設(shè)計(jì)院，一個(gè)EPC（總包商），這三個(gè)公司需要在一起協(xié)同工作，以前通常是各自用各自的系統(tǒng)，相互之間通過(guò)簽技術(shù)協(xié)議來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致。

但是一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)的改動(dòng)，就要反復(fù)的重新簽技術(shù)協(xié)議，兔哥在負(fù)責(zé)鋼鐵行業(yè)時(shí)，最頭疼的就是業(yè)主修改了某一個(gè)設(shè)備參數(shù)，這樣我們其他人就是談判好幾輪，簽一厚達(dá)技術(shù)協(xié)議，這個(gè)工作量是巨大的。

西門(mén)子所謂的“一體化工程”，就是提供一個(gè)軟件的平臺(tái)，叫做“COMOS”，讓這三方都可以在同一個(gè)平臺(tái)上來(lái)設(shè)計(jì)、調(diào)試、和隨時(shí)調(diào)整，這樣就大大減少了各種文檔管理帶來(lái)的錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)。

跟離散工業(yè)更注重工廠(chǎng)內(nèi)部的縱向集成和圍繞一個(gè)產(chǎn)品生命周期端到端的集成相比，流程工業(yè)的一體化工程更關(guān)注企業(yè)間的橫向集成。它就不僅僅是一個(gè)工廠(chǎng)車(chē)間的數(shù)字化雙胞胎了，而是一個(gè)協(xié)作體系的數(shù)字化雙胞胎。

接下來(lái)就是一體化運(yùn)維。

剛剛那個(gè)COMOS軟件，還可以把設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入到未來(lái)運(yùn)行的大腦DCS中間去，來(lái)減少DCS中的編程工作量。在DCS安裝完成之后，這個(gè)數(shù)據(jù)又可以直接交給運(yùn)營(yíng)管理方，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中間如果出現(xiàn)任何問(wèn)題，你就可以很快地返回到設(shè)計(jì)部門(mén)，找到問(wèn)題的原因，提高運(yùn)行維護(hù)的效率。

此外，你還可以根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，直接通過(guò)仿真軟件做出一個(gè)虛擬工廠(chǎng)，在虛擬環(huán)境里進(jìn)行設(shè)備調(diào)試和試車(chē)，甚至可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔走進(jìn)工廠(chǎng)進(jìn)行巡檢維護(hù)。

當(dāng)虛擬調(diào)試很順利時(shí)，我們就可以把整個(gè)設(shè)計(jì)方案交給業(yè)主了，現(xiàn)在我們交給業(yè)主的不再是一大摞圖紙，而是數(shù)據(jù)化的交付，用戶(hù)在上面可以直接構(gòu)建運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)。

工程設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)原來(lái)是完全不相干的兩個(gè)系統(tǒng)，現(xiàn)在通過(guò)數(shù)據(jù)化交互一個(gè)橋梁把它聯(lián)系在一起，這就是一體化運(yùn)維。

從上面的過(guò)程你就能看出來(lái)，流程工業(yè)數(shù)字化工廠(chǎng)的關(guān)鍵，是設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)時(shí)就要采用數(shù)字化軟件，這樣后面的虛擬工廠(chǎng)仿真、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)才能實(shí)現(xiàn)。它不同于離散行業(yè)可以像拼圖那樣修修補(bǔ)補(bǔ)，必須在工程的初始就采用數(shù)字化的底層，否則后面的邏輯都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

也正因?yàn)檫@個(gè)，其實(shí)流程工業(yè)的數(shù)字化工廠(chǎng)發(fā)展是比較慢的，原因很簡(jiǎn)單，中國(guó)的設(shè)計(jì)院普遍認(rèn)為設(shè)計(jì)方案是自己的核心Know How，怎么能隨便交給客戶(hù)呢？這就是一個(gè)文化的問(wèn)題了，非一兩日能夠解決。

總結(jié)

數(shù)字化工廠(chǎng)，其實(shí)不是什么黑科技，無(wú)論專(zhuān)家們?cè)趺春鲇?，其?shí)它所有的技術(shù)都是現(xiàn)成的。即使像西門(mén)子這樣的巨頭，也只是把這些現(xiàn)有技術(shù)重新組合到一起而已。

我這次去成都時(shí)也注意到，西門(mén)子的成都工廠(chǎng)，是復(fù)制德國(guó)的西門(mén)子安貝格工廠(chǎng)而來(lái)的，它是一個(gè)全新的工廠(chǎng)，沒(méi)有歷史包袱，而且全套生產(chǎn)方法都來(lái)自于德國(guó)一百多年的積淀，每一處細(xì)節(jié)都透著工業(yè)之美，讓人嘆為觀止。

但是對(duì)于國(guó)內(nèi)大多數(shù)歷史包袱很重、生產(chǎn)方法落后、制造文化保守的制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，數(shù)字化工廠(chǎng)不是萬(wàn)能藥，上這個(gè)項(xiàng)目一定要慎重。任何一種科技，如果不加上財(cái)務(wù)這個(gè)維度，就不能算是商業(yè)，需要綜合考慮成本、投資回收期、投資回報(bào)率這些問(wèn)題。

另外，數(shù)字化工廠(chǎng)的軟件再牛，它也只是個(gè)工具，輔助的是你原來(lái)線(xiàn)下的工作流，如果你的精益工廠(chǎng)和透明工廠(chǎng)還沒(méi)有完成，就算把最好的軟件全用上，也就是個(gè)擺設(shè)而已。

數(shù)字化其實(shí)沒(méi)有能不能做的問(wèn)題，只有到?jīng)]到時(shí)間做，值不值得做的問(wèn)題。