工業(yè)4.0為我們帶來(lái)了哪些“便利”？

導(dǎo)讀

工業(yè)4.0的特點(diǎn)非常清晰，即通過(guò)信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)相結(jié)合的信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System），將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。這種轉(zhuǎn)變下，工業(yè)4.0中“智能制造”、“智能生產(chǎn)”和“智能物流”的主題，將使企業(yè)高度自動(dòng)化，高度信息化，高度網(wǎng)絡(luò)化，這也勢(shì)必大大提升企業(yè)對(duì)設(shè)備的關(guān)注度，同時(shí)也對(duì)工業(yè)4.0環(huán)境下的設(shè)備管理提出新的要求。

工業(yè)4.0帶來(lái)三重“便利”

工業(yè)4.0將對(duì)設(shè)備管理產(chǎn)生巨大的影響。在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)完成工廠縱向集成和端到端集成后，整個(gè)工廠、甚至若干工廠間的設(shè)備形成互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)將自動(dòng)拉動(dòng)所有人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。管理者可以根據(jù)所有設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃和配置，設(shè)備的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和故障信息可以得到更充分地共享和交流，設(shè)備的備品配件也能夠更好地統(tǒng)籌管理和使用，這都將大大提升設(shè)備的使用效率和快速響應(yīng)速度。具體而言，主要體現(xiàn)在以下三重“便利”。

設(shè)備管理組織更加扁平化，組織信息得到更多共享

針對(duì)以技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)為先導(dǎo)的工業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，首先可能打破的是目前設(shè)備管理的組織架構(gòu)。

傳統(tǒng)的設(shè)備管理組織基本上是直線職能制，其存在原因是由于管理設(shè)備的權(quán)威基本是在組織的上端，當(dāng)決策被上層制定后，從上至下的信息和任務(wù)傳遞方式比較容易被基層接受。但是這種傳遞大多是單向的，或者是不充分的由下向上和部門之間的信息傳遞，上層管理者在不能充分了解相關(guān)信息和數(shù)據(jù)的情況下做出的決定，就會(huì)出現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)不符的現(xiàn)象。

另外這種架構(gòu)也不能很好地激勵(lì)基層人員的積極性。不過(guò)，在很多推行精益生產(chǎn)的企業(yè)中，基于全員生產(chǎn)性維護(hù)（TPM）方法下的設(shè)備管理系統(tǒng)部分地彌補(bǔ)了直線職能制的缺點(diǎn)，它在直線職能制的組織架構(gòu)之外增加了許多矩陣制的活動(dòng)小組來(lái)解決問(wèn)題，來(lái)自不同部門的成員在小組的定期活動(dòng)和交流中，增加了信息的傳遞，大大提高了平級(jí)之間的信息共享。但是這種方式中管理者和基層人員之間大多還處于一種結(jié)果導(dǎo)向和由下向上匯報(bào)的過(guò)程，而活動(dòng)小組從高層管理者得到信息的過(guò)程也相對(duì)被動(dòng)。

信息共享問(wèn)題在工業(yè)4.0的企業(yè)中可謂水到渠成，信息收集和信息分析都可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的方式直接在工作終端（設(shè)備）中得到。只要開(kāi)通相關(guān)的權(quán)限，所有的信息就可以通過(guò)搜索終端在數(shù)據(jù)庫(kù)中取得。在統(tǒng)一系統(tǒng)中，所有的數(shù)據(jù)無(wú)需增加重復(fù)收集的過(guò)程，只要不斷地調(diào)用和計(jì)算即可。例如，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)設(shè)備綜合效率（OEE）的數(shù)據(jù)，原先需要收集一個(gè)時(shí)段中，設(shè)備計(jì)劃生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際停機(jī)時(shí)間、每個(gè)零件生產(chǎn)的節(jié)拍、生產(chǎn)零件的數(shù)量和合格品的數(shù)量等數(shù)據(jù)。一般這些數(shù)據(jù)可能出自不同職能部門的不同系統(tǒng)，但在高度信息化和網(wǎng)絡(luò)化的4.0時(shí)代，所有的信息可以實(shí)時(shí)從設(shè)備（智能工廠中物質(zhì)就等于信息）上得到，并能實(shí)時(shí)計(jì)算反饋結(jié)果。

由于信息化和網(wǎng)絡(luò)化的便利，很多流程和工作也將由電腦實(shí)現(xiàn)。隨著高度自動(dòng)化，工廠中原先以勞動(dòng)密集型為主的生產(chǎn)形式逐漸變化為資金和技術(shù)密集型的形式，這種變化目前在國(guó)內(nèi)沿海經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)越來(lái)越明顯，同時(shí)逐漸向中西部地區(qū)蔓延。隨著高效的信息處理方式及智能決策的輔助，將大大增加所有人的管理幅度，這種變化將在組織信息越來(lái)越充分分享的同時(shí)，使管理架構(gòu)變得更加扁平化。

設(shè)備管理流程發(fā)生巨變，執(zhí)行更加標(biāo)準(zhǔn)化

隨著工廠信息化和網(wǎng)絡(luò)化、以及設(shè)備自動(dòng)化程度的提高，設(shè)備管理制度中的流程將發(fā)生巨大改變。原先流程中由人工進(jìn)行操作的很多工作結(jié)點(diǎn)將由設(shè)備替代，若干年前銀行人員被電腦和ATM機(jī)替代的場(chǎng)景也將在工廠中更頻繁地發(fā)生。

當(dāng)然工業(yè)4.0對(duì)設(shè)備管理制度的編制是有好處的。制定制度的前期就有充分和有效的數(shù)據(jù)為決策者提供依據(jù)，再配以有效的分析系統(tǒng)，將大大提高制度制定的效率和效果。例如對(duì)于設(shè)備綜合效率的提升，系統(tǒng)就可以按照設(shè)定參數(shù)幫助決策者自動(dòng)收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中影響綜合效率的關(guān)鍵因素，從而更高效和有針對(duì)性地研究和解決問(wèn)題。

這種變化對(duì)設(shè)備管理制度的執(zhí)行是正向的，原先人為因素較多的執(zhí)行過(guò)程將變得更加標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格。系統(tǒng)只需按照制度和流程設(shè)定程序，在條件滿足時(shí)就會(huì)嚴(yán)格執(zhí)行，這也使程序的進(jìn)行更加清晰。例如設(shè)備故障報(bào)修制度，流程文件要求在不同的停機(jī)時(shí)長(zhǎng)后得到不同級(jí)別的響應(yīng)。信息化不充分的條件下，由于信息傳遞不及時(shí)和人為掩蓋而造成推諉和響應(yīng)不及時(shí)。

但在工業(yè)4.0的工廠中，系統(tǒng)將在不同的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)給不同的管理者發(fā)送信息：設(shè)備一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)會(huì)馬上通知班組長(zhǎng)，若15min未恢復(fù)，將自動(dòng)報(bào)警通知維修人員進(jìn)行維修，1h后如果未修復(fù)，則升級(jí)至車間主任。整個(gè)流程，設(shè)備會(huì)嚴(yán)格按照設(shè)定的維護(hù)計(jì)劃自動(dòng)發(fā)出指導(dǎo)和報(bào)警，提醒相關(guān)執(zhí)行者完成任務(wù)，在由系統(tǒng)主導(dǎo)的執(zhí)行過(guò)程中，不會(huì)給任何執(zhí)行者推諉的理由，所有人員將被拉入嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化工作狀態(tài)中。

物質(zhì)就是數(shù)據(jù)，設(shè)備維護(hù)更便利

工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)物質(zhì)就是數(shù)據(jù)，從技術(shù)層面上來(lái)說(shuō)，無(wú)論是一整套設(shè)備還是設(shè)備當(dāng)中的1個(gè)元器件，理論上都能夠?qū)⑾嚓P(guān)信息提供到系統(tǒng)中。這種提前采集到的數(shù)據(jù)可以預(yù)警相關(guān)潛在故障，而不是必須瀕臨故障或出現(xiàn)破壞性現(xiàn)象后才去處理。例如：通過(guò)軸承的振動(dòng)頻率和原始數(shù)據(jù)來(lái)判斷軸承是否損壞，當(dāng)發(fā)現(xiàn)頻率變化時(shí)，軸承往往已經(jīng)處于快速損壞期，對(duì)設(shè)備效率影響較大。而工業(yè)4.0下的智能軸承卻可以在原材料和軸承的油脂中增加相應(yīng)傳感器，當(dāng)軸承的原材料應(yīng)力變化到一定程度或者軸承油脂中金屬碎片濃度達(dá)到一定值時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)發(fā)出維護(hù)或者修理的信息，使準(zhǔn)備和維護(hù)的時(shí)間大大提前。

工業(yè)4.0考驗(yàn)設(shè)備管理者

在精益生產(chǎn)中提到的自動(dòng)化概念，由于設(shè)備和零件都具有信息傳遞能力，將可能從原先發(fā)現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題后停止并通知人員處理的過(guò)程，變?yōu)樵O(shè)備發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，零件和設(shè)備之間按照程序自適應(yīng)的過(guò)程。但是事物的兩面性要求必須更加深入了解這種變化會(huì)給企業(yè)帶來(lái)的問(wèn)題，這也是更需要關(guān)注的方面。

對(duì)人員素質(zhì)提出更高要求

隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，在工廠高度自動(dòng)化、高度信息化和網(wǎng)絡(luò)化的變化中，工廠將面臨人員減少的窘境，一方面設(shè)備的高效率不需要過(guò)多的員工參與生產(chǎn)，很多勞動(dòng)密集型工廠一旦改造成為自動(dòng)化生產(chǎn)線后，可能只需要原先10%的人員進(jìn)行操作，設(shè)備對(duì)人員的替代現(xiàn)象非常明顯。

智能生產(chǎn)中的代表性設(shè)備3D打印機(jī)的加法式生產(chǎn)和快速?gòu)?fù)制能力將顛覆目前大多數(shù)生產(chǎn)模式。另一方面，一些操作人員因能力所限，無(wú)法完全操作設(shè)備，設(shè)備柔性化要求的不再是單純地按按鈕工作，更多的是根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀調(diào)整設(shè)備，并保證智能工廠的正常運(yùn)行。設(shè)備應(yīng)用技術(shù)的突飛猛進(jìn)使設(shè)備管理人員和維護(hù)人員面臨同樣的挑戰(zhàn)，對(duì)新技術(shù)的及時(shí)掌握是管理和維護(hù)設(shè)備的基礎(chǔ)，做到在大數(shù)據(jù)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并采取措施，修訂制度也將給設(shè)備管理者帶來(lái)更大的壓力。

因此，對(duì)于人員素質(zhì)的變化，企業(yè)應(yīng)提前做好準(zhǔn)備，尤其是對(duì)設(shè)備管理人員和維護(hù)人員的準(zhǔn)備，需要在工業(yè)4.0實(shí)施之前完成，否則將成為企業(yè)運(yùn)營(yíng)的瓶頸。

此外，由于設(shè)備信息化和網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)，維護(hù)人員遠(yuǎn)程監(jiān)控和修理設(shè)備變得比較容易，因此設(shè)備人員彈性工作制和設(shè)備外包也是工廠解決富余設(shè)備人員的一條路徑。

對(duì)工廠安全提出更高要求

當(dāng)今工廠運(yùn)營(yíng)中，放在首位的工作應(yīng)該是安全問(wèn)題，再者是整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)要能夠安全運(yùn)行。

工業(yè)4.0會(huì)使單個(gè)設(shè)備的安全性大大提高，許多的潛在危險(xiǎn)解決都在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中加入到設(shè)備的傳感器中。但工業(yè)4.0工廠的安全問(wèn)題還需要在以下3個(gè)方面引起關(guān)注。

第一，工業(yè)4.0內(nèi)部的設(shè)施是相互聯(lián)接、同步運(yùn)行的，生產(chǎn)中某些關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的小問(wèn)題將可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，甚至是雪崩效應(yīng)，最終會(huì)對(duì)整個(gè)工廠產(chǎn)生影響。

第二，工廠信息化和網(wǎng)絡(luò)化的特性將使整個(gè)工廠在某些領(lǐng)域暴露在外界，這種開(kāi)放可能導(dǎo)致工廠系統(tǒng)受到外部的攻擊，造成整個(gè)企業(yè)的癱瘓。

第三，工業(yè)4.0的很多元器件和軟件技術(shù)還掌握在國(guó)外公司手中，有些設(shè)備和元器件只要花錢就可以買到，有些則是被國(guó)外限制出口的，為今后的設(shè)備管理帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于安全問(wèn)題，在設(shè)備前期管理過(guò)程中就要仔細(xì)的思考，要從長(zhǎng)遠(yuǎn)的設(shè)備使用角度看，對(duì)設(shè)備的安全尤其是一些不可控的戰(zhàn)略性安全問(wèn)題進(jìn)行思考。在建設(shè)4.0工廠之前，就需要考慮工廠中的設(shè)備和元器件在后期的運(yùn)行過(guò)程中是否安全，其備品配件能否及時(shí)買到，價(jià)格合適與否;元器件及軟件有無(wú)后門，是否存在外部侵入風(fēng)險(xiǎn);國(guó)內(nèi)的替代產(chǎn)品多久能夠出現(xiàn)等，這些都是工業(yè)4.0工廠安全的關(guān)鍵點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)需要過(guò)渡期

大多數(shù)工廠希望逐步完成工業(yè)4.0這一轉(zhuǎn)化過(guò)程，因?yàn)橐淮涡酝瓿蛇@種轉(zhuǎn)換需要投入大量的成本，而如果原有的固定資產(chǎn)（設(shè)備）不能很好地退出，將為工廠的決策帶來(lái)很大的困擾。

讓這些固定資產(chǎn)能夠被利用的最好辦法就是對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行低成本改造，使其在一定程度上達(dá)到工業(yè)4.0的要求，得以繼續(xù)使用。所以工業(yè)4.0的標(biāo)準(zhǔn)、控制方式的標(biāo)準(zhǔn)、接口的標(biāo)準(zhǔn)、元器件的標(biāo)準(zhǔn)等將決定工廠改造和投入的策略。而在工業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，從來(lái)就是多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)存在，過(guò)多的“接口”增加了整個(gè)工業(yè)4.0推進(jìn)的難度和成本。

誰(shuí)擁有標(biāo)準(zhǔn)誰(shuí)就擁有話語(yǔ)權(quán)，想?yún)⑴c工業(yè)4.0的實(shí)施，我國(guó)要在國(guó)家層面制定標(biāo)準(zhǔn)，并兼顧我國(guó)企業(yè)特色。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該有過(guò)渡期，不一定要求所有工廠都一步到位，可以逐步從工業(yè)3.0到3.5再到4.0進(jìn)行過(guò)渡。設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)接口等方面，也需要有前瞻性和對(duì)不同階段的兼容性。

工業(yè)4.0對(duì)整個(gè)工廠而言，是一次大的革命，對(duì)設(shè)備管理的影響會(huì)涉及到方方面面，也看到工業(yè)4.0優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也一定要堅(jiān)持結(jié)合自身設(shè)備管理的特點(diǎn)，建設(shè)滿足自己需求的工廠，這其中需要做很多的研究和均衡，才能使這次變革為工廠帶來(lái)更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

原文標(biāo)題：【深度】工業(yè)4.0對(duì)設(shè)備管理提出新要求

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