推进智能制造，他山之石能够攻玉！

导读

诗经有云，他山之石能够攻玉。智能制造是一个长期的系统工程，推进智能制造需求开放的国际视野。

文/e-works CEO 黄培博士

2017年12月17日，e-works第二届日本智能工厂调查聚会满终了。从2014年4月起，e-works胜利组织了十五届国际智能制造调查，包含七次德国工业4.0调查，五次美国工业物联网与智能制造调查、两次日本智能工厂调查和一次未来工业法国调查，累计访问了80多家制造企业、自动化和工业软件企业，观摩了汉诺威工业展、巴黎航展和日本制造展等相关展会，列席了一系列智能制造范畴的专业会议。

200名来自制造企业和智能制造效劳商的高管参与了历届调查。调查团经过与国际知名企业高层指导和专家深化交流，参观工厂，走进实验室和展示厅，观摩现场演示和调查团成员之间的深化研讨，取得庞大收获。

诗经有云，他山之石能够攻玉。智能制造是一个长期的系统工程，推进智能制造需求开放的国际视野。本文分离e-works历届国际智能制造调查的所见所闻，归结总结了8点值得我国制造企业在推进智能制造，完成转型升级过程中自创的展开战略与胜利阅历。

1

对制造的专注与顽固

德国制造业绝大多数是家族企业，有很多百年历史的“隐形冠军”。他们业精于勤，在很多细分范畴成为全球市场的佼佼者。

无论是被誉为工业4.0标杆的西门子安贝格电子工厂、激光设备范畴的全球指导者通快（Trumpf）、气动元件和自动化领军企业费斯托（Festo）、机床巨头德玛吉森精机（DMG MORI）、电气行业隐形冠军菲尼克斯电气（Phoenix Contact）、电控柜行业指导者威图（Rittal），还是真空技术领军企业施迈茨(Schmaiz)、超声波焊接设备制造企业海尔曼（Herrmann）、德国名表制造企业格拉苏蒂原创(Glashutte Original)，都十分专注于自身的范畴，在制造工艺、设备精度和产质量量，在信息技术和自动化技术应用，以至在工业美学方面不时进取，同时也努力于推进机电软一体化，为客户提供整体处置计划。

其中，2017年我们调查的威图与Eplan（全球电气设计软件领军企业），作为一个集团旗下的兄弟公司，共同组建了创新中心，完成了电控柜的数字设计与制造一体化。重卡龙头企业MAN工厂采用AGV作为重卡装配过程的载体，进步了装配线的柔性。德国共同的双轨制职业教育体系和学徒制度，也使企业能够取得具有专业技艺的劳动力资源。

▲格拉苏蒂原创手表

融合现代制造技术和工匠肉体

▲MAN工厂采用AGV作为载体

中止车桥和整车装配

日本制造企业十分强调Monozukuri，直译是“造物”，其内涵是要制造出杰出的产品，应当树立优秀的制造系统，不时优化制造工艺；同时，需求先育人，培育控制专业技艺和敬业肉体的合格员工，因而，日本企业高度注重员工培训。Monozukuri表示了工匠肉体，彰显对制造的酷爱，对质量的顽固。

FANUC公司将产质量量和牢靠性作为企业的立业之本，e-works调查团两次参观FANUC总部，其两万多平米的牢靠性实验大楼和高度的自动化给调查团成员带来极大的震动。丰田汽车无疑已成精益消费的全球模范，而三菱电机、富士通、日产等企业也都十分强调精工制造，持续改善。作为日本最大的IT产品制造企业，富士通特别注重信息技术、自动化技术和物联网技术在制造过程中的应用。在富士通位于日本岛根县出云市的便携电脑工厂，车间物流人员将RFID读写器戴在手上，依据物流小车的屏幕指引中止拣货确认，显著进步了依据订单中止配货的效率。

▲富士通工厂推进自动化和信息化的计划

固然很多美国制造企业较早完成了全球化，普遍推进制造外包，但是，美国制造企业在产品的数字化设计与制造和物联网应用方面引领全球，并持续推进工厂自动化和智能化；同时，依旧有众多优秀的制造企业坚持本土制造。

例如，罗克韦尔位于美国克利夫兰的电子工厂十分强调IT与OT的融合，应用了罗克韦尔的MES系统；哈雷.戴维森在位于密尔沃基的摩托车发起机工厂树立了很多智能制造单元，能够同时消费多种系列的数十种变形产品；约翰迪尔在全球农机行业并不景气的大环境下，持续投资中止工厂智能化改造，在位于莫林市的约翰迪尔收获机工厂，传动部件采用全自动组装，并分离产品的模块化设计，依据客户订单中止总装。

2017年11月，我们还调查了一家十分专业的美国IT设备制造企业Stratus，该公司特地制造高性能容错效劳器，即便其中一个效劳器掉电也不会对业务运转产生任何影响。该公司成立于1980年，30多年来不时专注于高牢靠的容错效劳器研发与制造，其产品支撑着全球金融、证券、制造业等需求高牢靠性的关键业务。

▲哈雷摩托2017年发布的

密尔沃基八号发起机(图片来源于网络）

2017年6月，e-works调查团初次走进法国。e-works调查团参观了施耐德电气诺曼底工厂，该工厂消费接触器，从绕线圈、装配到包装，完成了全自动化。

调查团还参观了美丽雪铁龙集团（PSA）的米卢斯工厂，这家有半个世纪历史的工厂正在中止杰出工厂改造，旨在进一步进步消费效率和质量，降低消费成本，增强数字化技术的应用，已取得显著效果，能够中止七种车型的混流消费。总装车间树立了庞大的零部件配料中心(Kitting Area)，经过AGV将每个不同车型所需装配的物料直接配送到线边，消弭了线边库；还采用了全摩擦轮的悬挂式输送链，显著降低了噪音；经过采用非接触式丈量和三维重建技术对白车身中止检测，极大地进步了检测效率。

▲PSA集团米卢斯工厂装配车间的配料中心（图片来源于网络）

▲PSA集团米卢斯工厂采用非接触式丈量技术极大进步白车身检测效率（图片来源于网络）

2

前瞻性的技术研发

日本制造业巨头十分注重前瞻性的技术研讨和新一代产品的开发。例如，三菱电机北美研讨院研发了从喧哗的语音中将某个人的语音中止分别的多声道分别技术，以及将五轴加工中心与增材制造相分离从而进步零件强度的技术。

富士通公司有十个研讨所，他们以为前沿研发没有失败，即便产品开发不胜利，但积聚的技术依旧是可贵的资产。富士通研讨所创新技术展览馆所展示的技术，包含了软件代码地图、生物技术、新能源、语音辨认等诸多方面，可谓应有尽有，五彩缤纷，让人美不胜收，其中掌静脉技术辨认技术曾经商用。

▲富士通研发的手掌静脉辨认技术

（来源：富士通官网）

德国Fraunhofer有60多个研讨所，是全球产学研协作的模范，每个研讨所与当地的高校都有紧密协作。在2016年的汉诺威工业展上，我看到一个Fraunhofer研讨所研发了将零件的显微图像用于零件的辨认和追溯的技术。

最近去日本NEC的参观，看到NEC也研发了这一技术，无需对产品中止任何标识，经过对电路板的侧边中止拍照，就能够树立“指纹”，经过视觉辨认显微图像中止精确追溯。该技术还能够用于在超市自动辨认包装盒中农产品的数量。

德国通快集团不满足于成为全球工业激光器和激光加工设备的指导者，还进军金属增材制造范畴；德玛吉.森精机公司则推出了全球第一台混合制造加工中心LaserTec 65。

FANUC公司最早从事数控系统研发，他们将相关控制技术中止延伸，胜利地展开了机器人产业，以及小型加工中心、全电动注塑机和电火花加工设备，成为日本盈利才干最强的企业之一。德国EOS公司成立于1989年，不时专注于增材制造技术的工业应用，潜心研讨金属增材制造技术，成为业界公认的金属增材制造指导厂商，其产品在GE、西门子的增材制造工厂中得到普遍应用，取得了航空业的国际认证。

2016年11月，李培根院士作为团长访问美国，带领我们调查了美国数字制造与设计创新研讨中心（DMDII），该中心努力于经过政府、高校和企业共同协作，逾越从原始技术研讨到产业化之间的鸿沟，重点处置技术成熟度3-6的问题，真正完成科技成果产业化，遭到普遍关注。

▲美国DMDII关注逾越技术创新过程中的鸿沟

3

真正注重以人为本

在国际调查过程中，我有一个很深的体会，就是很多企业真正完成了以人为本。众所周知，自働化（Jidoka）与JIT是丰田消费方式(TPS)的两大支柱。在2017年举行的两次日本调查中，我们先后参观了丰田汽车的元町工厂和堤工厂。在总装车间感遭到的是人与机器的高效协作，经过安东系统显现产线每个工位的状态，呈现问题及时处置，经过SPS（Set Part Supply）方式拣货，经过开得飞快的物料运输车和AGV分离的方式配送，自动化水平并不是业界最高的，但很强调适用。

2016年4月，我们调查过一家德国的行星齿轮减速机制造企业纽卡特（Neugart）。这家企业的减速机总装工位是一个U型工作台，有十个工位。一位女工独立完成整个产品的总装，并中止质量检验。这个场景给大家留下了深化印象。

菲尼克斯电气等德国企业十分追求可持续健康展开，在2008-2009年全球经济危机时简直没有裁员，而是恰当缩减工作时间，让员工与企业共渡难关，工人保住了工作，而企业也降低了人工成本；而在经济复苏时期，则增加工作时间，进步员工收入，这样企业避免了重新招聘工人带来的艰难。

我们调查的德、美、法、日几十家制造企业都十分强调人是企业的中心，关于工人都是采用计时工资，没有一家采用计件工资。他们孜孜以求的首要目的是确保产品的高质量，而不是产量，严厉按订单消费高附加值的产品。大批量消费的产品注重推进自动化，而小批量、个性化订单，以及高端产品则愈增强调“匠人”的作用。

4

构建创新的生态系统

构建健康的生态系统是企业做强做大的关键，在历次调查中，我发现很多知名企业十分注重生态（Ecosystem）体系和联盟的树立。例如，GE公司分离博世、EMC、IBM、SAP和华为等公司发起组建了IIC（工业互联网联盟），往常已有几百家企业加盟。

罗克韦尔、思科和FANUC树立了紧密的战略协作，旨在完成IT与OT的融合，FANUC与思科协作，推出ZDT效劳（Zero Downtime，零宕机），为机器人的用户提供预测性维护效劳。罗克韦尔还参与发起组建了智能制造首领联盟（SMLC），该组织是全球第一个智能制造范畴的联盟，成立于2011年。三菱电机发起组建了e-f@ctory联盟，旨在连携各协作同伴，包含提供同三菱电机FA设备有良好兼容性的软件供给商，以及灵活运用FA设备中止系统构建的系统集成商，经过强有力的协作，从而为客户提供最佳处置计划。

▲三菱电机组织间的e-f@ctory联盟

2017年10月，李培根院士率团调查德国期间，我们参观了倍福（Beckhoff）自动化公司。该公司创建于 1980 年，所消费的工业 PC、现场总线模块、驱动产品和TwinCAT自动化软件构成了一套完好的、相互兼容的控制系统，可为各个工控范畴提供开放式自动化系统和完好的处置计划。德国倍福自动化构建了EtherCAT实时工业以太网于联盟，已有将近5000家企业参与。EtherCAT于2014 年成为中国国度引荐性规范，并已入编工信部的《国度智能制造规范体系树立指南》。

▲Ethercat的技术优势

5

人机融合推进智能制造

协作机器人（COBOT ）的研发与应用成为各个机器人厂商关注的热点。ABB、FANUC、KUKA、UR等公司都推出了这类产品，机器人的编程也普遍引入了示教功用。

博世推出的APAS（Automated Production Assistant，自动化消费辅助系统）是一款经过了保险认证的协作机器人，在通用机器人的基础上，增加了一层内置传感器的黑色“皮肤”，能够感知周边人员的位置。人员靠近会自动减速，假如距离很近则会自动中止，确保人员保险。有一种型号的APAS能够移动，可依据工作需求增加到消费线上。集成视觉、触觉等传感器是协作机器人能够与人协作的技术基础。菲尼克斯电气已展开了人机协作的应用理论。

▲菲尼克斯电气工厂的人机协作理论

兴隆国度的企业和相关研讨机构不只十分注重自动化技术的应用，也十分注重人工操作工位的防呆放错。例如，西门子安贝格工厂对人工操作的工位中止了防呆设计。经过感知产品托盘上的RFID芯片，能够依据产品的BOM信息肯定能够取用哪些元件，对应的元件盒会亮绿灯。

德国的Smart Factory OWL实验室展示了多种类型的工作台，能够应用图示、灯光、声音，乃至增强理想技术，提示操作人员如何中止正确操作。三菱电机则提供了作业援助处置计划，能够应用视频和灯光提示操作工正确取件，并运用正确的电动螺丝刀等工具中止拧紧作业。

▲三菱电机推出的作业援助系统

6

践行绿色制造与循环经济

在历届调查过程中，e-works调查团充沛领略到国际抢先企业在绿色、节能、环保方面的理论。例如，施耐德电气是全球能效和工业自动化的指导者，不时努力于完成绿色高效。施耐德电气的总部大楼就是绿色节能的标杆，经过应用施耐德电气的EcoStruxure架构对能源中止精确管理，大楼的能耗比六年前降低了一半。

日本对家电产品回收树立了强迫性的规范。2017年12月，e-works第二届智能工厂调查团参观了松下的电子产品回收工厂(PETEC)。该工厂充沛表示了绿色制造的3R准绳（Reduce、Reuse、Recycle）将家电的回收视为一次“寻宝”的过程，完成了冰箱、电视机、洗衣机等各类家电的拆解，并运用各种分选技术，将金属资料和各类塑料中止分拣和回收，回收率高于90%。关于电路板等器件，会交给特地机构中止进一步的回收。

▲松下电子产品回收工厂的循环经济理论

2016年11月，e-works调查团参观了位于美国宾州Grove City的GE内燃机车再制造工厂。该工厂将内燃机车完整拆解，经过检测，继续运用完好的零件，改换部分损坏的零件，重新中止装配，并且给内燃机添加传感器，衔接到GE的Predix工业物联网平台。

7

品牌的文化底蕴与体验经济

哈雷摩托是全球知名摩托车品牌，1903年创建于密尔沃基市。一个多世纪以来，哈雷.戴维森不时是自由大道、原始动力和美好时光的代名词，树立了强大的品牌影响力。

每年，全球的哈雷粉丝们都会举行范围浩荡的聚会。e-works调查团两度参观了位于密尔沃基的动力总成工厂，观摩了哈雷摩托的智能制造应用理论和企业文化，深受启示。在密尔沃基市，哈雷.戴维森还树立了哈雷博物馆，展示了哈雷制造摩托车百年的历史长河中各个经典产品。

▲1913年的一款哈雷摩托

福特公司也将位于底特律左近消费F-150皮卡的Rouge工厂建成了一个可供参观的体验式工厂，与亨利福特博物馆和福特故居等景点一同，融为表示福特汽车文化的一部分。参观工厂时，首先观看的是表示福特历史的短片，接下来则会观看一部表示F-150设计和制造过程的4D影片，融合了激光、机器人等效果，极为震动。然后，观众能够走进F-150的总装工厂，在参观通道自由观摩。经过这样开放式的工厂参观，不只带来可观的收入，而且也吸收了更多客户。

▲福特公司Rouge工厂（图片来源于网络）

美国波音总装工厂的参观已成为西雅图市的经典景点。e-works有两届美国调查团参观了波音工厂，给大家留下了深化印象。工业参观彰显了企业的自信，也赢得了更多客户的厚爱。

8

强大的工业软件产业

树立制造强国，离不开强大的工业软件产业。e-works历届调查团参观了不少有代表性的工业软件企业。其中，德国的工业软件企业不只包含全球最大的管理软件公司SAP，也包含面向隐形冠军的管理软件企业abas、德国最大的专业MES软件公司MPDV、全球主流的业务流程管理和企业应用集成软件公司Software AG、全球知名的EDI和供给链协同平台软件公司Seeburger、全球知名的PLC应用开发软件3S公司、全球最大的电气设计软件公司Eplan、德国知名的管理软件实施效劳商SYCOR和全球知名的供给链管理平台Supplyon。

相比而言，美国的工业软件企业整体上更为强大。e-works调查团曾三次前往全球PLM和物联网软件指导厂商PTC总部调查，该公司在近几年中止激进的转型，由CAD/PLM厂商变身为物联网应用开发平台和AR应用开发平台的全球领军企业。

e-works还三次前往全球仿真软件指导厂商ANSYS公司，调查ANSYS软件在工业物联网范畴的应用，以及人工智能技术在仿真技术的最新展开与应用。e-works调查团曾两次前往全球设计软件指导厂商Autodesk，并参与Autodesk全球用户大会AU，两次前往面向汽车零部件、机械制造、电子、医疗器械等行业的全球知名制造业管理软件公司QAD，还参观了另一家全球仿真及优化软件巨头Altair公司。e-works调查团参观全球第二大软件公司Oracle时，Oracle也重点引见了在物联网应用方面的处置计划，还现场演示了经过脑电波控制小球运动的实验。罗克韦尔作为全球老牌的工业自动化领军厂商，在MES方面也提供了Factorytalk平台，在汽车、快速消费品、制药等行业树立了众多用户，日本FANUC公司就应用了罗克韦尔的MES系统。

此外，e-works调查团还参观了全球最大的劳动力管理软件公司Kronos，全球知名的数据可视化软件公司Tableau，以及全球汽车行业首选的供给链平台Covisint。正是由于具有众多主流的工业软件企业，才成就了美国制造业在数字化设计与制造范畴的抢先优势。e-works调查的美国另一家自动化领军企业Emerson也开发了工业互联网平台Plantweb，并提供了对工业自动化系统状态监控与优化的系列软件。

法国也具有强大的工业软件企业。e-works调查团先后调查了全球主流的产品创新平台软件公司达索系统公司，全球知名的工艺仿真与汽车碰撞仿真领军企业ESI，全球知名的电气设计与仿真软件公司IGE+XAO，以及全球最大的时兴行业设计与管理软件暨裁床制造企业Lectra(力克)等。力克公司的裁床适用于服装和各种柔性资料（例如皮革、保险气囊）的切割，从2007年起，就开端经过物联网提供远程运维效劳。在参观达索系统时，除了美不胜收的VR应用之外，下图展示的一个车间班组的可视化排班软件，惹起了大家的浓厚兴味。

▲达索系统公司MES系统中的

车间班组可视化排班系统

相比而言，目前e-works在调查日本的过程中，还没有发现很多工业软件企业。已调查的企业中，富士通作为日本最大的ICT厂商，旗下有MES系统、企业级BOM系统和三维CAD系统等工业软件。e-works还调查了全球APS领军厂商Asprova。实践上雅马哈、东芝、日立等公司旗下都有工业软件企业，但还等候未来去深化了解。

后记

过去四年的十五次国际调查，每次调查都会结交一批新朋友，也都会有老朋友再次参与调查团，每次调查也都会有意想不到的收获和共同的美景（下图是调查团途径日本山中湖时，我在晨练时拍摄的富士山），这正是吸收我一次又一次带队调查的“吸铁石”。

e-works已树立了历届调查同窗会，分享每届调查的最新收获。大家相互学习，共同进步。不少参与调查的企业家回国之后，都立刻学致使用，成为企业推进智能制造的积极推进者与倡导者。

▲初冬时节的山中湖-富士山

e-works举行的国际智能制造调查曾经在我国制造业产生了深远的影响，遭到各界普遍关注。经过这种深度调查，以及对每次调查的全程报道，不只使参与调查的企业找到了数字化转型的金钥匙，还经过e-works的全媒体，以及会谈论坛中止了全方位传播，惠及正在中止深层次转型的宽广中国制造企业。但是，世界上还有诸多优秀的兴隆国度等着我们去探求，还有众多顶尖的领军企业等着我们去调研。

因而，e-works国际调查的脚步不会停歇，只会继续一往无前。2018年，e-works调查团将继续前往德国、美国和日本，还将新增瑞典和英国调查。而未来，意大利、西班牙、瑞士、荷兰、比利时、加拿大、以色列、韩国，也将归入e-works国际调查的行程。我们等候更多有识之士，更多企业的指导者能够参与我们的行列，一同同行！

PS:2018年4月，e-works将举行第八届德国工业4.0调查，2018年5月，e-works将举行2018瑞典制造业创新之旅调查，欢送参与。

2018年4月21日-30日

第八届德国工业4.0调查团

2018年5月12日-21日

瑞典制造业创新之旅调查团