他山之石： 德国工业4.0启示录
事实上，对于工业4.0，德国人自己也没有一个放之四海而皆准的答案。
德国企业界人士普遍认为，德国工业4.0正“OntheWay”（在路上），这种“谦虚”也体现了他们严谨务实的一面。
在这位天份好、功底深厚的“老师”面前，国内建设工业互联网的先锋企业——中国航天科工集团公司刚刚上路，中国航天人要学习的东西还有很多，而首当其冲的，还是观念重塑。
1.智能工厂
结束德国“游学”后，李巍和同行伙伴们都有了给自己换辆德系车的冲动。在奥迪工厂、宝马工厂、西门子安贝格工厂里，一系列先进理念和做法让他们为之折服。
2015年10月11日~30日，中国航天科工互联网经济时代先进工业制造模式创新发展研修项目在德国举办。20名学员包括集团公司总部工作人员和所属单位的业务骨干，带队团长是计划部副部长李巍。
20天的培训安排紧凑，授课50余个学时、现场参观调研8次、正式商务访问2次，目的是探寻德国工业4.0前沿发展理念的精髓，择其良者“为我所用”。
这一行让学员大开眼界。宏观上，德国工厂厂区与城市生活区以及自然环境很好地融合在一起，和谐共处；微观上，工厂内部生产线与工位的布局、设置以及生产流程设计科学合理、员工工作有条不紊，高效保障产品的全球供应。
例如，宝马工厂内有12条冲压生产线，工厂对生产任务和区域作了很好的规划，以“7x24”、“四班倒”制度组织生产，科学高效地保证劳斯莱斯、宝马、MINI等品牌在内的全球冲压生产任务保质保量完成。
在西门子安贝格工厂，来自中国的客人更是领略到何谓智能工厂。
这座始建于1990年的老厂房，通过不断改进完善，生产自动化率高达80%以上，基本实现“无线”设计，各种线路全部藏在管道内。厂房如一个棋盘，设备、工位等可以像棋子一样，根据需要随时移动，改变生产线布局。除了大型设备，厂房上下1万平方米的空间内建立了长达2.5公里的物流传送系统，工具或零部件都能及时精确地配送到工位。
科学的生产组织模式和先进的信息化手段，让这家工厂25年来在员工总数不变、厂房面积不变的情况下，产能提升了8倍，借助极高的柔性化、高效化生产，为全球6万多个客户提供定制化产品，满足大部分产品德国境内订单下达后24小时交货的苛刻需求。
通过物料编码与RFID射频识别技术等，工厂为所有元器件和产品建立全过程记录，每天生成超过5000万个数据，确保生产全过程、全级次可追溯。同时，通过实时监控和质量数据分析手段，每百万次品率由1989年的550个骤降到2014年的11.5个，质量合格率高达99.99885%。
学员们非常关注的一个数据是“220万欧元”——2014年工厂全年通过创新活动额外增收的利润。这笔钱全部以税后奖励的形式发放给有贡献的员工。“这家企业高度重视员工的自我改进、强化激励和主动创新，员工利益才能与工厂发展全面有效融合。”李巍说。
在给培训班的授课中，全德华人机电协会理事陈祯福教授指出，德国工业4.0的本质是建设智能工厂，在人与人、物与物、服务与服务之间建立及时高效的互联关系，实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。在推进智能制造、建立万物互联的过程中，为机器、产品和相关资源建立互联与集成，形成动态生产方式、高度个性化的产品和全新的商业模式，最终实现由智能工厂、智能制造向智能产品的转变。
要理解这段颇为专业的行话——也是德国工业4.0的关键——还得从工业发展的历史和现状说起。
2.互联互通
简单地说，工业1.0是机械化，蒸汽动力驱动机器取代人力；工业2.0是电气化，电力驱动机器取代蒸汽动力，进入大规模生产时代；工业3.0是自动化，以PLC（可编程逻辑控制器）和计算机的应用为标志，机器接管了人的大部分体力劳动和部分脑力劳动，工业生产能力也超越了人类的消费能力，产能过剩出现。
航天科工董事长高红卫曾表示：“中国虽是制造大国，但不是制造强国，工业企业广泛地分布于工业1.0、2.0、3.0状态之下。”目前，航天科工旗下的先进企业也只是实现了基本的自动化和部分的信息化，提升空间还很大。
众所周知，工业企业的生产部门通过MES（制造执行系统）管理，业务部门通过ERP（管理信息系统）来管理。通俗地讲，ERP主要告知客户需要多少产品、哪天下单、哪天到货，MES负责监控和管理生产的每一个步骤和工序如何实现。
在我国的一些先进企业里，工厂已经通过MES连通，业务部门通过ERP连通。但如果ERP和MES没有连起来，当ERP给MES下达生产计划指令后，一旦MES根据车间实际情况调整生产进程，ERP“后知后觉”，后果不言而喻。
这主要因为大部分企业的ERP和MES软件供应商不同，企业与企业之间也不同。而ERP和MES的问题只是工厂内系统断层的一个问题缩影。企业里的其他系统如设计、制造、采购、办公等，都是信息孤岛。航天云网公司总经理龚保国指出，国内工业企业管理“两张皮”现象普遍，需要打通ERP和MES。
产能过剩和互联网经济的到来，足以摧垮这些企业。工业时代里，产品的生命周期很长，厂家也无法低成本地了解每一个客户的需求，只能“一刀切”地开展规模化生产。互联网改变了这个局面，个性需求被放大，逼迫传统工业必须做一件不爱做的事：快速、小批量、定制化地生产。
航天科工防务产业最突出特点就是“多品种、小批量”，定制化色彩明显。一部分军民结合和民用产业也有类似特点。因此，以订单驱动的柔性化、定制化、智能化研发生产制造，会是未来航天企业最主要的发展模式。在德国，宝马工厂可以提供500余种颜色选择、安装定制化的仪表盘、配置指定的发动机和轮胎等产品，同一条生产线上，满足全球客户对不同系列产品的需求。
要达到这个“火候”，首要的准备工作是彻底打通ERP和MES等信息系统，让工厂所有信息孤岛连通，实现真正的自动化和完全的信息化。这也正是航天科工在迈向互联互通的道路上亟需做CRP（云资源计划管理系统）、打通ERP与MES通道的原因。
目前，知名的ERP软件供应商有德国的SAP公司和美国的Oracle公司。通过培训班的走访洽谈，SAP公司已经表达了与航天科工合作的意愿，其中就包括在航天科工开展CRP建设中，实现跨企业ERP应用。
3.“航天科工在下一盘很大的棋”
“要建设智慧企业就必须打通各种数据边界，SAP公司能为我们提供包括PI、PO等中间件技术，为企业间ERP通信提供标准化接口服务。”李巍同时也表达了目前的困惑，主要是信息安全问题，以及建立什么样的合作模式。
信息安全，是军工企业怎么也绕不开的一个命题。航天科工大力建设的“三大平台”中，除了航天云网，“专有云”和智慧企业平台建设都需要保证绝对的信息安全，拥有一个高带宽、安全高效的基础网络则是保障数据交换安全的关键。
去年在集团公司内部上线的专有云平台，作为航天云网中的“一朵云”，收效明显，签约额不断攀升。但要实现面向社会企业提供个性化服务，还得攻克信息安全这一难关。
由此看来，航天科工大力推动自主可控软硬件系统建设“事出有因”。从自主可控工程打牢基础，到“三哑”改造，确保设备、岗位和企业的互联互通，再到三大平台建设，最终实现中国工业互联网在国际上站住脚，环环相扣，这被学员们形象地比喻为：“航天科工在下一盘很大的棋。”
放眼这整个棋局的进程，德国叫工业4.0，美国叫工业互联网，我国叫中国制造2025、两化融合，物联网领域又叫万物互联。
称呼迥异的背后隐藏的核心问题，是通讯标准的争夺。因为互联网的通讯方式——TCP/IP协议难以满足工业生产对于速度、精度和安全性的要求，所以需要一个专门的通讯协议。
这正是高红卫在航天科工2016年度工作会上着重强调“一流企业做标准”的初衷。他提出，航天科工要努力成为世界工业互联网标准的制定者之一。
航天科工的“棋路”不能照搬欧美发达国家。“如果我们邯郸学步，人家的长处没学到，自己的相对优势也会失去，还可能自乱阵脚，延缓中国制造业循序渐进发展的步伐。”高红卫表示。
以工业4.0为对象进行分析，德国工业基础雄厚，这一轮工业革命是自下而上推动起来的，优势是线下的智能工厂，企业数字化、信息化、网络化程度很高。反观国内，工业企业“小、散、弱”，自发力量不足，龚保国认为，还得依赖于自上而下的政府力量，也就是国务院提出的《中国制造2025》以及工信部要求的“两化融合”。
作为航天科工精心“耕耘”的工业互联网试验田，航天云网公司2016年被集团公司赋予的一项主要任务，就是在全集团开展“三哑”改造，打通MES与ERP。“待到航天云网自身形成工业用软件的开发能力，还将迎来更加广阔的线下‘三哑’改造市场。”
按照龚保国的设想，航天云网要将“客户”企业推上云端，为其提供智慧企业一体化解决方案，服务对象有三大类：面向集团性质的龙头企业，例如为格力集团建设一个覆盖加工制造、订单采购、销售环节的专有云平台；政府建设的区域化工业云，这也是成立贵州云网公司的初衷；行业领域的专业网，建立国内首个“互联网+家具制造”行业云平台——康居网就是案例。
正如高红卫所说，航天科工构建中国工业互联网战略，首先是提供资源共享能力协同的横向软整合平台，待形成具有广泛产业带动作用的核心企业后，再逐步垂直整合业内企业，最终整体上落脚于智能化设备、车间、企业这些坚实的智能制造物理基础之上。
4.对接德国工业4.0
弗劳恩霍夫促进协会在德国与普朗克研究所齐名，是最高水平的研究机构。这里有一台1965年产的老车床，在被连接上网络、控制器、传感器和状态指示灯后（如右下图），运行状态可以在显示器上实时获取，实现了老旧设备的互联。
单台设备改造成本只有100美元，通过统一的数据采集平台，可以搜集处理传感器获取的各类信息。这与航天科工“哑设备”改造的思路不谋而合，从而引起了培训班学员的极大兴趣。
三院159厂是航天科工建设智能工厂的试点企业，有4台传统手工机床和6台数控机床进行了“哑设备”改造。安装数据采集系统后，设备综合效率在后台一目了然。但一台设备的改造成本达数千甚至上万元，运行效率在20%~60%之间浮动，有些数据尚属空白。不过变革已经开始，其目标很清晰，按照该厂一位负责设备改造的人士的说法：“以前，车间里型号产品不动，人动；现在要慢慢调转过来。”
培训班全面深入地总结了“游学”期间的所见、所闻、所感，结合航天科工正在推进的三大平台建设工作，提出了很多有针对性的建议，特别是在思路创新方面。这一点，在航天科工2016年度工作会李巍作完总结报告后各位代表的反映中，可以充分感受到。
报告中提出，可在“三哑”改造和脉动生产线建设等领域与德方机构合作。譬如在生产规划、控制等方面，与西门子等公司开展合作；开展CRP研究时，与SAP公司探讨合作模式和技术解决方案。
此外，按照航天云网国际版的建设计划，将重点与德国创新中心合作为切入点，开展国际工业互联网与德国工业4.0的标准体系对接，引导德国创新资源能力与国内制造业的合作，利用在线协同设计等方式引入德国先进技术工艺。
李巍更愿意把这一切看作一场管理变革，转变企业干部职工老旧观念非常重要，但也难以一蹴而就。
以航天科工的军品研发制造为例，这个领域的所有工作模式，在线下已经较为成功地运行了五六十年。现在要转到专有云平台上，如果不依靠行政手段，推进效率和效果将难以想象。
未来，航天科工内部能否打破利益抱团现象，实现资源软整合、优胜劣汰，在公开公平的交易平台上让质量、价格、服务、诚信“说了算”，也是企业提质增效、助力国家供给侧改革的关键。
“无论学什么、怎么合作，技术层面上都不是最难的，最难的是改变人脑海里那些老旧落后的观念。”李巍说。 来源：中国航天报