智能制造在美國、德國、日本有啥不同？
在西方國家有這樣一句話：Tolivewell，anationmustproducewell，說明制造業(yè)是一個(gè)國家綜合國力最重要的體現(xiàn)。
在經(jīng)歷了互聯(lián)網(wǎng)泡沫和經(jīng)濟(jì)危機(jī)后，世界各國，尤其是發(fā)達(dá)國家開始重新意識到制造業(yè)的重要性，也在重新審視自己競爭力的優(yōu)劣勢。
第四次工業(yè)革命的到來為各個(gè)國家提供了發(fā)展和轉(zhuǎn)型的機(jī)遇，也面臨競爭力格局變化的挑戰(zhàn)，智能制造成為各國競爭的新戰(zhàn)場。各國圍繞制造業(yè)，都提出了相應(yīng)的戰(zhàn)略美國的國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)、德國的工業(yè)4.0，日本的工業(yè)價(jià)值鏈，當(dāng)然還有中國的中國制造2025。那么，這些戰(zhàn)略之間有何差異呢？而形成這些差異的根本原因又是什么？
1、對知識的理解、積累和傳承方式的差異決定了制造哲學(xué)和文化
對制造業(yè)而言，簡單地來講即是發(fā)現(xiàn)問題（比如質(zhì)量缺陷、精度缺失、設(shè)備故障、成本較高、效率低下等）、了解問題，在此過程中獲取信息，并將其抽象化為知識，再利用知識去認(rèn)識、解決和避免問題的過程。
了解和解決問題的手段和方法決定了所獲得知識的形式，而將知識抽象化加以運(yùn)用的過程和形式則決定了知識傳承的形式。這個(gè)過程可以通過人來完成、數(shù)據(jù)來完成或是系統(tǒng)來完成，這也是決定一個(gè)國家制造哲學(xué)的最根本原因。
日本
通過組織文化和人的訓(xùn)練不斷改善，在知識承載上非常依賴人
日本獨(dú)特的克忍、服從和集體觀念文化也深深地影響了日本的制造文化，其最主要的特征就是通過組織的不斷優(yōu)化、文化建設(shè)和人的訓(xùn)練來解決生產(chǎn)系統(tǒng)中的問題。這一點(diǎn)相信國內(nèi)許多制造企業(yè)都感同身受，因?yàn)榇蠹以诮邮芫媾嘤?xùn)的時(shí)候被反復(fù)強(qiáng)調(diào)的3個(gè)方面就是公司文化、三級組織和人才訓(xùn)練。最典型的體現(xiàn)就是日本在20世紀(jì)70年代提出的以全生產(chǎn)系統(tǒng)維護(hù)（TPM）為核心的生產(chǎn)管理體系。其核心思想可以用三全來概括：全效率、全系統(tǒng)和全員參與。實(shí)現(xiàn)方式主要包括在3個(gè)方面的改善：提高工作技能、改進(jìn)團(tuán)隊(duì)精神和改善工作環(huán)境，以致在20世紀(jì)90年代以后日本選擇精益制造（LeanManufacturing）作為其轉(zhuǎn)型方向，而非6-sigma質(zhì)量管理體系。
日本企業(yè)在人才的培養(yǎng)方面也是不遺余力的，尤其是雇員終身制文化，將雇員與企業(yè)的命運(yùn)緊密聯(lián)系在一起，使得人的經(jīng)驗(yàn)和知識能夠在企業(yè)內(nèi)部積累、運(yùn)用和傳承。
日本企業(yè)解決問題的方式通常是：發(fā)生問題→人員迅速到現(xiàn)場、確認(rèn)現(xiàn)物、探究現(xiàn)實(shí)（三現(xiàn)），并解決問題→分析問題產(chǎn)生的原因，KUKA機(jī)器人維修，通過改善來避免問題。最終的知識落在了人的身上，人的技能提升之后，解決和避免問題的能力也就上升了。
因此對于日本企業(yè)而言，員工是最重要的價(jià)值，對人的信任遠(yuǎn)勝于對設(shè)備、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的信任，所有的自動(dòng)化或是信息化建設(shè)也都是圍繞著幫助人去工作為目的，所以日本企業(yè)從來不會(huì)談機(jī)器換人或是無人工廠。如果中國想要學(xué)習(xí)工匠精神，那么最應(yīng)該借鑒的是日本孕育工匠的組織文化和制度。但是這樣的文化在近幾年遇到了一個(gè)十分巨大的挑戰(zhàn)，就是日本的老齡化和制造業(yè)年輕一代大量短缺的問題，使得沒有人能夠去傳承這些知識。
日本也意識到了自己在數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)方面的缺失，開始在這些方面發(fā)力。這一點(diǎn)在日本的工業(yè)價(jià)值鏈產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的構(gòu)架和目標(biāo)上能夠清晰地看到。該聯(lián)盟提出的19條工作項(xiàng)目中有7條與大數(shù)據(jù)直接相關(guān)。可以說日本的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略是應(yīng)對其人口結(jié)構(gòu)問題和社會(huì)矛盾的無奈之舉，核心是要解決替代人的知識獲取和傳承方式。
但日本在轉(zhuǎn)型過程中同樣面臨著許多挑戰(zhàn)：首先是數(shù)據(jù)積累的缺失，使得知識和經(jīng)驗(yàn)從人轉(zhuǎn)移到信息化體系和制造系統(tǒng)的過程中缺少了依據(jù)和判斷標(biāo)準(zhǔn)。其次是日本工業(yè)企業(yè)保守的文化、造成軟件和IT技術(shù)人才的缺失，正如日本經(jīng)產(chǎn)省公布的《2015年制造白皮書》中所表達(dá)的憂慮：相對于在德國和美國正在加快的制造業(yè)變革，現(xiàn)在日本企業(yè)表現(xiàn)出重視軟件的姿態(tài)。
德國
通過設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)的不斷升級，將知識固化在設(shè)備上
德國的先進(jìn)設(shè)備和自動(dòng)化的生產(chǎn)線是舉世聞名的，可以說在裝備制造業(yè)的實(shí)力上有著傲視群雄的資格。同時(shí)德國人嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘L(fēng)格，以及其獨(dú)特的學(xué)徒制高等教育模式，使得德國制造業(yè)的風(fēng)格非常務(wù)實(shí)，理論研究與工業(yè)應(yīng)用的結(jié)合也最緊密。然而德國也很早就面臨勞動(dòng)力短缺的間題，在2015年各國競爭力指數(shù)的報(bào)告中，勞動(dòng)力是德國唯一弱于創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型國家平均水平的一項(xiàng)。因此，德國不得不通過研發(fā)更先進(jìn)的裝備和高度集成自動(dòng)的生產(chǎn)線來彌補(bǔ)這個(gè)不足。
德國的制造業(yè)解決問題的邏輯是：發(fā)生問題→人（或裝備）解決問題→將解決問題的知識和流程固化到裝備和生產(chǎn)線中→對相似問題自動(dòng)解決或避免。
舉個(gè)比較直觀的例子來比較日本和德國解決問題方式的不同：如果生產(chǎn)線上經(jīng)常發(fā)生物料分揀出錯(cuò)的現(xiàn)象，那么日本的解決方式很有可能是改善物料辨識度（顏色等）、員工訓(xùn)練，以及設(shè)置復(fù)查制度。而德國則很可能會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)射頻識別（RFID）掃碼自動(dòng)分揀系統(tǒng)，或是利用圖像識別+機(jī)械手臂自動(dòng)進(jìn)行分揀。
又比如，德國很早就將誤差補(bǔ)償、刀具壽命預(yù)測、多軸同步性算法、主軸震頻補(bǔ)償?shù)冉鉀Q方式以功能包的形式固化到了機(jī)床中，因此即便是對制造工藝和操作并不熟練的工人也能夠生產(chǎn)出可靠的產(chǎn)品。也正是這個(gè)原因成就了德國世界第一的裝備制造業(yè)大國地位。
除了在生產(chǎn)現(xiàn)場追求問題的自動(dòng)解決之外，在企業(yè)的管理和經(jīng)營方面也能夠看到其盡力減少人為影響因素的努力。比如最好的ERP、MES、APS等軟件供應(yīng)商都來自德國，大量的信息錄入和計(jì)劃的生成及追溯通過軟件自動(dòng)完成，盡量減少人為因素帶來的不確定性。
然而，德國同樣對數(shù)據(jù)的采集缺少積累，因?yàn)樵诘聡闹圃煜到y(tǒng)中對故障和缺陷采用零容忍的態(tài)度，出現(xiàn)了問題就通過裝備端的改造一勞永逸地解決。在德國人的意識中不允許出現(xiàn)問題，也就自然不會(huì)由問題產(chǎn)生數(shù)據(jù)，最直接的表現(xiàn)就是找遍德國的高校和企業(yè)，幾乎沒有人在做設(shè)備預(yù)診與健康管理（PHM）和虛擬測量等質(zhì)量預(yù)測性分析。另外由于德國生產(chǎn)線的高度自動(dòng)化和集成化，使得其整體設(shè)備效率（OEE）非常穩(wěn)定，利用數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化的空間也較小。
德國依靠裝備和工業(yè)產(chǎn)品的出口獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，因?yàn)楫a(chǎn)品優(yōu)秀的質(zhì)量和可靠性，使得德國制造擁有非常好的品牌口碑。然而德國近年來也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，那就是大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品本身只能夠賣一次，所以賣給一個(gè)客戶之后也就少了一個(gè)客戶。同時(shí)，隨著一些發(fā)展中國家的裝備制造和工業(yè)能力的崛起，德國的市場也在不斷被擠壓。因此，在20082012年的5年時(shí)間里，德國工業(yè)出口幾乎沒有增長。由此，德國開始意識到賣裝備不如賣整套的解決方案，甚至同時(shí)如果還能夠賣服務(wù)就更好了。