工業(yè)4.0對(duì)制造業(yè)帶來(lái)的變革和思考
工業(yè)4.0的概念在2013年被正式提出之后，智能化隨即成為引領(lǐng)第四代工業(yè)革命的主題，制造業(yè)成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的中堅(jiān)力量。從2016年開(kāi)始，初心資本在工業(yè)4.0領(lǐng)域布局，以工業(yè)自動(dòng)化、智能物流、工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為核心，重點(diǎn)關(guān)注本土化企業(yè)在智能制造領(lǐng)域的發(fā)展。
在對(duì)工業(yè)4.0的各個(gè)環(huán)節(jié)研究過(guò)之后，初心為大家梳理了這份近萬(wàn)字的行研報(bào)告，為大家剖析了工業(yè)4.0對(duì)制造業(yè)帶來(lái)的變革和思考，并具體分析了一個(gè)案例：翼菲自動(dòng)化。通過(guò)這份詳盡的研究，我們已經(jīng)能夠看到在眾多的細(xì)分領(lǐng)域，部分創(chuàng)新企業(yè)給制造業(yè)帶來(lái)的改變和價(jià)值，初心資本也會(huì)持續(xù)挖掘這個(gè)方向上的投資機(jī)會(huì)，無(wú)論腳步快慢，我們希望用自己的方式給轉(zhuǎn)型中制造業(yè)帶來(lái)些許的力量和影響。
一、智能化時(shí)代在工業(yè)4.0的背景下到來(lái)
2011年在德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上工業(yè)4.0的概念首度被三位教授提出。2013年04月在漢諾威工博會(huì)上《保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)：關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略建議書(shū)》發(fā)布，至此，工業(yè)4.0成為《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》的十大未來(lái)項(xiàng)目之一并正式上升為國(guó)家戰(zhàn)略。
工業(yè)4.0是一個(gè)利用物聯(lián)信息系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem簡(jiǎn)稱CPS）將生產(chǎn)中的供應(yīng)，制造，銷(xiāo)售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，以提高制造技術(shù)水平為方向，將制造業(yè)轉(zhuǎn)向智能化為目標(biāo)的一場(chǎng)自下而上的生產(chǎn)模式革命。核心概括為建設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem，KUKA機(jī)器人電路板維修，物聯(lián)信息系統(tǒng)）、研究?jī)纱笾黝}（智能工廠、智能生產(chǎn)）、實(shí)現(xiàn)三大集成（橫向集成、縱向集成及端對(duì)端的集成）、推進(jìn)三大轉(zhuǎn)變。
初心認(rèn)為，從2013年工業(yè)4.0正式提出以后，智能化成為引領(lǐng)第四代工業(yè)革命的主題。我們能夠看到在自動(dòng)化向智能化發(fā)展的過(guò)程中，很多新的技術(shù)和應(yīng)用得到了重大的突破，科技帶來(lái)的產(chǎn)量及效率的提升、生產(chǎn)及人力成本的降低使得企業(yè)在這個(gè)改造的過(guò)程中大幅獲益，我們也能看到在這個(gè)轉(zhuǎn)型過(guò)程中誕生的更具有挑戰(zhàn)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)。2014年柔性供應(yīng)鏈重點(diǎn)突破，使得小規(guī)模、差異化生產(chǎn)成為可能；2015年智能生產(chǎn)、人機(jī)協(xié)作取得顯著成果，產(chǎn)業(yè)鏈互動(dòng)、人機(jī)協(xié)同作業(yè)等將進(jìn)入實(shí)際的應(yīng)用階段；2016年工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)方案推出，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、模擬技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行系統(tǒng)整合，研發(fā)、制造成本大大降低，個(gè)性化定制逐步啟程；2017年數(shù)字化戰(zhàn)略、信息安全及人力質(zhì)素重新被定義。
二、制造業(yè)為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的中堅(jiān)力量
數(shù)據(jù)來(lái)源：TheWorldBank（2015年戰(zhàn)亂國(guó)家未在統(tǒng)計(jì)之列）
根據(jù)TheWorldBank數(shù)據(jù)顯示，2016年全球GDP總量達(dá)75.6萬(wàn)億美元，全球制造業(yè)GDP總量達(dá)11.8萬(wàn)億美元，占全球GDP總量的15.6%，較2015年增長(zhǎng)1.6%。
數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒
根據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)GDP總量達(dá)74.4萬(wàn)億元，中國(guó)制造業(yè)GDP達(dá)22.4萬(wàn)億元，占中國(guó)GDP總量的30.0%，較2015年增長(zhǎng)6.8%。同時(shí)，2016年中國(guó)制造業(yè)GDP總量較2012年的10.9萬(wàn)億元增長(zhǎng)了103.6%，中國(guó)制造業(yè)在以強(qiáng)勁的勢(shì)頭保持增長(zhǎng)。
初心認(rèn)為，縱觀歷史數(shù)據(jù)，我們能夠看到制造業(yè)在中國(guó)乃至全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中扮演的角色，伴隨第四次工業(yè)革命的到來(lái)，各國(guó)在制造業(yè)的投入逐年增長(zhǎng)，KUKA機(jī)器人維修，包括資金、技術(shù)研發(fā)、人力、政策、海外投資并購(gòu)等，各國(guó)都希望在工業(yè)4.0的浪潮中占據(jù)制高點(diǎn)。就中國(guó)來(lái)看，2016年中國(guó)在制造業(yè)的投資總額達(dá)18.8萬(wàn)億，較2015年增長(zhǎng)18.3%，政策層面來(lái)看，智能制造上升為國(guó)家戰(zhàn)略來(lái)進(jìn)一步更好的配合實(shí)施制造業(yè)的轉(zhuǎn)型。
三、第四次工業(yè)革命正在經(jīng)歷從自動(dòng)化到智能化的飛躍
第一次工業(yè)革命（機(jī)械化）
18世紀(jì)以蒸汽機(jī)作為動(dòng)力機(jī)被廣泛使用為標(biāo)志開(kāi)啟了第一次工業(yè)革命，開(kāi)創(chuàng)了以機(jī)器代替手工工具的時(shí)代。工業(yè)革命使工廠制代替了手工工場(chǎng)，用機(jī)器代替了手工勞動(dòng)；工業(yè)革命使依附于落后生產(chǎn)方式的自耕農(nóng)階級(jí)消失了，工業(yè)資產(chǎn)階級(jí)和工業(yè)無(wú)產(chǎn)階級(jí)形成和壯大起來(lái)。
第二次工業(yè)革命（電氣化）
19世紀(jì)最后30年和20世紀(jì)初以電氣工業(yè)的發(fā)展為標(biāo)志開(kāi)啟了第二次工業(yè)革命，世界由蒸汽時(shí)代進(jìn)入電氣時(shí)代。19世紀(jì)70年代以后電機(jī)、電動(dòng)機(jī)相繼發(fā)明，遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)的出現(xiàn)，電氣工業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，電力在生產(chǎn)和生活中得到廣泛的應(yīng)用。內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)及90年代以后的廣泛應(yīng)用，為汽車(chē)和飛機(jī)工業(yè)的發(fā)展提供了可能，推動(dòng)了石油工業(yè)、冶金、造船、機(jī)器制造、交通運(yùn)輸、電訊等行業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)革新。
第三次工業(yè)革命（自動(dòng)化）
從20世紀(jì)四五十年代以來(lái)以原子能、電子計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)、航天技術(shù)、分子生物學(xué)和遺傳工程等領(lǐng)域取得重大突破為標(biāo)志開(kāi)啟了第三次工業(yè)革命，也被稱為第三次科技革命。這次科技革命不僅極大地推動(dòng)了人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化領(lǐng)域的變革，而且也影響了人類生活方式和思維方式，使人類社會(huì)生活和人的現(xiàn)代化向更高境界發(fā)展。
第四次工業(yè)革命（智能化）
20世紀(jì)后期以系統(tǒng)科學(xué)的興起到系統(tǒng)生物科學(xué)的形成為標(biāo)志開(kāi)啟了第四次工業(yè)革命，即第四次科技革命。圍繞發(fā)展新能源和系統(tǒng)性的生物科學(xué)技術(shù)，整合不同學(xué)科、理論、技術(shù)、資源等使得智能化成為可能，推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)向經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。在這期間，大量新的生態(tài)體系及技術(shù)誕生，比如人機(jī)交互、3D打印、模擬技術(shù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能生產(chǎn)、大數(shù)據(jù)、增材制造、現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)。
初心認(rèn)為，伴隨四次工業(yè)革命的到來(lái)，大量企業(yè)面臨從自動(dòng)化向智能化的變革，4.0的浪潮將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)力及創(chuàng)新機(jī)會(huì)，未來(lái)大量的自動(dòng)化作業(yè)將被智能化的作業(yè)所取代，成本優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)線升級(jí)后人力成本的降低，更體現(xiàn)在上下游整合后的數(shù)字化調(diào)配系統(tǒng)及精益、定制化生產(chǎn)帶來(lái)的生產(chǎn)資料及運(yùn)營(yíng)成本的降低。就中國(guó)來(lái)看，我們還處在制造業(yè)自動(dòng)化升級(jí)的關(guān)鍵點(diǎn)，大部分企業(yè)在近兩年大力投入對(duì)生產(chǎn)線的改造，用自動(dòng)化的技術(shù)替代或者配合人力更好的工作降低成本提高效率，比如工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)SaaS、視覺(jué)、工業(yè)大數(shù)據(jù)等。
四、工業(yè)4.0以智能化技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)力
我們認(rèn)為工業(yè)4.0背景下的智能化核心解決兩個(gè)問(wèn)題：一是利用最前沿的技術(shù)解決人類在生產(chǎn)中無(wú)法完成的事情；二是用整合的生態(tài)系統(tǒng)解決單純用人力及單一生產(chǎn)環(huán)境完成時(shí)效率低下成本極高的事情。我們梳理了盡可能貫穿整個(gè)生產(chǎn)流程的技術(shù)體系，探究工業(yè)4.0的技術(shù)驅(qū)動(dòng)環(huán)境和解決以上兩個(gè)問(wèn)題的路徑，核心包括縱向橫向整合、3D打印技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)。
1、內(nèi)外系統(tǒng)的整合為制造業(yè)企業(yè)智能化發(fā)展的基礎(chǔ)
縱觀大部分制造業(yè)企業(yè)，從內(nèi)各IT系統(tǒng)、各業(yè)務(wù)部門(mén)仍在獨(dú)立運(yùn)作，研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、市場(chǎng)等部門(mén)IT系統(tǒng)并未完全整合，在作業(yè)流程上并未做到一體化，極大的增加了企業(yè)的溝通成本，降低了生產(chǎn)效率；從產(chǎn)業(yè)鏈延伸、供應(yīng)商、企業(yè)、客戶、消費(fèi)者還處在互相割裂的狀態(tài)，供給與需求不能很好的匹配，達(dá)到終端的產(chǎn)品也存在被動(dòng)接受的情況，給企業(yè)帶來(lái)很大的困擾。但縱向橫向整合系統(tǒng)使得各業(yè)務(wù)部門(mén)、產(chǎn)業(yè)鏈將成為更加緊密的整體，橫跨企業(yè)、產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將讓價(jià)值鏈真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。如AirDesign平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)不同合作伙伴之間對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的交互功能。
2、模擬技術(shù)使得生產(chǎn)成本大幅降低