前言 工業4.0背景下工廠數據決策與設備管理的重要性

即將到來的工業4.0時代

18世紀中葉以來，人類歷史上先后發生了三次工業革命。第一次工業革命所開創的“蒸汽時代”（1760—1840年），標志著農耕文明向工業文明的過渡，是人類發展史上的一個偉大奇跡；第二次工業革命進入了“電氣時代”（1840—1950年），使得電力、鋼鐵、鐵路、化工、汽車等重工業興起，石油成為新能源，并促使交通的迅速發展，世界各國的交流更為頻繁，并逐漸形成一個全球化的國際政治、經濟體系；第二次世界大戰之后開始的第三次工業革命，開創了“信息時代”（1950—），全球信息和資源交流變得更為迅速，大多數國家和地區都被卷入到全球化進程之中，世界政治經濟格局進一步確立，人類文明的發達程度也達到空前的高度。第三次工業革命方興未艾，還在全球擴散和傳播。

2014年，德國漢諾威工業博覽會在當年4月7日至11日舉行，全球65個國家和地區的5000多家廠商參展。中國以近600家參展商規模成為東道主德國以外的最大參展國。在為期五天的展會中，“工業4.0”概念受到了關注。輿論認為，作為工業領域的全球領先展會，漢諾威工業博覽會對推動“第四次工業革命”發揮了重要作用。

2015年5月8日，國務院正式印發《中國制造2025》。標志著中國正式在國家戰略層面，邁向未來的工業4.0時代。

第四次工業革命的目標是工廠智能化

中心：讓網絡技術進入制造業。背景：今后制造業將面臨的形勢——緊缺的資源、能源轉變、員工年齡結構改

變、全球化。技術基礎：網絡和空間分布系統、順暢的通信，寬帶速度達7000Mbit/s。特點：靈活易變、高資源效率，考慮人因工程學，實現企業與顧客、業務伙伴最

緊密的聯系。

面向未來，中國制造業面臨的挑戰

圖0-1 工業4.0的三個高度化^[1]

如圖0-1所示，工業4.0是在高度網絡化的工業時代，構建于高度信息化和高度自動化基礎之上的生產組織方式，是由批量定制牽動，更廣泛的社會協作參與的產品實現形式。這是一場全新的綠色工業革命，它的實質和特征，就是大幅度地提高資源生產率，經濟增長與不可再生資源要素全面脫鉤，與二氧化碳等溫室氣體排放脫鉤。以歷史視角和工業化的角度觀察，我們能清晰地認識到，世界范圍的第四次工業革命，即綠色革命，已經來臨。

現實情況是，中國制造業雖然在全球來說具有很全的產業鏈，但基本上處于產業鏈的底端，是制造大國，而非強國。矛盾聚集點是：成本增高、人口老齡化、環境重度污染等。中國制造業面臨著全球產業向第三世界轉移，制造業盈利能力偏弱的現狀。要改變這一現狀，必然要將成本中心轉變成盈利中心，提升產業自動化和信息化水平，以降低運營成本，實現轉型逆襲。多數制造業企業在盈利偏弱的情況下，轉型內生動力不足。

問題=機會，改善就是賺錢

盡管困難重重，中國制造業在管理水平上仍然有很大的提升空間。在絕大多數行業，只要比競爭伙伴更高效，運營成本更低，仍然可能在過剩產能調整的大潮中勝者為王，做到持續盈利。

企業可以通過導入TOC、精益生產及六西格瑪等相關管理體系，并通過兩化融合實現信息化條件下的新型能力建設，逐步進入到轉型通道之中去，建立以數據為導向的管理決策系統。

自由度被制約時，裝備管理能力提升是關鍵

系統的自由度決定了管理的復雜程度。當制造系統通過數字化、智能化或管理體系優化之后，制造系統的自由度被約束，制造系統可用度^[2]要求會隨之被提高。此時，裝備的有效管理將會成為制約瓶頸，從而使裝備管理能力的提升在自動化、信息化達到一定程度的制造企業，或石化、制藥、冶金、電力、給排水等相關流程型制造業意義重大。

提升裝備管理能力的方法通常包括：

1）以數據牽動，強調預測性維修的T-PM^[3]（基于約束理論的生產維護管理）理論體系的運用。這種方法需要信息化管理來牽動，工業維修及預測性維護技術服務資源作為支撐。

2）著名設備管理專家張孝桐提出的設備管家體系，有利于制造業搭建裝備管理體系，實現企業內部的人-機協調，實現裝備可用度提升與運營費用的下降。

3）以裝備和零部件制造商或服務商為主體搭建工業服務互聯網，向用戶提供滿足效率、維修性和可靠性要求的產品和服務，實現裝備管理生態的整體提升。

裝備管理對于支撐工業4.0轉型升級尤為關鍵，本書將進行詳細展開，指導制造業管理決策者、裝備維修與管理人員、信息化與數字化供應商、工業維修服務商及管理咨詢機構，團結起來共同打造屬于數據技術（Data Technology，DT）時代的裝備管理生態，為實現中國制造業的工業4.0轉型升級奠定有力的基礎。

面向工業維修服務生態的數字化轉型之路

與以GE為代表的美國工業互聯網、德國工業4.0比較，我國制造業水平處于2.0至3.0的水平。差距不僅僅在于物理形態，也在于知識積累的意識形態。我國大多制造業企業在知識積累中仍然存在較大差距。許多企業TPM、精益生產的推行效果并不理想、大多不具備實施工業4.0轉型的基礎。

筆者在以往咨詢經驗中發現，企業內部缺乏有效的基于數據的決策管控機制，不完善的工業服務體系尤其是未建立起工業維修服務生態，嚴重制約了企業的價值轉型進程。

慶幸的是，互聯網、物聯網技術背景下的大數據應用，能夠改變這一制約因素。本書前4章內容，通過對以價值為導向的數字化工廠構建，建立以數字化為基礎的數據決策管理，促進并加速企業內部知識積累，以提升質量和生產效率，如圖0-2所示。本書第5章，則是通過數字化工廠連接互聯網，通過大數據匹配適宜的工業維修服務生態資源，進而發現并處理那些隱性問題，提升產業鏈質量和效率，促進中國制造業價值轉型。

圖0-2 工業4.0轉型的基礎和內在動因

馬云曾經講過：“人類正在進入新‘能源時代’，核心資源已不是石油，而是數據—未來的數據就是生產資料，未來的生產力就是計算能力和創業者的創新能力、企業家精神。”

這種趨勢不僅僅發生在商業，而且發生在包括工業的所有領域。種種跡象表明，互聯網正在以前所未有的速度滲透到工業和工業維修服務領域。但遺憾的是，工業制造業并不等同于商業，企業中的個體人員，包括最高領導者都很難成為直接的需求者，企業行為是一個組織行為，絕非商業中的個體行為。企業能夠建立和運行良好的數據生態，是決定工業維修服務生態資源能否有效與企業對接的基礎。

工業4.0、智能制造已成為中國乃至世界制造業發展的方向和趨勢，制造業將在數字化、智能化方面進行改造升級，制造系統的自由度將會被約束，但系統可用度要求將會更高，制造業的設備管理，尤其是設備預測性維修將會越來越重要。

本書的編寫，結合了TOC約束生產理論、可靠性與維修性工程理論，通過對北京、上海、廣州、深圳等多地的制造企業、工業4.0機構、數字化與智能化服務商進行實地調研，系統梳理了企業目標與指標之間的關聯，通過信息化、互聯網、管理方法的整合，為企業設備管理提升及數據生態建設提供參照和指南，也為工業維修服務商對接制造業、服務制造業提供了應用策略和實施指南。

感謝史丹利農業集團股份有限公司、揚智咨詢集團為本書提供的相關素材。感謝工業4.0俱樂部、中國工控網、觀為監測技術（無錫）有限公司、北京蘭光創新科技有限公司、廣東中設智控科技股份有限公司、國信支點信息科技（北京）有限公司、重慶景方渝企業管理咨詢有限公司、淄博索雷工業設備維護技術有限公司等為本書編寫提供的支持和幫助。

特別感謝著名設備管理專家張孝桐老先生為本書提供的指導。

[1]參考工業4.0研究院胡權的文章《工業4.0時代的模式變革及實踐》。

[2]可用度（availability）：度量系統性能好壞的指標，即系統處在正常狀態的概率。可用度（A）=MTBF/（MTBF+MTTR）。MTBF：平均故障間隔時間，MTTR：平均故障修復時間，MTBF越大越好，MTTR越小越好，計量單位均為分鐘。

[3]T-PM（Theory of Constraints-Productive Maintenance），基于約束理論的生產維護管理。T-PM講究基于企業盈利目標相關的有效產出、運營費用、庫存指標下的全員參與，是基于數據的管理決策，并以有效產出指標下的設備可用度提升和維修費用下降為目標，建設和完善事后維修、預防性維修、預測性維修、創新管理四大通道。