1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：制造業(yè)的機(jī)遇

《云上工業(yè)智能》一書提到，在工業(yè)和商業(yè)從分離到融合的過程中，有四個值得關(guān)注的重要轉(zhuǎn)變：

一是客戶需求的轉(zhuǎn)變，這是一個從無到有、從有到好、從好到精、再從精到個性化的過程。

二是生產(chǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，是從簡單到復(fù)雜、從自動化到規(guī)模化、從柔性化到智能化和定制化，最終實(shí)現(xiàn)無憂人性化生產(chǎn)環(huán)境的過程。

三是商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，是從賣產(chǎn)品到賣能力，從賣能力到賣服務(wù)，從賣服務(wù)到賣價值；從統(tǒng)一的市場營銷到針對某一群體的精準(zhǔn)營銷，再到現(xiàn)在針對個人的精準(zhǔn)營銷的過程。

四是工業(yè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式的轉(zhuǎn)變，主要是指從應(yīng)激式的管理模式到基于經(jīng)驗(yàn)的模式，再從基于經(jīng)驗(yàn)的模式向基于線索和事實(shí)模式的轉(zhuǎn)變。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所引起的這一系列變化，背后的核心都是工業(yè)價值的轉(zhuǎn)型。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將滲透到工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，形成高速靈活、個性化、智能化的生產(chǎn)模式，推動生產(chǎn)方式向大規(guī)模定制、服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。這樣，原有的生產(chǎn)過程將實(shí)現(xiàn)極大的自由度和靈活性。通過在各個環(huán)節(jié)植入用戶參與界面，新的生產(chǎn)體系能夠針對不同用戶及產(chǎn)品進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)計(jì)劃、加工以及物流配送，可以進(jìn)行個性化的單件制造并能夠?qū)崿F(xiàn)盈利。

現(xiàn)在越來越多的企業(yè)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型。服務(wù)型制造是未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要方向之一，越來越多的生產(chǎn)型制造企業(yè)將圍繞產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)不斷融入能夠帶來市場價值的增值服務(wù)，從提供產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┤谌氪罅糠?wù)要素的產(chǎn)品與服務(wù)的組合。

在筆者看來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方興未艾，所有的一切都在從各個角度進(jìn)行探索和準(zhǔn)備。鬼谷子曰：“圣人之在天地間也，為眾生之先。”我非圣人，但危機(jī)意識無時不催我未雨綢繆。虎彩集團(tuán)已經(jīng)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行了多年的探索，目前，我們在全國建立了四個數(shù)碼基地，未來IT軟件系統(tǒng)和先進(jìn)自動化設(shè)備將成為智能化工廠的雙保障。智能化工廠的產(chǎn)能可以根據(jù)市場快速反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)個性化規(guī)模定制。

現(xiàn)在，虎彩不只是做印刷，還做服務(wù)，而服務(wù)本身包含的就是企業(yè)的軟實(shí)力，這其中涉及生產(chǎn)流程的優(yōu)化、整體解決方案的能力提升。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，企業(yè)已經(jīng)不再是單純的開發(fā)設(shè)備和應(yīng)用技術(shù)，而是通過傳感器收集數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，然后反饋到原有的設(shè)備并進(jìn)行更好的管理，這將成為企業(yè)新的核心能力。未來，虎彩必須具備這樣的能力。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的另外一個方向就是產(chǎn)品的個性化，消費(fèi)者越來越傾向于購買個性化的產(chǎn)品，并且愿意付出更高的價格，有些消費(fèi)者還參與到產(chǎn)品的定制當(dāng)中。因此越來越多的企業(yè)開始改變自己的生產(chǎn)系統(tǒng)，力求做到客戶產(chǎn)品的個性化定制。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還給傳統(tǒng)制造企業(yè)賦予了新的生命——智能化。它同樣解決了個性化和智能制造相融合的問題。生產(chǎn)系統(tǒng)能夠自主確定編輯產(chǎn)品特性、成本、物流管理、安全性、生產(chǎn)時間等要素，從而實(shí)現(xiàn)為不同用戶個性化定制，這就是智能化生產(chǎn)。企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)、運(yùn)營環(huán)節(jié)信息與外部產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)單元的信息集成，做到數(shù)據(jù)及時分析并準(zhǔn)確傳遞，這就是智能管理。我們還可以對客戶進(jìn)行智能服務(wù)分析，掌握客戶的習(xí)慣和喜好。

如今，虎彩正處于轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，我們選擇在包裝業(yè)務(wù)最好的時候轉(zhuǎn)向“印刷+互聯(lián)網(wǎng)”，這其中必然有重重困難和障礙。但其實(shí)最大的問題是如何在虎彩內(nèi)部形成一種對未來的新認(rèn)知，并愿意共同創(chuàng)造未來，這就是虎彩人現(xiàn)在所面臨的意識問題。在智能工廠中，管理者與被管理者的界線將變得模糊，每個人都將參與到分析和解決問題的工作中。在未來，生產(chǎn)中的體力勞動會不斷減少，從而轉(zhuǎn)向創(chuàng)新與決策。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶給我們最大的禮物在于運(yùn)用智能生產(chǎn)系統(tǒng)把工人從單調(diào)、程序化的工作中解放出來，將精力更多地集中在創(chuàng)新和增值業(yè)務(wù)上。所以，我們必須做好充分準(zhǔn)備來迎接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的到來。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，無疑會深刻重塑傳統(tǒng)行業(yè)的技術(shù)和生產(chǎn)方式，并且深刻地改變我們的生活方式和工作方式。今天，真正完整和成功實(shí)踐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)幾乎沒有，各種碎片化的成功和探索正在路上。虎彩，同樣也在前行的路上。

工業(yè)4.0概念最早出現(xiàn)在德國，2013年的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出，其核心目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。工業(yè)4.0旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及基因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。工業(yè)4.0的技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)實(shí)體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。

工業(yè)4.0的概念有三個支撐點(diǎn)：

（1）制造本身的價值，是把產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)減到最小，實(shí)現(xiàn)制造與客戶需求相配合

眾所周知，產(chǎn)品的生產(chǎn)要素一般包括勞動力、資本、土地、技術(shù)和信息，要將生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)減到最小，也就是要實(shí)現(xiàn)上述五個要素之間的最優(yōu)組合。而虎彩智能化工廠的建設(shè)，正是先進(jìn)的自動化設(shè)備和按照客戶價值打造的IT系統(tǒng)的深度結(jié)合，反映到生產(chǎn)要素上，便是資本、技術(shù)和信息深度結(jié)合的表現(xiàn)，而這些結(jié)合最終達(dá)到的效果，便是盡可能地將生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)減到最小。

在虎彩的按需印刷業(yè)務(wù)中，現(xiàn)有的訂單管理系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)和出版社的訂單系統(tǒng)直接對接。出版社客戶只需在社內(nèi)系統(tǒng)完成下單操作，信息就會通過雙方的系統(tǒng)進(jìn)行對接傳遞，訂單將會直接進(jìn)入到虎彩的云基地生產(chǎn)系統(tǒng)自動化流程。系統(tǒng)會根據(jù)需求選擇最優(yōu)的紙張規(guī)格、排版邏輯和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行組合并生成生產(chǎn)工單，然后推送工單到對應(yīng)的設(shè)備，同時檢查訂單所需要的材料庫存是否滿足需求，操作員只需在中控屏上啟動機(jī)器和更換材料，整個流程高效而順暢，直接響應(yīng)了客戶的訂單需求，其主要作業(yè)流程如圖1-1所示。

首先，虎彩與出版社的系統(tǒng)對接，極大地減少了訂單信息的溝通確認(rèn)工作，業(yè)務(wù)人員能更加聚焦在對客戶的優(yōu)質(zhì)服務(wù)上，而不是花費(fèi)大量的時間在簡單而又重復(fù)的人工下單、對賬確認(rèn)上。依托于這項(xiàng)結(jié)合，虎彩的按需印刷業(yè)務(wù)銷售額連續(xù)三年倍增。這些成績的實(shí)現(xiàn)，要得益于近年來虎彩在信息技術(shù)方面的大力投入和與出版社的深度互動合作，未來虎彩也將繼續(xù)推廣這種合作模式，為更多的出版社提供更好的服務(wù)。

其次，自動化設(shè)備能將客戶文件以最優(yōu)的方式在最合適的紙張規(guī)格上進(jìn)行自動拼版，然后直接推送到印刷設(shè)備，達(dá)到最大化地利用原材料，減少浪費(fèi)。虎彩積極推動設(shè)備制造廠商依照虎彩的要求對設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，共同將生產(chǎn)過程中紙張浪費(fèi)減少到極致。在虎彩成功的同時，也帶動設(shè)備廠商的設(shè)備變革，實(shí)現(xiàn)雙贏。

最后，依托自動化設(shè)備之間的連接技術(shù)，出版業(yè)務(wù)中的印刷、折頁、膠裝和三面切的無縫連接，極大地減少了產(chǎn)品搬運(yùn)、半成品配套等操作員工的勞動強(qiáng)度，也使得原來需要多個操作員共同協(xié)作才能完成的生產(chǎn)任務(wù)變得更為簡單和直接。自動化設(shè)備和設(shè)備連接技術(shù)的結(jié)合，無疑讓整個生產(chǎn)過程更為高效，各種人工、機(jī)器和材料等資本的利用更加充分，降低了整個制造過程中的浪費(fèi)。

（2）要在制造過程中依據(jù)產(chǎn)品加工狀況的改變，自動進(jìn)行調(diào)整，在原有自動化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自省的能力

前面提到，生產(chǎn)制造過程由機(jī)械化到電氣化然后到信息化，逐步實(shí)現(xiàn)了今天高效、超大規(guī)模的生產(chǎn)方式，消費(fèi)者的各項(xiàng)同質(zhì)化需求被工業(yè)革命后的成果輕易滿足。但在互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用從商業(yè)擴(kuò)展到工業(yè)后，制造業(yè)迎來了第四次工業(yè)革命，新的需求再次被創(chuàng)造出來，面對個性化、定制化和多批次小批量的需求，企業(yè)必須降低生產(chǎn)成本并滿足特定需求。面對這樣的變化，虎彩的解決方案是視覺和條碼技術(shù)的融合。

虎彩的斷貨書解決方案便是一個很好的例子。所謂斷貨書，是出版社沒有庫存且不再印刷，而且在各大書店里也沒有庫存的書籍。雖然書已斷貨，但并不代表客戶沒有需求。虎彩擁有大量斷貨書的數(shù)字文件，可以在各個網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)售，提供一本起印的服務(wù)。這樣從各個平臺匯集來的需求最終會形成一個量不大但種類很多的圖書生產(chǎn)任務(wù)，只是有可能其中的每一本都會對應(yīng)不同的客戶。這便成了視覺和條碼技術(shù)與自動化設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用的最佳場景了，如圖1-2所示。

1）前端訂單系統(tǒng)會按照訂單信息、產(chǎn)品尺寸、訂單數(shù)量自動生成文件名，文件進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)后，機(jī)器的自動拼版系統(tǒng)會根據(jù)文件名生成整條生產(chǎn)線均能識別的條碼，然后在印刷的工序中被印在特定的位置上，供后面的工序設(shè)備識別。

2）書本的半成品在經(jīng)過膠裝、三面切工序時，安裝在生產(chǎn)線上的條碼閱讀器將對條碼進(jìn)行識別，并將識別信息反饋到機(jī)器的中央控制器進(jìn)行解析。

3）控制器解析完畢后，隨即按照條碼所帶來的信息調(diào)整機(jī)器參數(shù)，讓機(jī)器的各個夾具尺寸和書本的尺寸吻合。當(dāng)所有調(diào)整步驟完畢后，控制器再返回一個調(diào)整成功的信號，通知傳送系統(tǒng)將書本送進(jìn)機(jī)器進(jìn)行加工，從而完成一個循環(huán)。

通過上述3個步驟，整條生產(chǎn)線就能根據(jù)每個訂單的信息在線進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動化基礎(chǔ)上的自省功能。

（3）要在整個制造過程中達(dá)到零故障、零憂慮、零意外、零污染

提到生產(chǎn)制造過程中的設(shè)備故障、不可預(yù)測性帶來的憂慮、意外事故和污染，無一不成為每個生產(chǎn)管理者的痛。以設(shè)備故障為例，當(dāng)2008年“設(shè)備零故障”的口號第一次在虎彩提出來時，所有工程師把這個口號當(dāng)成一個笑話。然而，在接下來的幾年里，隨著維修策略從事后維修轉(zhuǎn)變到事前預(yù)防甚至部分核心機(jī)的預(yù)知維修，隨著TPM活動逐步將各個環(huán)節(jié)的操作標(biāo)準(zhǔn)化，我們發(fā)現(xiàn)我們做出來的成績離原來的口號越來越近，設(shè)備故障時間從原來的每年幾千小時，變到每年1千多小時，再變到每年幾百小時后，原來的“笑話”真正變成了我們奮斗的目標(biāo)。但最近幾年，我們發(fā)現(xiàn)每往前一小步，所有團(tuán)隊(duì)都要成倍的努力才能實(shí)現(xiàn)，直到我們接觸到了大數(shù)據(jù)。

機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會有很多的物理量參數(shù)，如溫度、電流、電壓、速度、振動等，這些數(shù)據(jù)在一開始并未對客戶開放出來，但是行業(yè)內(nèi)設(shè)備維護(hù)工程師都會知道一些簡單易懂的邏輯：如果機(jī)器的電流異常增大，那么可能機(jī)器的負(fù)荷有異常；如果機(jī)器某處的振動開始變得劇烈，那么可能存在螺絲松動或者配合不夠緊密的問題；如果機(jī)器的某個電氣部位溫度變高，那么可能存在散熱問題或者接觸不好的問題……這些物理量的變化之初，可能并沒有反映出任何設(shè)備異常，但如果將這些數(shù)據(jù)連續(xù)收集，我們會得到一個連續(xù)的曲線。而這個曲線的趨勢，往往能說明未被發(fā)現(xiàn)的問題，而這個問題可能恰好在一段時間后成為我們遇到的設(shè)備故障，抑或是一個生產(chǎn)憂慮、一個意外的來源。這些數(shù)據(jù)恰好能將這些不可見的問題顯現(xiàn)化，同時也能刺激一些不可見的需求，讓工程師們認(rèn)識到原來工作也可以這樣開展。

數(shù)據(jù)源自于現(xiàn)場，所以2018年上半年，虎彩著手搭建工業(yè)現(xiàn)場總線，建立基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，并計(jì)劃采用相同的接口協(xié)議將所有設(shè)備接入該網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而獲取并記錄設(shè)備的各項(xiàng)物理參數(shù)信息，形成基于設(shè)備狀態(tài)的大數(shù)據(jù)庫，如圖1-3所示。再與之前的TPM經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，即能產(chǎn)生價值數(shù)據(jù)。價值數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)實(shí)際執(zhí)行工作，如實(shí)時排產(chǎn)、零配件的壽命管理、維護(hù)計(jì)劃的產(chǎn)生等，進(jìn)而使得各項(xiàng)活動更為精準(zhǔn)而有效。

目前，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作初見成效，在東莞基地的車間中，虎彩的工程師已經(jīng)按照架構(gòu)自主完成了第一條智能化數(shù)據(jù)采集示范線的搭建，并將收集到原始數(shù)據(jù)的邊緣計(jì)算全部放在現(xiàn)場PLC中進(jìn)行處理，同時對應(yīng)每條新數(shù)據(jù)自動生成數(shù)據(jù)時間戳，確保數(shù)據(jù)在時間軸上的唯一性和準(zhǔn)確性。而操作人員即將告別手動報(bào)工迎來自動報(bào)工的時代，所需要做的僅僅是通過計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面進(jìn)行操作即可。