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日本智能制造的新抓手 工业价值链

木马童年 2019-5-1 11:20 89 0


   【中文条目】工业价值链  【英文条目】Industrial Value Chain Initiative  【解读】日本制造界为了解决不同制造业企业之间的“互联制造”的问题,而提出的一种策略。它通过建立顶层的框架体系,让 ...

  【中文条目】工业价值链
  【英文条目】Industrial Value Chain Initiative

  【解读】日本制造界为了解决不同制造业企业之间的“互联制造”的问题,而提出的一种策略。它通过建立顶层的框架体系,让不同的企业通过接口,能够在一种“松耦合”的情况下相互连接,以大企业为主,也包括中小企业。从而形成一个日本工厂的生态格局。
  应对工业互联的升级浪潮中,许多企业正在聚焦于内部的互联互通的问题,而日本产业界却另辟蹊径,致力于探讨企业的相互连接问题,换言之,是否存在着一个生态系统。
  1.工业价值链计划的卡位
  这真是工业价值链计划IVI(industrial value chain initiative)所要解决的问题。最早是由日本机械工程学会生产系统部门,在2015年6月启动。目前已经获得日本经产省METI支持,成为日本经产省和学会联合促进的计划。

日本智能制造的新抓手 工业价值链
  图1:IVI代表性会员机构


  目前IVI已经有180多家机构参与,100多家都是企业,不过仍然是大企业为主。这表达了日本企业决定抱团打拼智能制造的决心。应该说,这是日本对智能制造作为复杂系统的一种明智的态势感知,因此这是以企业联合体牵头为主的,做法非常明智。

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  图2:IVI的logo


  如何实现企业相连,IVI采用了“つながる!ものづくり”(意味着将制造业关联在一起),日语更强调“将工厂连接到一起”。实际上也是我们所说的“互联工厂”,或者“互联企业”。
  2.日本智能制造的三大招式
  IVI计划,跟日本制造另外两个战略物联网IoT和机器人密切相关。
  为了应对德国工业4.0为代表的全球制造业升级战略,利用IoT和机器人,促进制造业的发展,日本采取了三个层次系列的实施行动。一是推动IVI的发展,从而建立日本制造的联合体王国,二是通过机器人革命计划协议会,以工业机械、中小企业为突破口,探索领域协调及企业合作的方式,三是利用IoT推进实验室,加大与其他领域合作的新型业务的创出。

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  图3:工业价值链计划IVI


  而工业价值链计划IVI,赫然成为“通过民间引领制造业”的重要抓手。事实上,IVI正在成为日本智能制造的核心布局。

日本智能制造的新抓手 工业价值链
  图4:IVI战略与IoT驱动制造业转型密切相关


  3.日本智能制造的龙骨与理念
  2016年12月,日本智能制造参考框架IVRA (Industrial Value Chain Reference Architecture)的正式发布,标志着日本智能制造策略,正式完成里程碑的落地。IVRA是日本智能制造独立的顶层框架,相当于美国工业互联网联盟的参考框架IIRA,和德国工业4.0参考框架RAMI 4.0,这是编织了日本制造优势的智能工厂互联互通的基本模式。
  工业价值链参考架构(IVRA)。其基本模型是一个通过智能制造单元SMU,作为描述微观活动的基本组件;然后通过一个类似数字解读单元,实现SMU之间的连接,最后形成一个通用功能模块,这就可以基本完成企业所需要的实际功能了。

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  图5:智能制造单元SMU组成功能模块


  这种做法,非常聪明地找到了最为基础的制造单元,之间相互连接和交互的关系。如果智能制造系统是一个摩天大楼的话,SMU就是各种预制板。建立了这样的根基,基于标准、基于互联的所有智能制造的想法,才能真正成为现实。
  日本工业价值链计划IVI的三大关键理念,互联制造、松耦合和人员至上,令人印象深刻。
  在未来的制造环境中,互联制造将起着关键的作用。
  一方面制造厂越发集中关注其核心的生产流程,并予以投资;另一方面又要与其它企业在赛博世界和物理世界进行动态的供应链互联。这些互联企业还要参与工程链,这是因为它们的生产线要在整个生命周期用自身的工程参数与其他互联企业的生产线协同运营,在互联的平台环境中得到共享数据的支撑。从现实的角度分析,很难直截了当创建如此复杂的制造环境。日本工业价值链计划设想建立一种更加务实的方法,以现实可行的步伐改造现有的先进制造系统,而不是首先精心构建非常复杂的目标模型。
  这个方法就是用所谓的“宽松定义标准”,为互联企业的制造运营设计一个生态协同平台。
  其基本出发点是:为了与其它互联企业协同,需要预先定义若干通信平台、知识共享标准和数据模型。这种采用“宽松定义标准”,比较有利于敏捷与弹性开发,可持续应对不可预测的未来需求。通过建立企业易于合作的“宽接口”,保持每一企业竞争优势不受影响。在合作中培育连接性。这样就避免了拥有更加先进技术的企业,为了适应通用的技术和工艺而不得不调整其高技术特性,从而面临失去其竞争力的风险。
  而人仍然占据核心位置。换言之,物理世界和虚拟世界并不是1:1的关系,必须考虑人的因素。Human个体,在未来生产中仍然是关键因素。实际上,这也是日本制造的一个典型思考方式。
  4.技术上的顶层设计的范例
  日本的IVI(工业价值链战略)是一盘企业合纵之局,以企业的生态联盟建设为主。从联盟的实践来看,固然更加重要的是一个宏观的商业问题;但从日本IVRA的实际操作技术来看,这也是一个微观层面需要考量的重点。联盟之间在宏观固然要有合纵之愿,但在微观上需要有合适的操作手柄。
  随着IVRA的发布,日本智能制造终于在数字模型领域,彻底地跟德国工业4.0、美国工业互联网形成对标性的参考架构。日本智能制造,终于有了自己健全的骨骼。

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  图6:工业价值链计划IVI


  而在国际上,工业价值链计划IVI正在被日本工业界称为日本对世界智能制造的贡献。2016年汉诺威展会上,日本IVI理事长,也是法政大学教授的西冈靖之先生代表日本正式提出这一点,意图跟工业4.0、美国工业互联网直接对标。随后在2017年,西冈也分别到德国、到中国,继续寻找国际性推广和对接的机制。
  看完德国工业4.0参考框架RAMI4.0,看完工业互联网联盟IIC的参考体系框架,再看看日本制造界的工业价值链参考框架IRVA和智能制造单元,对于这次工业升级浪潮中,各个国家建设工业生态所需要的顶层设计,是一个非常好的学习范例。
  德国工业4.0立足于自己优秀的制造理念和强大的质量基础及教育水准,美国工业互联网着重发扬其互联网和软件领域长期积累的优势,日本工业价值链参考架构也带有鲜明的本土特色,突出精益制造管理,突出现场执行力,突出现场人员,令人印象深刻。中国的智能制造参考框架,理应带有中国制造业的传统,而如何从我们制造业在过去数十年中发现和凝练中国制造业的灵魂或基因,显得尤其迫切。

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