1.2 工業互聯網：制造業的機遇

《云上工業智能》一書提到，在工業和商業從分離到融合的過程中，有四個值得關注的重要轉變：

一是客戶需求的轉變，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。

二是生產系統的轉變，是從簡單到復雜、從自動化到規模化、從柔性化到智能化和定制化，最終實現無憂人性化生產環境的過程。

三是商業模式的轉變，是從賣產品到賣能力，從賣能力到賣服務，從賣服務到賣價值；從統一的市場營銷到針對某一群體的精準營銷，再到現在針對個人的精準營銷的過程。

四是工業系統運轉模式的轉變，主要是指從應激式的管理模式到基于經驗的模式，再從基于經驗的模式向基于線索和事實模式的轉變。

工業互聯網發展所引起的這一系列變化，背后的核心都是工業價值的轉型。

工業互聯網將滲透到工業的各個環節，形成高速靈活、個性化、智能化的生產模式，推動生產方式向大規模定制、服務型制造轉變。這樣，原有的生產過程將實現極大的自由度和靈活性。通過在各個環節植入用戶參與界面，新的生產體系能夠針對不同用戶及產品進行不同的設計、采購、生產計劃、加工以及物流配送，可以進行個性化的單件制造并能夠實現盈利。

現在越來越多的企業從生產型制造向服務型制造轉型。服務型制造是未來工業互聯網的重要方向之一，越來越多的生產型制造企業將圍繞產品全生命周期的各個環節不斷融入能夠帶來市場價值的增值服務，從提供產品轉變為提供融入大量服務要素的產品與服務的組合。

在筆者看來，工業互聯網方興未艾，所有的一切都在從各個角度進行探索和準備。鬼谷子曰：“圣人之在天地間也，為眾生之先。”我非圣人，但危機意識無時不催我未雨綢繆。虎彩集團已經在工業互聯網領域進行了多年的探索，目前，我們在全國建立了四個數碼基地，未來IT軟件系統和先進自動化設備將成為智能化工廠的雙保障。智能化工廠的產能可以根據市場快速反應，從而實現個性化規模定制。

現在，虎彩不只是做印刷，還做服務，而服務本身包含的就是企業的軟實力，這其中涉及生產流程的優化、整體解決方案的能力提升。工業互聯網時代，企業已經不再是單純的開發設備和應用技術，而是通過傳感器收集數據，再進行數據分析，然后反饋到原有的設備并進行更好的管理，這將成為企業新的核心能力。未來，虎彩必須具備這樣的能力。

工業互聯網的另外一個方向就是產品的個性化，消費者越來越傾向于購買個性化的產品，并且愿意付出更高的價格，有些消費者還參與到產品的定制當中。因此越來越多的企業開始改變自己的生產系統，力求做到客戶產品的個性化定制。

工業互聯網還給傳統制造企業賦予了新的生命——智能化。它同樣解決了個性化和智能制造相融合的問題。生產系統能夠自主確定編輯產品特性、成本、物流管理、安全性、生產時間等要素，從而實現為不同用戶個性化定制，這就是智能化生產。企業內部的生產、運營環節信息與外部產業鏈業務單元的信息集成，做到數據及時分析并準確傳遞，這就是智能管理。我們還可以對客戶進行智能服務分析，掌握客戶的習慣和喜好。

如今，虎彩正處于轉型的關鍵時期，我們選擇在包裝業務最好的時候轉向“印刷+互聯網”，這其中必然有重重困難和障礙。但其實最大的問題是如何在虎彩內部形成一種對未來的新認知，并愿意共同創造未來，這就是虎彩人現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，生產中的體力勞動會不斷減少，從而轉向創新與決策。工業互聯網帶給我們最大的禮物在于運用智能生產系統把工人從單調、程序化的工作中解放出來，將精力更多地集中在創新和增值業務上。所以，我們必須做好充分準備來迎接工業互聯網的到來。

工業互聯網的出現，無疑會深刻重塑傳統行業的技術和生產方式，并且深刻地改變我們的生活方式和工作方式。今天，真正完整和成功實踐工業互聯網的企業幾乎沒有，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4.0概念最早出現在德國，2013年的漢諾威工業博覽會上正式推出，其核心目的是為了提高德國工業的競爭力，在新一輪工業革命中占領先機。工業4.0旨在提升制造業的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及基因工程學的智慧工廠，在商業流程及價值流程中整合客戶及商業伙伴。工業4.0的技術基礎是網絡實體系統及物聯網。

工業4.0的概念有三個支撐點：

（1）制造本身的價值，是把產品生產過程中的浪費減到最小，實現制造與客戶需求相配合

眾所周知，產品的生產要素一般包括勞動力、資本、土地、技術和信息，要將生產過程中的浪費減到最小，也就是要實現上述五個要素之間的最優組合。而虎彩智能化工廠的建設，正是先進的自動化設備和按照客戶價值打造的IT系統的深度結合，反映到生產要素上，便是資本、技術和信息深度結合的表現，而這些結合最終達到的效果，便是盡可能地將生產過程中的浪費減到最小。

在虎彩的按需印刷業務中，現有的訂單管理系統已經實現和出版社的訂單系統直接對接。出版社客戶只需在社內系統完成下單操作，信息就會通過雙方的系統進行對接傳遞，訂單將會直接進入到虎彩的云基地生產系統自動化流程。系統會根據需求選擇最優的紙張規格、排版邏輯和生產設備進行組合并生成生產工單，然后推送工單到對應的設備，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器和更換材料，整個流程高效而順暢，直接響應了客戶的訂單需求，其主要作業流程如圖1-1所示。

首先，虎彩與出版社的系統對接，極大地減少了訂單信息的溝通確認工作，業務人員能更加聚焦在對客戶的優質服務上，而不是花費大量的時間在簡單而又重復的人工下單、對賬確認上。依托于這項結合，虎彩的按需印刷業務銷售額連續三年倍增。這些成績的實現，要得益于近年來虎彩在信息技術方面的大力投入和與出版社的深度互動合作，未來虎彩也將繼續推廣這種合作模式，為更多的出版社提供更好的服務。

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

最后，依托自動化設備之間的連接技術，出版業務中的印刷、折頁、膠裝和三面切的無縫連接，極大地減少了產品搬運、半成品配套等操作員工的勞動強度，也使得原來需要多個操作員共同協作才能完成的生產任務變得更為簡單和直接。自動化設備和設備連接技術的結合，無疑讓整個生產過程更為高效，各種人工、機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。

（2）要在制造過程中依據產品加工狀況的改變，自動進行調整，在原有自動化的基礎上實現自省的能力

前面提到，生產制造過程由機械化到電氣化然后到信息化，逐步實現了今天高效、超大規模的生產方式，消費者的各項同質化需求被工業革命后的成果輕易滿足。但在互聯網的應用從商業擴展到工業后，制造業迎來了第四次工業革命，新的需求再次被創造出來，面對個性化、定制化和多批次小批量的需求，企業必須降低生產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字文件，可以在各個網絡平臺發售，提供一本起印的服務。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任務，只是有可能其中的每一本都會對應不同的客戶。這便成了視覺和條碼技術與自動化設備聯合應用的最佳場景了，如圖1-2所示。

1）前端訂單系統會按照訂單信息、產品尺寸、訂單數量自動生成文件名，文件進入生產環節后，機器的自動拼版系統會根據文件名生成整條生產線均能識別的條碼，然后在印刷的工序中被印在特定的位置上，供后面的工序設備識別。

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

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

通過上述3個步驟，整條生產線就能根據每個訂單的信息在線進行調整，實現自動化基礎上的自省功能。

（3）要在整個制造過程中達到零故障、零憂慮、零意外、零污染

提到生產制造過程中的設備故障、不可預測性帶來的憂慮、意外事故和污染，無一不成為每個生產管理者的痛。以設備故障為例，當2008年“設備零故障”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變到事前預防甚至部分核心機的預知維修，隨著TPM活動逐步將各個環節的操作標準化，我們發現我們做出來的成績離原來的口號越來越近，設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。但最近幾年，我們發現每往前一小步，所有團隊都要成倍的努力才能實現，直到我們接觸到了大數據。

機器的運轉過程中，會有很多的物理量參數，如溫度、電流、電壓、速度、振動等，這些數據在一開始并未對客戶開放出來，但是行業內設備維護工程師都會知道一些簡單易懂的邏輯：如果機器的電流異常增大，那么可能機器的負荷有異常；如果機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備異常，但如果將這些數據連續收集，我們會得到一個連續的曲線。而這個曲線的趨勢，往往能說明未被發現的問題，而這個問題可能恰好在一段時間后成為我們遇到的設備故障，抑或是一個生產憂慮、一個意外的來源。這些數據恰好能將這些不可見的問題顯現化，同時也能刺激一些不可見的需求，讓工程師們認識到原來工作也可以這樣開展。

數據源自于現場，所以2018年上半年，虎彩著手搭建工業現場總線，建立基礎的物聯網架構，并計劃采用相同的接口協議將所有設備接入該網絡，進而獲取并記錄設備的各項物理參數信息，形成基于設備狀態的大數據庫，如圖1-3所示。再與之前的TPM經驗、相關標準相結合，即能產生價值數據。價值數據可以指導實際執行工作，如實時排產、零配件的壽命管理、維護計劃的產生等，進而使得各項活動更為精準而有效。

目前，現場數據采集工作初見成效，在東莞基地的車間中，虎彩的工程師已經按照架構自主完成了第一條智能化數據采集示范線的搭建，并將收集到原始數據的邊緣計算全部放在現場PLC中進行處理，同時對應每條新數據自動生成數據時間戳，確保數據在時間軸上的唯一性和準確性。而操作人員即將告別手動報工迎來自動報工的時代，所需要做的僅僅是通過計算機的人機界面進行操作即可。