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行业新闻

【好文分享】一个IC人浅谈工业4.0

世界工业的发展已经由工业1.0演进到工业4.0。很多书籍、文章从不同层面阐述及讨论其内涵。作者拜读之余,并结合自己在工业中最特别的集成电路产业工作多年的实践经验,对工业4.0的内涵有深刻的体会,先浅谈个人看法如下:


人类的欲望推动生产力不断提高

自从宇宙洪荒初辟以来,人类所有的活动,直接、间接多是为了攫取或生产维持食、衣、住、行、育、乐等生活需求的各种产品。而随着人口不断增加,和大家对产品的取得一再提高多、快、好、省的要求,产品生产的手段和能力自然必须不断提高。


产品生产力来自思考和执行两种能力

人类制造产品是先要经过脑力思考做什么和怎么做,决定后再指挥人力去执行把产品做出来。思考的能力包括数据(数据是经验的数字化)的收集、分析、总结、下指令;而执行的能力即为体力和四肢合起来的人力。工业(制造业是其主体)的演进是人类利用自然界的资源来延伸自己脑力的思考能力,和人力的执行能力的过程。每一次工业N.0都标示演进过程中,因为有生产力的新突破而产生飞跃性成长的节点:人类最先从靠自己“洪荒之力”的脑力和人力开始,工业1.0时期,人类引进自然界的机械力和开发执行工作的工具及设备,大幅度延伸人类体力和四肢的执行能力(例如蒸汽火车之于人力三轮车);工业2.0时期人类引进电力,使生产的执行能力不但得到再进一步大幅度提升,而且可以集中大量生产再输配到远处,以同时供应一大片地区中很多个别工具和设备同时使用,不再像机械力只能局限在发力的局部地方使用;工业3.0时期则引进电脑以延伸人类脑力的思考能力,能想得更复杂更快,记得更多更持久,而且也像人一样能指挥工具和设备工作。


上述大自然的机械力和电力也是人类开发出来的。电脑、工具和设备也是人类设计和制造出来的产品,电脑的“脑力”更是人类灌进去的。


产品产生的生态包括5W+1H六个环节

产品产生的整个生态有5W+1H六个环节。首先要做市场调查:决定要做什么产品(What)、客户是什么人(Who)、什么时候要(When)、为什么要做这产品(Why)。市场调查有了正面的结论后,才能决定用什么工艺怎么做出来(How),做好后物流要送到什么地方(Where) 去。


在六个环节中,执行生产怎么做(1H)的环节是制造业的重中之重,因为它包括以下的环节:产品设计、技术开发、产品生产、测试汰选、出货物流、售后服务等,是制造业的核心,是整个产品生态中投入人力、物力、资金最多,执行工作时间最长的一个环节,因此一直是工业1.0到3.0演进的重心。


由个人生产到工厂自动化生产的演进

就生产形式而言,在最初的手工业时代,产品的生产过程简单没有多少工序,主要靠工匠一个人,最多再带领几个学徒,使用作坊中为数不多的简单工具完成的。


到工业2.0时期,机械力和电力的加持大大提高生产力,产品的工序越来越多越复杂,因此配合的工具、设备和工作人员也越来越多,小作坊变成了大工厂,到处布满了设备。生产过程中半成品依照流程的工序在这些设备之间忙碌穿梭,显得杂乱无章。因此人类透过脑力的思考,把复杂的流程依照工序的前后顺序,安排成只进不退的流水生产线,使前后工序之间的传递时间缩短、半成品的积压减少、产品质量得到控制、人力安排合理等,使生产效益大幅度提高,成本大幅度降低,同时开启了生产管理这一新学科:探讨如何提高投资产品生产的效益 ,基本上就是如何用思考力优化执行力的成果!


工业3.0时期,智力由人脑延伸到电脑,电脑代替人脑思考和指挥执行工作,使人类越来越少参与现场生产操作,也就是生产越来越自动化,逐渐演进到无人工厂的境界。无人工厂就像巨大的、不知道疲劳的机器人!


到目前工业4.0的生产智能化时代,自动化就不仅只及于生产一个环节而已,必须涵盖上述产品生态包含5W的全部六个环节。而且电脑也由只能机械性的自动化,发展到能有类似思考能力的人工智能(AI):只要在开始时灌给它合适的智力,电脑就能够自我学习,不需要人类一再灌它。


5W+1H环节一体自动化的工业4.0

正因为产品生产(1H)环节是制造业的重中之重,工业4.0仍然必须对产品生产这一环节继续加强,使其不断地多快好省,同时也要重视其他五个(5W)环节,必须把全部六个环节串联起来思考,调和彼此的相互影响,使产品开发得到最大的效益。因为这六个环节环环相扣,任何一个环节脱节,比如:市场定位错误、上市时间延误、规格定义不当、生产良品率起伏不定等,都会浪费昂贵的生产投入,市场开发蒙受损失,甚至所有的努力都泡汤!因此,工业4.0时期的自动化不仅只强调个别生产设备或整个生产工厂,要同时考虑产品生态所有六个环节的相互关系和影响。过程中必须反复地收集和分析大量数据,运算后总结出结论,并传递指令让工厂执行工作。过程比工业3.0以前只以产品生产一个环节为重点要复杂许多。


目前科技进步发展出来的大数据和互联网技术,包括:大数据收集和分析技术、云计算技术、自动机器人技术、仿真技术、水平和垂直系统整合技术、物联网计算技术等各种技术,正好为上述工业4.0发展复杂的需要提供必要的手段。


大数据和互联网技术提供工业4.0发展的基础

海量的大数据有两类:现成的和不断新产生的。现成的数据存储在云端;新数据是在互联网上,世界各地所有的电脑随时产生在云端的数据。大数据技术和云技术对这些数据收集的能力非人类所可比拟:时间上古往今来、位置上无远弗届、存储处无孔不入、数量上巨细靡遗;而其分析能力快速、深入、到位,因此思考及决策的方向更准确(例如 Alpha go)。


因此,推动工业4.0是要善用大数据,做到:做什么产品的选择能弹无虚发,命中率百分之百,个个产品在市场上都热卖而且利润高;判断怎么做的研发试验每试必中,不必修正而且从不浪费时间;产品生产过程流畅,没有返工及误操作,产品质量好,交货期及时顺利从不耽误----不断多快好省地使无人工厂这个机器人不但更像个人,而且是一个超人!


总结

人类对于满足食、衣、住、行、育、乐等生活需求的产品一再要求提高多、快、好、省水平的欲望,促进了产品生产力(包括思考的能力和执行的能力)不断创新拔高,造成工业N.0的演进。目前正在继续努力,使生产成果多快好省的水平不断提升,乃至极致。


或许有一天做到像西游记里的孙悟空,拔一根毛发吹一口气,要什么就能马上变什么出来!

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