1.2 工业互联网：制造业的机遇

《云上工业智能》一书提到，在工业和商业从分离到融合的过程中，有四个值得关注的重要转变：

一是客户需求的转变，这是一个从无到有、从有到好、从好到精、再从精到个性化的过程。

二是生产系统的转变，是从简单到复杂、从自动化到规模化、从柔性化到智能化和定制化，最终实现无忧人性化生产环境的过程。

三是商业模式的转变，是从卖产品到卖能力，从卖能力到卖服务，从卖服务到卖价值；从统一的市场营销到针对某一群体的精准营销，再到现在针对个人的精准营销的过程。

四是工业系统运转模式的转变，主要是指从应激式的管理模式到基于经验的模式，再从基于经验的模式向基于线索和事实模式的转变。

工业互联网发展所引起的这一系列变化，背后的核心都是工业价值的转型。

工业互联网将渗透到工业的各个环节，形成高速灵活、个性化、智能化的生产模式，推动生产方式向大规模定制、服务型制造转变。这样，原有的生产过程将实现极大的自由度和灵活性。通过在各个环节植入用户参与界面，新的生产体系能够针对不同用户及产品进行不同的设计、采购、生产计划、加工以及物流配送，可以进行个性化的单件制造并能够实现盈利。

现在越来越多的企业从生产型制造向服务型制造转型。服务型制造是未来工业互联网的重要方向之一，越来越多的生产型制造企业将围绕产品全生命周期的各个环节不断融入能够带来市场价值的增值服务，从提供产品转变为提供融入大量服务要素的产品与服务的组合。

在笔者看来，工业互联网方兴未艾，所有的一切都在从各个角度进行探索和准备。鬼谷子曰：“圣人之在天地间也，为众生之先。”我非圣人，但危机意识无时不催我未雨绸缪。虎彩集团已经在工业互联网领域进行了多年的探索，目前，我们在全国建立了四个数码基地，未来IT软件系统和先进自动化设备将成为智能化工厂的双保障。智能化工厂的产能可以根据市场快速反应，从而实现个性化规模定制。

现在，虎彩不只是做印刷，还做服务，而服务本身包含的就是企业的软实力，这其中涉及生产流程的优化、整体解决方案的能力提升。工业互联网时代，企业已经不再是单纯的开发设备和应用技术，而是通过传感器收集数据，再进行数据分析，然后反馈到原有的设备并进行更好的管理，这将成为企业新的核心能力。未来，虎彩必须具备这样的能力。

工业互联网的另外一个方向就是产品的个性化，消费者越来越倾向于购买个性化的产品，并且愿意付出更高的价格，有些消费者还参与到产品的定制当中。因此越来越多的企业开始改变自己的生产系统，力求做到客户产品的个性化定制。

工业互联网还给传统制造企业赋予了新的生命——智能化。它同样解决了个性化和智能制造相融合的问题。生产系统能够自主确定编辑产品特性、成本、物流管理、安全性、生产时间等要素，从而实现为不同用户个性化定制，这就是智能化生产。企业内部的生产、运营环节信息与外部产业链业务单元的信息集成，做到数据及时分析并准确传递，这就是智能管理。我们还可以对客户进行智能服务分析，掌握客户的习惯和喜好。

如今，虎彩正处于转型的关键时期，我们选择在包装业务最好的时候转向“印刷+互联网”，这其中必然有重重困难和障碍。但其实最大的问题是如何在虎彩内部形成一种对未来的新认知，并愿意共同创造未来，这就是虎彩人现在所面临的意识问题。在智能工厂中，管理者与被管理者的界线将变得模糊，每个人都将参与到分析和解决问题的工作中。在未来，生产中的体力劳动会不断减少，从而转向创新与决策。工业互联网带给我们最大的礼物在于运用智能生产系统把工人从单调、程序化的工作中解放出来，将精力更多地集中在创新和增值业务上。所以，我们必须做好充分准备来迎接工业互联网的到来。

工业互联网的出现，无疑会深刻重塑传统行业的技术和生产方式，并且深刻地改变我们的生活方式和工作方式。今天，真正完整和成功实践工业互联网的企业几乎没有，各种碎片化的成功和探索正在路上。虎彩，同样也在前行的路上。

工业4.0概念最早出现在德国，2013年的汉诺威工业博览会上正式推出，其核心目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。工业4.0旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及基因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。工业4.0的技术基础是网络实体系统及物联网。

工业4.0的概念有三个支撑点：

（1）制造本身的价值，是把产品生产过程中的浪费减到最小，实现制造与客户需求相配合

众所周知，产品的生产要素一般包括劳动力、资本、土地、技术和信息，要将生产过程中的浪费减到最小，也就是要实现上述五个要素之间的最优组合。而虎彩智能化工厂的建设，正是先进的自动化设备和按照客户价值打造的IT系统的深度结合，反映到生产要素上，便是资本、技术和信息深度结合的表现，而这些结合最终达到的效果，便是尽可能地将生产过程中的浪费减到最小。

在虎彩的按需印刷业务中，现有的订单管理系统已经实现和出版社的订单系统直接对接。出版社客户只需在社内系统完成下单操作，信息就会通过双方的系统进行对接传递，订单将会直接进入到虎彩的云基地生产系统自动化流程。系统会根据需求选择最优的纸张规格、排版逻辑和生产设备进行组合并生成生产工单，然后推送工单到对应的设备，同时检查订单所需要的材料库存是否满足需求，操作员只需在中控屏上启动机器和更换材料，整个流程高效而顺畅，直接响应了客户的订单需求，其主要作业流程如图1-1所示。

首先，虎彩与出版社的系统对接，极大地减少了订单信息的沟通确认工作，业务人员能更加聚焦在对客户的优质服务上，而不是花费大量的时间在简单而又重复的人工下单、对账确认上。依托于这项结合，虎彩的按需印刷业务销售额连续三年倍增。这些成绩的实现，要得益于近年来虎彩在信息技术方面的大力投入和与出版社的深度互动合作，未来虎彩也将继续推广这种合作模式，为更多的出版社提供更好的服务。

其次，自动化设备能将客户文件以最优的方式在最合适的纸张规格上进行自动拼版，然后直接推送到印刷设备，达到最大化地利用原材料，减少浪费。虎彩积极推动设备制造厂商依照虎彩的要求对设备进行改进，共同将生产过程中纸张浪费减少到极致。在虎彩成功的同时，也带动设备厂商的设备变革，实现双赢。

最后，依托自动化设备之间的连接技术，出版业务中的印刷、折页、胶装和三面切的无缝连接，极大地减少了产品搬运、半成品配套等操作员工的劳动强度，也使得原来需要多个操作员共同协作才能完成的生产任务变得更为简单和直接。自动化设备和设备连接技术的结合，无疑让整个生产过程更为高效，各种人工、机器和材料等资本的利用更加充分，降低了整个制造过程中的浪费。

（2）要在制造过程中依据产品加工状况的改变，自动进行调整，在原有自动化的基础上实现自省的能力

前面提到，生产制造过程由机械化到电气化然后到信息化，逐步实现了今天高效、超大规模的生产方式，消费者的各项同质化需求被工业革命后的成果轻易满足。但在互联网的应用从商业扩展到工业后，制造业迎来了第四次工业革命，新的需求再次被创造出来，面对个性化、定制化和多批次小批量的需求，企业必须降低生产成本并满足特定需求。面对这样的变化，虎彩的解决方案是视觉和条码技术的融合。

虎彩的断货书解决方案便是一个很好的例子。所谓断货书，是出版社没有库存且不再印刷，而且在各大书店里也没有库存的书籍。虽然书已断货，但并不代表客户没有需求。虎彩拥有大量断货书的数字文件，可以在各个网络平台发售，提供一本起印的服务。这样从各个平台汇集来的需求最终会形成一个量不大但种类很多的图书生产任务，只是有可能其中的每一本都会对应不同的客户。这便成了视觉和条码技术与自动化设备联合应用的最佳场景了，如图1-2所示。

1）前端订单系统会按照订单信息、产品尺寸、订单数量自动生成文件名，文件进入生产环节后，机器的自动拼版系统会根据文件名生成整条生产线均能识别的条码，然后在印刷的工序中被印在特定的位置上，供后面的工序设备识别。

2）书本的半成品在经过胶装、三面切工序时，安装在生产线上的条码阅读器将对条码进行识别，并将识别信息反馈到机器的中央控制器进行解析。

3）控制器解析完毕后，随即按照条码所带来的信息调整机器参数，让机器的各个夹具尺寸和书本的尺寸吻合。当所有调整步骤完毕后，控制器再返回一个调整成功的信号，通知传送系统将书本送进机器进行加工，从而完成一个循环。

通过上述3个步骤，整条生产线就能根据每个订单的信息在线进行调整，实现自动化基础上的自省功能。

（3）要在整个制造过程中达到零故障、零忧虑、零意外、零污染

提到生产制造过程中的设备故障、不可预测性带来的忧虑、意外事故和污染，无一不成为每个生产管理者的痛。以设备故障为例，当2008年“设备零故障”的口号第一次在虎彩提出来时，所有工程师把这个口号当成一个笑话。然而，在接下来的几年里，随着维修策略从事后维修转变到事前预防甚至部分核心机的预知维修，随着TPM活动逐步将各个环节的操作标准化，我们发现我们做出来的成绩离原来的口号越来越近，设备故障时间从原来的每年几千小时，变到每年1千多小时，再变到每年几百小时后，原来的“笑话”真正变成了我们奋斗的目标。但最近几年，我们发现每往前一小步，所有团队都要成倍的努力才能实现，直到我们接触到了大数据。

机器的运转过程中，会有很多的物理量参数，如温度、电流、电压、速度、振动等，这些数据在一开始并未对客户开放出来，但是行业内设备维护工程师都会知道一些简单易懂的逻辑：如果机器的电流异常增大，那么可能机器的负荷有异常；如果机器某处的振动开始变得剧烈，那么可能存在螺丝松动或者配合不够紧密的问题；如果机器的某个电气部位温度变高，那么可能存在散热问题或者接触不好的问题……这些物理量的变化之初，可能并没有反映出任何设备异常，但如果将这些数据连续收集，我们会得到一个连续的曲线。而这个曲线的趋势，往往能说明未被发现的问题，而这个问题可能恰好在一段时间后成为我们遇到的设备故障，抑或是一个生产忧虑、一个意外的来源。这些数据恰好能将这些不可见的问题显现化，同时也能刺激一些不可见的需求，让工程师们认识到原来工作也可以这样开展。

数据源自于现场，所以2018年上半年，虎彩着手搭建工业现场总线，建立基础的物联网架构，并计划采用相同的接口协议将所有设备接入该网络，进而获取并记录设备的各项物理参数信息，形成基于设备状态的大数据库，如图1-3所示。再与之前的TPM经验、相关标准相结合，即能产生价值数据。价值数据可以指导实际执行工作，如实时排产、零配件的寿命管理、维护计划的产生等，进而使得各项活动更为精准而有效。

目前，现场数据采集工作初见成效，在东莞基地的车间中，虎彩的工程师已经按照架构自主完成了第一条智能化数据采集示范线的搭建，并将收集到原始数据的边缘计算全部放在现场PLC中进行处理，同时对应每条新数据自动生成数据时间戳，确保数据在时间轴上的唯一性和准确性。而操作人员即将告别手动报工迎来自动报工的时代，所需要做的仅仅是通过计算机的人机界面进行操作即可。