4.5.5 制造系统的系统:正在展现的阶段

4.5.5 制造系统的系统:正在展现的阶段

“i5”数控系统的智能、互联性质展现出一个无限可能的前景,这个前景的意义迅速被关锡友抓住了,他实际上比埋头做技术的上海团队更能理解这项技术的工业潜力——以更开放的方式、在更大的范围内提供工业服务。虽然他一直没整明白朱志浩带着那帮“小孩儿”是怎么把技术给做出来的,但一旦技术得到实现,他作为全集团的工业司令官却迅速理解了这项技术对于工业竞争的意义;虽然他曾经在焦虑的等待中动过把项目停掉的念头,但他在2015年6月却说:“我一直在悔恨,自己当初如果下决心更大就好了。”这个前景就是:“i5”数控机床将是一个改变世界的机器,它将重塑我们对于工业、技术、竞争和组织方式的理解。

为说明这个重点内容,我们从iSESOL平台讲起。开发出i平台之后,沈机决定继续开发出一个更大的云平台,它就是iSESOL,其含义是智能工业工程与服务平台(Smart Engineering & Services Online)。iSESOL平台和i平台一样,都是云平台。两者的区别首先在于,i平台是“i5”产品全生命周期的一个平台,iSESOL平台则是一个为工业化服务的信息平台,其应用的范围和领域远超过i平台,于是可以把i平台理解为iSESOL平台的一个子系统。这就产生了第二个区别:i平台对于“i5”用户之外的人是不开放的,iSESOL平台则对所有人开放。

但是,开发和运营iSESOL平台超出了沈机的能力范围,“也不是我朱志浩这种人的思维能够承载的”(访谈),所以沈机需要吸收新的人才和新的知识。于是,关锡友找到神州数码公司(中国主要的IT系统服务商之一)的董事长郭为求助,后者慨然允诺。2015年初夏,沈机、神州数码公司和光大金控共同成立合资公司智能云科,关锡友任智能云科董事长,神州数码的董事长郭为任副董事长,朱志浩任总经理。智能云科是一个专门开发和运营iSESOL平台的互联网公司,成立它的目的第一是解决沈机无法解决的体制问题,第二是吸收更多的IT人才,以更专业的方式打造这样一个平台,使它的商业化成为可能。

对iSESOL平台目前正在开发的服务功能介绍如下:

生产能力的调配和协调

在各个企业各自购置机床的条件下,一个经济体或社会的机床生产任务在不同企业之间的分布一定是不平均的。在任何一个时点上,有的企业的机床生产能力可能处于闲置状态,有的企业的机床生产能力则可能处于超负荷状态——如果超负荷企业增加机床数量,则又可能造成它们未来的机床生产能力闲置。无论从企业的角度看还是从社会或经济体的角度看,机床生产能力的闲置都是浪费。但在工业社会中,这种闲置是无法避免的,而减少这种浪费的最有效方式就是把机床生产置于大型纵向一体化企业的行政协调之下,这当然意味着以机床加工业务为主的小型专业化企业很难生存。

“i5”数控系统可以改变传统的工业模式。通过云平台,所有已售出“i5”数控机床的生产状态都是可以知道的。于是,通过云平台就可以对机床的生产任务(对机床加工产出的订单)在企业之间进行调配和协调。例如,对订单任务一时超出其机床加工能力的企业,可以帮助它们把生产任务外包给机床生产能力闲置的企业,这样就可以使它们避免因短期任务超负荷而增加设备;对于订单不足而导致机床生产能力闲置的企业,则可以帮助它们从超负荷企业和其他来源获得生产任务。

从上面的描述中可以看出,基于机床可智能、互联的云制造,使分散式的或分级式的生产组织成为可能。由云平台协调的机床加工生产体系或网络是以机床而不是以企业为单位的,因而可以解决规模经济与灵活生产之间的矛盾。规模较小的专业机床加工企业可以通过接入云制造体系而获得订单和其他支持,甚至个体机床加工企业也可以因此而存在——设想一个脱离农业的家庭可以购买几台机床依托云制造体系进行生产。当然,这样的企业必须购买或租赁“i5”数控机床,因为世界上到目前为止还没有“i5”之外的第二种智能、互联的数控机床。iSESOL平台则可以继续开放,未来可以把“i5”机床之外的其他数控机床也纳入网络。这样就会解决以使用机床为主的制造体系在规模经济和灵活性之间的矛盾。

如果工业生产可以分散化,那么规模较小的专业机床加工企业将需要比获得订单更多的支持和服务。例如,小企业很难养得起一支专业的技术团队,意味着它们需要来自外部的技术支持。这就是云制造的另一项功能——制造支持。

制造支持

iSESOL平台还可以支持企业的制造活动,其主要手段就是上海团队开发出来的在线工艺仿真(iCAM),它是全球首款基于网络环境的工艺支持服务(已申请发明专利),是支持沈机在iSESOL平台上实现云制造理念的支柱,所以被关锡友认为是上海团队最牛的发明。解释如下:

计算机辅助制造(computer aided manufacturing,CAM)软件的作用是利用计算机编程生成机床设备能够读取的代码,是将零件设计、工艺和工序转换成数控程序的关键环节。输入CAM的内容是来自计算机辅助设计(computer aided design,CAD)的零件设计信息和计算机辅助工艺规划(CAPP-computer aided process planning,CAPP)的零件工艺信息,这些信息通过CAM软件在自动或人工干预下生成数控程序。传统的一套CAM软件只能绑定在一台电脑上运行,这意味着计算机和机床设备之间是断裂的,需要有人工的介入才能把计算机生成的程序输入机床。

iCAM软件继承了CAM软件的功能,但与其最大的区别是能够在网络环境下运行,即输入CAM软件的工艺信息和CAM软件输出的数控程序都可以通过网络传输,帮助用户实现由零件图纸到加工程序的一站式解决方案。用户只需将加工零件模型上传到iCAM,通过简单的交互就可以获取零件加工的相关信息并输出数控程序,还可以在网页上看到三维仿真图。因此,iCAM软件是实现云制造的必要条件。iCAM软件的意义在于实现了计算机辅助功能之间、计算机和机床设备之间的数据传输,而这项突破的关键在于机床设备本身变成了一个可联网的智能终端,只有当计算机上的数控程序能够直接发送给机床时,通过互联网完成制造的设想才能够实现。

实现CAM数据从计算机到生产设备的传输并不是沈机首创的概念,它是计算机集成制造的一部分内容,即将计算机与制造集成在一起,最终实现自动化工厂的目标,但一直无法得到实现。2003年,关锡友、朱志浩、樊留群等人联合德国波鸿鲁尔大学、斯图加特大学一起做了“面向未来的数字化制造”的课题,回答的问题是如何建立一个数字化工厂。经过两年的研究,项目结题并获得国家科学技术进步二等奖,但关锡友坦承他们的这项研究回避了建立数字化工厂最核心的一个问题——如何打通计算机辅助功能之间、计算机与机床之间的数据传输障碍。在当时看来,每一道数据墙似乎都是不可能打通的,例如做CAD的人和做CAM的人写程序的思维、语言和方式都不一样,数据之间根本无法直接传输。除此之外,计算机上编完的程序不能直接传输给机床,因为CAM软件不能在网络环境下运行,机床设备不能与计算机连接以实现数据传输。但让关锡友没有想到的是,上海团队用互联网方式把他们当年的难题全部解决了,他说:“我万万没有想到这些年轻人会这样做到,因为‘i5’是透明的。”

iCAM软件将来会放在iSESOL平台上供用户使用。在iCAM之前,上海团队在“i5”智能机床上开发了特征编程和工艺支持功能,但这些功能只能应用于简单的两轴车床,更复杂的零件工艺设计规划和编程需要用专业的CAM软件来完成。iCAM中的专业CAM软件是上海团队从一家英国公司直接购买的,为了说服这家英国公司同意把CAM软件放在网络平台上运行,朱志浩花了一年的时间与其谈判。朱志浩告诉该公司的谈判人员,“i5”智能机床的用户都是中小企业,根本不会花钱购买他们昂贵的CAM软件,因此不会影响到他们的客户群体。但真正打动这家英国公司的是上海团队能够带给他们新的商业模式。从CAM软件到iCAM软件,并不是简单地把软件放在网络平台上,而是需要进行二次开发。与在计算机上对特定的零件进行编程不同,使用在线CAM软件编程的用户不知道加工零件的机床具体信息,因此需要导入机床、刀具、卡具等部件的三维模型以及软件算法,但这项任务又高度依赖于机床制造厂商和数控系统开发商。英国公司看中的正是沈机和上海团队在机床和数控系统上的经验积累,他们也清楚不能一直靠卖软件授权生存,也希望借助互联网改变商业模式,因此最终同意与沈机合作。

除了解决云制造的数据传输问题以外,iCAM软件的强大之处还在于它的内涵可以无限扩展,可以不断优化iSESOL平台上的知识服务功能。第一,方便用户使用。用户不需要自己把机床和相关部件的三维模型导入CAM软件,所有的机床模型和算法都由沈机负责导入iCAM软件,用户使用时只需要在网上选择需要的机床类型便可以看到三维模型,减少了大量的重复性低效工作。第二,iCAM软件成为知识和经验积累的工艺库。沈机可以和工艺设计公司、工装设计公司合作,把经典的零件加工变成标准件模型导入iCAM。这样一来,机床操作工可以直接从软件记录的案例中获得零件加工的相关信息,降低了操作工的工作难度。第三,整合了机床制造上下游的供应商。iCAM软件涉及工装、刀具等部件,因此刀具服务、工装设计服务等都需要配合沈机的需求,无形中将机床上下游供应商捆绑在了一起。

于是,我们很容易设想未来云制造的情景:一个客户提出加工一个物品的要求,通过云平台可以由异地的工程师进行外观和工艺设计,然后再通过云平台将设计数据发送给加工企业及其机床。于是,加工制品的客户(需求方)、加工企业(提供方)和技术服务方都可以是互相独立的,通过网络把完整的交易和生产过程集成起来。当然,实际情况可以是多种多样的,如大企业也可以提出无法自己满足的需求,大企业的机床和技术部门也可以独立对外提供生产和技术服务。无论是什么样的情况,云制造带来的变化都是可以超越原来不得不采取的企业内部纵向一体化生产,代之以通过网络连接的社会专业分工,其意义是可以在社会范围内协调生产资源,使生产过程更加灵活、更少浪费。

产品定制化

在生产过程可以分解为专业化分工的网络结构后,产品定制化就是可以实现的任务。这项功能很容易理解,这里不再多说。智能云科首先切入的行业是黄金珠宝。这个行业原来实际上是在卖黄金、宝石,因为顾客看重的就是它们的保值功能。但在黄金价格不断下跌的情况下,这个行业也要升级——以更精密的加工来赢得顾客。但更精密的加工就要从原来的手工加工升级为使用数控机床加工。于是,中国黄金协会负责人在2015年北京国际机床展上看到“i5”数控机床后,找到关锡友要求合作。目前,沈机正在为这个行业开发专用的“i5”数控机床,必将支持这个行业的升级。双方开始战略合作之后,目前iSESOL平台已经上线了定制个性化黄金珠宝饰品的应用功能。个人消费者可以将自己的需求发布在iSESOL网络平台上,由连接平台的专业设计师绘制设计图并编写加工程序,然后通过网络平台将订单直接发送给生产者的数控机床,加工完成后,产品直接通过快递送到消费者手中(这种定制方式可能会带来一个社会后果:求婚成功的概率可能还要看求婚者设计戒指、首饰的创意)。iSESOL平台提供这种定制化服务的优势就在于加工设备与平台是互联的,从获得制造任务到设计和生产结果之间的信息是平台与设备之间直接交互的,目前独一无二。

新的商业模式——机床租赁

传统机床采用租赁方式遇到的最大问题就是无法为用户进行准确的成本核算,无论是按照时间付费还是按照零件加工数量付费。成本信息的不真实会限制租赁模式的有效性(例如很难找到外部融资方参与交易),甚至使该模式难以为继。但“i5”是一个能够实时生产和发送真实运营数据的智能、互联机床,这些数据被自动发送并保存至云平台,机床的使用状况可以通过云平台实时监控,成本核算难的问题也就迎刃而解。由于可以掌握准确的数据,所以租赁可以吸收多个利益相关方参与,既包括用户、制造商、供应商,也包括金融机构以及其他合作伙伴,因为投资的成本和收益是透明的——机床一转动,利益相关各方就能够在移动终端的账户上看到各自的收入数据(见图4-16)。

图4-16 机床租赁商业模式动画截图

说明:图片来源于对沈机内部动画的截图。

目前,沈机的整套租赁系统还没有全部开发完,不过已经开始利用本地化数据实现租赁的商业模式。未来租赁“i5”智能机床可以有三种方式:

·按时间付费。根据用户使用机床的时间来收取租金,租方可以通过互联网监控机床的实时信息,准确记录机床工作的时间。为保证按时租赁获得最大的收益,制造商需要尽量减少机床停工维修的时间。“i5”可以通过对机床数据的分析,提前配备易受损的零件,使得操作工可以自己维修机床;除此之外,“i5”还提供专家远程诊断服务,可以通过系统软件更新升级的方式直接帮助用户解除故障。

·按工件数量付费。用户每加工一个零件,利益相关方就会赚取相应的利润。如何保证获取最大利润?除了机床能够最大限度地连续运行不出故障外,还需要机床制造商提供陪产服务,即对用户的加工需求做出及时的反应,并提供相应的解决方案,优化整个生产流程。

·按价值付费。利益相关方随着用户价值的提升而获利,主要的特征是提供个性化定制服务,为用户提供独特的产品。能够为用户提供定制化产品的前提条件是对行业有深入的理解,例如专门为用户定制能够加工黄金首饰的机床,机床制造商通过改进技术和产品性能,赋予用户独特的竞争能力,从而和用户共同获得收益。

为配合“i5”机床的租赁模式,上海团队专门开发了租赁APP,如果需要租用机床设备,只需用手机扫描二维码就可解锁使用。外国厂商采用租赁方式时,在机床内置全球定位系统(GPS)以实时报送机床的位置信息,只要位置偏离10米,机床就停掉了。朱志浩说,这样做是为了防止用户逃跑或变更,靠的是纯技术手段。他说:“沈机走的是应用路线。机床的使用是人和信息平台的融合,设备如果到期了,会跳出来一个二维码告诉你。我们现在都用微信扫一扫,扫完之后把信息直接发送到平台,只要钱到账了,就能马上解锁运行。手机扫二维码的时候,发送信息的手机有定位,我们采集手机的定位数据,而且是扫完之后在一定时间内有效的数据。因为有了这种模式,整个生产过程都是透明的,设备租赁可以按时间租赁或按切削工件的数量租赁,全都变成可能的,只是一个算法的问题。”我们的问题是,外国的机床厂商想做也做不到,因为它们的机床还没有智能、互联。

读者千万别小看“i5”的租赁模式。想想大量的中小制造企业如果不需要担心沉没成本和设备闲置的风险,只是根据订单情况使用机床,而且通过云制造还不愁订单,那么它们对“i5”机床的需求量会有多大?在另一端,供应商可以把金融机构拉进来,为大范围和大量租赁机床提供融资。那还不出现“i5”机床横扫市场的情况?无怪乎已有珠三角的台资机床厂商抱怨:你们这么干,还让我们活不活了?!

不过,租赁模式也使用户的风险转移到沈机的身上。那么,沈机怎么消化这种风险?拉进金融机构是分散风险的一种方式。另一种降低风险的方式就是开发适合租赁的产品,前述M8系列快速可重构机床(到2015年年底已经在沈机开始生产)就是这样的产品。沈机在设计M8时,产品的定义就是这款机床不用于销售,所以从设计阶段就考虑机床的功能、性能、寿命和可再制造率。由于在租赁模式下,机床的部分利润可以来自租金之外的服务增值,所以沈机不会再去考虑自己制造的机床要比市场上的产品价格更低,反而可以有意识地采用更好的材料和工艺,让自己的机床比市场上的机床价格更高、毛利率更低,但性能和质量更好——这是有工业情怀的战略。朱志浩认为,这样就可以打破中国制造长期面临的危险局面,即:市场化以后,大家按照价格招标,但价格越低,制造商就越会偷工减料或降低配置,取消了防护、安全功能,还美其名曰“优化”;然后,用户方说机床性能太差,还要减价……几轮下来,就把中国产品的质量、信誉都打下来了。他说:“我们试图借助这个机会,重新树立起中国机床的品质。但是,用户凭什么接受?所以,我们必须有一种新的方法,帮助用户创造价值的时候还不会增加他们的负担。所以,我们抛开了原来的买卖关系,把服务延伸到我们的下端,一起来运营。原来沈机的机床就保修一年,现在我们自己给自己套了枷锁——机床造出来是我们自己用的。我们这样做,就是想打破中国机床低价、低品质的怪圈。”朱志浩还说:“有人说:西门子和发那科也开始玩这个了,你沈阳机床还能玩吗?其实,他们根本不懂,要做这件事情必须基于产品的全生命周期,只有机床制造商才能做(西门子和发那科都是数控系统供应商,但不是机床制造商),而且企业还必须转型为具有工业服务的理念才行。”

制造人才培训

iSESOL平台的设想使朱志浩们对“全生命周期”做了更进一步的诠释。原来做的是设备的全生命周期管理(i平台),现在又增加一个:基于机床劳动工作者的全生命周期管理。这个设想是把工业服务与机床操作者紧密联系在一起,给每一个在网上注册的“i5”操作者提供一个身份码(相当于从业身份证),操作“i5”机床时把身份信息刷进去,然后iSESOL平台自动记录他有多少操作时间和操作经历,构建了一个从他读书开始的能力培养过程。这种方式可以帮助解决国内劳动力的培养和配置问题。

向其他工业和企业提供服务

iSESOL平台也会变成一个面向全国的智能制造网店。许多地区、行业和企业已经表达了利用iSESOL平台的愿望,沈机也想把平台共享化,让更多的行业用iSESOL平台分享数据。当然,这些工作怎么进行需要逐步探索。张振清是神州数码派出的智能云科副总经理,他的探索可以生动地反映这个过程。一上任,张振清就访问了广东的6家企业。

第一个企业是做金属门加工的。使用铝合金或不锈钢的材料加工成型的金属门流行于南方,因为这种门结实而且防水、防潮。有趣的是这个行业的企业规模:不存在低于拥有5台机床规模的企业,因为规模再小,买方就无法下订单;但是,拥有超过20台机床的企业同样也一家都没有,因为需求不均衡,撑不住再大的规模。例如,如果一个有10台机床的企业接了一个需要40台机床才能在规定时间内加工完的订单,就会分给其他企业,但不敢增加机床,因为怕干完后又没有订单了。所以“小老板们干得很嗨,但是不往大里发展”。张振清一了解该行业就发现了商机:第一,如果使用“i5”数控机床加工金属门,加工速度可以提高10%~50%。第二,可以采取租赁的方式:这些企业不用掏钱买机床,而是由智能云科利用外部融资手段投资购买这些机床;用户则加工一个门就付加工一个门的机床使用费,或者一个月付一次租赁费。于是,这些企业可以不再去烦恼是不是超过20台以上的规模。

但是,这个行业的企业太分散,都是民营的,也没有正式的行业组织(估计政府也不知道有这么个行业)。因此,张振清要找到一个行业“龙头”,才能把沈机的供给与行业的需求连接起来。“龙头”就是L总。在全国不锈钢、铝合金门业的老板中,有80%的人都是L总的徒弟,或者徒弟的朋友什么的。他如果提前两个星期通知召开一个金属门业的会议,就能来400个国内的“老大”。张振清说,其实此人就是个农民,特别瘦,黑黑的脸,自己开着宾利就过来了。但L总是一个很有想法、观念很超前的人,他永远走在行业的前面,把握着金属门业的发展方向。例如,金属门过去切割几个棱就制成了,但是已经出现大浮雕式的金属门。这样的门一个能卖到一两万元,上面的一块浮雕能卖到3 000~5 000元,而一块铝合金毛坯板子的成本却不足1 000元。增值的关键在于加工环节——就是用雕刻机(也是机床)在板子上来回刻。虽然现在全浮雕式的门还不普及,但L总认定这是行业的方向。

L总有雄心,但是他也要看有没有这个基础和资源来做这种需要更多加工的浮雕门。恰在此时,张振清找上门来。对L总来说,采取租赁方式立刻解决了设备投资的问题。他问张振清:“你们机床到货的节奏如何(即交货时间)?”张回答:一个月。L总大惊,啊?就一个月!再问可供货量,张说:1 000台以下都可以。L总更惊,忙说根本用不了,100台足够了。于是,L总信心大增,双方一拍即合。目前,沈机为金属门业定制的样机已经在L总的企业试运行,沈机派出的技术服务人员正在调试机床和软件,还要把机床和云平台连接。L总先行一步,行业就会跟上,全国各地的“老大”之所以追随他,并非仅仅因为情义,而是因为各自驾着一叶扁舟在大风大浪中颠簸的小企业主们需要他的眼光、方向感和领导力。

第二个企业的产品是门把手,产量是全世界最大的,当然不是高端定制的那种门把手,全是大路货(大路货门把手的加工企业全在中国)。该企业有两个东西想和智能云科合作,第一个是它不愿意干的零件,就是门把手里面的一些小的芯。这些零件放在“i5”数控机床里打个转,很快就出来了,不用人管。第二个是它真不知道该怎么干的,就是表面抛光打磨、打毛刺,现在没有任何设备能干,只能靠手工加上砂轮干。这道工序是劳动密集型的,噪声和粉尘污染非常严重。这个企业之所以产量全世界最大,就是跟这道工序有关——外国人不愿意干,宁愿多给点钱让中国人干。但现在招不到愿意干这活儿的工人,工资再高也招不到人。张振清一看,这活儿将来“i5”数控的机器人能干呀!他提出将来由沈机专门为这个企业设计一个机器人的自动化产线,不用人工了,费用大概在200万元。对方说没问题,愿意!

第三家企业生产面向未来的信息通信天线,形状是纯铝合金做的板,一块高2米,很厚,上面要打眼(方便安装),有的地方还要有槽。天线立起来要7~8米高。原来立一个手机蜂窝天线需要在天线旁边盖一个小屋,里面要放几个匣子样的东西,防水、防电、防着火;而如果用这种新型天线,就不用再盖小屋了,随便到哪儿立着就够了(天线自备信号扩大器)。过去在好多地方立不了天线,就是因为居民不愿意在那里盖机房。这项技术是诺基亚发明的,国家也在考虑换这个东西。新型天线的加工形状很像上面提到的金属门,目前制造厂商都在用传统的、标准化的设备做,量不大,质量不高。该企业的几个竞争对手都做得不太好,它自己是利用现有设备玩命地弄,把技术质量做足了。但是,如果用“i5”机床,就可以保证质量,打磨毛刺直接做了,9分钟加工一个——保证效率,而且可以采取不付现金的租赁方式。该企业负责人对张振清说,要是这个天线用起来,一天就要1 000个(这个项目还没有被政府批准,诺基亚还没有放量)。张振清说:“后来,我一算,一天1 000个天线,10台床子就能干,对我来说不是个事儿啊。问题是,一旦大单子签了,就必须在2个月内形成巨大产能,从几台床子一下蹦到100台。谁有这个供货能力?只有我沈阳机床有这个能力,全世界其他机床厂都没有这个能力。如果要向外国厂商订1万台床子,那真得等到猴年马月去了。”

另外3家企业分别是做木工机械的(本身是造船的)、陶瓷机械的和“是什么我忘了”(原话)。这三家企业都已经在本行业做到亚洲最大、世界一流了,不过它们不需要数控机床,它们的问题是不清楚自己的用户在哪里。它们也在打造自己的云平台,也在做自己的操作系统——“它们都是加点传感器,买发那科、西门子的伺服或甚至小企业的伺服器,差不多就行了,精度要求不高”。当张振清向它们介绍iSESOL平台时,它们都非常感兴趣。原因是这几家企业的销售规模都不过10亿元左右,很难自己养支IT团队,还要研究出整个商业模式。于是,它们希望能够利用智能云科的iSESOL平台,在上面开通子系统为它们提供云服务。

上述6家企业代表了6个细分的行业,它们大都已经把自己的产品卖遍全球。但它们也面临许多问题:劳动力成本上升,产品附加值低,有些生产环节污染严重,等等。面临这些问题,是通过升级把它们留在“中国制造”之中,还是通过“腾笼换鸟”把它们消灭掉更好?答案不言自明。“i5”数控机床和iSESOL平台能够为这些行业(包括前述黄金首饰行业)的升级做出重要贡献,其意义也同样不言自明。

张振清的主要目标当然不是卖机床,他说:“我要建立一个云平台,在这个云平台下面,我的床子可能遍布各个地方,而且有很多种型号,但是所有的信息我都能掌握。这时候,一个活儿交给我了,我马上就能查出来哪里的床子闲着,然后就把这个活儿直接用互联网下到那里,然后相关的物流配送和工装夹具都是准备好的。……实际上,未来节省的时间是整个产业链的时间。一个销售员在山东青岛卖一个门,卖完之后信息就直接传到机床那儿了。这个过程以前要多久啊?要在分公司停一下、总公司停一下、工厂停一下、车间再停一下,每个地方都需要计划、都需要支付,这中间要多久啊?将来,我们就真的做到一步到位。我们只要把这个机制弄清楚了,相关人员的权责就说清楚了。我甚至能够做到销售员这边一按钮,那边床子就开了,这种可能性都是存在的。”

张振清的探索也反映出神州数码可以做出的贡献,该公司是中国ERP系统的顶级供应商,在制造业深耕了15年,积累了约2 000家机电行业相对细分领域的龙头企业客户。张振清说:“而且这个龙头是真龙头,思维超前,很早就要上ERP。它们有‘火眼金睛’,知道什么是好东西,能看出我们的ERP确实比别人的强点,要不怎么会买我们更贵的ERP呢?”他还解释说:“ERP客户的好处就是我们直接和客户的‘老大’对接,于是与企业的‘老大’之间有天然的相互信任,因为都共事过。”于是,张振清们现在是利用神州数码积累的人脉在为“i5”发掘潜在客户,而神州数码未来更大的贡献是以其技术能力和商业经验帮助开发出来真正可用的iSESOL平台。当然,神州数码也会通过智能云科更深入到中国工业的世界之中。因此,沈机与神州数码的合作可能代表了制造企业与IT企业在互联网时代如何合作的一个方向。

沈机的实践也引起一些大型制造企业的兴趣。沈阳一家飞机制造企业想做数字化车间,想把“i5”车间信息系统和它的管理系统打通,使其能够采集数据;某行业装备集团的董事长带队来参观,提出让沈机给他们整体打造出一个可控的电控平台;包括上海一家大型飞机制造企业和某企业集团在内的许多企业领导都希望上海团队帮助他们实现一些智能制造,但是上海团队现在实在无暇顾及。不过,这种越来越多的认可对于“i5”数控机床的销售有好处。国内一家数控系统开发单位在上述沈阳的飞机制造企业主导了一个国产数控系统的示范项目,开始不想让“i5”数控系统参与,但示范项目用的机床要让沈机造。沈机不干,表示不参与该项目。对方最后让步,允许沈机用一些“i5”系统。最后,该飞机企业运转这个项目的结果是:在全部44台机床中,有40台采用“i5”系统。

交互式智能制造

开发iSESOL平台也拓展了“i5”开发者解决问题的眼界和思路。开发出数控系统并不能克服中国机床工业的所有短板。例如,中国企业采用的五轴头(五轴机床的关键功能件)和刀架库都需要进口,它们的原理并不难,图纸也是现成的,但是做不出来。原因是,领先的外国企业有很多专利和诀窍,技术已经被垄断,后进者再去想出不同的结构很难。如果购买技术,就是天价,做出的产品就太贵,还不如直接采用进口产品。因此,高技术产品的市场不是经济学家宣称的自由竞争市场(他们说的自由市场经济只存在于菜市场或大卖场式的地方)——领先者已经给后进者设定了一道道门槛。不过,朱志浩注意到,在一些细分的领域,中国有些没有名气的小企业做出的刀具比进口品的效率还高,虽然这些技术的应用领域比较狭窄,难以得到大范围的推广。朱志浩认为,很多创意在民间,只是许多民间的技能因为没有传承会消失。他认识的一个做刀架的民营企业家,14岁就进入这个行业,只读到初中毕业,现在在做凸轮加工。中国好多做这种基础件——如凸轮等——的加工技术失传了,现在一说就是用伺服,但是机械传动结构的变化有自己独到之处,很多时候靠凸轮反而效率更高。

因此,朱志浩也想让iSESOL平台和云制造做这件事情,通过“i5”机床和上下游协同,把功能件的开发以及其他民间的发明或技能也纳入系统。于是,iSESOL平台被进一步设想为一个供各方互动的平台。智能云科正在设想开发出一个平台架构,使底层数据透明化,于是就可以向所有的“i5”爱好者提供一个操作系统——名字也起好了:i5OS(i5 operations system)。这样,第三方就可以在iSESOL平台上进行开发,在平台上发挥各自的能动性,由平台提供授权和收费机制。这样做可以集社会发明于系统,以提升制造能力和效率。朱志浩在解释这样做的动机时说:

在未来的制造领域,社会和人都将成为不可缺失的、稀缺的制造资源。我们的逻辑是,操作者的能力将来会左右最终的结果。如果产出物品的好坏和操作者无关,只能把人类变蠢了,这不是我们智能制造的目的。智能制造是使人的能力和机器进行交互融合,不然人就变成搬运工了,但是现在我们使用机器的时候没有把人当成一个创造者。我们iSESOL上一个很重要的拓展就是形成两端:一个是云端,集成创意;另一个是机床数控终端,执行并反馈数据。两者连起来,才是一个真正的智能制造终端。由于机床所有的真实数据可以交互,所以将来我们的很多功能会放在云端,通过下载的方式来做。原来是我把这些东西都给你装全了,将来没有必要。而且,我的CPU运算资源是有限的,把一些运算放在云端,就可以有效地盘活资源。对一些特定行业的零件加工可以有专属的功能,你可以下载,然后加载在机床上,干完了退订掉就可以了。

这些设想反过来又在推动“i5”数控系统的改进。由于过去没有考虑过云平台,所以需要重新梳理“i5”数控系统的结构,并相应改动整个软件的模块。在新的模式下,将来的“热插拔”需要考虑知识产权问题,使创新者有动机与大家分享成果。

iSESOL平台——系统的系统——的上述功能只是目前能够说得清。其实,因为它们之间存在重叠甚至因果关系,本报告的作者也是勉强才大致厘清的。实际上,在迎来2016年之际,沈机围绕着“i5”数控系统建立起来的信息系统仍然处于“混沌”状态,一些功能得到部分实现,另一些则处于设想阶段,但同时有更多的新功能正在“鬼影重重”地浮现。因此,iSESOL平台最后到底是什么样子的,现在没有人能够完全想清楚。但这些不确定性也就是系统演进的力量所在,因为不确定性恰恰是创新的前提条件(这句理论语言用大白话翻译就是:如果一切都是确定的,还创新什么)。无论如何,“i5”数控机床已经是凭借系统的力量在与其他仍处于单个产品状态的机床竞争,这是“i5”可以呈现爆炸式增长的原因,也是它必胜的原因。

在“i5”系统的演进示意图的第五阶段,云平台取代了数控机床而处于中央位置,因为此时的虚拟空间能够通过数据交互把不同性质的物理空间连接起来,云平台则是这个虚拟空间及其所反映的活动网络的中心。因此,尽管智能、互联的数控机床仍然是这个网络的基础,但由云平台协调的虚拟空间已经可以改变物理空间的活动方式——不仅仅是机床的改进和变化,还有工业活动方式的变化和工业与工业之间关系的变化,只要它们的共同基础是与使用机床有关的制造活动。这就是被迈克尔·波特低估了的作用。

反过来说,云平台的作用将来到底有多大,首先要看它所协调的网络能有多大。可以肯定的是,“i5”数控机床将会不断得到改进并更多地进入市场,从而为“i5”系统赢得更大的“安装基础”(intalled base)。随着“i5”机床的安装基础扩大,iSESOL平台(包括其中的i平台)的“网络效应”会更强,两者互动将产生ICT工业中常见的“正反馈”——强者恒强,甚至赢者通吃。因此,由“i5”数控系统带来的革命性效果就会逐渐显现——“i5”数控机床不但是改变中国机床工业的产品,而且将是改变世界的机器。

我们在本节开始时已经提到,按照德国人的设想,“工业4.0”的核心是在已有的(嵌入式)自动化、控制和信息结构之上,创造出一个新的层次——所有系统的系统,使以前广泛存在的自动化系统互联互接。但对“i5”数控系统演进的分析却证明,在已有的自动化、控制和信息结构之上是无法创造出“系统的系统”的,也不可能使以前的自动化系统互联互接。如果要达到这个目标,就必须重新开发那些“已有的自动化、控制和信息结构”,使产品能够智能、互联。德国“工业4.0计划”的提出者之所以没有意识到这个问题,除了德国工业的实践尚未走到那一步之外,更重要的原因恐怕是该计划的提出者太想维护和保持德国工业已有的优势地位。但是,在一个技术革命的时代,只是往旧东西上添点新东西是不足以保持已有优势的,就像西门子的数控系统一样,要想实现智能、互联,就必须推倒过去的系统架构,从头开发。创新之难就在于经常需要自己革自己的命。这就是后进者可以超越领先者的机会,如果后进者有足够的智慧、勇气和脚踏实地的精神——这是本报告关于“i5”案例的精髓。分析至此,我们用不着客气:“i5”数控系统及其衍生出来的信息系统走在德国“工业4.0”的前面,它是德国“工业4.0”的榜样,也是世界上实现生产工具智能、互联的先驱产品之一。

我们用不着假装“天真无邪”:以“i5”数控系统为基石的各个系统以及这些系统的系统是由其创新者——沈机——主导的,并因此而将赋予沈机巨大的竞争优势。如果“i5”数控机床的市场成功不断扩大,那么由这些系统所组成的“i5”网络将成为沈机竞争对手的壁垒,即使其他一些机床制造商将来也可以加入这个网络,价值链的主导者仍然是沈机。不过,因为这个前景同样会冲击“盘剥”中国市场多年的外国巨头,所以我们的心情会轻松很多:智能、互联的数控机床及围绕着它所形成的系统,是30年来中国机床工业在本国市场上逆转对于外国巨头的劣势的第一次机会。即使那些外国巨头将来仍然可以占据一部分市场份额,但如果它们只是变成这个网络中的零件供应商(因为单独的机床和数控系统都不过是这个网络的“零件”),我们的心情也会更加愉快。

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