作者吳昊陽
目前製造技術公升級的概念本質仍然離不開四個關鍵詞語：自動化、資訊化、數位化和智慧型化。然而，並非所有製造業都要通過這「四化」實現技術公升級；同乙個企業的不同發展階段也需要兼顧不同的公升級策略；不同型別的製造業也需要考慮適合自身發展規律的公升級路線。
首先需要考慮「自動」與「手動」。與「自動化生產」相對應的是「手工生產」。通常講的自動化公升級都是指用自動化裝置和裝置替代人工。
因此，凡是人做不了或者不願意做的工作都可以通過自動化進行公升級，越是動作簡單、重複、繁重的生產形式，越適合採用自動化公升級策略，例如搬運、包裝、噴塗等；而動作越複雜，對人手靈活性依賴越大的生產模式就不適合自動化公升級，例如皮具製作、製衣等。
按照工業4.0的定義，2023年出現的莫迪康可程式設計控制站器modicon plc（後來被施耐德收購），被視為自動化的乙個劃時代意義的產品。
應該說「企業資訊化」這個詞是伴隨著erp的普及而流行的，而erp的前身是mrp和mrpii，再往前推則是會計電算化軟體、庫存管理軟體等。這類軟體的流行基於資料庫系統的成熟。
隨著這類軟體的普及，「mis（管理資訊系統）」應運而生，且市場迅速膨脹。也許是出於對會計制度與國際接軌的需要，當時mis的主力是會計電算化軟體，火爆的市場也成就了金蝶、用友這樣的國產軟體公司。
上世紀末期是跨國公司全球布局的**時期。外企進入中國不僅帶來了先進的管理模式，也帶來了對企業管理資訊系統的市場需求。跨國公司要求中國本土**商的管理系統與之對接，倒逼中國企業大幹快上erp專案。
這個時期除了捧紅sap之外，還造就了不少erp軟體實施和資訊系統諮詢公司，諸如畢博和埃森哲。
在2023年初，業內對erp的態度如同當前對工業4.0，說法不一。
但普遍的共識是企業上erp不是簡單買個軟體，更需要對管理流程進行梳理，破舊立新。隨之而來就出現了乙個流行詞叫「企業流程再造bpr」，很大程度上也算是商家為了配合erp專案搞的噱頭。到目前為止，erp通用功能已經非常成熟，而跟業務深水區的結合，正在面臨全新的公升級考驗。
包括erp在內，這裡所提及的軟體都是用mis把企業管起來，本質上是企業商業和運營的資訊化。與此同時，在產品設計、生產裝置、質量管理等直接與製造相關的環節也在進行著資訊化。
這裡不得不提cims（計算機整合製造系統）。cims要整合的物件是乙個乙個獨立的計算機輔助軟體（cax），旨在消除資訊孤島。這個概念在中國的興起要早於erp。
可以說erp是面向商業的資訊整合，而cims是面向製造業的資訊整合，當時都是被當作資訊化所理解的。cims除了要整合cad（計算機輔助設計）、cam（計算機輔助製造）、cat（計算機輔助檢測）、capp（計算機輔助工藝等系統模組）等，還明確提出了邏輯層次結構，並整合了敏捷製造、併行工程、虛擬製造等方**範疇的理論概念。
然而，技術為它的早產付出了代價。
cims的失敗就是因為它提出的時代太超前，相關技術和產品都還沒成熟。而在它之後便迎來了工業軟體市場的大整合時代：例如由對cad產品資料管理發展而來的pdm（產品資料管理），通過對產品bom的資訊化管理實現了產品「數位化」。
「數位化」這個概念儘管現在被濫用，但是它應該是脫胎於3d數模的。至少在商業語境裡，「數位化」要與3d圖形和動態**同時出現。例如「產品數位化」是指用3d數模構建產品模型，「工廠數位化」則需要面向工廠進行3d建模。
當今工業4.0所處的環境，已遠遠超越cims所處的年代。大量設計軟體廣泛使用，大量數位化資源和虛擬化產品，已經進入主流，類似digital thread（數字主線）、digital twin（數字孿生）被更廣泛地應用。
在過去30年中國企業現代化程序中，除資訊化專案大幹快上之外，還有一條自動化公升級的主線：在流程製造行業（如石化、水泥、食品等），一大批分散控制系統dcs和儀表自動化專案迅速崛起，而國產的dcs如浙大中控、和利時，甚至被ge收購之前的新華控制系統，都得到了長足的發展；而離散製造行業的企業則採購了大量數控和自動化物流裝置。隨之而來出現的問題就是如何獲得這些現場資料，並把這些實時資料用起來。
當下火熱的「雲資料」，前身可以說是「遠端抄表」。最早是油田、礦井等野外裝置需要監控執行狀態——早期用的是電報，後來是簡訊。在智慧型手機尚未普及的時代，還用過手機網頁客戶端，而現在基本就是成熟的3g/4g網路，外加app客戶端。
說到資料採集就不得不提組態軟體。這類產品最早是dcs或plc廠家為方便客戶開發介面而配備的開發套件，後來出現了許多獨立的組態軟體廠商，可以通過圖形介面直觀地看到資料的變化。由此產生了「人機介面（hmi）」，所以「圖形化」往往指的是人機互動相關的產品或專案，比如工作站的面板和電子看板等。
現場資料採集scada，正是自動化與資訊化的鏈結節點，是自動化裝置和資訊化管理軟體的承上啟下的層級，也是自動化與資訊化相融合的過渡區域。
而這些早年軟體留下的資料，正是當下的工業大資料「黑金」。它們深埋在裝置、模組和系統之中不見天日。工業大資料從業者，需要有非常的智慧型來挖掘這些黑金。
嚴格意義上的智慧型化，必須要借助大量的建模和演算法，以及一些必要的人工智慧技術，包括啟發式演算法和機器學習。如果按照這個標準，目前不少先進的控制系統的控制演算法已經可以算是智慧型化，但真正智慧型化的管理資訊系統市面上還不存在。資訊系統的智慧型化趨勢應該說是很明確的，特別是人工智慧ai專案開始受到大量資金關注後，那些原本只在學術期刊上出現的、服務於製造排程演算法的複雜公式才開始有了一些用武之地。
工業4.0體系中，個性化定製被反覆提及。這就特別需要考慮生產「柔性」與「剛性」。
所謂剛性生產是指大批大量生產單一或若干種產品，這種生產模式特別適合自動化，例如緊韌體等工業標準件的生產就是通過自動化專機實現的；所謂柔性生產是指多品種小批量，甚至單件定製化生產，這種生產模式對自動化系統的智慧型化程度要求較高（從某種意義上接近或等同於智慧型製造），比較典型的行業是汽車的混線生產和非標零件的機械加工。
另外，由於目前技術限制，機器裝置的靈活性仍然無法與人手相比，特別是在空間有限的裝配環節。很多人認為3d列印可以解決裝配問題，可以說不同材料的增材製造可以在一定程度上減少對手工裝配的依賴。但是從現實出發，徹底解放人力是個系統工程，需要從產品設計（dfm/dfa）源頭進行重新梳理，並對現有工藝、工序以及生產裝置進行重新整合，並不是乙個單一技術可以解決的。
總之，能否實現自動化在很大程度上受制於製造工序對人手靈活程度的依賴。
圖1將目前國內製造業轉型公升級的方向進行了劃分：x向表示產品種類的複雜程度；y向表示生產工序要求動作的靈活程度。
該象限的特點是：產品種類複雜且動作靈巧度高。典型行業如飛機、太空飛行器等複雜機電產品裝配，成衣、皮具定製，家電、數碼產品組裝，以及產品維修或返修等。
這類生產對動作靈活性要求高，因此無法通過自動化手段替代人工或者替代人工的自動化裝置研發投入過高。
適合這類製造企業的生產模式，筆者認為可以稱之為：手工柔性生產，即生產管理組織複雜且無法實現自動化。實際上這類企業非常適合走「智慧型化」管理資訊系統公升級路線，既通過專家決策系統或相關的軟體產品管理生產並指導工人操作。
所以這個象限的企業轉型公升級應著眼於通過「智慧型化」資訊系統指導生產，避免人為失誤；而不是開發「自動化」裝置替代人工（自動化物流和搬運裝置除外）。
關於智慧型化公升級的路線選擇，簡而言之：生產管理越複雜，對資訊化軟體的智慧型程度要求越高的企業越適合智慧型化公升級。或者說適合選擇智慧型化程度高的資訊系統的企業通常具備這些特徵：
產品系列多，工序變化多，零部件品種多，**鏈管理複雜；多以組裝工序為主，多為勞動密集型企業；典型行業如：家電、服裝、數碼產品等。
最適合搞智慧型製造的比較極端的例子是產品維修：每乙個維修專案都各不相同，因此生產模式屬於單件定製；每乙個維修專案的工序複雜，沒有既定模式，幾乎無章可循；維修（生產）資料難以定義，更難以度量，難以採集；而且每乙個維修專案的週期無法量化，產品複雜程度越高，維修週期不確定性越大；因此只有通過「智慧型化」才能解決問題。
實操方案之一是自動配料系統。例如保時捷發動機在裝配過程中大量工序無法實現自動化，而產品多品種小批量的特點又難以避免工人在裝配過程中犯錯誤。為調和這個矛盾，該生產系統採用集中備料的方案，發動機上的小型零部件隨托盤運動到各個裝配工位，裝配工直接在托盤上取用配套的部件並按照電子操作終端的指示進行裝配和自檢即可。
此外，有類似成熟系統的汽車企業還有寶馬，配料車上的終端面板會指示工人物料的取料位置、型號、數量等資訊。並要求操作人員在將物料放入托盤前先對物料進行掃碼，以確保配料準確。整個配料過程的資訊指導系統智慧型化程度很高，但配料的操作過程仍需要工人根據物料車的指示在指定的倉庫托盤中拾取，沒有實現自動化，也沒有必要自動化。
實際上比較成熟的軟體應用是在服裝行業，包括紅領在內的許多國內企業，成衣定製的服裝集團都已經採用自動下料、配料系統，一件成衣所需要的全部布料和配件等，會通過該系統配送給某個工位或製作單元，而工人只需要按照設計要求縫製即可。
實操方案之二是操作輔助終端（電子作業指導書+生產資料採集系統）。如克萊斯勒變速箱組裝線，每個工位上都有操作輔助終端，工人在裝配過程中嚴格按照電子作業指導書的每個步驟進行，同時輔助終端也記錄相應的生產組裝資料並傳送給上位機。
以上兩個方案都屬於資料採集層的子模組，是智慧型製造的基礎，也是智慧型製造的雛形。自動配料方案實現柔性和單件定製化生產，向上整合智慧型排產、動態排程、專家決策等系統；操作輔助終端實現人與生產系統的資料互動，相當於增強版scada/hmi或電子作業指導書。
該象限的製造特點是：產品種類單一且動作靈巧度高。
鑑於在相當長時期內，這個象限的手工靈活性無法被機器所取代，因此自動化公升級的路線基本被堵死；而產品的單一性又不需要智慧型化管理資訊系統。因此這個區域內的製造企業面臨著巨大的挑戰。典型行業如傳統的服裝、鞋帽業等，這類行業產品產量大，但生產過程基本上只能通過手工實現。
這種靠薄利多銷生存的行業除非在產品設計和工藝上做文章，否則在自動化或智慧型化層面幾乎沒有改良的餘地。轉型公升級路線：一是增加產品種類和對生產柔性的需求，即向第i象限靠攏；二是提高產品藝術性，向奢侈品和藝術品方向靠攏；三是轉移到人工更便宜的地區。
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