【对话工业4.0】思方：PCB制造业的工业4.0路线图之我见

摘要这是一个机遇与危机并存的时代，是一个消亡和成长在一念间变幻的时代，是一个制造业面临着人类历史上第四次工业...





摘要

这是一个机遇与危机并存的时代，是一个消亡和成长在一念间变幻的时代，是一个制造业面临着人类历史上第四次工业革命挑战和压力的时代。本人谨以个人的思考阐述本人对行业面临的时代背景、机遇与挑战的几个重点领域的思考，以期达到抛砖引玉的初衷。

中国PCB制造业面临的压力与突围
1.1  中国PCB制造业人力成本优势的丧失与突围

相比我国人口红利的不断减少、人工成本的持续攀升，东南亚等地区的劳动力优势日益凸显。数据显示，我国劳动力成本是印度尼西亚的1.4倍、越南的2倍、缅甸的3倍左右。我国劳动力成本快速攀升，使得制造业的利润空间不断地被挤压，很多企业从薄利到无利，从而无法生存而破产倒闭，国际型的企业之所以有较强的意愿在其他国家设立工厂进行产业转移，人力成本是一个重要原因。

一方面，对于这些因我国劳动力成本上涨而将工厂外迁的制造企业，我们其实不必感到惋惜。从长远看，我国制造业不能永远扮演“代工厂”的角色。过去我国劳动力成本低，美国、日本等经济发达国家的企业纷纷将“代工厂”迁移至我国，这在一定程度上拉动了我国经济的增长，我国也逐渐发展成制造业大国，MADE IN CHINA享誉全球。当然，在此背景下，我国制造企业大多只能赚取较低的“辛苦钱”，大部分利润被发达国家的企业所攫取。而代加工、粗放式的发展模式，不仅让我国制造业长期在“微笑曲线”上占据底端低附加值部分，很大程度上也给环境带来了极大压力。因此，外部的压力要求我们的制造业要向高端制造、绿色制造转型升级。

另一方面，我们已经看到，工业4.0时代的到来，将给我们提供一个更加有力的突破方向，那就是建立智能制造工厂，将劳动密集型的作业模式，逐步转型到依靠智能化、自动化的机器人车间和黑灯工厂（不需要开灯的全自动作业工厂），如果这个转型成功，那么人力成本不断上升的压力将会荡然无存，中国制造将在这个史无前例的机遇中获得最直接和有效的突围。


1.2  后发优势的破与立

首先，在宏观层面中国具有作为世界工厂的后发优势 。

先引用一个故事：乔布斯生前最后一次政治活动是参加奥巴马的宴会。出席宴会的都是美国制造业巨头，目的是动员他们把制造业搬回美国。席间各巨头纷纷陈述意见和建议，唯有乔布斯一言不发。奥巴马忍住不问他：究竟要什么条件你才肯回来？乔布斯一句话把他呛住了：“回不来了。”

乔布斯讲了三个小故事：

第一个是当年苹果建生产基地，为争取时间，需在一个月内招满1.2万名工程师，全世界没有一个地方能做到。而在中国，仅2周时间就全部招聘完毕。

第二个是乔布斯把样机和钥匙、硬币一起放在裤袋里四处转悠，回到办公室发现屏幕上有了划痕。乔布斯雷霆大怒，将手机朝桌上一拍，咆哮道：你们知道人们最习惯将手机放在哪里？裤袋里！裤袋里最容易放什么？硬币！钥匙！副手们马上打电话，分头联系，有哪家企业能解决这问题。询问结果，不是时间太长，就是要价高昂。一位副总想到中国碰碰运气，马上叫助理买机票。当他来到中国企业后，企业告诉他：这个问题已快解决了。

第三个故事是距产品上市还有几天，突然发现屏幕尺寸设计稍大了一点，装上去有点难看。在紧急办公会议上，挑剔的乔布斯坚持要改，但时间只剩了3天，全球没有一家企业能在3天内赶出200万部手机屏幕。还是中国企业，深更半夜一个紧急通知，半小时后，8 000员工一人一瓶矿泉水，一包饼干，坐在了流水线上。12小时后，另8 000名员工替换上场。结果只用了2天半就全部完成。

讲完这3个故事后，乔布斯问奥巴马：你说我还回得来吗？

这三个故事以小见大，从侧面说明了一个事实：中国作为世界工厂，已经形成了完整的供应链和综合制造的配套优势，这样的集群效应在美国与欧洲是没有的，而在中国却成了最基本的产业组织模式。这是一种后发优势。同时中国已经形成的世界工厂的企业家精神和敬业精神也是一种后发优势。

其次，在制造业的层面上，新成立的企业将有条件具备更加高的自动化程度，应用更加先进的设备、工艺技术和组织方法，具体讲在工业4.0的时代背景下，将具备更加接近工业4.0的硬件条件，更多的装备了全自动的设备、机械手、机器人，因此具备着后发的优势。

2015年我们去多个新成立的工厂参观，看到新工厂的自动化程度都非常之高很是令人惊讶，可以用传统工厂几分之一的人员管理同样多的更加先进的设备。如果早期的工厂不抓紧进行换代升级，很可能在成本和效率的竞争中处于劣势。


1.3  工匠精神与分工合作精神

工匠精神不仅是用在某一项具体的工作的高度的精益求精的精神，同样可以是建设一个好的品牌、乃至缔造一个伟大的企业。

然而，当今的时代同时又是一个大分工协作的时代。市场经济是一个高度复杂的生态系统，只有每个企业都在各自的领域以工匠的精神，精益求精的做好自己最擅长的工作，同时又能在整个社会环境上形成一个相互衔接、角色互补的完整供应链和建立综合制造配套优势，那么这个生态系统的各个成员才能获得最大的经济效益并实现整体的社会效益。

然而，尽管一个优秀的企业在每个细节都流淌着工匠精神的血液，但是如果缺少了合作精神，不能取他山之石，则仍然是行不通的。在工业4.0的时代，没有哪个企业可以凭借一己之力进入工业4.0阶段，而且需要付出昂贵的失效成本。

在进入工业4.0的时代，这个工匠精神和合作精神必须要合二为一，从而才能最出色地联接起一个个行业和一个个供应链，上下游之间、制造企业和信息服务企业，各自发挥各自的工匠精神，统一接口、统一规范，打通平台，建立互联互通的信息公路最终形成一个全供应链的信息高速公路网，才能真正实现一个行业、一个国家整体的工业4.0的宏图。PCB制造业的工业4.0的路线图

工业4.0的建立是个金字塔式的结构（图1），最底层的是设备、仪器仪表的联通，中间层是云数据的信息采集和基础管理，最高层的是智能化信息控制中心。而ERP系统将向前和向后延伸，不再是单纯的物流和资金流的管理系统。
2.1  设备信息交互端口从封闭到开放、从差异到统一

这个问题上我们可以先回顾下IT的发展历程。早期的大型电脑时期，IT是及其专业的领域，所有的电脑系统都是封闭系统，一个公司提供了从硬件到软件及维修甚至软体改版升级的服务，可以说那时系统的封闭是由于整个产业的不完善所造成的。但是整个IT产业却不断朝向开放的道路上前进，自从IBM PC标准开放以来，IT产业迅速成熟，时至今日完全改变了社会信息的传递模式。标准化的系统可以在短时间内迅速成熟，是因为在开放的系统中，标准是由几个大厂主导协商出来的，标准制定的过程可以看见各种妥协的影子，甚至有不同的标准互相竞争。理论上经过这种自由市场的运作机制，因为竞争激烈，消费者可以享有最好的标准化产品。而相反封闭系统的厂商在今天产业分工高度专业化和细化的背景下，将导致技术的进步幅度及其缓慢，也难以形成规模。

现在到了物联网的时代，需要跟电脑互联的不再仅仅是打印机和数码设备，所有的设备都像当年的打印机一样，需要建立统一的开放的接口引入到信息化集成管理系统，而信息化集成管理系统也不需要再针对每个设备研究其个性化的数据传递格式，而是将关注集中到更加需要的人工智能的深度应用和优化。

而在这个过程中，保守的、封闭的企业理念将导致一个企业的落伍和最终被行业所抛弃。


2.2  ERP信息智能化控制中心

ERP的概念已经向前和向后延伸，已经不再是传统的物流、资金流的管理工具，HR管理、CRM管理、设备管理、供应链管理无不成为了其有机的组成部分，而MES制造执行系统更是其不可或缺的一环。APS高级资源计划系统将成为信息智能化控制系统的核心。

智能化控制中心通过物联网系统可以实时收集海量的信息并进行分析和响应，对每一台设备的状态，原材料的使用，产品的进度和品质数据都进行持续的监测和控制，从而通过不断提高的模拟人工智能的能力，实现对整个组织的智能化自动控制。


2.3  物流（产品流、工具装备、材料供应）全透明化管理

二维码激光打标技术将在PCB板上得到普及性地应用，RFID技术以及智能条码技术和设备将在工具和材料管理上得到应用。整个制造过程中的产品流动、工具应用、材料使用和制程参数都将得到全透明化地适时采集、分析和监控。


2.4  大量机器人的应用及黑灯工厂步入现实

黑灯工厂是指因为大量使用机器人，以及实现了数据的实时自动采集、分析和监测而导致工厂车间不需要开灯和需要人来看管。

目前，在PCB制造企业，大量的机械手，送板机器人开始进入实际的应用，并开始产生了显著的成本效益，这个趋势正在不断的加快。


2.5  设计的智能化

对PCB制造业而言，虽然不会面向终端客户设计产品，但是仍然会极其重视面向电路板的制造方法、可靠性和成本的考虑。因此制前工程的智能化和自动化是一个重要的环节。


2.6  延伸到用户端的自助设计和报价系统

借助于CRM系统，ERP最终将触角伸向到终端客户。因此终端客户通过连接到企业的CRM系统，将可以自助式的定制自己需要的批量、交期和产品性能。这个是所有行业普遍面临的一个趋势。


2.7  延伸到整个产业链的供应链一体化管理系统

借助于向前向后的延伸，ERP系统将构建成一个个供应链管理系统，不同企业的供应链管理系统又可以相互进行数据的交换。上游企业的采购订单可以自动转为下游企业的销售订单，货品验收单会自动转为一个付款应付单，跨行业的协同将形成云数据并为行业更好地协同发挥出超过今天所想象的作用。


2.8  PCB工业4.0全智能制造工厂的实现

最终，通过不断的整合，一个工业4.0模式下的PCB制造业将逐步形成，并为整个中国的工业4.0发挥出积极的作用。PCB制造业之4.0愿景展望

工业4.0时代的到来正在为中国的PCB制造业的整体振兴、弯道超车提供了一个良好的机遇。也为中国走创新兴国之路提供了更大的空间和可能性。

工业4.0战略实施后，将有可能把个人客户和产品的独特特性融入到设计、配置、订购、计划、生产、运营和回收阶段。它甚至可以在制造和运营之前最后一分钟或进行中提出改变的请求，这将使生产一件定制产品和小批量产品也能产生利润。

工业4.0战略的实施，将使员工能根据具体情况进行控制、监管和配置智能制造资源网络和制造步骤。员工再也无需完成例行任务，他们可以更多地关注创新和具有附加值的活动。因此，他们在确保产品质量方面将起到关键作用。同时，灵活的工作条件也将他们的工作和个人需求更好地结合起来。

总之，即将进入到工业4.0的时代，是一个让工作和生活都更加美好的时代，是一个如此让人激动和愿意为之奋斗的时代！郭套山：思方系统(亚太)有限公司/深圳市易美科软件有限公司

来源：《印制电路信息》5月刊
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