浅谈中国工业4.0生产模式的猜想

摘 要：本文通过对生产模式历史变迁的把握，用系统结构的有向图示法来表示对未来中国工业4.0生产模式的一种猜想：中国工业4.0的生产依托由庞大用户营造的大数据互联网环境，依靠龙头电商平台实现散客个性定制订单汇总和跨级订单传递到原材料、零件、部件及产品四端，凭借超强的物流网络在较短的时间内实现产品由生产到用户的过程。

关键词：工业4.0;生产模式;生产系统

1 由工业发展史看生产模式

1.1 概述

按照技术上质的突破、生产力上质的飞跃，工业发展史被学界划分为了第一次工业革命——蒸汽时代，第二次工业革命——电器时代以及第三次工业革命——科技时代。

德国于2011年在汉诺威工业博览会首先提出的工业4.0的概念，普遍被人们理解为“第四次工业革命”。工业4.0（Industry4.0）是指利用物联信息系统（Cyber—Physical System简称CPS）将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效、个人化的产品供应。这实质上是企业在生产模式上的一种变革，生产模式的变革最终目的是使企业具有高效率和高柔性。

1.2 生产模式的变迁

生产模式是从手工作坊式生产模式开始的，随后被第二种生产方式——单件小批量生产替代，第三种大规模定制生产由美国福特公司开创，是最先出现的流水线生产，随着社会发展、市场细分，多品种小批量柔性生产出现。生产模式的变迁为“手工作坊式生产——单件小批量生产——大规模定制生产——多品种小批量柔性生产”。

2 对工业4.0生产系统（模式）的猜想

2.1 中国工业4.0生产模式猜想

在工业4.0的时代，生产仍是从原材料到产品的过程。中国工业4.0的生产依托由庞大用户营造的大数据互联网环境，依靠龙头电商平台实现散客个性定制订单汇总和跨级订单传递到原材料、零件、部件及产品四端，凭借超强的物流网络在较短的时间内实现产品由生产到用户的过程。

未来的工业4.0将以单种产品为单位，如果说上述是单一产品生产线，每一个供应商是一个点，那么工业4.0将是把这些生产线、制造点连接成网络的过程，并且强调这个过程是智能化的，智能分配的。

这一过程的实现必须具备以下条件：

（1）标准性。厂家与厂家之间的衔接，必须采取统一的标准来实现，这样生产一种零件的厂家可以同时适应多种产品线，能做到多种订单一家生产。

（2）地域性。为了达到短时间生产递送的目的，缩短物流的时间，从原材料到产品之间的厂家应该有集中化的趋势。

（3）稳定性。企业和厂家以产品为单位，事先构筑好稳定的产品供应链，达成稳定的合作关系。

订单的下达存在一个周期T，T的确定应该根据订单量和工厂的产能进行智能调节。例如，周期T为1天，则电商平台每一天对各个供货商下达1次订单，把散客订单汇总成小批量订单处理，从而提高生产效率。

2.2 工业4.0下生产的关键

上述模式中存在一个问题仍待解决：生产过程中由原材料到产品的过程仍是层层递进的，虽然信息可以一次下达到所有上游部门，但是上游部门的产品是否还是要通过层层传递再到客户手中？显然，这中间的物流时间则无法省下，这是订货型企业的缺点，即交货周期较长。但备货型生产则无法做到更多个性化的选择。

因此笔者认为，在原材料、零部件端等，它们可以寻找备货和订货的一个临界点。整个工业4.0的生产系统，关键也在于找到这个备货和订货的临界点，即最终问题可能是通过智能地计算，整个生产网络可以根据消费者的实时动态数据去实时地变更它们的备货库存量，此时备货量仍可以说是一种线性的预测，但它的预测范围很小，只需要预测1天甚至几个小时之后的需求量。

3 结语

工业4.0目前仍在摸索阶段，而且这一阶段可能持续较长的时间，我国现在仍在物料储备阶段。现阶段的中国工业生产应该充分利用其互联网的强大数据。我们可以看到有很多企业在做这方面的尝试，如一种在电商上推行的“预订”模式以及“众筹”模式，这些都是提前获得用户需求数据的方法，但它的交付非常滞后。工业4.0也许能够将这种“预订”淡化成“购买”：你以为你在购买已經制造好的东西，但其实你是作为一个客户下了一系列的制造订单。

参考文献：

[1] 赵飞.工业4.0进程中制造业生产模式的时空分析[D].北京交通大学，2016.

[2] 姜达勋，沈斌，苏依顺.面向工业4.0的工业生产线系统的研究[J].机电一体化，2015（12）：3-6+59.

[3] 艾纳·安德尔.信息物理系统和工业4.0[J].智能制造，2015（09）：10-12.

[4] 吴智慧.工业4.0：传统制造业转型升级的新思维与新模式[J].家具，2015（01）：1-7.

[5] 张曙.中国制造企业如何迈向工业4.0[J].机械设计与制造工程，2014（12）：1-5.

[6] 许毅刚.连续性生产企业多产品柔性制造模式研究[D].电子科技大学，2013.

[7] 梁东.对柔性生产的认识[J].商业研究，2001（09）：26-28.

[8] 邹冠秀.英国工业革命时期生产模式的转换及影响[J].龙岩师专学报，2000（04）：57-60+65.

[9] Hermann Meissner，Rebecca Ilsen，Jan C.Aurich.Analysis of Control Architectures in the Context of Industry 4.0[J]. Procedia CIRP，2017.

作者简介：陈昊胜（1994—），华南理工大学工业设计工程专业研究生在读，研究方向：信息与交互设计。