【智能制造要走得更遠？需要打造堅實的IT基礎架構】經過30多年的高速發展，中國制造業已經從弱變強并取得了跨越式發展。如今的中國制造業不但貢獻了超過三成的GDP，總規模也占全球大概20%左右，位列世界一位。然而隨著經濟從高速增長步入溫和增長的“新常態”，制造業在今天也面臨著新的挑戰。

一、當前中國制造業面臨的挑戰

從宏觀層面看，中國制造業面臨的的挑戰主要有以下三點：

1.國內經濟減速萎縮，國際需求減少

經過將近30年的高速經濟發展，中國經濟的發展步伐正在逐步放緩，預計2018年的增速會在6%左右徘徊，同時以歐盟為代表的海外市場也沒有從上一輪經濟危機中完全恢復，國內外需求的萎縮造成了整體經濟的疲軟，進而導致企業產能過剩。

2.外資制造企業回流

美國政府出于保證經濟穩定、保證就業的目的，推出了一系列“再工業化”的政策。同時美國能源、物流、資本等一系列要素價格下降，也助推更多高端外資制造企業將生產中心遷回美國。

3.低成本的優勢逐漸消失

根據波士頓咨詢公司《全球制造業成本變遷報告》的計算：中國制造成本只比美國低4%。依據經生產力調整后的工資水平，中國工人的時薪從2004年的4.35美元漲到2014年的12.47美元，漲幅達187%。而且我們沒有看到成本上漲趨勢在短期內會改變的跡象。

從制造企業自身來看，大多數制造企業在經歷以上壓力的同時，還都面臨著各自不同的挑戰，歸納起來也有三個方面：

1.研發投入不足，產品同質化，價格競爭激烈

2014年，中國制造業研發投入強度，即企業研發投入總量與產品銷售收入的比值為1.1%，而美國的這個數值是4%、日本3.4%。較低的投入造成產品同質化，只得靠降價來去庫存，較低的利潤又限制了企業研發投入。

2.自動化程度不高，產品質量不穩定

與美日等國家相比，大部分國內制造企業在自動化設備上的投資不足，這也是造成產品質量不穩定的原因之一。據專家估算，我國制造業每年因質量問題造成的直接損失達1700多億元，因產品質量問題造成對下游產業影響、市場份額損失、污染治理等帶來的間接損失超過1萬億元。

3.收入來源單一，來自服務的收入很少

企業主要依靠銷售產品獲得收入，缺乏通過增值服務來開辟新業務的意識。造成企業收入不穩定，毛利率低，客戶忠誠度不高。

二、數字化轉型為企業帶來顛覆性的影響

當我們審視制造業面臨的機遇與挑戰時，要特別留意技術進步的影響，因為這也是推動歷史上幾次工業革命的重要因素。在過去二三十年里，拜高速發展的信息通信技術所賜，中國迅速跨入數字化時代。互聯網、移動通信、云計算、物聯網、大數據分析等技術深刻地改變了消費者的行為模式，進而促使企業運用信息技術構建新的業務模式、流程、軟件和系統，帶來更高的收入、更出色的競爭優勢以及更高的效率。實施這種轉變的過程被稱為數字化轉型。數字化轉型并不是預言家口中的未來趨勢，已經有很多企業開始這方面的探索和實踐。

根據IDC預測，截止2018年，對于67%的全球2000強企業來說，數字化轉型將是關鍵策略，并且截止到2017年，超過50%的IT預算將花費在新技術上。數字化轉型之所以受到各行各業企業的關注，是因為它能給企業帶來三方面的變化：

1.轉變流程和業務模式

隨著越來越多的設備實現互聯，企業可以連接到其價值鏈的各個端點，并從中收集數據。這為轉變業務方式和徹底顛覆現有流程和業務模式創造了機會，有助于實現更精益的運營，并提高應對市場變化的靈活性。

2.提高員工的效率和創新能力

員工緊密協作可以提升工作效率，還可以催生創新想法。數字化企業可以為員工提供協作工具，既增加工作的便利度，又加快創新速度，還能夠吸引并留住人才。

3.提供更好的客戶體驗

數字化企業在改進產品和服務，以及預測未來購買趨勢方面更有洞察力，因此其客戶可以在不同渠道中無縫地體驗到一致、及時、準確的服務。數字化企業自然會贏得越來越高的客戶忠誠度。

三、智能制造需要堅實的IT基礎架構

從前面的介紹我們可以看出，實現智能制造需要將廣泛應用于制造業的自動化技術和信息技術深度融合。這就對企業的信息技術架構提出了較高的要求，具體說來有三方面的要求：

1.互聯互通

制造企業與一般工商企業相比，其特殊性體現在，傳統上生產車間里的傳感器、數控機床、PLC等設備是在封閉的工業自動化網絡中運行的，完全不能與運行計算機、服務器的IP網絡相連。而要融合自動化技術與信息技術，首先就要求運行在以太網中的IT設備能夠和這些自動化設備互聯，能夠讀取自動化設備產生的數據。這是分析生產數據，進而實現智能制造的基礎。

2.靈活簡單

一般制造企業的IT網絡人員有限，但工作內容多樣，責任重大。比如確保在全球部署的研發、運營和生產部門間的協作正常；新工廠按時投產；與供應鏈上下游的可靠協同等等，都要求IT能夠快速響應。要能做到這一點，IT架構必須要簡單可靠，易于擴展，易于管理。

3.安全可靠

對于制造企業來說，一個安全的信息系統對保護關鍵技術、新產品信息尤為重要，甚至會直接影響企業的成敗。而且隨著越來越多生產設備連入開放網絡，越發要求企業要有一套整體方法來提升IT系統的安全性，從而保護整個生產價值鏈的安全。

思科為企業智能制造轉型規劃的IT基礎架構

上圖是思科為企業智能制造轉型規劃的IT基礎架構，它包含了三個重要組成部分：

1.軟件定義的互聯工廠基礎架構

這是一個全面、安全、端到端的基礎架構。它建立在一個統一管理自動化設備和IT設備的，且能支持企業移動應用、協作和商業智能分析等業務需要的網絡之上。這個網絡既要支持企業內部不同部門，也要連接供應商，分銷商，零售商的業務系統。對企業來說，這個網絡不僅意味著更小的建設維護成本、安全的訪問，還是支撐所有智能制造應用的基礎。因為只有有了這個基礎，千千萬萬的產品、生產設備、生產過程等才能成為管理人員可見的對象，才有被進一步優化的可能。

2.數據處理與計算

從基礎架構中收集的海量數據需要經過處理，才能成為指導業務的洞察。無論數據來自數據中心、云（公有云、私有云或混合云）還是聯網的機器設備，首先都要保證可以在最需要的地點對它們進行處理。這個“地點”可能是處在網絡邊緣的交換機，可能是工廠或企業的數據中心，也可能是跨越防火墻的供應鏈伙伴系統。其次，還要不斷爭取用更低的成本實現更高效的計算。比如工廠虛擬化技術不僅顯著減少了PC、工作站、服務器、存儲等的數量，還可以提升應用處理速度，降低管理負擔。數據虛擬化技術使上層應用可以統一訪問異構數據，是智能制造分析應用的基礎。

3.應用

兩類應用對實現智能制造非常重要。第一類是協同，包括企業部門間的協同和供應鏈伙伴企業間的協同。大家互相交換數據，根據對方的狀態和反饋及時做出業務安排。第二類是大數據分析，包括對實時產生的結構化和非結構化數據的分析，可以產生業務洞察，這些洞察可以指導企業優化生產，提高質量，減少停工帶來的損失等。

四、IT革新推動制造業智能制造轉型

目前，很多領先的制造企業都已認識到從“賣產品”向“賣服務”轉型的重要性。利用思科物聯網技術可以將原有產品輕松升級為“互聯”產品，再利用思科大數據分析工具分析產品運行數據，就可以將分析結果打包成幫助用戶預測設備故障，分析使用習慣等的服務。對制造企業來說，“賣服務”不但增加了收入，還提升了客戶的體驗，有助于保留客戶。

1.Sub-Zero

Sub-Zero是美國一家專注制造高端廚房設備的公司。每年都要向市場投放大量新款產品。但Sub-Zero面臨的一大挑戰是它的研發部門和生產部門分處兩地，平時溝通起來很不方便。差旅費用花了很多，但員工們仍然抱怨生產中遇到的問題無法得到研發部門的及時解決，或者研發人員的意圖沒有被生產部門準確領會。這些問題最終會導致新產品上市時間一再推遲。

為了解決這個問題，Sub-Zero在車間部署了無線網絡和移動視頻協作系統。在辦公室里的專家可以通過計算機、平板電腦看到車間里的情況，就像身處其間一樣。通過視頻和語音功能，車間里的工人不僅能夠與遠在辦公室里的研發人員一起討論設計和生產問題，還能隨時邀請零件供應商參加討論，系統還能對這些會話進行記錄以備后用。由于使用效果良好，Sub-Zero還把這套系統推廣到代理商和分銷商，以提高產品培訓的效率。

現在，Sub-Zero的新產品上市時間不但縮短了23%，還能在每個項目上節省大約10萬美元的差旅費用，更將調整設計的時間從幾天縮減到幾小時。

2.通用汽車

通用汽車的工廠遍布全球，而且還在加速在新興市場布局。但原來的網絡不但難于管理，還不穩定，而且維護成本也高。這在競爭激烈的汽車市場是難以接受的。為此，通用汽車在全球所有工廠部署了一套統一的標準化的網絡，全球運維團隊可以監控每一家工廠的網絡運行狀況，并且及時排除網絡故障。

標準化網絡帶來的好處立竿見影。首先每家工廠的網絡設備種類和數量大為減少，備件庫存量和維護人員數量也相應減少了。其次，可以用更少的人去新工廠搭建網絡，但部署速度卻快了，使工廠可以快速投產。而且網絡還比以前更穩定，由于網絡宕機導致的停工也大為減少。據統計，通用汽車可以在項目實施后的五年里獲得166%的投資回報。

3.泰格醫藥

杭州泰格醫藥科技股份有限公司是一家專注于為新藥研發提供臨床試驗全過程專業服務的企業。為了創造更好的客戶體驗，泰格醫藥計劃建立包含所有試驗數據的云平臺，使客戶隨時了解試驗的進展。但高昂的建設運維成本和復雜的技術一度讓決策領導很頭疼。

為了克服這些阻礙，泰格醫藥大膽嘗試利用能夠融合網絡、計算和存儲功能的超融合系統搭建私有云平臺，在短時間內就取得了良好的收益。

簡單易用的云平臺不僅讓客戶可以了解到驗的各項數據，方便計劃未來工作，也把有限的IT技術人員從繁重的日常維護工作中解放出來。這樣做既提升了管理效率，也易于擴展，滿足未來業務快速發展的需要，還方便整合已有資源，保護歷史投資。

4.發那科

發那科作為全球四大機器人制造商之一，其產品成為許多企業的重要裝備。然而，一旦機器人發生故障，會給企業生產帶來嚴重影響。據某汽車廠商推算，平均每分鐘意外停機會導致200萬日元的損失。

為了幫助企業避免意外停機，發那科為客戶提供了一套“零停機解決方案”。通過在發那科的數據中心實時監控機器人體內傳感器里的數據，可以根據數據異常預測故障的發生時間，提醒工程師提前維護設備，避免停機。

發那科在某汽車大廠商位于北美的工廠實施了該解決方案的中試項目，成功將機器的停機時間減少為零，提高了綜合設備效率（OEE：OverallEquipmentEfficiency）。這套方案也使發那科從單純的產品提供商，變成增值服務提供商。這樣做既增強了客戶忠誠度，也提高了產品價值，還拓寬了收入來源。

以上五家企業雖然應用各不相同，但都是圍繞IT基礎架構展開優化。比如Sub-Zero，發那科，通用汽車都是在建立了可靠的互聯工廠架構后，分別選擇在生產協同，霧計算，大數據分析和云計算領域進行深入應用。而泰格醫藥因為獨特的業務模式，用私有云打通業務數據與客戶服務體系，帶給客戶創新的體驗。

總結

在現代企業中的創新，早已不是閉門造車就可以完成的，而是需要員工，甚至是供應商的廣泛參與，腦力激蕩更容易迸發創新的火花。有了思科協作工具，不同部門、不同企業的員工可以方便的利用平板電腦，移動電話等通訊工具，在任何地方方便地一起探討問題，加速新產品上市速度。專家也可以從遠程解決生產線或用戶現場的問題，這都是提升產品質量和用戶體驗的創新之舉。