摘要
隨著以物聯網、云計算、大數據、移動互聯網為代表的新一代信息技術興起并與制造業加速融合，智能制造成為制造業發展變革的新方向。海爾結合行業特點和自身發展需求，以用戶個性化需求為導向，通過科研信息化的應用建設互聯工廠，有力推動企業智能制造轉型。本文首先介紹了科研信息化在制造業應用趨勢，然后以海爾為案例，分析了海爾通過科研信息化應用建設互聯工廠的路徑與模式，并對其產生的效果進行評價。
關鍵詞
科研信息化 智能制造 轉型 海爾
Abstract
With the development of new information technology represented by the Internet of Things, Cloud computing, Big data, and Mobile Internet, and the accelerated integration of manufacturing industry, Intelligent manufacture has become a new direction of manufacturing industry development. Based on industry characteristics and own requirement, According to e-Science usage, Haier builds up interconnected factory, promoting intelligent manufacture transformation effectively. This paper introduces the trend of e-Science application in manufacturing industry, and then takes Haier for example, analyzes the path and mode of interconnected factory construction by e-Science usage, and evaluates the effects of interconnected factory construction.
Keywords
User Needs;e-Science; Intelligent manufacture;Transformation; Haier
1.1 科研信息化在制造業應用的趨勢
當今世界，新一代信息技術和互聯網發展步入泛在普及、變革創新、引領轉型的新階段，成為創新驅動發展的新引擎和新常態。信息技術的快速升級、科研信息化與制造業的深度融合重塑產業生態鏈和價值鏈，驅動制造業生產方式、產業組織結構發生深刻變革，重構新的企業與用戶關系。主要表現在以下幾個方面：一是由機械化、自動化制造向智能化制造轉變。物聯網、大數據等信息網絡技術的廣泛應用，可以實時感知、采集、監控生產過程中產生的大量數據，促進設備、產品、企業、人之間的無縫銜接和交互感知，實現生產系統的智能分析和決策優化。二是由大規模批量生產向大規模定制生產轉變?；ヂ摼W理念擴展到工業生產和服務領域，催生了眾包設計、個性化定制等新模式，促進生產者與消費者實時互動，使得企業生產出來的產品不再大量趨同，而是更具個性化。三是由集中生產向網絡化異地協同生產轉變。云計算等信息網絡技術使不同環節的企業間實現信息共享，能夠在全球范圍內迅速發現和動態調整合作對象，整合企業間的優勢資源，在研發、制造、物流等各產業鏈環節實現全球分散化生產。四是由傳統制造企業向跨界融合企業轉變。企業生產從以傳統的產品制造為核心轉向提供具有豐富內涵的產品和服務，直至為顧客提供整體解決方案，互聯網企業與制造企業、生產企業與服務企業之間的邊界日益模糊[1]。五是跨領域、協同化、網絡化的創新平臺正在重組傳統的制造業創新體系。創新載體從單個企業向跨領域多主體的協同創新網絡轉變，整合政府、企業、協會、科研院所等優勢資源的跨領域、協同化的制造業創新網絡平臺在新一輪產業變革中的作用日益凸顯。創新流程從線性鏈式向協同并行轉變，技術研發、產業化和推廣應用環節緊密銜接甚至重疊并行，大大縮短新技術從研發到進入市場的周期。
在新一代信息技術與制造業加快融合發展的背景下，智能制造、大規模個性化定制等新型制造模式成為企業轉型升級的重要方向。海爾作為制造業領域的典型企業，以用戶個性化需求、用戶體驗為導向推動企業智能制造轉型，通過科研信息化的深度應用，打造按需設計、按需制造、按需配送的互聯工廠體系，將機器與機器、人與機器、機器與環境實時互聯，將用戶、模塊商、工廠等要素用開放平臺的方式高度聚合，將碎片化、個性化的用戶需求與智能化、透明化的制造體系高效對接，創造出更具價值的全新智慧生活。
1.2 科研信息化在海爾建設互聯工廠中的應用情況
從實現互聯工廠的信息化應用手段上來看，云計算、物聯網、大數據等是技術基礎，支撐了互聯工廠所有機器、設備、系統、平臺的交互感知和智能運行。智能工廠是載體，是基礎，生產制造過程的模塊化、自動化和智能化水平決定了互聯工廠的智慧程度;開放式創新平臺、用戶交互定制平臺、模塊商資源平臺、智慧物流平臺是連接器，保證用戶能夠無障礙參與產品設計研發、供應鏈管理、營銷等流程。
1.2.1 制造過程實現模塊化、自動化和智能化
海爾構建以用戶為中心的大規模個性化定制模式，其中模塊化是實現用戶定制的基礎[5]。海爾將產品分成不變模塊和可變模塊，并將生產線設置成模塊化的柔性布局，在前工序上實現智能自動化、零停線換型，在物流上實現柔性無人智能配送，在總裝上長線變短線、實現高柔性定制，通過通用化和標準化、個性化模塊的整合創新，滿足用戶個性化需求。
在自動化方面，海爾在互聯工廠采用機器人社區無人作業，通過先進的設備進行自動換模、自動上料等，實現自動化生產。通過部署RFID、智能傳感器等，實現全程數字化監控，以及產品與設備、產品與模塊、產品與人員之間的多重感知互聯，做到了生產鏈各環節無縫對接。通過以iMES為核心的五大系統集成，實現物聯網、互聯網和務聯網三網融合，以及人人互聯、人機互聯、機物互聯、機機互聯，最終讓整個工廠變成一個類似人大腦一樣智能的系統，自動跟人交互、滿足用戶需求，自動響應用戶個性化定單。
在智能化方面，隨著機器設備的高度自動化及無線網絡的覆蓋，工廠可以根據用戶需求自生產、自驅動、自運行和自優化。海爾的全球外機前裝智能機器人社區實現了空調外機前裝部分5套機器人的協同裝配，并結合信息化RFID身份證實現產品與機器人、機器人與機器人之間智能自交互、自換行和柔性生產，其空中自動物流線能根據用戶個性化需求智能分配。
1.2.2 開放式創新研發平臺
互聯網時代信息技術的大量應用強化了用戶處理信息的能力，也引發用戶個性化、碎片化、體驗化的信息需求，倒逼企業加快顛覆傳統創新模式，通過開放式創新模式，整合研發設計資源，與用戶實現深度交互，充分滿足用戶需求。目前，海爾建立了以全球五大研發中心、HOPE開放式創新平臺為載體，線上線下互動融合的開放創新生態系統，通過全球用戶、創客和創新資源的零距離交互實現持續創新。
海爾以中國、美國、亞洲、歐洲、澳洲五大研發中心為基本節點整合世界一流的研發資源，形成遍布全球的創新研發生態圈。其中，PLM系統是支撐全球五大中心研發的信息平臺，通過整合應用于數字產品開發的各種應用系統，建立基于統一產品信息和統一信息管理的開發平臺。PLM系統提供面向異地協同設計、制造和市場的基本功能，在產品開發方面，大學、研究院、各技術中心以及合作伙伴等通過基于PLM環境下構建的平臺，把在地域上分布的設計部門組成一個開發團隊，并充分利用可視化技術來實現協同產品開發、數字驗機驗證、電子會議等。
HOPE開放式創新平臺，通過社區交互、技術匹配和創意轉化三大板塊，讓用戶和創新資源均參與產品前端研發設計過程，實現全球專家和解決方案資源與用戶的交互對接。在社區交互板塊，通過發布各種話題、創建創意小組等方式吸引用戶參與各種活動的交互，積累用戶流量，及時了解用戶對各種電器產品的需求，并通過后臺的大數據分析與整理，快速轉化成產品方案。在技術匹配板塊，平臺將注冊的技術資源分類管理，每個技術資源都有相應的技術方案支撐，這些技術方案結構化的數據為大數據匹配提供良好的數據基礎。用戶需求提交到平臺后，通過后臺大數據搜索、分析與匹配，精準地匹配到合適的解決方案，快速推出滿足用戶需求的新產品。在創意轉化板塊，通過加工整理用戶需求信息和技術方案信息形成多種可行性產品方案，不斷推出滿足需求的產品并進行產品的迭代創新。HOPE開放式創新平臺具有及時掌握最新行業技術動態、建立專業交互圈子、持續產出各類顛覆性創意、快速精準匹配全流程資源、創意轉化全流程支持五大核心能力，有效支撐了海爾產品服務的快速創新與顛覆。
1.2.3 智能交互制造平臺
在用戶需求日益個性化的體驗經濟時代，企業最迫切的是要洞察用戶需求和滿足用戶的個性化需求，這就要求企業以互聯網思維為核心重建供需關系，從傳統的大規模制造向大規模定制轉型。海爾建設智能交互制造平臺，實現企業與用戶需求數據無縫對接，快速滿足用戶全流程的最佳體驗。
智能交互制造平臺前連研發后聯用戶，實現用戶、模塊商、產品、機器、生產線之間的實時互聯與無縫對接。與用戶互聯后，用戶可通過線上平臺下單，根據自己的喜好選擇冰箱的顏色、款式、性能等，也可以通過海爾官網、facebook、海爾虛擬展廳等事前參與產品設計。與工廠互聯后，可以將用戶需求信息直接傳送到生產線工位，根據個性化定制需求快速柔性生產。在工廠內，不同模塊可根據用戶不同需求進行自動檢索、自動換模、快速任意組裝，生產個性化冰箱產品的速度可以秒來記。與模塊商互聯后，使得供應商可無障礙參與到產品及方案的前端設計、制造過程，交互出一流的模塊、一流的自動化解決方案。通過這個平臺，海爾與用戶能夠零距離對話，用戶可通過多種終端查看產品“誕生”的整個過程，如定制內容、定制下單、訂單下線等10個關節性節點，產品生產過程都在用戶“掌握”中。
1.2.4 模塊商資源平臺
模塊商資源平臺是為供應商提供在線注冊、直接對接用戶需求的零距離平臺，具有開放、零距離、用戶評價、公開透明等特征。在平臺上，海爾向全球一流模塊供應商發布用戶需求，模塊商憑借滿足需求的模塊解決方案無障礙進入平臺搶單。用戶訂單到達后，工廠通過智能制造系統自動排產，訂單就到了生產線各個工序及所有模塊商、物流商，生產流程關鍵節點上均實現對用戶可視化。模塊商資源平臺的搭建改變了傳統的“零組件采購—訂單銷售”模式，模塊商的注冊、響應需求、方案選擇結果、評價結果等全過程都在平臺上公開公示。這使得供應商從零部件商升級為模塊商;企業和供應商的關系由單純的價格博弈關系轉變為共創共享的利益共同體;采購內容由零部件轉變為交互模塊化引領方案;對采購方案的評價由內部評價轉變為用戶評價;海爾的采購流程也由原來的串聯流程轉變為自注冊、自搶單、自交互、自交易自交付、自優化的并聯流程，大大提高了對客戶需求的相應速度。截止目前，該平臺已經完成自注冊模塊商3700多家，平臺上交互的2000多個方案，為用戶提供了最佳體驗。
1.2.5 智慧物流平臺
智慧物流平臺是在運用云計算、物聯網、大數據等信息技術的基礎上，由物流網、配送網、服務網、信息網四網融合組成的平臺。一是物流網實現即需即送。全國建立起15個發運基地、93個過站式配送中心、2000個HUB為客戶提供供應鏈一體化服務解決方案，為用戶提供即需即送的差異化服務體驗。二是配送網覆蓋到村。建立3000多條配送班車專線，實現按約送達，精準配送到村、入戶。三是服務網送裝同步。全國建立6000多家服務網點，在1800多個區縣實現了送貨、安裝同步上門服務。四是信息網即時交互。傳統的物流管理信息平臺雖然已經實現每個定單、每個產品的全流程可視化，但無法滿足信息即時交互的需求。智慧物流信息平臺讓供應鏈上下游資源在平臺上可以實時交互，實現所有出入庫按標準自動掃描識別，庫存信息準確率和出入庫信息準確率都達到99%以上，配送效率提升20%，車輛資源周轉率提升2倍以上。
1.3 科研信息化在海爾建設互聯網工廠中的應用效果
1.3.1 研發創新能力大大提升
海爾開放創新平臺讓各類創新資源有機地聚集起來，實現各類創新要素與用戶深度交互，大大提升了創新能力，縮短了創意孵化變現的周期。在平臺上，工程師們之間可以有充分自由的交流，好創意也可以從與用戶的交互中不斷產生，并通過大數據匹配技術，快速對接供需，加速產品市場化，推動智能產品技術創新。目前，HOPE平臺已經成為中國最大的開放式創新平臺，也是亞洲最大的資源配置平臺。MIT、斯坦福、弗萊恩霍夫協會等全球頂尖的研究機構，陶氏、3M、巴斯夫等最大的創新公司，以及數量眾多的創業公司、創客都在上面進行交互，顛覆了傳統的創新研發方式。平臺上已有200萬家全球一流資源網絡，超過10萬家資源在平臺注冊，每天可吸引100多萬粉絲參與海爾產品的互動，每月可交互產生超過500個創意及創新項目，已累計成功孵化各類硬件創新項目超過220個。海爾大量的產品開發創意都來自于用戶交互平臺，如印度“Jhukna Mat”冰箱、巴基斯坦斷電100小時保溫冷柜、日本手持洗衣機Coton等。再比如，海爾的天鉑空調也是通過用戶眾創的方式產生的，傳統的空調都是方形的，天鉑空調是圓形的，結構像鳥巢一樣。這是由用戶在網上提出創意，希望空調能達到這樣的效果，最后吸引1700多個用戶參與投票，形成了天鉑空調方案，并通過虛擬設計系統、制造系統等支持用戶創意方案快速變成產品模型，通過測試并最后生產出來。總之，在海爾開放創新平臺上，完全不懂技術的用戶，和苦惱于不了解需求的設計師、供應商，實現了“人人自造”、“人人創客”的轉型。
1.3.2 實現大規模個性化定制
海爾互聯工廠通過用戶全流程參與，讓用戶能夠參與到產品的設計、制造、服務等過程中，用戶信息可以同步傳遞到海爾的設計資源、供應商資源以及全流程的小微模塊，使其快速獲取用戶需求。通過全流程模塊化柔性布局，高效地完成定制化批量訂單的研發、生產、配送，將大規模制造升級為大規模個性化定制。例如，僅海爾的沈陽工廠就做到了一條生產線從原本支持20多個型號到支持500多個型號的柔性大規模定制，生產節拍縮短到10秒一臺，訂單周期從15天縮短至7天，單線產能、單位面積的產出翻番，物流配送距離也比原來減少43%左右，成為了目前全球冰箱行業生產節拍最快、承接型號最廣的工廠。再比如，天樽空調由原來的265個零部件轉變為12個模塊，新品的上市時間減少了一半;勻冷冰箱開發新品上市時間減少30%，成本下降18%，加工工時減少了40%。
1.3.3 企業管理流程更加扁平化、網絡化
海爾互聯工廠顛覆了傳統的管理流程，由傳統企業ERP管控下的串聯流程，變成了并聯的開放生態圈。傳統的管理模式從開發到制造到服務各個流程節點都是串聯的，是封閉的，信息傳遞慢，難以快速響應用戶的需求。在互聯工廠模式下，企業的組織管理結構日益扁平化、網絡化，研發、制造、物流、營銷、服務等每一個環節，包括外部的供應商，都可以直接、即時看到用戶的需求，一方面可以并聯快速響應用戶的需求，另一方面也有助于各方共同設計，實現共贏共享。
1.3.4 用戶參與感和購物體驗不斷提升
海爾互聯工廠通過互聯技術的應用，實現對用戶個性化需求的同步共享和生產線的協同，將整個定制化生產的流程完全開放給用戶，使個性化產品的生產處于用戶的掌握之中，為用戶提供了全流程可視化體驗。從產品設計直到用戶真正用上產品的整個研發、生產和交付的流程，都可以通過“與用戶零距離”提升用戶的體驗。在產品設計環節，模塊商、研發小微和生產小微，圍繞著用戶及其特定需求組織起來，在多方、實時、零距離的交互中形成個性化的解決方案。當方案確定后，直接進入互聯工廠的生產系統，此時用戶還可以隨時查詢產品的生產狀態、物流狀態，直到產品交付到用戶手中，大大提升了用戶體驗。例如，在海爾熱水器互聯工廠中，用戶可通過多種終端查看產品“誕生”的整個過程，在參與產品設計的同時，還可以隨時查看產品制造、訂單配送等所有環節信息，產品生產過程都在用戶“掌握”中。
1.4 小結
綜上所述，海爾的戰略轉型建立在科研信息化創新應用的基礎上，建設互聯工廠離不開即需即供私有云平臺對IT購買和運維成本的降低，也離不開物聯網技術對生產制造過程的精準感知和智能管控，更離不開大數據分析對市場需求定位精準度的提升。海爾基于科研信息化的創新應用實現生產過程模塊化、自動化、智能化升級，構建覆蓋產品全生命周期和生產全流程的平臺體系，將大規模制造時代串聯的相關方整合形成并聯，將用戶參與交互由傳統的銷售售后拓展到設計研發等上游環節，實現碎片化、個性化的用戶需求與智能化、透明化的制造體系高效對接，形成以用戶需求為核心、高效運轉的產業創新發展生態圈，帶動整個產業鏈價值的升級，成功推動企業向智能制造轉型，大大提升了企業創新能力和競爭力，也為家電行業乃至其他制造行業的轉型升級帶來提示。
參考文獻：
[1]中國電子信息產業發展研究院.2014年中國家電企業互聯網轉型報告.2014.
[2]馬化騰等.互聯網+國家戰略行動路線圖.北京:中信出版集團.2015.
[3]小聶.互聯互通：智能設備效率高.中國設備工程,2015(3).
[4]中國電子報電子版.海爾：互聯工廠探路工業4.0，http://cyyw.cena.com.cn/2015-04/24/content_273093.htm.
作者簡介：
許旭，理學博士，中國電子信息產業發展研究院信息化研究中心副研究員，主要致力于信息化、兩化融合、智慧城市等方面的戰略規劃、政策及方案研究。