日本智能製造的新抓手 工業價值鏈 | 工業新概念

【中文條目】工業價值鏈

【英文條目】Industrial Value Chain Initiative

【解讀】日本製造界為了解決不同製造業企業之間的「互聯製造」的問題，而提出的一種策略。它通過建立頂層的框架體系，讓不同的企業通過介面，能夠在一種「松耦合」的情況下相互連接，以大企業為主，也包括中小企業。從而形成一個日本工廠的生態格局。

應對工業互聯的升級浪潮中，許多企業正在聚焦於內部的互聯互通的問題，而日本產業界卻另闢蹊徑，致力於探討企業的相互連接問題，換言之，是否存在著一個生態系統。

1.工業價值鏈計劃的卡位

這真是工業價值鏈計劃IVI（industrial value chain initiative）所要解決的問題。最早是由日本機械工程學會生產系統部門，在2015年6月啟動。目前已經獲得日本經產省METI支持，成為日本經產省和學會聯合促進的計劃。

圖1：IVI代表性會員機構

目前IVI已經有180多家機構參與，100多家都是企業，不過仍然是大企業為主。這表達了日本企業決定抱團打拚智能製造的決心。應該說，這是日本對智能製造作為複雜系統的一種明智的態勢感知，因此這是以企業聯合體牽頭為主的，做法非常明智。

圖2：IVI的logo

如何實現企業相連，IVI採用了「つながる！ものづくり」(意味著將製造業關聯在一起)，日語更強調「將工廠連接到一起」。實際上也是我們所說的「互聯工廠」，或者「互聯企業」。

2.日本智能製造的三大招式

IVI計劃，跟日本製造另外兩個戰略物聯網IoT和機器人密切相關。

為了應對德國工業4.0為代表的全球製造業升級戰略，利用IoT和機器人，促進位造業的發展，日本採取了三個層次系列的實施行動。一是推動IVI的發展，從而建立日本製造的聯合體王國，二是通過機器人革命計劃協議會，以工業機械、中小企業為突破口，探索領域協調及企業合作的方式，三是利用IoT推進實驗室，加大與其他領域合作的新型業務的創出。

圖3：工業價值鏈計劃IVI

而工業價值鏈計劃IVI，赫然成為「通過民間引領製造業」的重要抓手。事實上，IVI正在成為日本智能製造的核心布局。

圖4：IVI戰略與IoT驅動製造業轉型密切相關

3.日本智能製造的龍骨與理念

2016年12月，日本智能製造參考框架IVRA （Industrial Value Chain Reference Architecture）的正式發布，標誌著日本智能製造策略，正式完成里程碑的落地。IVRA是日本智能製造獨立的頂層框架，相當於美國工業互聯網聯盟的參考框架IIRA，和德國工業4.0參考框架RAMI 4.0，這是編織了日本製造優勢的智能工廠互聯互通的基本模式。

工業價值鏈參考架構（IVRA）。其基本模型是一個通過智能製造單元SMU，作為描述微觀活動的基本組件；然後通過一個類似數字解讀單元，實現SMU之間的連接，最後形成一個通用功能模塊，這就可以基本完成企業所需要的實際功能了。

圖5：智能製造單元SMU組成功能模塊

這種做法，非常聰明地找到了最為基礎的製造單元，之間相互連接和交互的關係。如果智能製造系統是一個摩天大樓的話，SMU就是各種預製板。建立了這樣的根基，基於標準、基於互聯的所有智能製造的想法，才能真正成為現實。

日本工業價值鏈計劃IVI的三大關鍵理念，互聯製造、松耦合和人員至上，令人印象深刻。

在未來的製造環境中，互聯製造將起著關鍵的作用。

一方面製造廠越發集中關注其核心的生產流程，並予以投資；另一方面又要與其它企業在賽博世界和物理世界進行動態的供應鏈互聯。這些互聯企業還要參與工程鏈，這是因為它們的生產線要在整個生命周期用自身的工程參數與其他互聯企業的生產線協同運營，在互聯的平台環境中得到共享數據的支撐。從現實的角度分析，很難直截了當創建如此複雜的製造環境。日本工業價值鏈計劃設想建立一種更加務實的方法，以現實可行的步伐改造現有的先進位造系統，而不是首先精心構建非常複雜的目標模型。

這個方法就是用所謂的「寬鬆定義標準」，為互聯企業的製造運營設計一個生態協同平台。

其基本出發點是：為了與其它互聯企業協同，需要預先定義若干通信平台、知識共享標準和數據模型。這種採用「寬鬆定義標準」，比較有利於敏捷與彈性開發，可持續應對不可預測的未來需求。通過建立企業易於合作的「寬介面」，保持每一企業競爭優勢不受影響。在合作中培育連接性。這樣就避免了擁有更加先進技術的企業，為了適應通用的技術和工藝而不得不調整其高技術特性，從而面臨失去其競爭力的風險。

而人仍然佔據核心位置。換言之，物理世界和虛擬世界並不是1：1的關係，必須考慮人的因素。Human個體，在未來生產中仍然是關鍵因素。實際上，這也是日本製造的一個典型思考方式。

4.技術上的頂層設計的範例

日本的IVI（工業價值鏈戰略）是一盤企業合縱之局，以企業的生態聯盟建設為主。從聯盟的實踐來看，固然更加重要的是一個宏觀的商業問題；但從日本IVRA的實際操作技術來看，這也是一個微觀層面需要考量的重點。聯盟之間在宏觀固然要有合縱之願，但在微觀上需要有合適的操作手柄。

隨著IVRA的發布，日本智能製造終於在數字模型領域，徹底地跟德國工業4.0、美國工業互聯網形成對標性的參考架構。日本智能製造，終於有了自己健全的骨骼。

圖6：工業價值鏈計劃IVI

而在國際上，工業價值鏈計劃IVI正在被日本工業界稱為日本對世界智能製造的貢獻。2016年漢諾威展會上，日本IVI理事長，也是法政大學教授的西岡靖之先生代表日本正式提出這一點，意圖跟工業4.0、美國工業互聯網直接對標。隨後在2017年，西岡也分別到德國、到中國，繼續尋找國際性推廣和對接的機制。

看完德國工業4.0參考框架RAMI4.0，看完工業互聯網聯盟IIC的參考體系框架，再看看日本製造界的工業價值鏈參考框架IRVA和智能製造單元，對於這次工業升級浪潮中，各個國家建設工業生態所需要的頂層設計，是一個非常好的學習範例。

德國工業4.0立足於自己優秀的製造理念和強大的質量基礎及教育水準，美國工業互聯網著重發揚其互聯網和軟體領域長期積累的優勢，日本工業價值鏈參考架構也帶有鮮明的本土特色，突出精益製造管理，突出現場執行力，突出現場人員，令人印象深刻。中國的智能製造參考框架，理應帶有中國製造業的傳統，而如何從我們製造業在過去數十年中發現和凝練中國製造業的靈魂或基因，顯得尤其迫切。

《智能製造術語解讀》圖書封面

註：該詞條即將收錄入由中國電子信息產業發展研究院組編的《智能製造術語解讀》一書，敬請關注。

作者：林雪萍（南山工業書院創新中心研究組，北京聯訊動力諮詢公司）

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