振動傳感器 2020-09-03 13:46 1135 0
特斯拉、SpaceX載人龍飛船、北斗三號,都是離散制造業(yè)的產(chǎn)物。
離散制造的流程化改造,實際上是希望在松散無序的離散制造業(yè)中引入「秩序」,讓離散制造的過程也像流程制造一般,各要素之間緊密配合(減少浪費,減少半成品),實現(xiàn)快速、準確、高一致性的生產(chǎn)。
未來,在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及、軟硬件成本下降、消費側(cè)與流通側(cè)數(shù)字化水平急速提升等等因素的催化下,我們相信,更多機會將在這一領域不斷涌現(xiàn),因為那是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的星辰大海。
觀點精選
從某種意義上來講,流程制造是「囿于技術(shù)(OT)」的,離散制造則是「面向需求」的。
基于工藝流程的嚴格要求,流程制造天然具備「人、機、料、法」緊密耦合的特性,追求「畢其功于一役」;但離散制造對各種要素條件耦合的要求則松散得多,這一方面提供了更大的容錯空間,同時在客觀上降低了整個生產(chǎn)過程的效率。
正如工藝流程的嚴格限制塑造了流程制造的「魂」,需求也應成為離散制造的「魂」,并與IT一起為這一過程塑造「秩序」,提高效率。今天中國社會的數(shù)字化水平和技術(shù)能力已經(jīng)為這種轉(zhuǎn)變提供了豐沃的土壤。
▲ 超跑與面包:離散制造與流程制造的兩個示例
過去幾年中,處于IT、CT和OT交叉點的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域逐漸成為創(chuàng)投熱點。不同行業(yè)、不同模式和不同切入點的創(chuàng)業(yè)項目遍地開花,各種概念也層出不窮,同時在傳播中產(chǎn)生了一些重疊、混用和困惑。今天,我們就從制造業(yè)的基本分類出發(fā),與大家分享晨山資本對這個領域的一些思考。
離散制造與流程制造的分野
#核心區(qū)別/代表行業(yè)是什么
也許有的朋友對這兩個概念并不熟悉。那首先讓我們看看離散制造和流程制造的定義——這類公開資料很多,此處我們結(jié)合了PTC和美國生產(chǎn)及庫存管理學會(APICS)的定義:
離散制造Discrete Manufacturing
離散制造主要是通過對原材料物理形狀的改變、組裝成為產(chǎn)品,使其增值。
產(chǎn)品為構(gòu)造型的(或者說樂高積木式的),即由元件、配件、零件構(gòu)成部件、組件再構(gòu)成產(chǎn)品。生產(chǎn)過程中只發(fā)生形狀的改變,沒有質(zhì)變。
典型的離散制造行業(yè)包括汽車、機械制造、航空航天、計算機、通訊設備和各類消費電子產(chǎn)品等。
流程制造Process Manufacturing
流程制造是指物料經(jīng)過混合、分離、成型或者化學反應,生產(chǎn)出有價值的產(chǎn)品。
在此過程中,物料大多連續(xù)地通過相同路徑,經(jīng)過了相同的物理化學過程。
典型的流程制造行業(yè)包括鋼鐵冶金、石油化工、電力橡膠、制藥、食品等。
▲ 圖片來源:BatchMaster
上述定義似乎并不那么直觀易懂??梢酝ㄟ^一些簡單的特征來區(qū)分離散制造和流程制造。
從產(chǎn)品的可區(qū)分性來看,離散制造的產(chǎn)品通常有清晰的基本單位,比如一臺汽車、一塊手表,可以逐件生產(chǎn);流程制造業(yè)的產(chǎn)品往往是均質(zhì)的,需要相對大批量地進行生產(chǎn)制造,按照質(zhì)量/體積進行售賣,比如鋼鐵、汽油。
從組裝和拆解來看,離散制造的產(chǎn)品通常是由一系列基本零配件組裝起來的,這些零配件在制成品狀態(tài)下仍然可以被明確地區(qū)分與拆解;而流程制造的產(chǎn)品,比如可樂,就很難被還原為其原始材料(雖然液體無法簡單地被拆解和還原,但容器、瓶蓋和液體還是可以區(qū)分和拆解的——因此,可樂液體生產(chǎn)的過程屬于流程制造,罐裝/包裝過程屬于離散制造)。
舉一個簡單但未必十分嚴謹?shù)睦樱嚎久姘鼘儆诹鞒讨圃鞓I(yè)——面包均質(zhì)、單一而難以拆解;炒菜多屬于離散制造業(yè)——炒菜多樣、由不同原材料組裝而來且可拆分。
為什么存在兩種不同的生產(chǎn)組織形態(tài)?
#形成這種差異的核心原因又是什么
塑造一個行業(yè)具體形態(tài)的兩個最根本的因素是需求和供給:需求決定某個特定行業(yè)的「目標」或「理想狀態(tài)」,供給則提供了面向需求的一組「當前可選集合」。當二者能夠找到交點時,則會誕生一個「行業(yè)」。
需求往往天然是個性化的,在時間上和空間上是分散的。供給能力往往受限于技術(shù)水平,而技術(shù)水平在短期內(nèi)通常是穩(wěn)定的,因此技術(shù)水平和需求的天然狀態(tài)往往既決定了交點是否存在(比如人類有永生的需求,但供給尚無法提供一個交點),而當交點存在時,又決定了該「交點」的位置,即該交點對應的業(yè)務流程和形態(tài),以及價格和產(chǎn)出規(guī)模。
短期看,供給能力往往是剛性(缺乏彈性/供不應求)的,這時要么需求側(cè)妥協(xié)(接受更高的價格或者更多的不便利),使得需求和供給能夠找到一個交點并在交點附近形成一個「行業(yè)」或者「市場」,否則這個行業(yè)就不存在。長期看,需求和供給都會發(fā)生變化,因此有些已經(jīng)存在的「交點」或者「行業(yè)」也會逐漸消失(比如路邊的家電維修店、流動的醬油/醋攤販等)。
這個短期的平衡點,往往就是我們所看到的當前行業(yè)的狀態(tài)。技術(shù)/供給能力不只是決定了生產(chǎn)的工藝,也在很大程度上塑造了企業(yè)的組織形式,并對行業(yè)格局有著深刻的影響。
長期而言,技術(shù)總會進步,供給能力總會改善,因此往往會推動這個平衡點向需求端轉(zhuǎn)移(也就是說,需求端更少地妥協(xié),或者更好地滿足需求,比如更低的價格、更個性化的配置、更加便利的消費流程——即更好地與「個性化的、在時間上和空間上分散的」的需求進行匹配)。
技術(shù)/供給能力的進步并不僅僅帶來了工藝水平的提高,它也常常促使企業(yè)的組織形式發(fā)生變化,進而對行業(yè)格局產(chǎn)生深刻的影響——比如技術(shù)的進步顯著改變了出租車行業(yè)的組織形態(tài),并極大提升了該行業(yè)的集中度。讓一個原本極為分散、地域性極強的行業(yè),看到了出現(xiàn)行業(yè)巨無霸的可能性。
流程制造和離散制造的組織/生產(chǎn)形式,就是技術(shù)-需求平衡的一個典型例子:
流程制造業(yè)的生產(chǎn)和組織形態(tài)與其生產(chǎn)技術(shù)工藝是密不可分的。
往往是技術(shù)本身(比如化工、煉鋼、蒸饅頭),決定了生產(chǎn)的流程性而非離散性,比如煉鋼過程中需要多種溫度、氣體、礦物的緊密配合,且在此過程中發(fā)生了一系列物理化學變化,并改變了最終產(chǎn)品的物理和化學性質(zhì);而技術(shù)工藝的要求本身,有時變成了規(guī)模經(jīng)濟的來源,比如煉鋼的高爐需要大額的設備投資,對于小規(guī)模生產(chǎn)來說是不劃算的,相比之下,蒸饅頭的爐子是規(guī)模經(jīng)濟中性的。
作為技術(shù)和工藝要求的一個副產(chǎn)品,流程制造過程中,各個生產(chǎn)要素的配比和配合是天然無縫對接進而高效運轉(zhuǎn)的。但由于這種流程下的產(chǎn)品,往往是均質(zhì)而單一的,未必能夠滿足千姿百態(tài)的終端需求,因而流程制造的產(chǎn)成品常常會成為中間產(chǎn)品,會成為離散制造的「改造對象」。
與之對比,離散制造行業(yè)更多地向需求進行妥協(xié),對原材料進行各種加工、拼裝和改造,以滿足各種不同終端的個性化需求(流程制造的最終產(chǎn)品往往是均質(zhì)的,離散制造的最終產(chǎn)品是千姿百態(tài)的,只有千姿百態(tài)的最終產(chǎn)品才能夠與「個性化的、在時間上和空間上分散的」的需求進行匹配)。
最終產(chǎn)品的千姿百態(tài),決定了離散制造所需的各個生產(chǎn)要素潛在備選組合的數(shù)量指數(shù)級提高;同時由于離散制造在工藝上要求的耦合度較低(各個組成部分并不需要同時處在特定的溫度、濕度、壓力或者某種化學環(huán)境中),這就進一步降低了對各類生產(chǎn)要素的緊密組織,或者說「秩序」的要求,客觀上造成了各類生產(chǎn)要素組織的「無序和低效」。
具體則體現(xiàn)為,相對松散管理的供應商體系、缺乏嚴格標準的工藝流程和多層級的分銷渠道(為了應付多樣的復雜要素組合所需要的專業(yè)能力、風險分擔以及對應的資金需求、分銷需求和服務需求)。
簡而言之,流程制造的核心是工藝,其生產(chǎn)過程相對高效但產(chǎn)品和交付模式單一;離散制造的核心是對需求進行匹配,其過程靈活但犧牲了生產(chǎn)效率。離散制造業(yè)要解決的關(guān)鍵問題,就是面向需求/偏好進行設計、生產(chǎn)和銷售——這一點是離散制造業(yè)的重要價值點。
可以說,狹義的離散制造(不包含設計)的核心是「組裝」,是「面向需求的組裝」,再時髦一點可以說是「面向需求的編程」,是根據(jù)用戶需求將一系列物料、人力進行組織的形式,其核心就是一套信息系統(tǒng)+控制(管理)系統(tǒng)。
離散制造業(yè)的流程化改造
#什么?兩種生產(chǎn)組織形態(tài)合二為一?
剛才我們提到,由于工藝要求的差異,流程制造業(yè)高度依賴一個配方,要求在生產(chǎn)過程中一系列復雜的物理化學條件同時被滿足,還要求各種原料/要素按照一系列特定的比例進行配比,同時要求各項工藝流程嚴絲合縫般地緊密配合。然而,在離散制造過程中,雖然常常也有BOM(物料清單)的限制,但幾款相似產(chǎn)品BOM并不必完全一致,且各項工序、各種生產(chǎn)要素的協(xié)作,并沒有那么精確的要求。同時,由于離散制造業(yè)企業(yè)往往生產(chǎn)更多種類/型號的產(chǎn)品,多品類的物流清單極大增加了管理的復雜度,進一步從客觀上降低了離散制造過程中的「有序性」。
離散制造的「松散、無序」和流程制造的「精密、有序」形成了鮮明的對比——如果能夠為離散制造過程提供一種「秩序」,則能夠大幅提升這類企業(yè)的運營效率。離散制造業(yè)的流程化改造,實際上是希望在松散無序的離散制造業(yè)中引入「秩序」,讓離散制造的過程也像流程制造一般,各要素之間緊密配合(減少浪費,減少半成品),實現(xiàn)快速、準確、高一致性的生產(chǎn)。
實現(xiàn)這種秩序可能有若干種不同的路徑,但核心在于:
全鏈條的數(shù)字化——被數(shù)字化的鏈條越長,則新秩序的影響力越大、潛在優(yōu)化提升的潛力越大。
基于數(shù)字化的智能化/優(yōu)化——數(shù)字化是手段而非目的,數(shù)字化的下一步是基于全鏈條數(shù)據(jù)的流程優(yōu)化:這種優(yōu)化可能是作用于設備調(diào)度的OEE/設備利用率提升,可能是基于「設計-打樣-試產(chǎn)」多環(huán)節(jié)協(xié)作的快速相應,可能是基于全工序數(shù)字化和動態(tài)調(diào)度的APS優(yōu)化,可能是基于BOM/工藝鏈條數(shù)字化或基于全生產(chǎn)過程智能感知提升的產(chǎn)品一致性,也可能是前述各種效應組合。
需要注意到的一點是,自動化、智能化硬件設備能夠進一步提升工廠效率,但在「離散制造業(yè)的流程化改造」的主題下并非不可或缺。只要能夠?qū)崿F(xiàn)全流程的數(shù)字化和在線化,即便在較低的自動化水平下,仍然能夠大幅提升不同環(huán)節(jié)、不同要素的配合效率。
▲ 不同環(huán)節(jié)的數(shù)字化示例 圖片來源:LNS Research
在離散制造業(yè)中引入這種秩序——一種讓生產(chǎn)要素無縫銜接,各種設備和人員高效運轉(zhuǎn)的秩序,實際上要比流程制造業(yè)中建立這種秩序更為復雜,原因在于:
流程制造業(yè)的產(chǎn)品,有很大比例是中間產(chǎn)品(原材料),其面臨的庫存風險要遠遠低于終端消費品;而離散制造的產(chǎn)成品(相比原材料)往往具備較高的跌價風險,這就迫使企業(yè)采用貼近市場的方式進行生產(chǎn)——更進一步說,這就需要企業(yè)將銷售和生產(chǎn)計劃通盤考慮,甚至將訂單系統(tǒng)直接與生產(chǎn)系統(tǒng)打通;
由于離散制造業(yè)的核心價值在于對終端需求的靈活適配,千姿百態(tài)的產(chǎn)品形態(tài)就成為必然。這就意味著比流程大量的SKU以及比流程制造業(yè)高幾個量級的產(chǎn)品設計、規(guī)劃、供應鏈管理難度;
傳統(tǒng)上,離散制造業(yè)的市場集中度遠低于流程制造業(yè)(因為流程制造業(yè)往往需要投資大型設備,天然地不適合中小企業(yè)的發(fā)展),因而市場上存在著大量分散的企業(yè)主,以及基于資金分散籌集、風險分散/共擔、客戶分級服務等因素而存在的多層分銷結(jié)構(gòu),整個行業(yè)的交付實際上是通過多級網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)集群完成的——類似的交付在流程制造業(yè)中,可能是由一個規(guī)模巨大的核心企業(yè)主導完成的。
因此,如果要在離散制造業(yè)中引入這種秩序,實際上需要通過對一個產(chǎn)業(yè)集群的數(shù)字化升級來完成。如何完成這種升級,看起來困難重重,但也有種種有利因素,比如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及、軟硬件成本的下降、消費側(cè)與流通側(cè)數(shù)字化水平的急速提升、生產(chǎn)側(cè)的激烈競爭等等。我們在實踐中已經(jīng)看到若干這樣的例子。
為什么離散制造業(yè)的流程化改造是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的巨大機會?
#太陽底下沒有新鮮事,但世界永不停止改變
實際上,由于同時對海量SKU進行生產(chǎn)和管理的難度巨大,離散制造業(yè)的從業(yè)者一直在想辦法擺脫這種尷尬的局面。這方面最成功的嘗試,可能是蘋果的「爆款策略」——一方面,蘋果通過從設計到生產(chǎn)的深度介入提高了對單一產(chǎn)品線的管理能力(提高了單一產(chǎn)品的生產(chǎn)有序性),另一方面又通過爆款策略避免了多線設計、采購、管理、分銷的多線作戰(zhàn)問題。
再舉個例子,鑒于汽車行業(yè)生產(chǎn)調(diào)度和供應鏈管理的高度復雜性(即便電動車的出現(xiàn)大大降低了汽車的復雜度,但今天市場上銷售的汽車仍然有1-3萬個零件),該行業(yè)長期以來都有很強的意愿和足夠的資源(體現(xiàn)為汽車的售價)來提高整個生產(chǎn)的有序性。實際上,作為地球上最復雜的量產(chǎn)大型機械設備,汽車行業(yè)生產(chǎn)的有序程度在離散制造業(yè)中首屈一指。
然而,一切都在發(fā)生變化。一方面,爆款策略的實施難度越來越大,我們在各行各業(yè)都看到了單個SKU/單訂單的數(shù)量顯著下降以及交貨期的不斷縮短(這意味著生產(chǎn)管理的難度越來越大)的現(xiàn)象,比如蘋果轉(zhuǎn)向了每年發(fā)布3部手機的做法;另一方面,汽車行業(yè)的管理方法伴隨著長達數(shù)年的開發(fā)周期,更適合高客單價、長生命周期的產(chǎn)品開發(fā)和管理,傳統(tǒng)方法也無法直接被用在更多的離散制造行業(yè)。
那么,為什么我們認為「離散制造業(yè)的流程化改造」會是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的巨大機會呢?
首先,傳統(tǒng)的工業(yè)領域,具備很強的場景特異性和工程領域的「局部最優(yōu)」特性,所謂「隔行如隔山」;以OT為核心的打法,并不容易找到具備廣闊空間的市場機會。
其次,中國工業(yè)增加值接近全球的1/3,作為全世界最大的工業(yè)國,中國有大量的垂直行業(yè)處于全球領先行業(yè)規(guī)模,且離散制造業(yè)在其中占據(jù)了很大的比重。
第三,離散制造業(yè)中要解決的核心問題,是在現(xiàn)有資源和技術(shù)條件下,解決「面向需求的組裝」問題,是用戶的需求偏好在流通、生產(chǎn)、設計、研發(fā)等領域的有效傳遞并通過多環(huán)節(jié)協(xié)作來進行產(chǎn)品開發(fā)和交付的問題。而促進信息的傳遞和多方協(xié)作,恰是互聯(lián)網(wǎng)的核心能力。
此外,突如其來的疫情,增強了在線協(xié)作的工作方式在各行各業(yè)的接受度;疲軟的需求和復雜的國際環(huán)境又給制造業(yè)帶來了轉(zhuǎn)型的壓力;商品流通和物流領域的迅速發(fā)展及高度數(shù)字化為制造業(yè)的變革打下了良好基礎;網(wǎng)絡技術(shù)的進步和軟硬件成本的降低進一步降低了采用新技術(shù)的成本……長期的、短期的、偶發(fā)的各種因素,會讓這一土壤更加肥沃。
我們相信,更多的機會將在這一領域不斷涌現(xiàn),因為那是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的星辰大海。
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