博西华制冷工业4.0战略研究

本文的研究主要从工业 4.0 的相关理论、工业 4.0 制造业信息化改造、热门工业 4.0 技术、博西华制冷制造状况以及在工业 4.0 时代下，博西华制冷该如何进行转型升级等几个方面来进行。

第 1 章 引言

1.1 选题背景与意义
1.1.1 选题背景
实体制造业一直是国民经济的支柱产业，是国家竞争力、创新力和综合国力的重要体现。它不仅为现代社会提供了优质的物质基础，为信息与知识社会提供了先进科技装备和技术平台，还提供大量工作岗位吸纳劳动力，为国家政治稳定和人民安居乐业做出了巨大的贡献。
自进入 21 世纪以来，各国越发重视制造业对国家的战略重要性，从而不断推出相应国策来加速提升工业发展水平，力求在现今工业的发展上占据领先地位。如美国提出的“工业互联网”、德国的“工业 4.0”、日本的“Society 5.0”、中国的“中国制造 2025”与“中国增强制造业核心竞争力三年行动计划的理论”等，均力图在新一轮的工业革命中持续增强与保证国家工业竞争力。
博西华制冷秉承德国制造业严谨的制造精神，生产的博世西门子冰箱广受全世界消费者的信赖并一直保持稳定持续的发展。虽然取得了近 20 年的骄人战绩，但在近几年还是开始面对越来越大的成本及市场压力。
首先面临的问题是中国制造的低廉劳动力优势已经消失，员工工资、福利待遇、生活成本、房价等持续增长，博西华制冷的人工成本不断上涨。受此不利因素影响，原材料成本、物流成本等相关费用也在不断上涨。博西华制冷即使克服了人力成本增加的问题也还需面对招聘困难等问题。因此，总体制造成本的持续增加，极大降低了产品的利润率。其次博西华制冷还受到海尔、格力、容声、三星、等竞争对手的不断冲击，尤其是国内海尔、格力等企业通过工业 4.0 的转型，不断降低生产成本，提升产品质量与客户满意度，抢占了大量市场。同时消费者的消费需求变化对产品智能化、个性化、短交期、产品创新等提出了小批量、客制化的生产模式需求。因此在目前的环境下，冰箱企业迫切需要对工厂的运营与生产体系进行工业 4.0 升级从而降低生产成本、提高消费者满意度以确保企业的市场竞争力。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国内外众多学者在德国政府提出工业 4.0 高科技战略计划以后，对此进行了广博而深入的分析研究。随着众多科研机构、学者乃至高新企业研究力度的投入，这一概念得到了不断地细化并且得到了更为深入细致的阐释。目前工业制造业和德国学术界有一部分学者认为工业 4.0 实质上代表着第四次工业革命的来临，其核心的内容是将智能化和信息化较为深入地运用到具体的工业生产当中，从而能够实现绿色生产和智能工厂进而对成本加以控制，使得制造业得以成功转型，获得更多的经济和社会价值[1]。利用信息物理系统（CPS）实现控制模式由集中性向分散型进行转变，建立高度数字化和个性化的服务与生产新模式。强调了智能工厂与智能生产的概念来推动制造业的智能化转型。
MarkT. Hoske(2015)认为通过融合工业物联网与高程度的自动化技术将可以建成智能工厂[2]。Dan Rossek(2015)通过研究认为在工业 4.0 升级中智能传感器起到的信息采集功能将是至关重要的，在企业的采购、销售、订单处理、供应链管理、物流周转、生产制造中进行部署将可实现生产线自动配置，优化生产流程从而减少产品周转时间并提升生产效率[3]。Suzanne Gill(2015)指出通过智能工厂能进行快速、低成本的大规模定制产品的生产。通过 CPS 系统可以从订单录入、产品设计、客制化生产、财务收付款全流程实现无缝对接[4]。
Siegfried Russwurm（2015）指出工业 4.0 概念可以用“智能工厂”来进行解读，所谓智能工厂就是将虚拟世界和物理世界结合起来，实现有机的完全融合。在任何产品的生产过程当中都应当全程携带生产信息，生产信息可以通过物理信息系统来实现全流程可追踪，以此来实现对产品的定位，从而对产品的生产过程进行全面控制，对其期望状态和现状进行掌控。在具体的网络当中数字信息可以完全进行调整和交互，此外通过物理信息系统可以使得工厂挑选出更为符合市场和实际情况的生产方案。通过预设的标准对生产方案进行全方位的对比，从而挑选出最优化的路径，使得生产的过程更为人性化也更加智能[5]。

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第 2 章 理论基础

2.1 工业 4.0 的理论基础
2013 年，德国正式提出并实施 “工业 4.0” 战略，力图通过工业 4.0 的升级巩固其制造业领先地位。提出了两大主题 “智能工厂” 与 “智能生产” ，以及具体实施途径 “信息物理系统（CPS）” 。同时明确的指出工业 4.0 是一个工业技术发展的概念并且是一个动态的概念，从根本上讲是一个信息技术发展到新阶段产生的新型工业发展模式。工业 4.0 是设备集成、数据自动搜集与分析，是创新生产模式，是创新服务模式；将信息物理融合系统（CPS）广泛深入地应用于制造业，构建智能工厂、实现智能生产。它的理论基础主要基于智能工厂、智能生产、信息物理系统（CPS）理论上进行探索及发展。
2.1.1 智能工厂理论
智能工厂是工业 4.0 的主题之一，智能工厂的研究重点是智能化生产制造系统和生产过程以及网络式分布制造设备的实现[26]。它进一步提高了生产设备的生产效率与精度，并提高了设备的使用效率。它智能管理了生产中的人、机、料、法、环、五大要素，实现了生产价值的最大化[25]。
所谓智能工厂，是建立在数字化工厂基础之上，利用设备监控技术与物联网技术对信息进行加强控制和服务的人性化工厂。其在生产过程中对产销流程进行实时监测与控制，使得生产过程中的可控率大大提升。人工对于生产线的干预被极大的减少，利用信息技术来对生产线数据进行有效地采集，从而合理地安排生产进度和计划。同时注重制造手段的绿色化，实现生产绿色环保和高效节能。
智能工厂发挥各个环节最大效率的途径是通过软件控制信息实现资源的整合。在智能工厂当中所有的设备及其生产流程都是由软件来进行控制的，车间设备的控制仅仅需要人员在终端平台上下达指令即可，解放人工的同时减少了人为误操作的风险。从整体的运营角度来看智能工厂可以视作一个各单位高度融合与协同的生产系统。通过信息化的技术实现能源监测与调整、设备运行监控及信息搜集、设备自动化管理、工艺流程控制等等。
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2.2 智能制造理论基础
2.2.1 智能制造的定义
智能制造的概念最开始出现于二十世纪 80 年代末，它的定义随着时间与环境变化不断的丰富与演变。2016 年 6 月中国工程院李培根与卲新宇教授从智能制造的特征出发，明确了智能制造的定义为：面向产品全生命周期，以信息化技术为基石、生产制造系统为载体，在生产制造的核心环节或过程，具有改自主性的学习、决策、感知、通讯、分析与协调控制等能力，能够动态并实时的适应生产制造环节的变化，进而实现特定的优化目标。整个智能制造系统是一个 “工艺流程自调整与协作、生产要素自组织、高度智能化的集成生产制造资源管理系统”[29]。
2.2.2 智能制造的系统框架
中国政府在 2016 年推出了《智能制造发展规划(2016-2020 年）》并指出,智能制造的核心为制造技术与信息技术的深度融合,在设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节中,实现自感知、自适应、自决策、自执行、自学习等功能的一种新型先进的生产方式。对智能制造系统架构从生命周期、智能特征和系统层级三个维度进行分析，对每个维度包含的特征、内含、活动等内容进行详细解释,针对需求、对象和范围三个重要方面进行智能制造的标准化，进而建设了智能制造的国家标准体系。

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第 3 章 博西华制冷外部与内部环境........................17
3.1 博西华制冷介绍........................... 17
3.1.1 博西华制冷基本情况 ...................... 17
3.1.2 博西华制冷生产体系现状分析 .............. 18
第 4 章 博西华制冷工业 4.0 战略的制定.......................35
4.1 博西华制冷的工业 4.0 总体战略........................... 35
4.1.1 博西华制冷的工业 4.0 具体目标 ..................... 35
4.1.2 博西华制冷的工业 4.0 具体实施战略 ................... 36
第 5 章 博西华制冷工业 4.0 战略的保障措施......................50
5.1 组织保障措施.......... 50
5.2 人才队伍保障战略 ......................... 50
5.3 绩效激励保障措施 ................. 51

第 5 章 博西华制冷工业 4.0 的保障措施

5.1 组织保障措施
工业 4.0 的战略的成功实施需要有强大且严谨的组织进行保障，本文制定了以下三项组织措施以保障工业 4.0 项目顺利落地。
（1）集团总部成立工业 4.0 中心小组，小组成员由各个工厂工业 4.0 负责人担任。通过集团总部的优势，一方面加强技术交流会议进行信息共享，使得各个工厂的工业 4.0负责人能在全世界范围内寻找最适合自己的工业 4.0 方案。另一方面能利用集团总部的力量，从方案的制定、方案的转移、商务谈判、项目申请、项目管理等各方面找到支持加速推进。
（2）博西华制冷内部成立工业 4.0 推行小组。推行小组可以包括了研发单位、生产单位、IT 等相关单位，围绕着工业 4.0 战略的核心目标、项目步骤、技术验证等关键任务打破过去的职能分工模式，利用团队的力量快速推进。同时成立专门工业 4.0 部门，配置自动化设计、网络工程、物联网研发等专家团，组建了一个系统高度配合、协同作战、分头并进的团队，促进工业 4.0 项目顺利推进。
（3）引进先进的项目管理手段科学地管理工业 4.0 项目的实施。首先利用 RACI 管理方式对项目成员职责进行授权，分为技术负责人、批准人、顾问、通知人等各角色，使得每个人的职责明确。其次科学的方案评估体系，从项目技术优劣、投资额、回报周期等各方面进行评估。再次，科学的项目管理方法，对项目实施过程中的施工时间、范围、成本支出、质量确认、验收流程等各环节进行科学管理。最后科学的项目追踪体系，从项目的导入开始计算单个产品的实际节省值，异常时间统计等信息指导维护团队实时注意项目的运行状况与持续优化。
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总结与展望

一、主要结论
本文是在全球都在寻求制造业工业 4.0 转型升级之路的背景下进行研究的，自德国提出工业 4.0 战略白皮书后，很快得到了各个国家和企业的重视进而大力推行，纷纷把它视为制造业战略转型抢占先进制造高地的突破口。本文的研究主要从工业 4.0 的相关理论、工业 4.0 制造业信息化改造、热门工业 4.0 技术、博西华制冷制造状况以及在工业 4.0 时代下，博西华制冷该如何进行转型升级等几个方面来进行，研究的主要成果如下：
（1）通过对相关的研究文献进行总结归纳和研究，指出了工业 4.0 包含的主要内容，以及想要实现工业 4.0 所需要的技术支持。并且对中国特色工业 4.0 道路的建设做了一定的探讨。通过对文献资料的研究和分析，笔者指出目前全球的大多数国家对于工业 4.0 都给予了足够的重视，以信息化变革作为制造业发展和突破的新方向，目前以中国的状况来看，很多制造业企业也依据自身情况选择了云计算、智能设备、互联网技术、工业物联网等技术来实践工业 4.0。
（2）通过对相关知识的系统调研和学习，笔者对博西华制冷采用的工业 4.0 框架及其功能、体系结构等做了明确。对于其实现流程和路径做了比较细致的设计。结合国际工业4.0体系相关的设计理论，考虑博西华制冷目前的实际现状做了一个总体的设计，为其工业 4.0 的实现奠定了理论基础。
（3）本课题所提出和博西华工业 4.0 体系，集合了六个维度与工业物联网，旨在提升设备的智能化以及生产过程的效率。并且使得制造生产过程优化资源配置，节省人力物力从而有效降低成本。通过智能物流系统提高工厂物流周转速度、节省人工、提高厂房面积利用率。通过大数据从用户需求再到产品设计、制造、物流、服务，实现整个全流程供应链体系的整合；纵向通过物联网技术，从企业到工厂，再到车间，最后到每一台设备每一个人，统统连接为一体。最终达到工厂零库存高利润，客户得到物美价廉的客制化产品的双赢局面。
参考文献（略）