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你知道日本制造业今后如何发展吗？
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内容简介

本书作者指出，没必要被工业4.0和仿真网络玩弄于股掌之中，列举并分析了欧美企业战略的本质，并且探索出寻找制造业的全新出路。

作者简介

中村昌弘，鸟取市人。大阪大学研究生院工学研究科生产科学系工学博士。于大阪大学工学部进行认知技术、图像处理等研究。毕业后进入小松制作所生产技术研究所工作，致力于智能机器人和空间理解等技术的研究开发和商品化。1993年创立LEXER RESEARCH，研究开发对话型虚拟现实技术与人机对话技术。为了让日本的创造力在全球化的浪潮中得以加强，开发GP4系列和GD.findi系列。2012年获得第四届制造业日本大奖?经济产业大臣奖。此后致力于提倡和普及“仿真综合生产”这一概念。

目录

第一章 多变的世界与生产战略
第二章 应当追求的经验、样板和计算方式
第三章 仿真集成制造
第四章 仿真与生产类业务的改革
第五章 通过SIM实现制造业的革新
第六章 迈向智慧养成之路
第七章 与英才的对话：职业只会与数字工程的结合
结语
参考文献

精彩书摘

　　仿真集成制造SIM的概念
　　第2章中已经提到过以生产样板为中心的工程活动的重要性和必要性。
　　制造业的流程从产品计划和定价计划、选址战略等计划开始，经过设计、采购、工程设计、生产线计划等步骤、建立生产体制，最终开始量产。只要把生产样板这一概念作为基础贯彻于整个流程中，就可以把各自独立的业务有机地串联起来，简单来说就是，生产样板实现了制造业的纵向整合。
　　导入生产样板这一概念的目标之一是为了把握业务活动中的各个计划对生产现场会产生何种影响。也就是说，可以预测（Predict）未来可能发生的种种情况（图3-1）。
　　因此，把生产模拟技术作为一种前瞻性的工程技术加以灵活利用，能够产生很好的效果。
　　如图3-2中所示，让生产模拟贯穿于从产品计划阶段到生产战略、产品设计、工程设计、生产线设计、物流设计、物流计划、直到量产开始后的生产活动，让共通的生产样板成为检验可行性和预测未来的核心。并围绕生产样板追求各个业务的整体最优化，使制造能力发挥到极致。
　　这其中的关键是要把实际生产现场的要素反映到生产样板中。利用平面图、物流、设备、金属模具等工具，再加入从业人员整理的信息，就能加强生产样板的具体性。随着生产模拟的可信度提升，只要把实际的生产现场作为基础，就有可能实现目标。
　　笔者把这种通过生产模拟来整合工程业务的方式称为“仿真集成制造（Simulation Integrated Manufacturing，SIM）”（图3-2）。这种方式超越了以往的系统动力学（模拟样板中的因果关系来预测的方法），有望在物联网时代实现强有力的商业管理。这种方式为生产类的业务流程创建了强大的中轴，从而得以追求制造力的提升。
　　SIM不光能够应对多种类生产和自动化生产等生产形态，对于以物联网为代表的生产系统的变化也应对自如。如图3-3所示，SIM是物联网、智能机器等数据网络和现实世界相连接的枢纽，而且通过生产样板，它也能和生产类业务流程建立联系，从而使生产现场和业务流程更好地结合。
　　通过以生产样板为核心的生产模拟技术，可以把SIM和物联网类，业务流程类互相结合，达到一体化。通过SIM达到制造业的纵向整合，把以往高度依赖现场的制造力进行系统性的强化。此外，仅仅靠现场能力很难开展目标指向性明确的战略，必须强化组织整体的应对能力。
　　……

前言/序言

　　从经验、样本、信息处理中诞生的创新
　　各位知道弗雷德里克?温斯洛?泰勒（Frederick Winslow Taylor）吗？
　　他是一位美国的经济学家。他将标准工时概念导入制造业，并确立了制造业的科学管理方法，从此制造业掀起了改革创新的热潮。以福特公司采用传送带流水式生产方式为开端，标志着批量生产时代的序幕拉开了。
　　制造业的世界受到了具有历史意义的进化浪潮的冲击，从家庭式小作坊开始，经过工厂手工业阶段，在泰勒的科学管理方法下，进入了批量生产的时代，在这个时代，日本的制造业成为了威廉?爱德华兹?戴明（William Edwards Deming）开创的品质管理方法下巅峰级的存在。并且，随之而来的还有以全球化以及产品价值的变化、产品设计和生产方式的变化为代表的浪潮，这股浪潮将会冲击固有的价值，将它们淘汰。此外，制造业向物联网（Internet of Things）顺应的各种表现，无疑也是一股新的潮流。
　　但是，我们没有必要被工业4.0和工业互联网等新动态所左右。对于日本制造业来说，利用物联网的浪潮，在把握自身的长处的基础上，朝着理想的未来前进才是关键。
　　德国的工业4.0是惯于采用横向分工的欧洲的必然产物。同样工业互联网也是一体化战略的美国的必然产物。那么日本的必然产物是什么？又应该追求何种价值？这就是本书将要探讨的第一个主题。
　　改革创新是发现结合依靠“产业文化”的技术来发现自身优势。今后的时代，制造力究竟何在，又将何去何从，本书也将对这一问题进行思考。针对世界各国制造业的物联网化动向，本书将根据德国、美国、日本的制造业特征和社会背景，分析它们的发展方向及其必然性，并将在这一论题之上，进而探讨日本制造业的发展方向。
　　其次，当今时代风云变幻，本书还将介绍以生产领域为核心的工程技术的新概念，这是本书将讨论的第二个主题。
　　这一新概念就是“仿真综合生产（Simulation Integrated Manufacturing）。以在生产阶段的各种业务中灵活运用仿真技术的管理手法，强化制造业的根本优势，才是通往技术创新之路。这是多变时代的方法，也是和第一个主题的应对准则之一。
　　本书中将分析“仿真综合生产”这一概念以及为了推行这一概念的方法和手段。此外还将尽可能在说明概念的同时，列举包括实例的具体实践表现。这一概念也可能在将来成为制造业的一次进化。
　　下面将要说明本书的写作目的、为了论题铺垫的基本研究以及关键词。
　　首先，大概介绍一下第一个主题的背景和目的。
　　当今正值变幻莫测的时代，受市场的多样化和社会结构变化的影响，制造业从批量生产时代进入了多品种生产时代。有意识地注重适应市场的TTM（Time to Market：从产品研发到投入市场的时间）和MTO（Make to Order：收到订单到生产的过程）已经成为这个时代的共识。具有全新市场价值的产品层出不穷。事到如今，已经进入仅仅追求QCD（Quality-Cost-Delivery质量-成本-交期）并不能在竞争中占得优势的时代，这一点无需赘述。
　　至于产品战略方面，以美国苹果公司为代表，市场价值由产品功能性能转向设计和创意概念，又进一步转变为服务化。另外，在产品设计中，以模块设计为代表，针对市场多样化的设计方法论也逐渐普及。
　　在生产战略方面，具有代表性的是工业4.0，在物联网的背景下，工业4.0已经开始尝试超越日本式。智能机器的标准化战略就是要通过物联网，更新生产现场的操作流程。
　　在服务战略方面，美国通用电气（GE）公司的商业模式是典型代表，把产品和服务经过物联网整合，能够产生排他性的竞争力，这一点已经得到了证实。
　　在此之上，增材制造(Additive Manufacturing)促进了实体物品销售向数据销售的转变。并且，发展中国家的经济发展和国际关系的变化会导致市场需要和供给体制的变动，必须胆大心细地应对这些变动。而且要花大力气点明今后在能源和环境问题方面制造业需要应对的要素。
　　在如此多变的时代，必须采取以变化为前提的战略，应对市场价值变化和经营环境变动的能力也变得尤为重要。也就是说，“能产生价值的能力与灵活应变的能力”是非常重要的。
　　再进一步说，这就是在市场竞争中如何创造出充满吸引力的产品，以及如何利用制造力来支持它占据的竞争优势的问题。在这个时代，仅仅是设计和功能上的价值是无法保持永恒的竞争优势的。但是，假如有一种“特别的固有的制造力”能够解决这个问题，产品就能够拉开差距，占据无法动摇的竞争优势地位。只要把日本的强项战略性地系统化，并把这种制造力价值化、差异化，就能为制造业打下坚实的基础。
　　那么，要如何实现这些呢？关键是紧密如肌肉的组织和末端神经般无孔不入的组织能力的管理，以及支持它们的工程方法，和使其可行的机制。
　　诚然，要建立优秀的生产场所，经验的积累和优秀的人才的拥有都是不可或缺的，但仅有这些完全不够。必须统一组织内部的意见，使生产战略的整体处于最合适的水平，把这些要素都有效地运用到事业战略上去。从个别最适转向整体最适，从地方管理转向全球化管理，从自上而下战略转向为了激发制造力的创发战略，这样的革新在当今是亟待进行的。
　　虽然笔者并非经营学者，但是为了从技术、工程的视角探索可能性，斗胆在本书中进行了这些讨论。
　　变化是无法被预知的，但是，具备在推测变化的同时随机应变的能力是十分重要的。如果把预估变化的能力作为一种工程技术，想必新的价值就会由此产生了。
　　接下来，为了引出第二个主题，在此说明几个关键词。这些关键词和第一个主题中提到的目标实现之间也或有联系。
　　本书的目标是生产战略，在战略策定时产品战略和贩卖战略等等都是息息相关的，必须把生产据点、物资调度、生产体系、生产计划等生产战略调整至最合适的程度。另外，即使是在生产战略上，集中生产组织所具备的潜在的能力和经验，承认自下而上的可能性，为事业战略的选择扩大选项也是非常重要的。
　　这些也是在变化万千的时代中为了占得优势而采取的战略之一，也就是多变时代的生产战略。
　　那么，为了实现这些战略，采取何种方法好呢？在本书中，将分为样板（MODEL）、计算（COMPUTING）和经验（EXPERIENCE）三个关键词展开详述。
　　样板
　　第一个关键词是“样板（MODEL）”。在全球化时代，仅仅依靠个体的能力单独进行生产活动是行不通的。在强化个体的同时，有组织有战略的活动组织系统是必要的。因此，单单建立信息系统或者管理系统是远远不够的。通过合乎逻辑地表现生产系统（控制制造产品的一系列流程的工厂或物流之类的组织）的“样板”，为共同理解打下基础非常重要。
　　样板原本是把认知系统化的概念，是通过逻辑表达和结构表达来表述的。尤其是在本书中的“样板”一词特指理想化的、规范的、实体化、典型化的存在。以样板为蓝本思考，针对想要达到的目的，假设可能影响它的各种因素，再以此视点拟定方案，这种方案的合理性和可行性就比较高。
　　把这种“物”和“事”的思路结合在样板一起，这样就能对制造业发挥效果。在制造业的世界里，向来都有把各种概念暧昧地混为一谈的一面。尤其是在生产现场，往往无法正确把握情况，在实际的操作中，便产生了各种各样的问题。因此，样板和“物”与“事”结合在一起，就可以把这种暧昧性排除，而让它们之间的关系变得清晰明了，计划业务的可信度也变高了，有利于最大限度地发挥组织能力。这样，就能建立起强大的生产组织，才能够创造全新的价值。
　　计算
　　第二个关键词是“计算（COMPUTING）”。
　　在全球化时代，为了应对广泛的业务领域，必须广泛运用计算技术，然而计算能力却是有限的。即使计算机的性能已经变强了，仍然不足以应付高难度的工程。
　　科技是有上限的，所以不能完全依赖科技，而要最大限度地发挥计算的能力，用计算来实现人的意愿和行动才是有效并且有意义的。
　　技术是不可能完全替代人的，即使如今新兴的物联网和人工智能（AI）已经应用于制造领域，也是如此。如何通过计算来强化生产组织的能力，也是重点之一。
　　经验
　　最后一个关键词就是“经验(EXPERIENCE)”。
　　“现场?现货?现实”的“三现主义”所代表的日本产品制造工艺，对现场讲究到极致。这一点确实是日本的一个优点。但是，现场的各种经验作为个人技术具有属人化的局限性。
　　为了有效利用现场的优点，在对经验主义的现场活动不断有效利用并从中得到“发现”和“见解”的基础上，把它们作为一个体系有效利用起来，一定要在形式上变得知识化。把这些做成上文中说明的“样板”，是个人知识到体系知识的升华，也关系到现场力量的革新。
　　以上提出的三要素“经验?样板?计算”是通往第一个主题的途径，也是获得面向未来的推动力，即“产生价值之力”和“能够变化之力”的起点。但是，由于这三个要素性质不同，所以将它们有机地结合起来并使其有效地发挥各自的作用，是十分重要的。
　　也就是说，能否制造出反映经验中得来的“发现”和“见解”的样板，能否通过计算能力评价样板并对优秀的生产系统做出支持，这些事情的实现与否就是重点所在。而且，将其综合联合视为目的的新型技术概念是很有必要的。
　　本书中，提出了能够综合“经验?样板?计算”三要素，并且能够支援“产生价值之力”和“能够变化之力”的第二个主题，即 “仿真综合生产（Simulation Integrated Manufacturing=SIM）”这一全新概念。
　　仿真集成制造的核心在于表示生产系统的“生产样板”，与生产有关的资源作为“物”，与生产有关的操作作为“事”，都列入其中。通过对生产工厂的作业活动以及资源流程的预测技术，实现了对话地开展各种试验的“预测性工程”。因此，作为SIM的共同基盘，从计划到设计、批量生产的生产部门业务，将会被紧密地连接起来。
　　由于运用了生产仿真，这个概念被叫做仿真综合生产。关于详细情况可以参阅本书正文部分。 SIM支持并保证了与生产有关的各种策划、计划的合理性和可实现性。
　　不仅如此，基于共同的生产样板，SIM也将各组织内仅能实现部分最优的计划业务作为一个整体推进到整体最优化。虽然生产链和供应链的业务流程常在不同组织内进行，但是将它们的活动联合起来并实现全体最优，具有十分重大的意义。
　　而且，由于能够预测未来，SIM超越了时间。由于能够插图涵盖物理上看不到的范围，SIM超越了空间。实质上提供了发生与现实同等的“事物”的机能。这被称为机能性空间，也叫虚拟空间。
　　“虚拟”不是假象虚构的意思，其根本上的意思是“实际如此”。根据SIM所制造出的虚拟空间能成为机能性空间的“真实空间”。而且，这里是共享经验的场所，是联合思考的场所。通过在虚拟空间内的活动，在其中将发生新的“创造”。
　　关于虚拟的议论超出了本文的主要内容，因此不再赘述。但是通过将产品制造中的“经验?样板?计算”虚拟化并综合起来，从其中产生“智慧”与“力量”的组合，有助于开拓面向未来的出路。
　　本书的构成如下。
　　在第一章里，在变化多端的全球化环境，思考日本的产品制造问题。并说明IoT、工业4.0等新动态的定位，对该课题进行陈述。
　　在第二章里，将面向今后的产品制造经营的理想状态，说明作为其道路起点的“经验?样板?计算”的含义，其中将特别说明“样板”的含义及导入它的意义和效果。
　　在第三章里，将介绍仿真综合生产的概念。在此说明仿真综合生产的基本观点的同时，也将说明“经验·样板·计算”虚拟综合的意义和效果。特别是阐述通过虚拟化，仿真综合生产将得到怎样的智慧和力量，以及它的功能和希望。
　　在第四章里，将介绍为了实现仿真综合生产而采取的技术手段，以及使其得到有效利用的运用技巧。将介绍具体的分析技巧和问题解决技巧，以及支持决策的最优技巧等。并说明仿真综合生产有实现的可能性。
　　在第五章里，将介绍通过产品制造如何使仿真综合生产变得有效。为了实现战略性的产品制造革新，将通过几个案例研究介绍有效利用的效果同时介绍适用事例以说明其有效性。
　　在第六章里，将思考通过仿真综合生产的有效利用，如何使人的智慧形成和发展。将这个活动充实起来，关系到本书所提出的产品制造战略的发展壮大。
　　在第七章里，将介绍与日本产品制造深切相关的智者们的谈话。
　　对提纲中各要素有兴趣的读者，可以阅读对应章节。
　　下面，面向本书广泛的读者层，根据各自的喜好为大家介绍相应的阅读重点。
　　制造业管理层、参与经营战略的各位
　　瞄准SIM这个概念，想优先阅读其有效利用的方法的各位，建议您在确认第一、二、四章的目的和意图后，阅读第三章。
　　从事生产技术、制造的各位
　　希望您阅读与业务的具体运用有关的内容。建议在粗略看一下第一、二章，确认了SIM的目的之后，以第三、四章为中心，阅读与结构和技术相关的内容。另外，第五章的事例也可供参考。
　　从事企业IT行业的各位
　　本概念建立在IT企业的基础之上，因此请从事IT行业的各位务必读一下此书。推荐您以第三、四章为中心，领会为了使本概念成为现实的系统形象。
　　生产系统的研究者、学术界的各位
　　在产品制造的理想状态日益更新的当下，如果本书对各位读者的技术研究能提供参考，那将是我的荣幸。建议重点阅读第三章的基本概念和第四章的仿真技术，以及第五章的效果样板。
　　学习产品制造的学生们
　　对于学生们来说，比起局限于阅读特定章节的内容，更希望大家能够广泛阅读。对于产品制造过程中发生了什么，其本质是什么，对应的方针和行动是什么，希望学生读者们可以理解并感受它们。
　　在公共机关等参与制造业战略的各位
　　本书的主旨并非希望您获取知识，也非单纯对概念的概说。而是对革新产品技术、构筑产品制造未来的途径和看法。希望您在阅读第一、二章之后，阅读并参考第四章介绍的本概念的展开与效果。
　　第六章里收录的是与日本产品制造业深切相关的智者们的对话。
　　从现在起应当推进的一个事情是，至今累积的经验和见解如何在实现共享、协同创造的同时将其扩大。作为这一活动的一个环节，笔者在2014年12月至2015年5月期间，与产品制造业各领域的智者们进行了对话。
　　在此，以“专门性知识和数字工程”为基调主题，从生产现场到产品设计、产业再生、价值创造、社会设计的广泛领域进行了对话。由于这些对话非常激烈刺激，为此，特在本书中将对其做出介绍。
　　本书中收录了“经验?样板?计算”、“虚拟化”、“仿真综合生产”这些新概念。，如果本书能对在发生巨大变化的国际化社会中受到挑战的各位作为参考，是我的荣幸。
　　为了说明新概念，本书中出现了冗长的表达和重复的记述，还请各位见谅。
　　对于本概念和提议有意见和期望的读者，请一定批评指正。
　　2015年8月
　　中村昌弘

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