8大方向，69個功能模塊，451個知識點
上一篇文章我們分析了德美日三個傳統制造業強國遇到的問題，富有進取心和野心的大國，肯定不會坐以待斃，他們根據自己的特點選擇了不一樣的方式來踐行智能製造。總的來說就是：
- 美國強調通過“應用數據來完成”
- 德國提倡通過 “裝備系統來完成”
- 日本堅持通過“人的協作來完成”
今天我們來分別瞭解一下德美日三國的方案。
德日美三國製造業的問題不同，也就導致了他們會選擇不一樣的智能製造落地方案，下面我們具體來分析下三個國家的智能製造方案。
01德國
德國：通過設備和生產系統的不斷升級，強調設備的智能化
德國的先進設備和自動化的生產線是舉世聞名的，可以說在裝備製造業的實力上有著傲視群雄的資格。同時德國人嚴謹的風格，以及其獨特的“學徒制”高等教育模式，使得德國製造業的風格非常務實，理論研究與工業應用的結合也最緊密。然而德國也很早就面臨勞動力短缺的間題，在2015年各國競爭力指數的報告中，勞動力是德國唯一弱於創新驅動型國家平均水平的一項。因此，德國不得不通過研發更先進的裝備和高度集成自動的生產線來彌補這個不足。
德國的製造業解決問題的邏輯是：
發生問題→人（或裝備）解決問題→將解決問題的知識和流程固化到裝備和生產線中→對相似問題自動解決或避免
舉個比較直觀的例子來比較日本和德國解決問題方式的不同：如果生產線上經常發生物料分揀出錯的現象，那麼日本的解決方式很有可能是改善物料辨識度（顏色等）、員工訓練，以及設置複查制度。而德國則很可能會設計一個射頻識別（RFID)掃碼自動分揀系統，或是利用圖像識別+機械手臂自動進行分揀。
除了在生產現場追求問題的自動解決之外，在企業的管理和經營方面也能夠看到其盡力減少人為影響因素的努力。比如最好的ERP、MES、APS等軟件供應商都來自德國，大量的信息錄入和計劃的生成及追溯通過軟件自動完成，儘量減少人為因素帶來的不確定性。
德國提出的工業4.0計劃，其背後是德國在製造系統中所積累的知識體系集成後所產生的系統產品，同時將德國製造的知識以軟件或是工具包的形式提供給客戶作為增值服務，從而實現在客戶身上的可持續的盈利能力。這一點從德國的工業4.0設計框架中能夠十分明顯地看到，整個框架中的核心要素就是“整合”，包括縱向的整合、橫向的整合和端到端的整合等，這簡直太像德國製造體系的風格了，既是德國所擅長的，也為其提供增值服務提供了途徑。所以第四次工業革命中德國的主要目的是利用知識進一步提升其工業產品出口的競爭力，併產生直接的經濟回報。
02美國
美國：“從數據和移民中獲得新的知識，並擅長顛覆和重新定義問題”
和德國相比，美國在解決問題的方式中最注重數據的作用，無論是客戶的需求分析、客戶關係管理、生產過程中的質量管理、設備的健康管理、供應鏈管理、產品的服役期管理和服務等方面都大量地依靠數據進行。這也造成了20世紀90年代後美國與日本選擇了兩種不同的製造系統改善方式，美國企業普遍選擇了非常依賴數據的6-sigma體系，而日本選擇了非常依賴人和制度的精益管理體系。
除了從生產系統中獲取數據以外，美國還在21世紀初提出了“產品全生命週期管理（PLM)”的概念，核心是對所有與產品相關的數據在整個生命週期內進行管理，管理的對象即為產品的數據，目的是全生命週期的增值服務和實現到設計端的數據閉環。
數據也是美國獲取知識的最重要途徑，不僅僅是對數據積累的重視，更重要的是對數據分析的重視，以及企業決策從數據所反映出來的事實出發的管理文化。從數據中挖掘出的不同因素之間的關聯性、事物之間的因果關係，對一個現象定性和定量的描述和某一個問題發生的過程等，都可以通過分析數據後建立的模型來描述，這也是知識形成和傳承的過程。
除了利用知識去解決問題以外，美國也非常擅長利用知識進行顛覆式創新，從而對問題進行重新定義。
例如，美國的航空發動機製造業，降低發動機的油耗是需要解決的重要問題。大多數企業會從設計、材料、工藝、控制優化等角度去解決這個問題，然而通用電氣公司（GE)發現飛機的油耗與飛行員的駕駛習慣以及發動機的保養情況非常相關，於是就從製造端跳出來轉向運維端去解決這個問題，收到的效果比從製造端的改善還要明顯。
這也就是GE在推廣工業互聯網時所提出的“1%的力量（Power of 1%)”的依據和信心來源，其實與製造並沒有太大的關係。所以美國在智能製造革命中的關鍵詞依然是“顛覆”，這一點從其新的戰略佈局中可以清楚地看到，利用工業互聯網顛覆製造業的價值體系，利用數字化、新材料和新的生產方式（3D打印等）去顛覆製造業的生產方式。
03日本
日本：“通過組織文化和人的訓練不斷改善，智能製造承載上非常依賴人”
日本在20世紀70年代提出的以“全生產系統維護（TPM)”為核心的生產管理體系。其核心思想可以用“三全”來概括：全效率、全系統和全員參與。實現方式主要包括在3個方面的改善：提高工作技能、改進團隊精神和改善工作環境，以致在20世紀90年代以後日本選擇“精益製造（Lean Manufacturing）”作為其轉型方向，而非“6-sigma質量管理體系”。
日本企業在人才的培養方面也是不遺餘力的，尤其是“僱員終身制”文化，將僱員與企業的命運緊密聯繫在一起，使得人的經驗和知識能夠在企業內部積累、運用和傳承。
日本企業解決問題的方式通常是：
發生問題→人員迅速到現場、確認現物、探究現實（三現)，並解決問題→分析問題產生的原因→通過改善來避免問題
最終的知識落在了人的身上，人的技能提升之後，解決和避免問題的能力也就上升了。
因此對於日本企業而言，員工是最重要的價值，對人的信任遠勝於對設備、數據和系統的信任，所有的自動化或是信息化建設也都是圍繞著幫助人去工作為目的，所以日本企業從來不會談機器換人或是無人工廠。
日本提議的“智能製造系統”國際合作計劃（簡稱IMS計劃）於1989年正式提出，該理論認為，製造業技術可以分成前競爭技術（Pre-competitivetechnology）、競爭技術（Competitive technology）和後競爭技術（post-competitive technology）三類。其中，後競爭技術是指那些已經不具備商業保密意義的、已無競爭力的技術。但這些技術經過規範化和系統化，有可能在此過程中找到能夠促進新基礎研發的新元素，開啟新一輪研發熱潮。因此，這些後競爭技術應當可以在各國間互相交流共享，形成優勢互補，實現互惠互利和推陳出新。IMS理論模型見下圖。
IMS計劃的理論模型
西方普遍認為，日本提出這一設想的目的旨在獲得和本土化國外先進技術。美國認為日本提出這一計劃的目的是為獲得美國的軟件知識，歐洲各國則擔心這一計劃可能代替正在歐洲施行的其他一些大型研發計劃。所以計劃的進展起初並不順利。
但是這樣的模式在近幾年遇到了一個十分巨大的挑戰，就是日本的老齡化和製造業年輕一代大量短缺的問題，使得沒有人能夠去傳承這些知識。同時日本開始意識到了自己在數據和信息系統方面的缺失，脫離數據和信息系統，完全依靠流程和人來解決問題並不能完全解決它的問題，於是開始在數據和信息系統方面發力。並於2010年，退出了自己提倡的IMS計劃。
總的來說，強調以人為核心的製造業根本模式不會發生變化，
04總結
歐美傳統制造業大國根據自己的優勢和困境選擇了符合自己利益最大化的方案，我們進行分析的目的是借鑑它們的經驗，優化自己的方案，避免在發展過程中遭遇類似的問題。下一篇文章我們來了解一下基於選擇的方向，德美日改革的方向。