數(shù)字化工廠怎么建?我們調查了200位高管!
數(shù)字化工廠在高層心目中的戰(zhàn)略地位甚高：調研結果顯示，91%的工業(yè)企業(yè)正投資數(shù)字化工廠，但認為他們的工廠已經“完全數(shù)字化”的僅占6%。
數(shù)字化能圍繞客戶提供更好的生產支持：在計劃對數(shù)字化工廠追加投資的受訪者中有四分之三的人表示，通過本地化制造來更貼近客戶，以及個性化、靈活化的生產是促成投資的兩大主要因素。
數(shù)字化工廠對“德國/歐洲制造”起到推進作用：在計劃對數(shù)字化工廠追加投資的受訪者中總共有93%的人表示，有意在未來五年內將部分或全部的數(shù)字化工廠遷至德國。未來五年內的投資中有77%將用于新建數(shù)字化工廠或擴容。數(shù)字化正在強化歐洲工業(yè)中心的競爭力。
數(shù)字化工廠在高層心目中的戰(zhàn)略地位甚高：調研結果顯示，91%的工業(yè)企業(yè)正投資數(shù)字化工廠，但認為他們的工廠已經“完全數(shù)字化”的僅占6%。
數(shù)字化能圍繞客戶提供更好的生產支持：在計劃對數(shù)字化工廠追加投資的受訪者中有四分之三的人表示，通過本地化制造來更貼近客戶，以及個性化、靈活化的生產是促成投資的兩大主要因素。
數(shù)字化工廠對“德國/歐洲制造”起到推進作用：在計劃對數(shù)字化工廠追加投資的受訪者中總共有93%的人表示，有意在未來五年內將部分或全部的數(shù)字化工廠遷至德國。未來五年內的投資中有77%將用于新建數(shù)字化工廠或擴容。數(shù)字化正在強化歐洲工業(yè)中心的競爭力。
如果沒有數(shù)字化工廠的打算，那么企業(yè)可能會在未來喪失競爭力。實現(xiàn)數(shù)字化工廠需要資金投入，需要攜手內外部利益相關方來推行開放式創(chuàng)新。例如，飛利浦就在德拉赫滕工廠采用了這種方法。此外，還需要聘請和培養(yǎng)人才，應對諸多變化，在員工間建立信任感并得到他們的全力支持和充分投入。有些企業(yè)在建設數(shù)字化工廠的問題上似乎準備淺嘗輒止，并沒有進一步追加投資的意愿。鑒于數(shù)字化工廠能夠帶來的巨大利益，這些企業(yè)可能會被積極實現(xiàn)數(shù)字化并不斷改善的競爭對手拋在身后。
企業(yè)想要在如今競爭激烈的市場中生存，以客戶為中心是一大關鍵要素。企業(yè)不斷地貼近客戶，能夠更及時地對客戶偏好的變化做出反應。此舉還能有助于減少運輸和物流成本，客戶能以極小或者可以忽略不計的配送成本，從定制化的產品中獲益。在部分行業(yè)中，受即時生產和即時供貨等物流戰(zhàn)略的推動，供應商更加貼近客戶，整條價值鏈的本地化程度不斷提升。
許多企業(yè)利用數(shù)字化來提升工廠柔性，更好地應對客戶需求的波動。為了充分利用這些工廠的潛力，企業(yè)計劃在占主要收入來源的市場中新建或擴建工廠。從推動生產決策的力度看來，對客戶的聚焦遠遠大于勞動力成本。
短期內難見回報—對數(shù)字化工廠的投資是戰(zhàn)略性的舉動，收回投資需要兩到五年：近半數(shù)的受訪者希望能在五年內收回對數(shù)字化運營的投資，而僅有3%的受訪者希望在一年內收回投資。
企業(yè)希望五年后顯著提升效率：幾乎所有的受訪者(98%)都將提升效率視為投資數(shù)字化工廠的主要原因。綜合規(guī)劃、資產利用率提升、質量成本降低以及自動化均有助于效率的提升。
短期內難見回報 — 對數(shù)字化工廠的投資是戰(zhàn)略性的舉動，收回投資需要兩到五年：近半數(shù)的受訪者希望能在五年內收回對數(shù)字化運營的投資，而僅有3%的受訪者希望在一年內收回投資。
企業(yè)希望五年后顯著提升效率：幾乎所有的受訪者(98%)都將提升效率視為投資數(shù)字化工廠的主要原因。綜合規(guī)劃、資產利用率提升、質量成本降低以及自動化均有助于效率的提升。
大多數(shù)的受訪企業(yè)將收回數(shù)字化工廠投資的期限定為五年。我們相信，決定的背后是翔實的商業(yè)論證和對投資的仔細考量。隨著企業(yè)對各種數(shù)字化工廠解決方案的不斷熟悉，他們對所需的實施時間和投入力度有了更清楚的認識，因而對收回投資的期限做出了較為保守的預測。
除了提升工廠效率之外，數(shù)字化工廠還能帶來其他一些效益。例如，在航空領域，有些企業(yè)利用數(shù)字化工廠解決方案開展先進的飛機及發(fā)動機設計，打破了傳統(tǒng)制造的局限性。此外，數(shù)字化工廠還能幫助企業(yè)減少能源和原材料的消耗，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。企業(yè)正在利用數(shù)據來改善資源效率，讓供應鏈更合理，實現(xiàn)按需訂購原材料，減少庫存。
但企業(yè)的目標遠遠不限于此。部分企業(yè)已經在規(guī)劃無人值守工廠，在這些工廠中，電力將按需消耗。根據最新數(shù)據顯示，自1990年起，工業(yè)品領域的能耗不斷下降。但我們有理由相信，在數(shù)字化工廠的協(xié)助下，工業(yè)品企業(yè)在節(jié)能方面仍有潛力可挖。
通過綜合的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)實現(xiàn)工廠內外部互聯(lián)：數(shù)字化的第一步，是通過共用基礎架構實現(xiàn)機器與其他資產間的互聯(lián)。MES系統(tǒng)能實時規(guī)劃和控制生產，提升效率、生產柔性和資產利用率。為了實現(xiàn)效益最大化，MES系統(tǒng)需要與ERP系統(tǒng)整合，從而讓企業(yè)不僅實現(xiàn)內部流程的數(shù)字化，還能實現(xiàn)整條供應鏈的數(shù)字化。
協(xié)作機器人、數(shù)字孿生或增強現(xiàn)實等技術促使運營更精益、生產率更高：能夠協(xié)助工人提升生產效率和產量、改善流程和產品質量的數(shù)字化技術正在迅速普及，未來五年，采用這些技術的企業(yè)數(shù)量有望翻番。工人和機器間的協(xié)作是重點發(fā)展領域，并誕生了數(shù)字孿生這種虛擬工廠的表現(xiàn)形式。增強現(xiàn)實的相關解決方案協(xié)助員工生產零缺陷的產品。
企業(yè)通過預測性數(shù)據分析和機器學習等手段做出更明智的決策：人工智能和數(shù)據分析是數(shù)字化工廠的推動力，半數(shù)以上的調研對象企業(yè)已經采用了智能化算法來做出更合理的運營決策。工廠內部和企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內部的全面互聯(lián)，以及信息的智能化應用，對于保持競爭力而言將不可或缺。
通過綜合的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)實現(xiàn)工廠內外部互聯(lián)：數(shù)字化的第一步，是通過共用基礎架構實現(xiàn)機器與其他資產間的互聯(lián)。MES系統(tǒng)能實時規(guī)劃和控制生產，提升效率、生產柔性和資產利用率。為了實現(xiàn)效益最大化，MES系統(tǒng)需要與ERP系統(tǒng)整合，從而讓企業(yè)不僅實現(xiàn)內部流程的數(shù)字化，還能實現(xiàn)整條供應鏈的數(shù)字化。
協(xié)作機器人、數(shù)字孿生或增強現(xiàn)實等技術促使運營更精益、生產率更高：能夠協(xié)助工人提升生產效率和產量、改善流程和產品質量的數(shù)字化技術正在迅速普及，未來五年，采用這些技術的企業(yè)數(shù)量有望翻番。工人和機器間的協(xié)作是重點發(fā)展領域，并誕生了數(shù)字孿生這種虛擬工廠的表現(xiàn)形式。增強現(xiàn)實的相關解決方案協(xié)助員工生產零缺陷的產品。
企業(yè)通過預測性數(shù)據分析和機器學習等手段做出更明智的決策：人工智能和數(shù)據分析是數(shù)字化工廠的推動力，半數(shù)以上的調研對象企業(yè)已經采用了智能化算法來做出更合理的運營決策。工廠內部和企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內部的全面互聯(lián)，以及信息的智能化應用，對于保持競爭力而言將不可或缺。
技術落地點一：
利用MES實現(xiàn)工廠內外部互聯(lián)
工廠智能互聯(lián)的步伐正在加快。許多企業(yè)都已經采用了聯(lián)網技術，通過MES等技術，以傳感器讀取頻設識別芯片上的數(shù)據并傳輸?shù)綌?shù)據平臺，將零部件、機器、生產管理、運輸車輛、工人甚至產品相互連接(見下圖)。例如博世力士樂在洪堡工廠開展了頻射識別跟蹤技術的全球試點。
通過使用MES，利用信息進行實時規(guī)劃和控制成為可能：根據數(shù)據分析，感知或預測意外事件，并生成應對或優(yōu)化的相關行動。部分企業(yè)還開發(fā)出基于系統(tǒng)的貯存監(jiān)控系統(tǒng)，防止庫存缺貨并優(yōu)化庫存水平。
許多企業(yè)還將眼光投向了數(shù)字化工廠之外的領域，力爭橫向整合從供應商、生產網絡到客戶的整條價值鏈。更先進的跟蹤系統(tǒng)加上與ERP系統(tǒng)的動態(tài)連接，使得數(shù)據透明，能夠使用數(shù)據分析來優(yōu)化整條供應鏈的規(guī)劃。如同工廠內部聯(lián)網一樣，這些流程也會利用傳感器和射頻識別芯片來生成數(shù)據并傳遞到中央規(guī)劃平臺(包括與主要價值鏈伙伴的接口)。單純的系統(tǒng)互聯(lián)并不足以支撐這一目標。為了實現(xiàn)真正的同步，打通客戶需求、供應不足等外部因素與內部生產之間的對接，企業(yè)必須開發(fā)集成度更高的系統(tǒng)(MES、ERP、傳感器)，并且需要克服各自為政的企業(yè)文化。
技術落地點二
利用數(shù)字化技術提高生產效率并改善流程
許多企業(yè)還計劃采用各類數(shù)字化技術來協(xié)助工人提高生產效率并改善流程。毫無疑問，數(shù)字化工廠的工作環(huán)境將發(fā)生天翻地覆的變化，而且一切已經悄然發(fā)生。企業(yè)為工人提供了包括移動APP在內的各種工具，使其在需要的時候能夠訪問各類信息。實時質量檢測也日益普及，這項技術使得工人能夠及時認識到錯誤并進行糾正，而生產流程的準確性也會自動地進行反復核查。
此外，部分企業(yè)正采用移動APP來協(xié)助員工更好地開展遠程協(xié)作。機器人和其他數(shù)字化技術還使得工人更加輕松、安全和高效。協(xié)作機器人不僅只是完成預先編程所規(guī)定的任務，工人們還能通過交互的方式“訓練”這些機器人。他們無需耗費大量時間進行編程，只需重復自己的動作即可。我們發(fā)現(xiàn)，人機協(xié)作是發(fā)展的重點領域，也是企業(yè)需要密切關注的領域。盡管許多企業(yè)聚焦于提升流程的可視化和自動化，但卻很少有企業(yè)計劃采用相應的技術來提高對于人機協(xié)作的接受程度。
隨著無人駕駛技術的成熟和相關成本不斷下降，部分企業(yè)已準備利用這項技術來提升效率并減少錯誤。如今的系統(tǒng)已遠非按照預定路線進行自動循環(huán)取貨那么簡單，物流環(huán)節(jié)不僅朝著真正的無人化方向發(fā)展，而且還能通過互聯(lián)系統(tǒng)識別需求，向自我制導的運輸系統(tǒng)傳達指令，實現(xiàn)實時響應。這些系統(tǒng)之間以及與聯(lián)網的工作臺和倉庫之間互相傳遞信息數(shù)據，動態(tài)地應對供需的變化。
目前，將產品、設備、整條生產線和工廠基礎設施以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)，即所謂的“數(shù)字孿生”已經成為可能。這項技術主要用于產品開發(fā)或生產規(guī)劃階段，能夠讓提升開發(fā)流程的效率，改善質量，有助于利益相關方之間的信息共享。通過結合產品和生產線的數(shù)字孿生，能夠在實際啟動前模擬測試新的生產流程并進行優(yōu)化。如果能與合作伙伴共同使用數(shù)字孿生，則能夠讓他們更好地優(yōu)化自己的流程進行匹配。數(shù)字孿生也是虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、遠程維護等多種應用的基礎。
值得注意的是，目前最受歡迎的數(shù)字化工廠技術甚至是五年后最有可能采用的技術，仍然是以傳統(tǒng)模式下的流水線為基礎。在這種情況下，或許需要從根本上反思制造戰(zhàn)略甚至是企業(yè)的生產模式(如模塊化生產設備、柔性生產流程等)，但許多企業(yè)都不愿承擔這種風險。我們認為，企業(yè)需要根據整體的業(yè)務戰(zhàn)略和技術發(fā)展的情況，從全局的角度制定數(shù)字化戰(zhàn)略。
技術落地點三：
通過數(shù)據分析支持決策
數(shù)據是數(shù)字化工廠的根本所在，需要投入巨資打造數(shù)據分析和系統(tǒng)整合方面的能力。通過傳感器，未來的數(shù)字化工廠能夠產生海量的數(shù)據。隨著數(shù)據整合和內存方面的技術能力不斷完善，數(shù)字化工廠與供應鏈生態(tài)體系的實時整合成為了可能。通過機械設備產生的數(shù)據傳輸?shù)組RS和ERP系統(tǒng)，甚至是供應商和客戶，企業(yè)能夠在整條供應鏈中實現(xiàn)關鍵供需數(shù)據的實時交互。在未來，數(shù)字化工廠將能夠在客戶需求不足的生產期間規(guī)劃各類維護和停工檢修安排，實現(xiàn)利潤率的最優(yōu)化。
實現(xiàn)工廠和整個企業(yè)生態(tài)體系內部的全面互聯(lián)，以及對信息的智能化使用，將成為企業(yè)保持競爭力不可或缺的選項。我們欣喜地看到，許多企業(yè)都已經認識到了這一點，并大力發(fā)展他們的大數(shù)據能力。
數(shù)字化生產意味著打造數(shù)字化勞動力：數(shù)字化工廠需要全新的工作方式。勞動力的組成將會發(fā)生變化，企業(yè)需要招聘和挽留相應的人才。數(shù)據科學家需要發(fā)現(xiàn)智能算法來提升運營表現(xiàn)，而人機智能交互也需要全新的技能。數(shù)字化培訓項目以及招聘外部的“數(shù)字原住民”能確保成功打造數(shù)字化工廠。
數(shù)字化轉型必須由高層掛帥、立即開始：企業(yè)的數(shù)字化轉型需要高層的領導和指導。隨著全球范圍內的競爭對手邁上數(shù)字化之路，企業(yè)需要立即行動起來。
數(shù)字化工廠需要截然不同的工作方式，企業(yè)因此也需要打造數(shù)字化的勞動力。企業(yè)需要調整員工的組成，需要相應地招聘和挽留人才。隨著我們步入人機交互的新時代，人才對數(shù)字化工廠的影響力不容低估。
數(shù)字化工廠能協(xié)助企業(yè)面臨老齡化社會的挑戰(zhàn)。隨著大批技術工人退休，大多數(shù)行業(yè)可能面臨熟練勞動力短缺的局面。數(shù)字化能夠從一定程度上彌補這種短缺。
為了確保有足夠的工人具備數(shù)字化工廠所需的技能，企業(yè)需要與商界、政界和學術界積極合作，解決合格人才短缺的問題。當然，在培訓和教育方面的投入代價不菲，但通過效率改善所帶來的收入提升能抵消這方面的投入，而且還能讓員工享受到由此帶來的漲薪等福利。此外，人才所需具備的素質也在發(fā)生顯著的變化。數(shù)字化工廠對流水線工人的需求將降低，轉而需要更多的數(shù)據分析師和程序員。
問題的解決不僅僅是招聘更多的人才和培訓現(xiàn)有員工這么簡單。高層應該以身作則地領導整個數(shù)字化轉型，并在整個企業(yè)中貫徹持續(xù)學習的精神。員工依然是整個生產環(huán)節(jié)的關鍵，在開展數(shù)字化轉型的過程中，企業(yè)領導人需要與員工并肩戰(zhàn)斗保持溝通，選擇員工接受程度高的新技術進行推廣，讓他們擺脫高強度的重復勞動或減少錯誤的發(fā)生，從而贏得他們對新技術的信任，確保他們欣然使用這些新技術，并從上到下建立起以數(shù)字化為導向的企業(yè)文化。
二.
1、繪制數(shù)字化工廠戰(zhàn)略
?制定一套連貫的戰(zhàn)略絕對是重中之重。數(shù)字化工廠涉及不同技術的采用，許多技術很容易臨時倉促上馬。對于各項技術如何匹配整體戰(zhàn)略和運營目標，如何與其他現(xiàn)有技術配合，企業(yè)需要有明確的想法，數(shù)字化愿景也應該涵蓋整個組織，讓數(shù)字化工廠應該發(fā)揮1+1>2的作用。制定數(shù)字化工廠戰(zhàn)略前，企業(yè)需要認識到自身目前的成熟度，確保人才和技術得到同等的重視，聚焦能夠帶來價值最大化的項目。最后，需要組建起一支由高層、中層以及車間工人組成的支持者隊伍，共同推進戰(zhàn)略的落地。
2、設立試點項目
數(shù)字化的經濟效益有時并不容易量化，而且在初始階段，團隊只能提供非常有限的技術概念和演示，因此可能導致難以爭取到資金和利益相關方的認可。
解決這些問題的手段就是試點。通過試點，企業(yè)能發(fā)現(xiàn)最適合自身的方式，將速贏的成效展現(xiàn)給整個組織并獲得他們的認可，進而爭取到資金用于大規(guī)模的推廣。由于數(shù)字化工廠可能會給整個勞動力帶來深遠的變革，所以需要讓工人加入到試點工作中。
在一兩處生產基地縱向整合從數(shù)字化工程設計到以實時數(shù)據為支撐的生產規(guī)劃，是一種可行的試點方案。在主要的生產設備上安裝傳感器和執(zhí)行裝置，或者使用數(shù)據分析來探索預測性維護方案，也能取得初步的成效。還可以在特定的工廠中實現(xiàn)特定產品線的數(shù)字化，將其作為不斷學習和優(yōu)化的契機。當然，企業(yè)還可以考慮與初創(chuàng)企業(yè)、高?；蛐袠I(yè)組織等外部的數(shù)字化領先者合作，加快數(shù)字化創(chuàng)新的步伐。
3、確定所需的能力
生產環(huán)節(jié)中什么最重要?更完善、自動化程度更高的物流?為工人提供及時、定制化的信息?傳感器集成網絡?我們認為，從能力的角度出發(fā)考慮這個問題能帶來更大的價值。數(shù)字化工廠的目標并不是實施最酷炫的新裝置，而是達成提升效率、改善質量或增強業(yè)務本身等特定的目標。應該根據試點中汲取的經驗，從組織、人才、流程和技術四個戰(zhàn)略的維度，結合企業(yè)的生產戰(zhàn)略和整體業(yè)務目標，詳細勾勒出數(shù)字化工廠所聚焦的能力以及工廠體系的架構。
4、成為數(shù)據分析和互聯(lián)方面的領先者
流程及質量改善、資源管理、預防性維護，在數(shù)字化工廠里，這些解決方案幾乎總是與互聯(lián)息息相關。傳感器協(xié)助收集數(shù)據，在信息層進行分析，然后傳回聯(lián)網的物流設施和生產設備上實時調整生產。每家企業(yè)都需要熟練掌握能生成和傳輸數(shù)據的互聯(lián)工具與系統(tǒng)，以及用于改善效率和質量的分析工具。
5、推動工廠向數(shù)字化轉型
通向數(shù)字化工廠之路是一條轉型之路。如同其他轉型一樣，管理變革及其對員工的影響，是成功的關鍵。難以發(fā)現(xiàn)合格的人才、缺乏數(shù)字化的企業(yè)文化、部分員工不愿擁抱數(shù)字化變革，這些都是常見的挑戰(zhàn)。
這些問題的解決之道在于及早與員工攜手合作，對培訓和繼續(xù)教育開展投資，而這些投入會因為數(shù)字化工廠所帶來的效率提升而被抵消。
數(shù)字化環(huán)境的培育必須要有領導層的全力支持。高層必須將數(shù)字化工廠戰(zhàn)略視為工作的重點，摒棄保守主義的姿態(tài)加快項目的審批流程，從而讓數(shù)字化團隊加快推進轉型進程。同時，還需要設計簡練的匯報渠道，確保數(shù)字化團隊側重于各類增值活動而不是疲于應付各類行政要求。
6、將數(shù)字化工廠與企業(yè)的數(shù)字生態(tài)圈結合
在推動數(shù)字化工廠的過程中，許多企業(yè)都將精力集中在各個工廠內部的縱向整合。在工廠內部實現(xiàn)MES和ERP系統(tǒng)的連接，確實能實現(xiàn)顯著的改善。但作為數(shù)字化生態(tài)體系中的一部分，數(shù)字化工廠應該發(fā)揮更大的作用。當企業(yè)橫向地將整條供應鏈上的供應商和客戶信息與數(shù)字化工廠進行整合時，將能帶來更大的效率提升。試想一下:你可以利用實時的短期客戶需求調整規(guī)劃和生產情況，靈活地根據客戶的要求做出調整，以最小的成本換取最大的客戶滿意度。這種利用跟蹤技術實現(xiàn)的縱向和橫向整合戰(zhàn)略不僅能讓企業(yè)優(yōu)化規(guī)劃流程和生產執(zhí)行，還能深化企業(yè)與具有戰(zhàn)略意義的供應商和客戶之間的紐帶。
然而，這些工作只是一個起步。如果企業(yè)能在產品中整合數(shù)字化功能，就有可能打造出一系列的服務，將抽象的數(shù)據轉化成具體的價值。生產流程本身也能通過多種途徑將收集起來的數(shù)據轉化為收入。在數(shù)字化工廠的深遠影響下，企業(yè)能夠拓展甚至是徹底改變目前的業(yè)務模式，不再只是注重生產環(huán)節(jié)，還能有機會在利潤豐厚的售后市場中擴大份額，提升利潤率，并進軍全新的業(yè)務領域。
來源：思略特
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