引言：過去的幾年里，工業(yè)4.0被大肆炒作，跟工業(yè)4.0相關(guān)的產(chǎn)業(yè)都得到了快速發(fā)展。但一些制造商并不局限與“工業(yè)4.0”這個(gè)術(shù)語，而是將目光聚焦在更有價(jià)值、以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向的應(yīng)用，從而得到實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。那么，企業(yè)該如何挖掘工業(yè)4.0的價(jià)值呢?
全球制造業(yè)的行業(yè)專家進(jìn)行了一項(xiàng)新的調(diào)查：探索企業(yè)目前實(shí)施“工業(yè)4.0”進(jìn)展如何?不可否認(rèn)這一進(jìn)程仍然面臨許多的挑戰(zhàn)，但更多的玩家會(huì)參與進(jìn)來并開辟更多的價(jià)值路徑。
在過去的幾年里，“工業(yè)4.0”的概念被大肆炒作，除了讓許多企業(yè)認(rèn)識(shí)到了這個(gè)概念，也在公眾心中留下了這樣的印象——老工業(yè)的復(fù)興就得靠它了!引領(lǐng)這一切的人總的來說還是保持樂觀，但是在某種程度上，幻滅也在悄悄蔓延，因?yàn)榈侥壳盀橹?，?shí)施改造的結(jié)果好壞半摻。
一方面，我們?nèi)匀徊皇呛艽_定制造業(yè)是否真正需要實(shí)施“工業(yè)4.0”——即使許多人正準(zhǔn)備開始朝著這個(gè)方向努力。比如，我們發(fā)現(xiàn)，只有30%的技術(shù)供應(yīng)商和16%的制造商有整體的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，并且其中只有24%有明確的計(jì)劃來實(shí)施戰(zhàn)略。另一方面，受到數(shù)字化趨勢的影響，大多數(shù)的技術(shù)供應(yīng)商已經(jīng)能夠相對快速的調(diào)整自己的項(xiàng)目組合。
尤其是當(dāng)制造商不拘泥于“工業(yè)4.0”這個(gè)術(shù)語，而是把眼光聚焦于那些更有價(jià)值的、以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向的應(yīng)用時(shí)，越來越多的企業(yè)有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，一些企業(yè)甚至重新命名了他們的“工業(yè)4.0”規(guī)劃，以此來擺脫懷疑心理，同時(shí)保留那些能真正創(chuàng)造價(jià)值的元素。
為了觀察這些復(fù)雜而多樣化的進(jìn)程，闡明為什么一些“工業(yè)4.0”玩家取得了進(jìn)展而另一些卻沒有?我們重復(fù)了我們在2015年實(shí)施的“工業(yè)4.0”全球調(diào)查。我們關(guān)注行業(yè)對“工業(yè)4.0”的態(tài)度，但更注重實(shí)施該理念后取得的進(jìn)展，尤其是在智能能源消耗、實(shí)時(shí)供應(yīng)鏈優(yōu)化、遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制、數(shù)字質(zhì)量管理以及數(shù)字績效管理等領(lǐng)域。
不過，一些企業(yè)仍然在這樣幾個(gè)領(lǐng)域里步履維艱：在企業(yè)內(nèi)部之間的各管理部門協(xié)調(diào)行動(dòng);維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn);在與第三方供應(yīng)商合作時(shí)確定數(shù)據(jù)所有權(quán);激進(jìn)改革時(shí)的勇氣以及招聘必要的人才。
因?yàn)橹圃焐倘匀辉跒槿绾谓怄i“工業(yè)4.0”的價(jià)值而拼命掙扎，在這里，我們列出了五個(gè)務(wù)實(shí)的步驟：
一.制造商應(yīng)該聚焦部分“工業(yè)4.0”應(yīng)用，而不是全部
我們觀察到，那些能在“工業(yè)4.0”實(shí)施過程中取得重要進(jìn)展的制造商大都只關(guān)注部分應(yīng)用(參見文本框1)，而不是試圖同時(shí)應(yīng)用所有的“杠桿”去撬動(dòng)“工業(yè)4.0”。
制造商正在尋找有潛力被應(yīng)用到整個(gè)制造業(yè)組織架構(gòu)中的五大“工業(yè)4.0”應(yīng)用：從上到下，從頭到尾。然而，解鎖價(jià)值并不需要企業(yè)實(shí)施所有的“工業(yè)4.0”應(yīng)用。
這里有一個(gè)應(yīng)用列表，正在實(shí)施“工業(yè)4.0”的制造商能從中獲取最大價(jià)值。這份列表并不是對所有的制造商都同樣適用，有的制造商可能更適合那些沒有出現(xiàn)在列表中的應(yīng)用。但是，考慮到在這些領(lǐng)域有許多成功案例，我們認(rèn)為這份列表是一個(gè)很好的起點(diǎn)——制造商的首要目標(biāo)應(yīng)該是獲取價(jià)值。
數(shù)字績效管理
由于最小的資源需求和簡單、快速部署的解決方案，數(shù)字績效管理可謂是一扇通向數(shù)字制造業(yè)的大門。該應(yīng)用加速了現(xiàn)有的精益管理流程，幫助企業(yè)建立數(shù)字化能力和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的理念體系，為更加先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。我們已經(jīng)見識(shí)了一些數(shù)字化管理工具，如支持性能對話的數(shù)字儀表板，在三個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高達(dá)20-50%的OEE(設(shè)備綜合效率)提升。此外，數(shù)字性能數(shù)據(jù)支持標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算和報(bào)告，使得KPI、工廠和業(yè)務(wù)部門都能實(shí)現(xiàn)共享，這不僅保持了一致性，還方便各個(gè)部門隨時(shí)進(jìn)行最佳實(shí)踐分享。
預(yù)測型維護(hù)
盡管預(yù)測型維護(hù)這個(gè)術(shù)語已經(jīng)存在多年，但是在數(shù)據(jù)可獲得性、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和云計(jì)算方面的重大進(jìn)展都能為其提供全新的方法：新式預(yù)測型維護(hù)集成了不同的數(shù)據(jù)集，并且使用復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)算法，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在引入新式預(yù)測型維護(hù)算法后，機(jī)器的壽命增加，而維護(hù)成本能夠明顯下降10-15%。企業(yè)要想成功應(yīng)用預(yù)測型維護(hù)，需要三個(gè)必不可少的組成部分：對各自資產(chǎn)深度維護(hù)的專業(yè)技術(shù)和理論知識(shí)，強(qiáng)大的先進(jìn)分析技術(shù)，能夠適當(dāng)靈活變更的管理能力。
收益、能源和生產(chǎn)量的優(yōu)化
將過程控制集成數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)——比如成本數(shù)據(jù)——進(jìn)行集成，將對企業(yè)收益、能源和生產(chǎn)量的優(yōu)化大有幫助。我們看到，制造商已經(jīng)通過結(jié)合那些容易獲得的工廠數(shù)據(jù)和正確的軟件，對工廠實(shí)施了不小的改善。此外，他們必須建立正確的算法。最后，同時(shí)為最初的試點(diǎn)和由此擴(kuò)展的不同站點(diǎn)提供支持是成功的關(guān)鍵因素。
下一層次的自動(dòng)化
幾乎所有的公司，都還存在很多潛在的可以增加使用自動(dòng)化的藍(lán)領(lǐng)和白領(lǐng)階層工作。就拿藍(lán)領(lǐng)階層的工作來說，我們預(yù)計(jì)在未來的5到10年內(nèi)，工廠里機(jī)器人的使用將實(shí)現(xiàn)顯著增加。直到2020年，工業(yè)機(jī)器人的成本都將以每年10%的速度下降，而傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)卻在不斷進(jìn)步——這將促使機(jī)器人被應(yīng)用于更復(fù)雜的系統(tǒng)和情形中——驅(qū)動(dòng)發(fā)掘自動(dòng)化的潛在價(jià)值。我們還發(fā)現(xiàn)在白領(lǐng)階層的工作方面，供應(yīng)鏈中的需求規(guī)劃(預(yù)測性分析的使用)和訂單管理(非接觸式訂單管理)過程中具有值得優(yōu)化的潛力。
數(shù)字質(zhì)量管理
通過開始實(shí)施數(shù)字文檔系統(tǒng)——幫助記錄和存儲(chǔ)與質(zhì)量、生產(chǎn)和服務(wù)的相關(guān)信息，制造商嘗到了甜頭。先進(jìn)的質(zhì)量控制，包括使用新式傳感技術(shù)(比如計(jì)算機(jī)視覺)和半自動(dòng)質(zhì)量控制(如機(jī)器人)可以解鎖更多的價(jià)值。更高級的玩家正在使用先進(jìn)的算法和大數(shù)據(jù)質(zhì)量分析來加強(qiáng)他們的數(shù)字質(zhì)量管理。
我們推薦的“工業(yè)4.0診斷法”聚焦于制造商如何使用他們已有的數(shù)據(jù)來解鎖新的價(jià)值，分為四個(gè)步驟，如下圖：
二.別怕變通，今日之變是為明日更完善的解決方案奠定信息基礎(chǔ)
通常有一些客戶由于缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而無法開始實(shí)施“工業(yè)4.0”，在很多情況下，從重要的“工業(yè)4.0”應(yīng)用中捕捉價(jià)值就會(huì)涉及到許多制造商需要解決的障礙和問題。
當(dāng)整合數(shù)據(jù)的時(shí)候出現(xiàn)這些問題，項(xiàng)目往往會(huì)被迫停止，然后等待數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、ERP系統(tǒng)的重啟，或者一些其它嘗試。但事實(shí)是，出色的客戶管理即使在困難的情況下,(如缺失數(shù)據(jù)，不兼容的IT系統(tǒng)，人才的短缺)也能成功地完成項(xiàng)目。
例如，在做生命科學(xué)客戶收益率優(yōu)化管理時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)一些問題——整個(gè)文檔的批閱只能在紙上進(jìn)行，但是只有輸入電腦的數(shù)據(jù)才能用于分析。他們并沒有選擇等待兩年等數(shù)字檔案建立好或者數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)積累到足夠的量，而是選擇掃描了所有的物理數(shù)據(jù)表(15000頁)，然后在印度找了一個(gè)第三方供應(yīng)商將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器可讀數(shù)據(jù)標(biāo)簽。這花了兩周的時(shí)間和非常多的努力,最終實(shí)現(xiàn)了約1%的產(chǎn)量提高。
云平臺(tái)解決方案也能無風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)現(xiàn)同步處理。公司可以嘗試用云平臺(tái)方案來解決基礎(chǔ)設(shè)施方面的問題。
盡管早期航天飛行很成功，大規(guī)模的“工業(yè)4.0”應(yīng)用還是需要大量投資和技術(shù)的進(jìn)步。包括其他物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用、業(yè)務(wù)邏輯的整合以及數(shù)據(jù)的積累。
由于 “工業(yè)4.0”技術(shù)比較新，成功案例仍然有限，所以不能有某一個(gè)商業(yè)案例的成功證明數(shù)據(jù)投資的正確性。盡管如此,這些投資打下的基礎(chǔ)仍是必不可少的，早期的“工業(yè)4.0”應(yīng)用將引導(dǎo)整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。除了技術(shù)上的投資,公司組織架構(gòu)上也需要建立清晰的業(yè)務(wù)所有權(quán)管理和客戶數(shù)據(jù)管理制度。不過，這項(xiàng)努力必須轉(zhuǎn)化為專業(yè)化數(shù)據(jù)操作模型，而不是私有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，才能有意義。最后,數(shù)據(jù)管理辦公室應(yīng)研究出最佳的總體數(shù)據(jù)架構(gòu),包括一個(gè)面向目標(biāo)的清晰路線圖。
這其中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何將現(xiàn)有主數(shù)據(jù)和流動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集成，并利用傳感器等技術(shù)發(fā)掘先進(jìn)的的分析能力，以便在復(fù)雜事件中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。制造商必須從啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之初就著眼于從產(chǎn)品規(guī)劃和工程制造銷售等方面考慮到在整個(gè)產(chǎn)品生命周期里增加集成數(shù)據(jù)。
世界領(lǐng)先企業(yè)奧迪已經(jīng)開始努力鞏固和“清理”他們生產(chǎn)數(shù)據(jù)了，以此建設(shè)先進(jìn)“工業(yè)4.0”應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。
三.組建一個(gè)第三方技術(shù)供應(yīng)商的平臺(tái)
奮斗在“工業(yè)4.0”的路上，企業(yè)需要考慮清楚以整體價(jià)值鏈上的哪個(gè)點(diǎn)作為戰(zhàn)略性“控制點(diǎn)”，基于這個(gè)點(diǎn)如何創(chuàng)建和保持內(nèi)部功能和數(shù)據(jù)的安全，從而獲得巨大的競爭優(yōu)勢。此外，還需考慮清楚的是，哪一塊具有真正的商業(yè)價(jià)值，并且這種商業(yè)價(jià)值能夠通過一個(gè)強(qiáng)大的第三方平臺(tái)伙伴就可以進(jìn)行最優(yōu)化處理。
針對前面提出的這一點(diǎn)問題，目前已經(jīng)有越來越多的“工業(yè)4.0”解決方案以供企業(yè)從中選擇，比如西門子公司的MindSphere工業(yè)云平臺(tái)，它充當(dāng)著一個(gè)集成了制造商眾多數(shù)據(jù)的第三方應(yīng)用平臺(tái)。從現(xiàn)有的解決方案來看，它們可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)利用專業(yè)技術(shù)以更快的素的實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”。
“工業(yè)4.0”是促使單一供應(yīng)商，模式轉(zhuǎn)向集成技術(shù)供應(yīng)商模式的最直接原因，為了在這個(gè)領(lǐng)域取得更大的成功，制造商需要一個(gè)發(fā)展成熟的平臺(tái)以及強(qiáng)大合作伙伴管理方法。而這些都是建立在選擇了合適的合作伙伴、對市場有深入的理解以及創(chuàng)建一個(gè)最佳供應(yīng)商結(jié)構(gòu)的管理能力的基礎(chǔ)上的。
此外，對于原始設(shè)備制造商和軟件提供商來說，強(qiáng)有力的管理能力是為正確的數(shù)據(jù)所有權(quán)結(jié)構(gòu)提供了保障。有一個(gè)現(xiàn)象值得我們注意，就是許多制造商并不知道什么情況下可以放棄數(shù)據(jù)的所有權(quán)(可參考文本框2的內(nèi)容)。因此,在簽訂合同之前,制造商必須認(rèn)真考慮哪些數(shù)據(jù)需要訪問。
最近，在主要的半導(dǎo)體制造商中開始了一種所謂的跨越數(shù)據(jù)障礙的方式——通過部署一種先進(jìn)的預(yù)測分析工具，能夠?qū)收霞爱a(chǎn)量問題進(jìn)行預(yù)測。最終，這些企業(yè)成功做出了驗(yàn)證：相比于使用傳統(tǒng)的方法，通過這種方法能夠降低超過8%的運(yùn)維成本，但是這一路上還會(huì)遇到一些障礙：
數(shù)據(jù)所有權(quán)
基于這一點(diǎn)，半導(dǎo)體制造企業(yè)不得不針對該企業(yè)所使用的工具重寫合同，從而具有訪問和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的權(quán)限。如果沒有明確的條款寫進(jìn)合同里面，設(shè)備供應(yīng)商幾乎很少會(huì)主動(dòng)提供“數(shù)據(jù)ID”這項(xiàng)服務(wù)，同樣也很少針對跨設(shè)備的集成需求提出相應(yīng)的“數(shù)據(jù)需求”。所以有必要想出一種改進(jìn)方法，利用這種方法能夠?qū)⑿枨蠛喜⒌焦?yīng)商和制造承包商的服務(wù)中。
數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)
對于一家工廠來說，50%的數(shù)據(jù)會(huì)被丟棄。畢竟，等級數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)追蹤并不是任何情況下都適用，再加上對“歷史”系統(tǒng)的訪問是一件很困難的事情。為方便訪問，需要一個(gè)全新的方式以轉(zhuǎn)向云架構(gòu)。
分析能力
企業(yè)需要意識(shí)到，他們可能需要挖掘眾多的模式，這些模式能夠在十多個(gè)獨(dú)特的機(jī)器學(xué)習(xí)算法和上百個(gè)資產(chǎn)失效模式之間達(dá)到最好的匹配。概念性驗(yàn)證方案為故障類型提供了一種即插即用的驗(yàn)證方式。這里需要注意的是，由于缺乏可以部署先進(jìn)算法的科學(xué)家，企業(yè)有必要將合同外包出去。
四.建立一個(gè)思維敏捷的內(nèi)部團(tuán)隊(duì)
要真正從“工業(yè)4.0”中獲取價(jià)值，企業(yè)內(nèi)部需要強(qiáng)大的能力——最重要的就是建立一個(gè)專門的跨職能團(tuán)隊(duì)，能夠基于開放性的文化和試驗(yàn)推動(dòng)創(chuàng)新。
人才對任何一家公司都必不可缺，比如數(shù)據(jù)科學(xué)家中的IT人才，他們可以幫助企業(yè)開發(fā)復(fù)雜的算法，作為敏捷的軟件開發(fā)者，他們還能在內(nèi)部建立新的應(yīng)用。
鑒于這個(gè)角色的高需求和有限的供應(yīng)，從制造商的角度來看，雇傭他們需要清晰的價(jià)值定位。一些制造商走向人才所在地，例如硅谷、柏林。
與此同時(shí)，這些富有IT人才的部門必須無縫對接制造商。這里沒有各種傳統(tǒng)的那些造成內(nèi)部分離的障礙?！肮I(yè)4.0”需要運(yùn)營專家(擁有技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí))，IT專家(擁有先進(jìn)的分析力和公司的IT架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施)，和業(yè)務(wù)專家(知道如何將投資和清晰的商業(yè)案例對接)的協(xié)作。在緊密的合作之下，運(yùn)營、IT、業(yè)務(wù)將定義并執(zhí)行“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。例如，一個(gè)公司在每個(gè)功能區(qū)創(chuàng)建了代表專案組，定期開會(huì)，討論已存在的“工業(yè)4.0”項(xiàng)目和必要的支持他們的資源。這個(gè)專案組有權(quán)進(jìn)入每一個(gè)流程、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。其他玩家甚至可在一個(gè)新的組織的單位整合“工業(yè)4.0”的相關(guān)功能。
鞏固專業(yè)知識(shí)以駕馭數(shù)字化的力量并集中戰(zhàn)略
2015年機(jī)械化公司Voith 建立了一個(gè)新的集團(tuán)公司——Digital Solutions，為了利用這個(gè)專業(yè)公司鞏固其在“工業(yè)4.0”領(lǐng)域中所有的數(shù)字化和自動(dòng)化行為。新公司的重點(diǎn)將放在新式數(shù)字業(yè)務(wù)模式的發(fā)展上，這種模式既包括Voith公司已經(jīng)提供的也包括新公司正在探索的。因此，Voith正在建立一個(gè)包含自動(dòng)化、軟件、IT、數(shù)字化和傳感器技術(shù)等專業(yè)領(lǐng)域的部門，而先前這些技術(shù)都分散在不同的部門組。另外，Vioth計(jì)劃在新公司中重置所有的商業(yè)投資，并且啟動(dòng)在數(shù)字領(lǐng)域的活動(dòng)。
五.嘗試新的商業(yè)模式
在以前的出版物中，我們強(qiáng)調(diào)過如何讓“工業(yè)4.0”技術(shù)不僅讓運(yùn)營效益得到改善，還能提供數(shù)字化整合以驅(qū)動(dòng)新的商業(yè)模式，就像“平臺(tái)即服務(wù)”或“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)即服務(wù)”作為一種商業(yè)模式那樣。大多數(shù)早期實(shí)施“工業(yè)4.0”并取得成效的企業(yè)都發(fā)現(xiàn)了快速提高運(yùn)營效率的方法。企業(yè)希望 “工業(yè)4.0”不僅僅只是為他們帶來短期回報(bào)，更希望其能讓制造商在未來混亂的市場競爭來臨之前做好準(zhǔn)備，并進(jìn)行新的業(yè)務(wù)模式試驗(yàn)。
尋找新的商業(yè)模式時(shí)，制造商可以以CLAAS公司和TRUMPF公司的案例為例(見文本框4)，圍繞客戶需求建立新的模式，并借鑒其深厚的專業(yè)知識(shí)和現(xiàn)有的安裝基礎(chǔ)。
2013年，許多公司都在尋找新的“工業(yè)4.0”商業(yè)模式，農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商CLAAS通過其深厚的專業(yè)知識(shí)了解客戶需求，并建立了子公司365FarmNet，它提供了一整套的農(nóng)場操作系統(tǒng)，包括規(guī)劃、管理、文檔和分析工具等。通過這一舉措，CLAAS擴(kuò)展了他們的商業(yè)模式，比如一個(gè)機(jī)器制造商為其客戶提供軟件即服務(wù)(SaaS)的服務(wù)，并在不斷增長的智能養(yǎng)殖軟件市場將自己定位。
我們預(yù)計(jì)將有越來越多的廠商能夠從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中獲取他們的客戶群，并為客戶提供新的增值服務(wù)。過去制造商和他們的產(chǎn)品之間的聯(lián)系大部分是通過背后的經(jīng)銷商，而新的傳感器和通信技術(shù)使制造商能夠從他們運(yùn)作的計(jì)算機(jī)中收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這為制造商改善現(xiàn)有的售后服務(wù)將提供了新的可能性，并從客戶群的數(shù)據(jù)中開發(fā)出新的增值服務(wù)。
舉個(gè)例子，德國的壓縮空氣系統(tǒng)供應(yīng)商凱撒空壓機(jī)公司，通過基于SAP HANA的先進(jìn)的預(yù)測性維護(hù)模型提高了機(jī)器的性能，并且最近還增加了一個(gè)“按每立方米壓縮的空氣數(shù)支付”的組合服務(wù)。
（轉(zhuǎn)載）
