概述
數(shù)字化讓制造型企業(yè)從根本上改頭換面。隨著企業(yè)對各類創(chuàng)新技術(shù)的采用以及對不同資質(zhì)人才的聘用，新型的數(shù)字化工廠正悄然引領(lǐng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，并推動著制造業(yè)的中心邁向高度定制化的產(chǎn)品和系統(tǒng)。
領(lǐng)先的制造型企業(yè)正采用一系列的先進技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)乃至整條供應(yīng)鏈的數(shù)字化。這些技術(shù)包括大數(shù)據(jù)分析解決方案、端至端的實時規(guī)劃和互聯(lián)、自控系統(tǒng)、數(shù)字孿生等。憑借這些技術(shù)，效率得以提升，企業(yè)能夠批量生產(chǎn)高度定制化的產(chǎn)品。然而，想要完全發(fā)揮出數(shù)字化的潛力，企業(yè)仍需要與主要供應(yīng)商和大客戶實時互聯(lián)。
作為在電子商務(wù)和電子支付領(lǐng)域內(nèi)全球公認的數(shù)字化領(lǐng)先者，中國在制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)對數(shù)字化的應(yīng)用卻仍處于起步階段。盡管“中國制造2025” 戰(zhàn)略的頒布為產(chǎn)業(yè)變革注入了強心針、突顯了戰(zhàn)略緊迫性，但只有在企業(yè)大膽擁抱數(shù)字化的情況下才能取得實質(zhì)性的進展，并產(chǎn)生深遠影響。
在朝著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上大步前行時，思略特從此次“數(shù)字化工廠2020 — 歐洲數(shù)字化工廠高管調(diào)研”中梳理出的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)以及提出的數(shù)字化工廠藍圖，將協(xié)助企業(yè)規(guī)避實施中的風險，成功達成既定的目標。
調(diào)研成果綜述
就數(shù)字化工廠這一熱點話題，普華永道思略特德國公司2017年上半年對來自大型工業(yè)及制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的200位企業(yè)高管開展了一次定量市場調(diào)研，并對行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的多位高管進行了深度的訪談。
參與此次調(diào)研的高管均為各自企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)或技術(shù)領(lǐng)域的決策者。據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示，領(lǐng)先的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)完成了項目的試點工作，開始著手推廣數(shù)字化解決方案。以成熟的數(shù)字化戰(zhàn)略為依托，這些工業(yè)先驅(qū)者采用創(chuàng)新型的數(shù)字化戰(zhàn)略，擁抱全面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。此外，通過培訓和溝通，他們讓員工參與轉(zhuǎn)型，為企業(yè)的數(shù)字化成功做出自己的貢獻。
通過戰(zhàn)略、效益、技術(shù)和人才這四個維度(見圖一)，我們詳細探究了數(shù)字化工廠背后的推動力，或許能為計劃建設(shè)數(shù)字化工廠的中國企業(yè)提供一些參考。
戰(zhàn)略
數(shù)字化工廠在高層心目中的戰(zhàn)略地位甚高：調(diào)研結(jié)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(jīng)“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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)將部分或全部的數(shù)字化工廠遷至德國。未來五年內(nèi)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(nèi)外部利益相關(guān)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(參見“飛利浦：創(chuàng)新與協(xié)作”)。此外，還需要聘請和培養(yǎng)人才，應(yīng)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(shè)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(guān)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(yīng)。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(chǎn)品中獲益。在部分行業(yè)中，受即時生產(chǎn)和即時供貨等物流戰(zhàn)略的推動，供應(yīng)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(yīng)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(chǎn)決策的力度看來，對客戶的聚焦遠遠大于勞動力成本。
效益
短期內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)利用率提升、質(zhì)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(yù)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(lǐng)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(shè)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(jù)來改善資源效率，讓供應(yīng)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(jīng)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(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，自1990年起，工業(yè)品領(lǐng)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。
飛利浦：創(chuàng)新與協(xié)作
飛利浦在德拉赫滕為全球市場開發(fā)高品質(zhì)的創(chuàng)新產(chǎn)品。這些旨在讓人們的生活變得更舒適、更健康的產(chǎn)品包括 Senseo 咖啡機、女士剃毛器、美發(fā)造型器、吸塵器、剃須刀、理發(fā)剪和喚醒燈。除此之外，飛利浦的德拉赫滕工廠自上世紀五十年代以來就是先進的飛利浦剃須刀的研發(fā)及生產(chǎn)中心，有來自35個國家、2000多位人才在此工作，是飛利浦在歐洲最大的研發(fā)及生產(chǎn)中心之一，也是先進產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的排頭兵。
在該工廠，生產(chǎn)技術(shù)人員和作業(yè)工人并肩負責管理產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，通過自動化裝配、數(shù)字孿生、機器人、3D打印和大數(shù)據(jù)分析等主要的數(shù)字化技術(shù)為聯(lián)合開發(fā)和生產(chǎn)提供支撐。這些與眾不同的創(chuàng)新型數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)了首次正確設(shè)計、零缺陷生產(chǎn)以及以需求為導向的供應(yīng)鏈。飛利浦計劃在未來繼續(xù)朝著定制化的方向提升其生產(chǎn)運營，開展更靈活的研發(fā)。
飛利浦德拉赫滕工廠是德拉赫滕創(chuàng)新集群的代表成員之一，該集群由西北歐16家高科技制造型企業(yè)所組成，吸引著來自全球各地的人才和其他高科技企業(yè)。集群還與當?shù)卣涂蒲性盒Ｃ芮袇f(xié)作，力爭在未來保障并鞏固德拉赫滕地區(qū)在荷蘭北部工業(yè)重鎮(zhèn)的地位。
技術(shù)
通過綜合的制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES) 實現(xiàn)工廠內(nèi)外部互聯(lián)：數(shù)字化的第一步，是通過共用基礎(chǔ)架構(gòu)實現(xiàn)機器與其他資產(chǎn)間的互聯(lián)。MES系統(tǒng)能實時規(guī)劃和控制生產(chǎn)，提升效率、生產(chǎn)柔性和資產(chǎn)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(nèi)部流程的數(shù)字化，還能實現(xiàn)整條供應(yīng)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(shù)促使運營更精益、生產(chǎn)率更高：能夠協(xié)助工人提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)量、改善流程和產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)字化技術(shù)正在迅速普及 — 未來五年，采用這些技術(shù)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(lǐng)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(guān)解決方案協(xié)助員工生產(chǎn)零缺陷的產(chǎn)品。
企業(yè)通過預(yù)測性數(shù)據(jù)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(jù)分析是數(shù)字化工廠的推動力，半數(shù)以上的調(diào)研對象企業(yè)已經(jīng)采用了智能化算法來做出更合理的運營決策。工廠內(nèi)部和企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的全面互聯(lián)，以及信息的智能化應(yīng)用，對于保持競爭力而言將不可或缺。
利用MES實現(xiàn)工廠內(nèi)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(jīng)采用了聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過MES等技術(shù)，以傳感器讀取頻設(shè)識別芯片上的數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺，將零部件、機器、生產(chǎn)管理、運輸車輛、工人甚至產(chǎn)品相互連接(見圖二)。例如博世力士樂在洪堡 (Homburg) 工廠開展了頻射識別跟蹤技術(shù)的全球試點(參見“博世力士樂：通過互聯(lián)實現(xiàn)批量定制”)。
通過使用MES，利用信息進行實時規(guī)劃和控制成為可能。
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(jù)數(shù)據(jù)分析，感知或預(yù)測意外事件，并生成應(yīng)對或優(yōu)化的相關(guān)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(lǐng)域，力爭橫向整合從供應(yīng)商、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)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(jù)透明，能夠使用數(shù)據(jù)分析來優(yōu)化整條供應(yīng)鏈的規(guī)劃。如同工廠內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)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(jù)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(yīng)不足等外部因素與內(nèi)部生產(chǎn)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。
博世力士樂 (Bosch Rexroth)：通過互聯(lián)實現(xiàn)批量定制
在擁有50年歷史、約700名員工的洪堡基地，博世力士樂為工業(yè)4.0方案建設(shè)了領(lǐng)先的工廠，是首批踐行工業(yè)4.0的企業(yè)之一。
在洪堡工廠不斷開發(fā)新的解決方案并開展試點的過程中，對于人才和大膽創(chuàng)新的重視，是其成功的關(guān)鍵。在這里，崗位涉及的學科越來越多，對人才的素質(zhì)和能力也提出了同樣的要求。傳統(tǒng)的制造崗位外，該工廠還需要更多的軟件開發(fā)人員和其他IT相關(guān)的人才。
作為工業(yè)和移動控件、液壓設(shè)備的生產(chǎn)商以及博世集團內(nèi)部的小規(guī)模試點企業(yè)，洪堡工廠是工業(yè)4.0方案的用戶，同時也是供應(yīng)商。該工廠圍繞高層的核心戰(zhàn)略，為成功地實施和利用數(shù)字化和互聯(lián)奠定了堅實的基礎(chǔ)。洪堡工廠與集團其他的試點工廠、博世力士樂產(chǎn)品區(qū)域裝配技術(shù)和“博世互聯(lián)產(chǎn)業(yè)”(Bosch Connected Industry) 項目組通力合作，整合并協(xié)調(diào)，確保效率并消除冗余。在這些技術(shù)的指引下，各工廠制定各類解決方案，負責建立起能夠在其他工廠推廣的標準。每家工廠也充分利用博世網(wǎng)絡(luò)中的博世云或企業(yè)IT架構(gòu)等全球服務(wù)，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。
博世力士樂采用各類創(chuàng)新技術(shù)，其中包括無紙化的動態(tài)看板、自我制導產(chǎn)品、獨立工作單元、員工和產(chǎn)品自動識別、實時質(zhì)量檢測等。通過配合基于無線射頻識別的電子看板和揀選等成熟技術(shù)，洪堡工廠能提升效率和產(chǎn)量，同時在流水線上生產(chǎn)更多的產(chǎn)品變體。
通過在生產(chǎn)線上利用這些技術(shù)并提升柔性，使得批量定制從經(jīng)濟上成為可能。工業(yè)制造企業(yè)等客戶目前在自己的生產(chǎn)線上對博世的液壓運動控制單元進行后期的定制化，確保后續(xù)生產(chǎn)。博世力士樂通過更緊密地融合產(chǎn)品區(qū)域裝配技術(shù)和移動控件，奠定了從零件供應(yīng)商向靈活的模塊供應(yīng)商轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，使其不僅能夠縱向整合供應(yīng)鏈，還為將來開發(fā)遠程診斷、預(yù)測性維護或按使用付費等增值服務(wù)提供了機遇。
利用數(shù)字化技術(shù)提高生產(chǎn)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(shù)來協(xié)助工人提高生產(chǎn)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(jīng)悄然發(fā)生。企業(yè)為工人提供了包括移動APP在內(nèi)的各種工具，使其在需要的時候能夠訪問各類信息。實時質(zhì)量檢測也日益普及，這項技術(shù)使得工人能夠及時認識到錯誤并進行糾正，而生產(chǎn)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(shù)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(yù)先編程所規(guī)定的任務(wù)，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(lǐng)域，也是企業(yè)需要密切關(guān)注的領(lǐng)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(yīng)的技術(shù)來提高對于人機協(xié)作的接受程度。
隨著無人駕駛技術(shù)的成熟和相關(guān)成本不斷下降，部分企業(yè)已準備利用這項技術(shù)來提升效率并減少錯誤。如今的系統(tǒng)已遠非按照預(yù)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(yīng)。這些系統(tǒng)之間以及與聯(lián)網(wǎng)的工作臺和倉庫之間互相傳遞信息數(shù)據(jù)，動態(tài)地應(yīng)對供需的變化。
通過結(jié)合產(chǎn)品和生產(chǎn)線的數(shù)字孿生，能夠在實際啟動前模擬測試新的生產(chǎn)流程并進行優(yōu)化。
目前，將產(chǎn)品、設(shè)備、整條生產(chǎn)線和工廠基礎(chǔ)設(shè)施以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)，即所謂的“數(shù)字孿生”已經(jīng)成為可能。這項技術(shù)主要用于產(chǎn)品開發(fā)或生產(chǎn)規(guī)劃階段，能夠讓提升開發(fā)流程的效率，改善質(zhì)量，有助于利益相關(guān)方之間的信息共享。通過結(jié)合產(chǎn)品和生產(chǎn)線的數(shù)字孿生，能夠在實際啟動前模擬測試新的生產(chǎn)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(yīng)用的基礎(chǔ)。值得注意的是，目前最受歡迎的數(shù)字化工廠技術(shù)甚至是五年后最有可能采用的技術(shù)，仍然是以傳統(tǒng)模式下的流水線為基礎(chǔ)。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(chǎn)模式(如模塊化生產(chǎn)設(shè)備、柔性生產(chǎn)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(jù)整體的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和技術(shù)發(fā)展的情況，從全局的角度制定數(shù)字化戰(zhàn)略。
通過數(shù)據(jù)分析支持決策
數(shù)據(jù)是數(shù)字化工廠的根本所在，需要投入巨資打造數(shù)據(jù)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(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)整合和內(nèi)存方面的技術(shù)能力不斷完善，數(shù)字化工廠與供應(yīng)鏈生態(tài)體系的實時整合成為了可能。通過機械設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸?shù)組RS和ERP系統(tǒng)，甚至是供應(yīng)商和客戶，企業(yè)能夠在整條供應(yīng)鏈中實現(xiàn)關(guān)鍵供需數(shù)據(jù)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(chǎn)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(nèi)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(jīng)認識到了這一點，并大力發(fā)展他們的大數(shù)據(jù)能力。
人才
數(shù)字化生產(chǎn)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(yīng)的人才。數(shù)據(jù)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(zhuǎn)型必須由高層掛帥、立即開始：企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要高層的領(lǐng)導和指導。隨著全球范圍內(nèi)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(diào)整員工的組成，需要相應(yīng)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(shù)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(shù)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(zhì)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(zhuǎn)而需要更多的數(shù)據(jù)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(yīng)該以身作則地領(lǐng)導整個數(shù)字化轉(zhuǎn)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(chǎn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，在開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，企業(yè)領(lǐng)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(shù)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(shù)的信任，確保他們欣然使用這些新技術(shù)，并從上到下建立起以數(shù)字化為導向的企業(yè)文化。
通向數(shù)字化工廠的藍圖
領(lǐng)先的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)在數(shù)字化工廠的建設(shè)和發(fā)展方面邁出了堅實的步伐，在提升生產(chǎn)效率的同時，能夠迅速可靠地生產(chǎn)出更多定制化、高質(zhì)量的產(chǎn)品服務(wù)于市場。
對于許多沒有打算建設(shè)數(shù)字化工廠的企業(yè)而言，缺乏一套數(shù)字化的愿景和企業(yè)文化是讓他們裹足不前的最大阻礙。在我們看來，這正是數(shù)字化工廠先行者們不可獲取的一大要素。數(shù)字化愿景不僅只是考慮各項技術(shù)，而且還定義了這些技術(shù)如何在整個產(chǎn)品生命周期和企業(yè)生態(tài)圈中相互配合。阻礙企業(yè)制定數(shù)字化工廠計劃的其他因素還包括機會不定、經(jīng)濟效益不明、投資代價不菲。
綜合考慮這些因素，企業(yè)所需要的不僅僅是一套清晰的愿景，更需要一張切實可行的數(shù)字化路線圖。我們制定了一套由六個環(huán)節(jié)組成的藍圖，協(xié)助企業(yè)制定或優(yōu)化路線圖，成功應(yīng)對通向數(shù)字化工廠和工業(yè)4.0道路上的各項挑戰(zhàn)(見圖三)。
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(shù)的采用，許多技術(shù)很容易臨時倉促上馬。對于各項技術(shù)如何匹配整體戰(zhàn)略和運營目標，如何與其他現(xiàn)有技術(shù)配合，企業(yè)需要有明確的想法，數(shù)字化愿景也應(yīng)該涵蓋整個組織，讓數(shù)字化工廠應(yīng)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(shù)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。
設(shè)立試點項目
數(shù)字化的經(jīng)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(shù)概念和演示，因此可能導致難以爭取到資金和利益相關(guān)方的認可。
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。
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(chǎn)基地縱向整合從數(shù)字化工程設(shè)計到以實時數(shù)據(jù)為支撐的生產(chǎn)規(guī)劃，是一種可行的試點方案。在主要的生產(chǎn)設(shè)備上安裝傳感器和執(zhí)行裝置，或者使用數(shù)據(jù)分析來探索預(yù)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(chǎn)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(lǐng)先者合作，加快數(shù)字化創(chuàng)新的步伐。
確定所需的能力
生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)?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(zhì)量或增強業(yè)務(wù)本身等特定的目標。應(yīng)該根據(jù)試點中汲取的經(jīng)驗，從組織、人才、流程和技術(shù)四個戰(zhàn)略的維度，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)戰(zhàn)略和整體業(yè)務(wù)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(gòu)。
成為數(shù)據(jù)分析和互聯(lián)方面的領(lǐng)先者
流程及質(zhì)量改善、資源管理、預(yù)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(guān)。傳感器協(xié)助收集數(shù)據(jù)，在信息層進行分析，然后傳回聯(lián)網(wǎng)的物流設(shè)施和生產(chǎn)設(shè)備上實時調(diào)整生產(chǎn)。每家企業(yè)都需要熟練掌握能生成和傳輸數(shù)據(jù)的互聯(lián)工具與系統(tǒng)，以及用于改善效率和質(zhì)量的分析工具。
推動工廠向數(shù)字化轉(zhuǎn)型
通向數(shù)字化工廠之路是一條轉(zhuǎn)型之路。如同其他轉(zhuǎn)型一樣，管理變革及其對員工的影響，是成功的關(guān)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(lǐng)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(zhuǎn)型進程。同時，還需要設(shè)計簡練的匯報渠道，確保數(shù)字化團隊側(cè)重于各類增值活動而不是疲于應(yīng)付各類行政要求。
將數(shù)字化工廠與企業(yè)的數(shù)字生態(tài)圈結(jié)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(nèi)部的縱向整合。在工廠內(nèi)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(yīng)該發(fā)揮更大的作用。當企業(yè)橫向地將整條供應(yīng)鏈上的供應(yīng)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(diào)整規(guī)劃和生產(chǎn)情況，靈活地根據(jù)客戶的要求做出調(diào)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(shù)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(chǎn)執(zhí)行，還能深化企業(yè)與具有戰(zhàn)略意義的供應(yīng)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(chǎn)品中整合數(shù)字化功能，就有可能打造出一系列的服務(wù)，將抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成具體的價值。生產(chǎn)流程本身也能通過多種途徑將收集起來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(wù)模式，不再只是注重生產(chǎn)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(wù)領(lǐng)域。
國內(nèi)數(shù)字化工廠的省思
國務(wù)院于2015年審議通過了由百余名院士專家起草的“中國制造2025”，為中國實施制造強國戰(zhàn)略做出了頂層計劃和路線圖。數(shù)字化工廠通過新一代信息技術(shù)，貫穿了流通、生產(chǎn)、管理等制造活動的各個環(huán)節(jié)，深度融合了工業(yè)化和信息化，是中國制造2025的重點發(fā)展方向之一。由于各級政府提供的財政激勵和支持，企業(yè)對于數(shù)字化工廠的投資興趣日益濃厚。近年來，中國在家電、工程機械、石化、消費品等眾多行業(yè)涌現(xiàn)出了一大批數(shù)字化工廠的應(yīng)用實例。
中國數(shù)字化工廠的蓬勃發(fā)展固然可喜，但我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題。當我們與希望建設(shè)數(shù)字化工廠的客戶接洽時，通常能聽到他們表示：“我們想造一座類似于某企業(yè)的全自動工廠或‘智能化’工廠”。而我們接下來拋出的問題自然是“貴公司如何定義‘智能化’?是否有清晰的數(shù)字化工廠戰(zhàn)略?是否有明確的各項評估指標?”然而，大多數(shù)企業(yè)并不能明確闡述他們希望中的數(shù)字化工廠，而是寄希望于有現(xiàn)成的智能化工廠定義，能夠毫不費力地直接照搬。在我們看來，數(shù)字化工廠的定義以及對成功的評判指標建立在多種因素之上。
戰(zhàn)略：自上而下
我們觀察到不少項目由于缺乏整體性的戰(zhàn)略規(guī)劃，導致對未來數(shù)字化的具體需求不甚明晰，對企業(yè)當前數(shù)字化水平認知不足，從而無法客觀地判斷兩者間的差距，確定所需補強的能力。許多中國企業(yè)從軟件(技術(shù))和硬件(設(shè)備)的角度考慮數(shù)字化工廠的開發(fā)建設(shè)，依靠內(nèi)部經(jīng)驗豐富的工程師和專業(yè)人員與外部供應(yīng)商合作，通過對各類解決方案的整合來實現(xiàn)生產(chǎn)線上特定環(huán)節(jié)的自動化和跟蹤。此舉雖然有效，但在很多情況下并未解決“為什么要建設(shè)數(shù)字化工廠”這個根本性的戰(zhàn)略層面問題。
因此，企業(yè)應(yīng)該以自上而下的方式推進數(shù)字化工廠的建設(shè)，從戰(zhàn)略、產(chǎn)品設(shè)計、運營模式變化等整體的角度考慮問題，根據(jù)自身的實際情況和目標來挑選合適的技術(shù)，而不是盲目地追求所謂的尖端技術(shù)。例如，海爾以互聯(lián)工廠為核心的發(fā)展戰(zhàn)略，既符合集團大規(guī)模定制的發(fā)展方向，同時契合海爾在模塊化和數(shù)字化的豐富經(jīng)驗，從而成功打造出了互聯(lián)工廠的生態(tài)體系。
效益：走出誤區(qū)
在某些特定的行業(yè)，尤其是在離散制造領(lǐng)域，數(shù)字化和自動化的程度取決于當前的基礎(chǔ)設(shè)施、所生產(chǎn)的產(chǎn)品以及整個生產(chǎn)流程。要實現(xiàn)高度數(shù)字化或自動化，技術(shù)方面可能需要很長時間的積累方才可行。而從成本效益角度考慮，收回投資也需要很長一段時間。因此，如果純粹從投資回報的角度考慮效益問題，將使得企業(yè)在面對數(shù)字化工廠時躊躇不前。在可持續(xù)發(fā)展日益受到重視、生產(chǎn)安全不斷規(guī)范、勞動力紅利逐步消失的今天，數(shù)字化工廠所實現(xiàn)的節(jié)能減排、人機交互、遠程控制等緊跟當前形勢下的要求，能帶來顯著的社會效益。
企業(yè)可以將一些定量指標，例如生產(chǎn)效率、單人產(chǎn)出、能耗、質(zhì)量控制(次品率)、生產(chǎn)周期等，用于評估數(shù)字化工廠的效益。而減少人工作業(yè)、提升員工士氣(工作不再無聊，而是更加有趣、附加值更高)和加大員工忠誠度等定性指標也能用于輔助評估。行業(yè)和企業(yè)本身訴求的不同也會對指標的選擇產(chǎn)生一定的影響。除了生產(chǎn)效率、良品率、生產(chǎn)周期等常見指標外，某領(lǐng)先的紡織企業(yè)還選擇了換產(chǎn)時間、用工人數(shù)等指標來衡量其數(shù)字化工廠的成效，而某工程機械巨頭針對其示范車間則加入了生產(chǎn)誤操作、物流效率等指標，解決其自身痛點。
技術(shù)：全局考慮
中國制造業(yè)的自動化和數(shù)字化發(fā)展時間相對較短，即使是在同一行業(yè)內(nèi)，企業(yè)的自動化程度和技術(shù)路線也大相徑庭。數(shù)據(jù)分布較為分散，難以獲得數(shù)字化工廠所需要的產(chǎn)品全生命周期的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)，同時使得標準的制定變得困難。在部分較為傳統(tǒng)的行業(yè)中，中國企業(yè)爭相計劃實現(xiàn)數(shù)字化工廠的跨越式發(fā)展。但是工廠車間里的設(shè)備落后，難以實時抓取和傳輸數(shù)據(jù)，是中國企業(yè)不得不面對的主要問題。盡管如此，仍然有以安燈系統(tǒng)為代表的解決方案能夠為人工作業(yè)提供補充，并有效地整合進工廠自動化。
同時，中國企業(yè)往往更注重單體設(shè)備的自動化率，忽略了生產(chǎn)體系是一個有機的整體，而且在ERP、MES和PLM等不同系統(tǒng)間的打通和整合方面也有待改進，能做到不同工廠間互聯(lián)的更是鳳毛麟角。因此，企業(yè)需要根據(jù)自身的數(shù)字化工廠戰(zhàn)略制定技術(shù)路線圖，分階段地推行各種技術(shù)轉(zhuǎn)型舉措，從而將實施的風險降至最低，避免對業(yè)務(wù)和運營造成沖擊。
人才：產(chǎn)教融合
數(shù)字化和自動化毫無疑問地會減少人工重復作業(yè)，改善工作環(huán)境，保障人身安全。我們認為，制造業(yè)能夠抓住此次機遇一改傳統(tǒng)以來“工作環(huán)境欠佳”的形象，通過升級來吸引更多新型人才。數(shù)字化工廠將生產(chǎn)運營流程高度一體化，由此對技術(shù)人才提出了更高的要求，過去單一領(lǐng)域的專才將不再適用，取而代之的將是橫跨多領(lǐng)域、學習能力更強、懂得數(shù)字化交付的復合型人才。
參照國外的先進經(jīng)驗，以課堂教育與實際工作相結(jié)合的職業(yè)教育體系能為產(chǎn)學合作制定數(shù)字化工廠培訓項目指明了道路。例如，某領(lǐng)先的機床企業(yè)直接與當?shù)氐墓た圃盒＝⑵鹇?lián)合學院，通過產(chǎn)教融合和資源互補，為其數(shù)字化工廠的建設(shè)定向培養(yǎng)和輸送人才。除了教育機制，職業(yè)培訓課程本身也需要做出調(diào)整，實現(xiàn)課程培訓的標準化，并在商業(yè)、自然科學和工程等傳統(tǒng)領(lǐng)域加大人才培養(yǎng)力度，培育出熟練掌握數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)品管理、項目管理、IT架構(gòu)或者信息安全的跨學科數(shù)字化工程師。
最后，由于數(shù)字化工廠的轉(zhuǎn)型需要多部門協(xié)調(diào)，往往需要頂層決策者對數(shù)字化有著較強的決心和較深的認識，能夠指導整個企業(yè)制定數(shù)字化戰(zhàn)略，帶領(lǐng)企業(yè)順利度過轉(zhuǎn)型，打造出成功的數(shù)字化工廠。
（轉(zhuǎn)載）
