工业4.0带来了什么?企业应该如何应对?(长文慎入!)

工业革命是最具影响力的重大历史性事件。很多人认为,到现在为止世界上只发生过三次工业革命。第一次发生于1700年代,以商用蒸汽机和纺织机为标志。大约在20世纪初,电力的广泛应用和大规模生产推动了第二次工业革命的进程。第二次世界大战后计算机的发展和应用则推动了第三次工业革命。

现在就断言由互联互通的数字技术的发展引发的第四次工业革命已经开始还有点为之过早。但是孔翰宁,这位德国国家科学和工程学院主任,在2011年用工业4.0来描述由德国政府资助的工业发展计划时就声称第四次工业革命已经来临。

当你仔细观察今天工业领域快速发展的数字化进程时,这一说法一点都不夸张。这标志着一种彻底的改变,而这种改变将快速推动很多公司的转型,并令很多企业目瞪口呆。

工业4.0这一术语融合了数字技术领域的多种创新技术,所有的技术现在都已经成熟,而且这些数字技术的融合注定将改变能源和制造业领域。这些技术包括高端机器人和人工智能;先进传感器;云计算;物联网;数据捕捉和分析;数字制造(包括3D打印);软件即服务和其他新的技术;智能手机和其他移动设备;利用算法引导控制汽车的平台(包括导航工具打车软件,快递和打车服务,自动设备);所有这些技术,设备和模式都将嵌入全球价值链中,许多国家中的企业都可以共享。

这些技术经常都是分离的,彼此没有结合在一起。但是当这些技术结合起来的时候,就能将实体世界和虚拟世界完美融合。这种改变将大大强化全球生产组织方式:将软件的可替代性和速度引入大规模的机械化生产中。在工业4.0模式下,利用数字化制造模式将产品设计和开发放在模拟实验室中完成。只有在大部分设计和工程问题解决之后,产品才会被生产出来。构成产业社群的机器网络变成了具有高度意识,且由高度灵敏的技术所组成的系统,不仅能够对人类指令做出快速反应,而且能够对自身的感知和自我引导做出反应。

这种形式的技术基础设施仍处于开发的早期阶段。但是它正在推动制造业的转型。率先拥抱工业4.0的企业能够跟踪其生产的每件产品,在产品被销售之后可以对复杂产品发出升级指令(同样软件也必须进行升级)。这些企业正在进行大规模的定制化生产:能够制造一批批的产品,而且成本和20世纪时的大规模生产相差无几,同时这些产品又是根据买方的特定要求生产出来的。随着技术进步和时代发展,这种趋势将会加快。这将引发更多的新产品和新服务,能够解决今天最困难的问题:气候变化和污染,能源需求,城市化的压力,以及老龄化带来的问题等。

工业4.0运动发端于德国,而且德国很多技术领先的工业企业都有很强的优势。经济学家杂志认为,这些工业企业包括巴斯夫,博世,戴姆勒,德意志电信,Trumf。工业4.0也在美国,日本,中国和北欧国家以及英国快速发展。像西门子和通用电气这种具有全球影响力的知名工业企业已经开始完全拥抱工业4.0模式;这两家公司的CEO和高管们都声称,工业4.0是企业的核心。

2015年,PWC调研了26个国家超过2000家工业制造企业,包括航空和国防;汽车;化学制造;电子;工程建筑;森林产品,造纸;工业制造;金属;交通和物流。在这次全球工业4.0调查中,三分之一的受访者认为他们的公司已经较好地将制造和数字技术融合,此外72%的受访者预计到2020年实现较高的融合。

这一发展态势表明企业预期工业4.0水平提高之后能够实现较好的商业回报。绝大多数受访者(86%)认为从开始到现在,先进的数字化技术使得企业生产成本下降了,收入增加了。几乎四分之一的受访者预计成本降低和收入增加在未来5年都能改善20%。

成本降低主要是由于效率大幅提升以及技术的融合。工业4.0代替了效率低下的传统系统,比如运营管理和企业资源规划系统,形成了一个覆盖企业内部的互联系统,成本还更低。由于近年来运营系统中的用户体验不断提升,员工在工业4.0模式下工作更加轻松,效率也更高。这减少了培训,支持和员工招聘成本,提高了工作效率。预测性分析,此前用来支持实时质量控制和维护,通过推动运营顺利进行,降低损坏故障率而降低成本。

收入增长主要来自于新兴的数字技术和产品,或者为客户增加了分析和其他新的数字服务。另外,实时数据让公司能够提供个性化产品和定制化解决方案,这将会比大规模生产带来更高的毛利。受访者中有55%的人预计在两年内就能看到投资回报,相比要求的投资金额,这是相对比较短的投资见效周期了。

技术互联网

随着公司越来越深度参与工业4.0,你就会发现由此带来的好处超越了数字技术本身,或者超越了销售新产品和新服务。工业4.0将公司,员工,供应商,合作伙伴,分销商和客户整个生态系统形成相互联系,相互融合的数字网络,并且和世界上其他网络联系在一起。

数字化的三个方面形成了工业4.0的核心。

1、企业运作的完全数字化,纵向(包括每种功能和整个体系)和横向(连接起供应商,合作伙伴,价值链上的分销商,并且各主体之间能够共享数据)融合。一个例子就是先进的库存管理系统,该系统连接起零售商,销售中心,物流,制造厂商和供应商。每个主体都能收到其他主体的相关数据,并且能自动完成订单,并且自动触发维护和升级要求。这有助于避免产品生产过剩和传统的供应短缺问题,整个生产和供应链条能够应对突发事件(如自然灾难),能够更加容易地在某个地区测试新产品和服务。

一个更加高级的案例是柔性制造设备的设计,使用可编程机器人来完成很多操作任务。这代表了实体世界的虚拟化。新产品,和整个全新的装配流水线能够在软件中就能制造出原型。几乎不用花费任何努力就能够实施新产品的设计,测试其缺陷,这样就能够避免出现不应有的失误。这些都使得开发新产品,将新产品推向市场更加容易,成本更低,这反过来不用大规模生产就可以测试新产品,而且同样成本更低更简便。

2、产品和服务的重新设计可以嵌入定制化设计软件中,这样就能够做到互动和及时响应,跟踪生产活动和结果。当捕捉到数据,并对数据进行分析时,产品和服务产生的数据能够表明他们的功效发挥程度和利用程度。例如,港口和建筑工地使用的设备现在能够检测到可能发生的机械故障,并且能够提前阻止。这种下一代的设备将能够比较各种设备的效率,并提出更加高效的配置建议。另一个例子是机动车软件,这类软件能够让汽车,卡车和其他车辆通过下载软件升级就能维修,而不用进行传统的机械维修。

对工业产品进行跟踪能让生产厂商知道谁在使用:用户如何使用,用户面临哪些问题,用户如何解决面临的难题。制造厂商能够使用这些数据开发新产品和服务。例如,打印机制造企业一直都是通过销售印刷机和提供服务来获得收入。当印刷机产生数据时,制造企业就知道什么时候印刷机在用,由此可以和用户协商打印价格。

3、和客户紧密互动,这是由新流程,新产品和新服务推动的。工业4.0使得价值链更做出积极响应,允许制造厂商更直接地接触终端客户,由此引导企业商业模式发展。像飞行发动机和软件之类多元化的产品正逐渐成为一种服务,经常是通过订阅付费形式销售的。其中一个例子就是Atlas Copco,位于瑞典的Nacka,生产空气压缩机的厂商,改变原来直接销售设备的业务模式,只对压缩空气进行收费。在客户所在地安装的机器能够监控压缩后空气的流动,并且根据客户需要进行调整。

工业4.0有助于形成一种新的业务模式,这种业务模式能够利用大规模定制化生产的优势,在这种生产方式下,实际上每一件产品都是同一批次生产出来的。目前,数字制造技术主要用来进行原型测试。但是随着这种技术的愈加成熟,以及软件和机器人技术和生产组装线更加融合,高水平的数字制造将成为未来生产制造的标准。家电制造企业海尔已经将其中国的洗衣机和电冰箱按照订单进行生产。客户通过计算机或手机,或者是在海尔专卖店里明确他们想要的产品规格和型号,这些数据将会直接传送到生产装备线上,相应的产品就制造出来。

要实现工业4.0,企业组织管理模式和组织结构必须进行重大转变。这种转变包括信息技术机构和数据管理方面的改变,管理和税收合规方面的重新调整,新的组织结构,以及—最重要的—以数字化为导向的企业文化,必须将数据分析作为企业核心能力。

要理解为什么数据分析对工业4.0那么重要,首先考虑一下上一个在经营方面的重大变革,发端于日本汽车制造业并席卷全球的质量和精益生产模式。“五个为什么”以及统计分析方法让制造工程师和装备线上的工作人员能够监控其工作的改善程度,不断提升效率,让自己适应工作变化。这就提高了产品的质量和可靠性。工业4.0让机器具有同样水平的精细化意识;让价值链具有自我意识。机器能够进行编程,这样当机器在浪费材料时就能发觉,能够自我改进。这样就能将那些信息直接告知公司领导人员,这就和GPS导航帮助司机避开拥堵路线一样的道理。

在普华永道研究工业4.0的过程中,很多企业都认为提高分析能力存在很大困难,缺乏具备专业技能的人才来从事数据分析工作。其他主要考虑的因素还有—数据质量较差,得不到合适的数据,缺乏高层支持—这都导致数据分析很难实施。工业 4.0的过程提供了关于客户需求和价值链方面的海量数据。但是如果企业无法解析这些数据,并且不能用数据分析结果来提高效率,也不能和供应商更加紧密合作,无法为客户开发真正需要的产品和服务,很多努力就会白费。

分析能够对企业经营进行深入研究,这能够帮助企业重塑经营运作。例如。分析客户使用机器方面的习惯能够帮助企业改善生产调度。关于员工招聘的数据能够帮助企业预测未来的企业需求情况。生产数据能够减少停工损失或提高生产能力。分析能够帮助企业进行权衡取舍:例如,数据分析结果或许能帮助使用公司决定在海外设立炼油厂,即便成本很高,因为这能保证延长正常运行时间,从而能带来更多的利润。

分析还能够让企业实现以前看起来不可能的目标。例如,很多公司努力改善企业生态足迹。分析能够识别浪费的材料,并提出重新利用的相关建议,或者可以将这类材料作为其他生产过程中的原料投入。分析能够揭示新的市场,或者当前市场增长的机会,这在以前没有数据分析能力的时候是做不到的。

先发优势和平台

当然,要实现工业4.0也会面对很多挑战。这需要数据开放和合作,在很多公司都无法适应这种开放和合作水平。必须的技术能力和人才都是比较缺乏的。这涉及到新型的组织生产模式。而且,也是最令人怯步的,这需要巨大的信念;今天必须进行巨大的投入,但是涉及到的很多产品和生产过程现在还不太清晰。

然而,那些观望的企业,想等到最后技术成熟后再进行投资的企业,都会落后于技术的发展。就像世界经济论坛创始人施瓦布在其最近的著作《第四次工业革命》中阐述的,“和之前的工业革命不同,这一次将是呈指数增长而不是线性增长。这一次不仅要改变‘什么’和‘生产方式’,而且会改变我们是谁。”

在受访的企业中,有71家约占总数的4%选择先行探索。这些先行企业表示他们自2013年以来已经将营业收入中的6%投入到工业4.0中去了,而且声称企业数字化水平和竞争优势都有所提高。他们在效率,降低成本和创新方面已经获得了良好的效果;有超过一半的企业预计其投资会获得较快的商业回报。

先行企业所具有的优势会将其带入一种良性循环状态,会使得企业比竞争对手行动更快。如果先行企业能够意识到其成本会下降,收入增加,那么企业就会在工业4.0战略中增加投资,这样就能进一步改善经营绩效—从而更能在竞争中获得优势。因此,在工业4.0投入方面落后的企业想要跟上先行企业的步伐必须加大投资。实施工业4.0战略将会给企业带来明显的竞争优势,这又会使得企业更容易获得投资者的支持,更容易融资。

另一个更引人注目的因素是先行企业将构建起企业自身发展的平台。平台是交流和通用技术的核心,能让众多供应商和客户互动交流。软件和互联网行业最成功的先行企业—亚马逊,苹果,易贝,脸谱,谷歌和微软—全都利用其强大且具有自身特点的平台巩固了企业的地位。苹果和谷歌,两家企业30%的收入来自其应用商店里的应用销售。

工业4.0领域的先行企业会获得同样的优势。通用电气和西门子已经作为平台创立者巩固了自身的行业地位。每家企业都开发出基于云技术的系统,能够连接各个公司的机器,设备,和系统(比如企业资源规划系统)—推动各自之间交易,运作和物流无缝衔接,同时也可以为所有企业收集和分析数据。

在这样一个工业平台上,从机器和系统中人们的行为收集到的市场情报信息,能够顺利地传送至产品开发和制造部门。来自多个供应商的设备和软件相互连接,超越了企业自身边界连接起价值链上的外部分销商和供应商。实际结果就是让客户更加贴近企业运作,分析客户数据更好地预测客户需求,改进产品,开发新的产品或服务。

小企业也能通过设立平台确立自身的行业地位。比如,一些太阳能面板制造企业,已经建立起创新性的收入模式,这种收入模式已经成为工业4.0模式的先驱。这些企业并不是直接将面板销售给企业客户,他们销售太阳能面板发出的电力。制造企业安装好面板(为高额的前期成本融资)以一定的价格进行维护和更新。作为交换,客户签订20-30年的合同。制造企业假设无论接下来的几十年里发生什么,其分析能力—包括天气,财务和运营数据,都能让企业采纳最新技术,并以较低成本传送电力。制造企业会使用传感器来检测设备损坏情况,能够保持面板表面干净整洁,当光电技术改进的时候也会更新面板。

平台在互联网4.0环境下非常成功,因为存在经济学家所谓的“锁定”现象。一旦客户习惯了综合性的技术平台—尤其是提供多种服务,成本不断降低,而且能为用户拓展网络的平台—那时候用户的转换成本就会非常高。每个新客户将其自身业务和网络连接起来,所以新的客户会不断进入。这种网络效应就会进一步促进锁定现象。

例如,在20到30年的时间里,一家太阳能面板生产企业的平台可能会通过工业4.0和其他公司的平台连接起来。这反过来会影响太阳能客户能做出的其他选择。随着这些客户增加相互关联的技术,他们可能就会发现他们的运作已经受制于这个生态系统里—同时竞争对手的客户也会也会受制于不同的生态系统。最终,两家或三家平台可能会覆盖行业的多数企业,就像苹果的IOS和谷歌的安卓现在平分智能手机市场。在工业4.0,就像其他技术领域,无论谁拥有了平台,获取了客户,都能将其自己的品牌置于所有其他企业的全部工作之上。

全球化加速器

随着第四次工业革命通过全球范围内的供应链和传感器网络紧紧将所有企业和各个国家联系在一起,第四次工业革命也不可避免地推动了全球化。同时,工业4.0又紧密地和当地企业联系在一起。这也有助于解释为什么调查结果会在每个地区都会有所不同。亚洲企业,尤其是日本和中国企业,预计将会从工业4.0的数字化中获得最大收益,其次是美国企业,欧洲和中东企业。日本企业已经是该领域最领先的,其次则是美国,然后是欧洲的企业。所有地区的企业预计在5年内会跟上工业4.0的发展步伐。

随着工业4.0在全世界的普及,新兴国家可能会受益最多。他们可以利用数字化技术在水平整合方面提高效率,同时能和全球制造业厂商合作。他们能够更紧密地和工业4.0平台合作,这样他们能够接触到更多的潜在客户。

这种融合趋势不断增强,这个时候确是国家之间的矛盾越来越严重的时候—很多政府正在采取各种措施让国际贸易更加困难。跨境人员流动和产品贸易实际上更加困难。但是工业4.0能够让公司仅仅转让公司的知识产权,包括软件,就能克服这些障碍,同时能让每个国家能够维持其自身的制造体系。例如,在未来的3D打印发展中,任何一个公司可以再任何地方设立一个商店,就可以制造零部件,备用件,以及工业设备,而不必通过海运来运送最终产品。企业运作将更加全球化,同时又更加本土化。

尚未解决的问题依然存在。例如各类实物商品相比无形产品—知识产权及相关产品的价值会快速减少,政府是否会改变海关和税收架构来体现这种变化吗?数字装配工厂是否被认为是真正的制造场所?这种类型的制造会创造就业么?还是会用技术代替就业岗位?随着软件和服务的知识产权价值的增加,新的网络安全问题会出现吗?或者在产品整个生命周期过程中跟踪产品是否会更容易实施针对知识产权盗用全球性规则?全球化近一个世纪的进程一直遇到新挑战和新风险;现在,我们站在新技术普及的边缘,挑战和风险将会来临,而且其形式将不同于以往。

公司的选择路径

数字化能力对于公司发展向工业4.0发展至关重要。提升数字化能力需要花费时间,也需要集中资源;渐进的路径是很重要的。但是你必须反应灵敏,这样你就不会丧失相对竞争对手的先发优势。以下6个步骤对于企业成功实施工业4.0非常重要:

1. 提前筹划工业4.0战略。现在就要评估企业自身的数字化水平,知道企业未来数字化水平的发展目标。为弥补这两者之间的差距要设定清晰目标。优先采用那些给企业带来最大价值的举措,确保这些举措和公司总体战略一致。公司所有领导都要承诺支持这些举措,他们的承诺要公之于众,让企业员工都知晓,公司员工会根据公司领导的行为和他们的预期采取行动。

2. 从试验项目开始。将试验项目作为概念验证项目,证明其商业价值。并不是每个项目都会成功,但是这些试验项目能帮助公司学会有用的方法。有了早期的成功,你就能获得组织内部的支持,能获得资金支持。对于早期的试验项目,确定一个相对狭窄的范围,但要包括工业4.0端对端的概念—从材料到售后服务。设计要讲究实用,以弥补缺失的标准或基础设施。

3. 确定需要的能力。在实验项目中学到的经验教训基础上,详细筹划实现目标所需要的能力,并且要为培养这些能力提出业务发展蓝图。包括技术设施,比如用户端口设计良好的信息技术基础设施。还包括招聘人才和培养人才以及吸引优秀企业参与的策略。公司在工业4.0方面的成功取决于公司拥有以及能够整合利用的技能和知识。

4. 成为数据分析领域的专家。工业4.0的成功取决于数据分析能力,以及高效且创造性地使用分析结论的能力。形成跨职能的分析能力,紧密围绕企业的战略优先领域,吸引内部员工和外部专家参与。能够将各个业务领域的数据融合在一起,例如,产品质量,物流和工程领域(这些功能此前可能只有独立且不兼容的监控系统)—并将这些方法应用到尽可能多的业务领域,尤其是能够突出公司特点或吸引客户的领域。学会从数据中获取价值,使用实时分析来引导产品满足客户需求,并持续改善生产流程。大处着眼,小处着手,要有概念验证项目。

5. 转型成为数字化企业。要攫取工业4.0的全部潜力可能要改变公司的运作和公司文化。公司领导层首先要有明确的态度,有清晰的领导指向,承诺和愿景。培育数据文化:所有员工需要像技术专家一样思考和行动,愿意参与实验,学会新的运营模式,由此能够适应每天的工作流程。记住一旦你要实施工业4.0,改变就不会停止。公司需要重塑自身各个方面,并且要比以前更快,这样才能保持领先。

6. 要有生态系统理念。要为客户开发完整的产品和服务解决方案。如果企业独立无法开发出综合性的解决方案,那就要找到合作伙伴或者和其他平台合作。你会发现和其他公司共享知识很难,那么就选择合作。但是要通过其他方式弥补公司不足—如拥有技术标准—那样你才能从你无法掌控的平台中获利。当公司深入理解了消费者的行为,并且在合作伙伴,供应商和客户的复杂生态中,能够为公司寻找独特的定位,那你的公司业绩就能实现质的飞跃。

最后,不要因为宣传得天花乱坠而盲目实施工业4.0,要从企业的实际出发决定是否实施工业4.0。如果一个企业真正理解了工业4.0对其自身的意义,那它将获益良多。这种本质上的变化会超越公司的边界—可能会超越企业所在国的边界。

原文发布于微信公众号 - 点滴科技资讯(DDKJZX)

原文发表时间:2016-05-30

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