數字化讓制造型企業(yè)從根本上改頭換面。隨著(zhù)企業(yè)對各類(lèi)創(chuàng )新技術(shù)的采用以及對不同資質(zhì)人才的聘用，新型的數字化工廠(chǎng)正悄然引領(lǐng)制造業(yè)的轉型，并推動(dòng)著(zhù)制造業(yè)的中心邁向高度定制化的產(chǎn)品和系統。
領(lǐng)先的制造型企業(yè)正采用一系列的先進(jìn)技術(shù)實(shí)現生產(chǎn)乃至整條供應鏈的數字化。這些技術(shù)包括大數據分析解決方案、端至端的實(shí)時(shí)規劃和互聯(lián)、自控系統、數字孿生等。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)揮出數字化的潛力，企業(yè)仍需要與主要供應商和大客戶(hù)實(shí)時(shí)互聯(lián)。
作為在電子商務(wù)和電子支付領(lǐng)域內全球公認的數字化領(lǐng)先者，中國在制造業(yè)領(lǐng)域內對數字化的應用卻仍處于起步階段。盡管“中國制造2025” 戰略的頒布為產(chǎn)業(yè)變革注入了強心針、突顯了戰略緊迫性，但只有在企業(yè)大膽擁抱數字化的情況下才能取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，并產(chǎn)生深遠影響。
在朝著(zhù)數字化轉型的道路上大步前行時(shí)，思略特從此次“數字化工廠(chǎng)2020 — 歐洲數字化工廠(chǎng)高管調研”中梳理出的關(guān)鍵發(fā)現以及提出的數字化工廠(chǎng)藍圖，將協(xié)助企業(yè)規避實(shí)施中的風(fēng)險，成功達成既定的目標。
就數字化工廠(chǎng)這一熱點(diǎn)話(huà)題，普華永道思略特德國公司2017年上半年對來(lái)自大型工業(yè)及制造業(yè)領(lǐng)域內的200位企業(yè)高管開(kāi)展了一次定量市場(chǎng)調研，并對行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的多位高管進(jìn)行了深度的訪(fǎng)談。
參與此次調研的高管均為各自企業(yè)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)或技術(shù)領(lǐng)域的決策者。據調研結果顯示，領(lǐng)先的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)完成了項目的試點(diǎn)工作，開(kāi)始著(zhù)手推廣數字化解決方案。以成熟的數字化戰略為依托，這些工業(yè)先驅者采用創(chuàng )新型的數字化戰略，擁抱全面的數字化轉型。此外，通過(guò)培訓和溝通，他們讓員工參與轉型，為企業(yè)的數字化成功做出自己的貢獻。
通過(guò)戰略、效益、技術(shù)和人才這四個(gè)維度（見(jiàn)圖一），我們詳細探究了數字化工廠(chǎng)背后的推動(dòng)力，或許能為計劃建設數字化工廠(chǎng)的中國企業(yè)提供一些參考。
數字化工廠(chǎng)在高層心目中的戰略地位甚高：調研結果顯示，91%的工業(yè)企業(yè)正投資數字化工廠(chǎng)，但認為他們的工廠(chǎng)已經(jīng)“完全數字化”的僅占6%。
數字化能?chē)@客戶(hù)提供更好的生產(chǎn)支持：在計劃對數字化工廠(chǎng)追加投資的受訪(fǎng)者中有四分之三的人表示，通過(guò)本地化制造來(lái)更貼近客戶(hù)，以及個(gè)性化、靈活化的生產(chǎn)是促成投資的兩大主要因素。
數字化工廠(chǎng)對“德國/歐洲制造”起到推進(jìn)作用：在計劃對數字化工廠(chǎng)追加投資的受訪(fǎng)者中總共有93%的人表示，有意在未來(lái)五年內將部分或全部的數字化工廠(chǎng)遷至德國。未來(lái)五年內的投資中有77%將用于新建數字化工廠(chǎng)或擴容。數字化正在強化歐洲工業(yè)中心的競爭力。
如果沒(méi)有數字化工廠(chǎng)的打算，那么企業(yè)可能會(huì )在未來(lái)喪失競爭力。實(shí)現數字化工廠(chǎng)需要資金投入，需要攜手內外部利益相關(guān)方來(lái)推行開(kāi)放式創(chuàng )新。此外，還需要聘請和培養人才，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)在建設數字化工廠(chǎng)的問(wèn)題上似乎準備淺嘗輒止，并沒(méi)有進(jìn)一步追加投資的意愿。鑒于數字化工廠(chǎng)能夠帶來(lái)的巨大利益，這些企業(yè)可能會(huì )被積極實(shí)現數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(chǎng)中生存，以客戶(hù)為中心是一大關(guān)鍵要素。企業(yè)不斷地貼近客戶(hù)，能夠更及時(shí)地對客戶(hù)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(hù)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(shí)生產(chǎn)和即時(shí)供貨等物流戰略的推動(dòng)，供應商更加貼近客戶(hù)，整條價(jià)值鏈的本地化程度不斷提升。
許多企業(yè)利用數字化來(lái)提升工廠(chǎng)柔性，更好地應對客戶(hù)需求的波動(dòng)。為了充分利用這些工廠(chǎng)的潛力，企業(yè)計劃在占主要收入來(lái)源的市場(chǎng)中新建或擴建工廠(chǎng)。從推動(dòng)生產(chǎn)決策的力度看來(lái)，對客戶(hù)的聚焦遠遠大于勞動(dòng)力成本。
短期內難見(jiàn)回報 — 對數字化工廠(chǎng)的投資是戰略性的舉動(dòng)，收回投資需要兩到五年：近半數的受訪(fǎng)者希望能在五年內收回對數字化運營(yíng)的投資，而僅有3%的受訪(fǎng)者希望在一年內收回投資。
企業(yè)希望五年后顯著(zhù)提升效率：幾乎所有的受訪(fǎng)者（98%）都將提升效率視為投資數字化工廠(chǎng)的主要原因。綜合規劃、資產(chǎn)利用率提升、質(zhì)量成本降低以及自動(dòng)化均有助于效率的提升。
大多數的受訪(fǎng)企業(yè)將收回數字化工廠(chǎng)投資的期限定為五年。我們相信，決定的背后是翔實(shí)的商業(yè)論證和對投資的仔細考量。隨著(zhù)企業(yè)對各種數字化工廠(chǎng)解決方案的不斷熟悉，他們對所需的實(shí)施時(shí)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(chǎng)效率之外，數字化工廠(chǎng)還能帶來(lái)其他一些效益。例如，在航空領(lǐng)域，有些企業(yè)利用數字化工廠(chǎng)解決方案開(kāi)展先進(jìn)的飛機及發(fā)動(dòng)機設計，打破了傳統制造的局限性。此外，數字化工廠(chǎng)還能幫助企業(yè)減少能源和原材料的消耗，實(shí)現可持續發(fā)展的目標。企業(yè)正在利用數據來(lái)改善資源效率，讓供應鏈更合理，實(shí)現按需訂購原材料，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)在規劃無(wú)人值守工廠(chǎng)，在這些工廠(chǎng)中，電力將按需消耗。根據最新數據顯示，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，在數字化工廠(chǎng)的協(xié)助下，工業(yè)品企業(yè)在節能方面仍有潛力可挖。
通過(guò)綜合的制造執行系統 (MES) 實(shí)現工廠(chǎng)內外部互聯(lián)：數字化的第一步，是通過(guò)共用基礎架構實(shí)現機器與其他資產(chǎn)間的互聯(lián)。MES系統能實(shí)時(shí)規劃和控制生產(chǎn)，提升效率、生產(chǎn)柔性和資產(chǎn)利用率。為了實(shí)現效益最大化，MES系統需要與ERP系統整合，從而讓企業(yè)不僅實(shí)現內部流程的數字化，還能實(shí)現整條供應鏈的數字化。
協(xié)作機器人、數字孿生或增強現實(shí)等技術(shù)促使運營(yíng)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)量的數字化技術(shù)正在迅速普及 — 未來(lái)五年，采用這些技術(shù)的企業(yè)數量有望翻番。工人和機器間的協(xié)作是重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，并誕生了數字孿生這種虛擬工廠(chǎng)的表現形式。增強現實(shí)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(guò)預測性數據分析和機器學(xué)習等手段做出更明智的決策：人工智能和數據分析是數字化工廠(chǎng)的推動(dòng)力，半數以上的調研對象企業(yè)已經(jīng)采用了智能化算法來(lái)做出更合理的運營(yíng)決策。工廠(chǎng)內部和企業(yè)生態(tài)系統內部的全面互聯(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。
利用MES實(shí)現工廠(chǎng)內外部互聯(lián)
工廠(chǎng)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(guò)MES等技術(shù)，以傳感器讀取頻設識別芯片上的數據并傳輸到數據平臺，將零部件、機器、生產(chǎn)管理、運輸車(chē)輛、工人甚至產(chǎn)品相互連接（見(jiàn)圖二）。例如博世力士樂(lè )在洪堡 (Homburg) 工廠(chǎng)開(kāi)展了頻射識別跟蹤技術(shù)的全球試點(diǎn)（參見(jiàn)“博世力士樂(lè )：通過(guò)互聯(lián)實(shí)現批量定制”）。
通過(guò)使用MES，利用信息進(jìn)行實(shí)時(shí)規劃和控制成為可能。
通過(guò)使用MES，利用信息進(jìn)行實(shí)時(shí)規劃和控制成為可能：根據數據分析，感知或預測意外事件，并生成應對或優(yōu)化的相關(guān)行動(dòng)。部分企業(yè)還開(kāi)發(fā)出基于系統的貯存監控系統，防止庫存缺貨并優(yōu)化庫存水平。
許多企業(yè)還將眼光投向了數字化工廠(chǎng)之外的領(lǐng)域，力爭橫向整合從供應商、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )到客戶(hù)的整條價(jià)值鏈。更先進(jìn)的跟蹤系統加上與ERP系統的動(dòng)態(tài)連接，使得數據透明，能夠使用數據分析來(lái)優(yōu)化整條供應鏈的規劃。如同工廠(chǎng)內部聯(lián)網(wǎng)一樣，這些流程也會(huì )利用傳感器和射頻識別芯片來(lái)生成數據并傳遞到中央規劃平臺（包括與主要價(jià)值鏈伙伴的接口）。單純的系統互聯(lián)并不足以支撐這一目標。為了實(shí)現真正的同步，打通客戶(hù)需求、供應不足等外部因素與內部生產(chǎn)之間的對接，企業(yè)必須開(kāi)發(fā)集成度更高的系統（MES、ERP、傳感器），并且需要克服各自為政的企業(yè)文化。
利用數字化技術(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(lèi)數字化技術(shù)來(lái)協(xié)助工人提高生產(chǎn)效率并改善流程。毫無(wú)疑問(wèn)，數字化工廠(chǎng)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(dòng)APP在內的各種工具，使其在需要的時(shí)候能夠訪(fǎng)問(wèn)各類(lèi)信息。實(shí)時(shí)質(zhì)量檢測也日益普及，這項技術(shù)使得工人能夠及時(shí)認識到錯誤并進(jìn)行糾正，而生產(chǎn)流程的準確性也會(huì )自動(dòng)地進(jìn)行反復核查。此外，部分企業(yè)正采用移動(dòng)APP來(lái)協(xié)助員工更好地開(kāi)展遠程協(xié)作。機器人和其他數字化技術(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先編程所規定的任務(wù)，工人們還能通過(guò)交互的方式“訓練”這些機器人。他們無(wú)需耗費大量時(shí)間進(jìn)行編程，只需重復自己的動(dòng)作即可。我們發(fā)現，人機協(xié)作是發(fā)展的重點(diǎn)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(dòng)化，但卻很少有企業(yè)計劃采用相應的技術(shù)來(lái)提高對于人機協(xié)作的接受程度。
隨著(zhù)無(wú)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(lái)提升效率并減少錯誤。如今的系統已遠非按照預定路線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)取貨那么簡(jiǎn)單，物流環(huán)節不僅朝著(zhù)真正的無(wú)人化方向發(fā)展，而且還能通過(guò)互聯(lián)系統識別需求，向自我制導的運輸系統傳達指令，實(shí)現實(shí)時(shí)響應。這些系統之間以及與聯(lián)網(wǎng)的工作臺和倉庫之間互相傳遞信息數據，動(dòng)態(tài)地應對供需的變化。
通過(guò)結合產(chǎn)品和生產(chǎn)線(xiàn)的數字孿生，能夠在實(shí)際啟動(dòng)前模擬測試新的生產(chǎn)流程并進(jìn)行優(yōu)化。
目前，將產(chǎn)品、設備、整條生產(chǎn)線(xiàn)和工廠(chǎng)基礎設施以數字化的方式呈現，即所謂的“數字孿生”已經(jīng)成為可能。這項技術(shù)主要用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或生產(chǎn)規劃階段，能夠讓提升開(kāi)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(guò)結合產(chǎn)品和生產(chǎn)線(xiàn)的數字孿生，能夠在實(shí)際啟動(dòng)前模擬測試新的生產(chǎn)流程并進(jìn)行優(yōu)化。如果能與合作伙伴共同使用數字孿生，則能夠讓他們更好地優(yōu)化自己的流程進(jìn)行匹配。數字孿生也是虛擬現實(shí)、增強現實(shí)、遠程維護等多種應用的基礎。值得注意的是，目前最受歡迎的數字化工廠(chǎng)技術(shù)甚至是五年后最有可能采用的技術(shù)，仍然是以傳統模式下的流水線(xiàn)為基礎。在這種情況下，或許需要從根本上反思制造戰略甚至是企業(yè)的生產(chǎn)模式（如模塊化生產(chǎn)設備、柔性生產(chǎn)流程等），但許多企業(yè)都不愿承擔這種風(fēng)險。我們認為，企業(yè)需要根據整體的業(yè)務(wù)戰略和技術(shù)發(fā)展的情況，從全局的角度制定數字化戰略。
通過(guò)數據分析支持決策
數據是數字化工廠(chǎng)的根本所在，需要投入巨資打造數據分析和系統整合方面的能力。通過(guò)傳感器，未來(lái)的數字化工廠(chǎng)能夠產(chǎn)生海量的數據。隨著(zhù)數據整合和內存方面的技術(shù)能力不斷完善，數字化工廠(chǎng)與供應鏈生態(tài)體系的實(shí)時(shí)整合成為了可能。通過(guò)機械設備產(chǎn)生的數據傳輸到MRS和ERP系統，甚至是供應商和客戶(hù)，企業(yè)能夠在整條供應鏈中實(shí)現關(guān)鍵供需數據的實(shí)時(shí)交互。在未來(lái)，數字化工廠(chǎng)將能夠在客戶(hù)需求不足的生產(chǎn)期間規劃各類(lèi)維護和停工檢修安排，實(shí)現利潤率的最優(yōu)化。
實(shí)現工廠(chǎng)和整個(gè)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(jīng)認識到了這一點(diǎn)，并大力發(fā)展他們的大數據能力。
數字化生產(chǎn)意味著(zhù)打造數字化勞動(dòng)力：數字化工廠(chǎng)需要全新的工作方式。勞動(dòng)力的組成將會(huì )發(fā)生變化，企業(yè)需要招聘和挽留相應的人才。數據科學(xué)家需要發(fā)現智能算法來(lái)提升運營(yíng)表現，而人機智能交互也需要全新的技能。數字化培訓項目以及招聘外部的“數字原住民”能確保成功打造數字化工廠(chǎng)。
數字化轉型必須由高層掛帥、立即開(kāi)始：企業(yè)的數字化轉型需要高層的領(lǐng)導和指導。隨著(zhù)全球范圍內的競爭對手邁上數字化之路，企業(yè)需要立即行動(dòng)起來(lái)。
數字化工廠(chǎng)需要截然不同的工作方式，企業(yè)因此也需要打造數字化的勞動(dòng)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(zhù)我們步入人機交互的新時(shí)代，人才對數字化工廠(chǎng)的影響力不容低估。
數字化工廠(chǎng)能協(xié)助企業(yè)面臨老齡化社會(huì )的挑戰。隨著(zhù)大批技術(shù)工人退休，大多數行業(yè)可能面臨熟練勞動(dòng)力短缺的局面。數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字化工廠(chǎng)所需的技能，企業(yè)需要與商界、政界和學(xué)術(shù)界積極合作，解決合格人才短缺的問(wèn)題。當然，在培訓和教育方面的投入代價(jià)不菲，但通過(guò)效率改善所帶來(lái)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(lái)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(zhù)的變化。數字化工廠(chǎng)對流水線(xiàn)工人的需求將降低，轉而需要更多的數據分析師和程序員。
問(wèn)題的解決不僅僅是招聘更多的人才和培訓現有員工這么簡(jiǎn)單。高層應該以身作則地領(lǐng)導整個(gè)數字化轉型，并在整個(gè)企業(yè)中貫徹持續學(xué)習的精神。員工依然是整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節的關(guān)鍵，在開(kāi)展數字化轉型的過(guò)程中，企業(yè)領(lǐng)導人需要與員工并肩戰斗保持溝通，選擇員工接受程度高的新技術(shù)進(jìn)行推廣，讓他們擺脫高強度的重復勞動(dòng)或減少錯誤的發(fā)生，從而贏(yíng)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字化為導向的企業(yè)文化。
人才：產(chǎn)教融合
數字化和自動(dòng)化毫無(wú)疑問(wèn)地會(huì )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以來(lái)“工作環(huán)境欠佳”的形象，通過(guò)升級來(lái)吸引更多新型人才。數字化工廠(chǎng)將生產(chǎn)運營(yíng)流程高度一體化，由此對技術(shù)人才提出了更高的要求，過(guò)去單一領(lǐng)域的專(zhuān)才將不再適用，取而代之的將是橫跨多領(lǐng)域、學(xué)習能力更強、懂得數字化交付的復合型人才。
參照國外的先進(jìn)經(jīng)驗，以課堂教育與實(shí)際工作相結合的職業(yè)教育體系能為產(chǎn)學(xué)合作制定數字化工廠(chǎng)培訓項目指明了道路。例如，某領(lǐng)先的機床企業(yè)直接與當地的工科院校建立起聯(lián)合學(xué)院，通過(guò)產(chǎn)教融合和資源互補，為其數字化工廠(chǎng)的建設定向培養和輸送人才。除了教育機制，職業(yè)培訓課程本身也需要做出調整，實(shí)現課程培訓的標準化，并在商業(yè)、自然科學(xué)和工程等傳統領(lǐng)域加大人才培養力度，培育出熟練掌握數據分析、產(chǎn)品管理、項目管理、IT架構或者信息安全的跨學(xué)科數字化工程師。
最后，由于數字化工廠(chǎng)的轉型需要多部門(mén)協(xié)調，往往需要頂層決策者對數字化有著(zhù)較強的決心和較深的認識，能夠指導整個(gè)企業(yè)制定數字化戰略，帶領(lǐng)企業(yè)順利度過(guò)轉型，打造出成功的數字化工廠(chǎng)。