有网络传言说继工业4.0之后,在德国办公数据化会议后的记者招待会上德国总理默克尔宣布德国又将推进一项新的工程—办公4.0,预计不久的将来,钢铁侠托尼史塔克的炫酷办公室和贾维斯管家就会出现在德国了。德国Fraunhof研究所已经造出了感应员工各种身体需求的电脑。

不论办公4.0这样酷炫的提议是否是真的,但德国工业4.0已然确定——

思略特咨询公司(Strategy)和普华永道(PwC)联合市场研究机构TNS Emnid最近针对工业4.0这一行业关注热点进行了一项调研,包括235家德国工业企业和员工,涉及制造和工程、电子和电气系统、信息与通信、汽车与流程等多个行业。随后由思略特咨询公司推出的《工业4.0:工业互联网的机遇与挑战》报告详细阐述了工业4.0(或者一些人所说的第四次工业革命)所带来的机遇与挑战。

实现工业4.0需要大量投资

思略特咨询公司的调研结果表明:工业4.0将极大地革新和颠覆企业产品和服务组合,进而提升客户满意度;工业4.0实现了产品、商业模式以及价值链的数字化和互联互通;要实现工业4.0,需要大量的投资,投资规模不可低估。

工业4.0的精髓是提升相关数据的可用性和集成度。目的是将价值链上所有的产品、公司和资源进行互联互通,从可用数据中挖掘附加值,从而最终实现客户价值的最大化。要实现工业4.0,必须要彻底革新相关流程、产品和服务组合,以及现有的商业模式。这些革新只有在公司高层的推动下才能成功。

研究显示,未来5年,企业在工业4.0解决方案上的投资将占其所有资本投资的50%以上。其中,预计到2020年,德国公司每年的投资将高达400亿欧元(即428.9亿美元),而放大到整个欧洲工业领域,类似投资每年可能会达到1400亿欧元(即1500亿美元)。此外,该研究预估:未来5年,企业80%的价值链将实现数字化。在将来,仅仅是机械上完美无瑕的产品将不足以在全球工业舞台上大放异彩、驰骋疆场。

目前,有关如何全面实现工业4.0的相关标准尚未制定,数据保护这一难题也未解决。根据调研参与者的反馈,要实现数字化需要企业员工具备特定的资质,这也为企业带来更多的挑战。为此,企业必须与政策制定者以及产业协会通力合作共同迎接这些挑战。

重大变革推动企业实施工业4.0

目前一些重大变革正推动着企业实施工业4.0解决方案。主要变革如下:

• 更好地集成和管理水平和垂直价值链:在所有调查的产业企业中,1/5的企业已经实现产业链上关键流程的数字化。然而,他们希望部署完工业4.0解决方案之后的5年,生产效能能够提升18%以上。

• 实现产品和服务的数字化和互联互通:物联网(Internet of Things)/务联网(Internet of Services)每年将平均贡献高达2~3个百分点额外收入。对于德国工业企业而言,这些额外收入每年将高达300亿欧元(即321.6亿美元)。对于整个欧洲工业,这一数字则将高达1100亿欧元(即1179亿美元)。其中1/5的受访企业期望其销售额增加20%以上。

• 创造数字商业模式,从而为客户提供量身定做的解决方案:数字商业模式不仅能够为客户提供重大价值,而且有潜力颠覆人们的工作和生活。数字商业模式的特点之一就是加深了价值链上的水平合作。通过集成数据分析功能,企业能够更好地满足客户需求。数字模式下,企业能够提供更广泛的解决方案,并加深与合作伙伴和客户的合作,从而提供更多的客户价值。

工业4.0解决方案的核心组件是能够对数据集中分析和应用。通过分析,可以集中审视企业流程,从而能够根据审视结果优化这些流程。近来,某汽车供应商通过实施大数据解决方案提升了交付产品的质量和可靠性。基于复杂的分析(高达8000亿数据条目以及50TB的年数据规模),此大数据方案实现了海量传感器数据的互联和处理。有了大数据方案,该公司能够及时发现有缺陷的部件,从而在生产流程中尽早排除。

为了确保数据能够在相应的价值链中安全交换,为产品贴上清晰的标签(比如条形码、RFID和NFC)以及通过实时数据来控制生产成为当代企业的主要关注点。物联网的一些典型特点(例如,应用更多的传感器、内置系统和互联设备,以及加深价值链上的水平和垂直合作)决定了物联网也将会在工业4.0中发挥重要的作用。

垂直数字化的其中一个方面就是确保数据和信息能够在多个环节中(包括销售、产品开发、制造、物流)实现一致流通。通过制造系统互联互通、系统瘫痪防护,以及分析能力改进,能够提升质量、增强灵活度和降低成本。

业界某家生产电子部件的龙头公司已经在其部分工厂内实施了先进的数字化技术改造。通过对各种流程以及价值链进行了改进,不仅大大减少了制造过程中的出错率,而且大大提升了工厂效能。其具体改进点包括:

• 实现了开发、供应链数据,以及制造流程的垂直可用性和集成;

• 提升了实时数据分析能力和数据管理;

• 为所有系统和组件分配了专有IP地址;

• 重要流程全部实现了自动化;

• 持续不断地度量所有流程和参数。

提升资源利用率和效能

随着业界希望通过更少的原材料和能源生产出更多产品的呼声越来越高,工业4.0应运而生,提供最佳方案。工业4.0能够提升资源利用率和效能,从而为实现高效、可持续生产打下坚实的基础。

流程和价值链实现数字化以后,可能会带来一系列改进,其中包括:

• 更好地聚焦价值链的核心领域;

• 减少流程冗余环节;

• 实现质量损失的最小化;

• 增强灵活度以及流程一致性。

工业4.0解决方案能够帮助企业跟踪物料、产品和流程数据,从而更好地满足客户需求。例如,如今许多汽车和电子企业能够跟踪、监控来自供应商的全面信息,从而实现了产品的全生命周期管理。通过在制造中部署越来越多的驱动器和传感器,以及收集所有产生的数据(而非有选择性地收集数据),不仅能够满足日益增长的需求,而且不会降低赢利性。工业4.0很有可能是一个“大数据”环境。

建立数字商业模式

工业4.0提供的技术机会点能够帮助建立数字商业模式。在此商业模式下,由于数字化技术减少了传统的准入障碍,因而新加入的公司可以轻松地撬开现有市场并利用已有的客户关系。随着连接日益增长以及数据分析在各个流程中的广泛应用,固有的商业模式也会更加由数据驱动、更加高效和更加以客户为中心。这和调研中企业的诉求不谋而合。他们认为工业4.0所带来的最大益处就是能够提升企业的规划和控制能力以及增加客户满意度。

新型商业模式的主要关注点是如何集中使用数据以及如何实现产品和价值链的数字化。近年来,一些公司已经开发了相应的模式,通过更好地使用数据来获得附加值,例如谷歌(Google)就通过提供免费的数字化产品获得了大量的数据。新型商业模式的主要理念是利用数字化技术打破固有价值链,开辟以往无法实现的新的收入来源。

在开发新型商业模式方面,信息和通信行业目前已经走在前列。该行业已经开发了基于云以及“即服务”(as a Service)的主要商业模式,从而更好地使用IT基础设施和应用。并且,包括工程和生产企业在内的传统制造业正提供越来越多的面向解决方案的使用模式,而不是仅仅销售物理产品。系统运作所获得的数据能够用来创造新的附加值(例如,通过优化不同系统的容量使用率,可以充当“打印订单经纪人”这一角色)。

在电信行业,数字提供商也已开始迈向能够创造附加值的流程以及价值再分配,然而固有提供者只能为此买单。在其它行业(例如汽车行业),一旦颠覆性数字商业模式出现,与电信行业类似的变化也会发生。例如,谷歌最近获得了城市无人驾驶汽车专利,旨在帮助人们出行。这一举动所带来的附加值就是广告商可以有机会将客户免费地吸引到其商铺,同时解决了零售业务的问题。这一新型商业模式将会搅局现有机车厂商市场。

降低价值链成本

工业4 .0解决方案能够降低价值链上的成本,实现效率改进。因此,参与调研人员将整个供应链的投资、产品工程数字化、开发,以及制造自动化放在了同等重要的地位。

信息和通信企业重点关注产品和服务,从而实现灵活的实时制造规划和控制。他们尤其注重物流系统的提升。然而,机器制造行业的企业将投资更多地投入到制造自动化、制造执行系统(Manufacturing Execution Systems)的推广以及供应链实时数据记录方面。就有关工业4.0解决方案应用的计划投资方面,流程行业的企业们已经落后于其它行业。

在水平和垂直价值链上,数字化正风起云涌。水平价值链数字化以后,能够更好地集成和优化从客户(具体而言是从客户所属的企业)到供应商、以及从供应商到客户的信息和产品流动。这不仅涉及企业所有内部部门(包括采购、物流、规划和制造等)的集成和主动控制,还包括满足客户需求和服务请求所需的所有价值链上的外部合作伙伴。

为了抢占市场先机、保持市场竞争地位,防止落伍于其它快速发展的行业领域,各类企业不论大小都应该迈向工业互联网,实现价值链的数字化。工业4.0不是市场噱头,其正迅速成为现实,朝着工业企业走来。