cookieOptions = {...}; .工業 4.0:重新設想 COVID-19 之後的製造營運 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2020年8月19日 星期三

A Revolution Sweeping the World - the 4th Industrial Revolution




武漢肺炎大流行之前,工業 4.0 技術已經在改變製造商的營運方式。 現在,採用工業 4.0 在技術的有與無之間–有所區別。


即使在 COVID-19 最初的影響,在世界部分地區已開始減弱,嚴重的錯位似乎仍可能在未來一段時間內成為現實,高管人員不斷面臨新的壓力。例如,在麥肯錫最近對亞洲製造商的調查中,因突然的材料短缺而造成的掙扎,是一個普遍的問題(45%的受訪者表示),需求急劇下降(41%),而工人卻無所作為(30%)。

然而,甚至在武漢肺炎大流行之前,動盪就已經成為供應鍊和製造業領導者的口號。隨著企業適應下一個常態,高管們正在努力解決長期問題:製造業及其供應鏈將如何應對 COVID-19?

最重要的是,它們可能更加的數位化,正如在對危機的立即反應中,已經顯而易見的那樣。行業領導者正在利用工業 4.0 解決方案:39% 的企業,已採用神經中心或控制塔的方法,來提高端到端供應鏈的透明度,大約四分之一的企業正在實施快速跟蹤的自動化計劃,以防止來自 COVID-19 出現的工人短缺。

「加速」是口號。包括連接性、高級分析、自動化和高級製造技術的工業 4.0(圖表1)在 COVID-19 之前就獲得了發展動力,從而幫助公司,從生產效率到產品客製化,並透過服務效率和新商務模式的創建,提高速度加快了市場的運作。 


採用工業 4.0 雙速技術
但是,在諸如 COVID-19 之類的危機背景下,工業 4.0 的角色變得更加關鍵。在危機期間,使用數位解決方案的使用者,比同儕行動得更快,距離更遠,因此可以更好地度過風暴。

當公司考慮恢復營運,並為應對未來危機而努力時,使用數位技術將成為許多人的頭等大事。麥肯錫最近對製造業和供應鏈專業人士的調查發現,有 93% 的人計劃專注於其供應鏈的彈性,而 90% 的人計劃投資於數位化人才。

但是,由於兩個相反的力量,即在應對現金保護所施加的約束的情況下,需要發展應變能力和敏捷性來應對危機,技術採用的上升可能是不對稱的。採用途徑的三種原型可能出現。

加快採用快速共贏的解決方案,以幫助公司響應和適應新規範,例如跟踪員工的健康狀況,在工廠加強安全距離,以及支持遠端協作。數位工作指導,基於增強實境的操作員協助,以及依賴簡單、廉價的改造自動化的案例,也可能變得越來越普遍,而與公司現有的技術基礎架構無關(圖2)。


例如,數位性能管理(DPM)在許多公司中,都是很流行的早期使用案例,其中包括幾家小型精密工程公司,DPM 的試驗幫助他們將生產率提高了 40% 至70%。

數位雙胞胎和物流自動化等解決方案的差異採用率更高,它們屬於需要基礎資訊技術(IT),營運技術(OT)和數據基礎架構的中間類別。那些已經具備關鍵能力的公司,例如製造執行系統,IT / OT 堆棧、數據市集或數據池,可能會加快步伐,而缺少這些先決條件的組織(尤其是中小企業)具有挑戰性的財務或流動資金頭寸 - 可能會延遲實施,直到他們能夠建立基礎或找到所需的投資資金。

幾種自動化技術已經被採用。從歷史上看,中國製造商佈署工業機器人的速度,是其他地區的製造商的三倍。這種態勢似乎在 2020 年第一季逐漸減弱,當時中國的機器人銷量與 2019 年同期相比下降了20%。

然而,在我們最近的調查中,超過三分之一的中國受訪者表示,他們的公司加快自動化計劃的步伐,相比之下,亞洲其他地區僅佔 16%,世界其他地區則只有 18%。

對於需要較高資本支出,且投資回收期不明確,或長期的解決方案,延遲採用的可能性更大。示例包括區塊鏈、奈米技術和最先進的自動化系統。

工廠四面牆之外的彈性數位化未來
公司可以將數位解決方案,佈署到製造工廠的四面牆之外,跨越端到端的價值鏈,以解決與供應商或生產工廠供應鏈中斷,管理工作場所健康風險的營運挑戰相關的計劃(和重新規劃)挑戰。 運輸方式或倉庫帶來的交付挑戰。

營運計劃
製造和供應鏈營運的核心要素,即計劃,傳統上是單獨進行的,需求預測、供應計劃、生產計劃、物流計劃,以及銷售和營運計劃(S&OP)均由單獨的團隊處理。全球貿易流和價值鏈的中斷迫使公司打破孤島,以提高端到端的可見性。結果,優化計劃的潛在影響更加明顯。但這還需要更複雜的分析方法,以及跨多個職能部門和利益相關者的協作。

考慮需求預測。傳統的預測算法依靠相對簡單的統計工具,來推斷先前的需求,前提是假設自變量(例如先前的銷售)和因變量(未來需求)之間的關係,可能​​保持不變。此外,公司通常僅使用內部數據,可能結合過去的銷售趨勢和客戶信號,來獲取將來的訂單。 COVID-19 規模的外部衝擊,使這種傳統的需求預測過程陷入癱瘓。

相反,自主計劃依賴於人工智慧和機器學習算法,這些算法不僅由內部數據補充,而且還由供應商、客戶、天氣預報員、人口統計來源,和更廣泛的經濟指標,所提供的外部數據集進行補充。合併這些附加變量,可幫助組織更有效地應對不斷變化的動態和外部衝擊。先進的分析還可以優化整個價值鏈的計劃,這是傳統分析工具孤立的方法所無法實現的(圖3)。


製作產品
COVID-19 造成的製造業中斷有許多根源,從安全隔離措施和交錯的出勤,到國家內部和國家之間的移工流動受限。數位技術可以透過多種方式幫助減輕影響,從而提高員工安全性,營運效率,資產生產率和產品品質。

提升員工安全性和營連續性
能夠進行遠端工作和協作,消除非關鍵員工離開家園的數位技術,正變得越來越必要。除了基本的接觸和位置跟踪行動應用,以及視訊會議應用之外,隨著製造操作的重新開始,機器視覺算法和可穿戴技術等更高級的解決方案,還有助於保持安全距離。

改善生產力和績效管理
在大多數公司中,尤其是在中小型企業中,數據收集是手動的,使用筆和紙或基本電子表格。該過程容易出錯和不準確,在危機的壓力下,自然會加劇錯誤和不準確的情況。數位解決方案使製造商可以透過添加感測器,或直接利用機器的可編程邏輯控制器(PLC)來收集數據,並將其顯示在即時儀表板上,從而實現數據自動收集。

然後,主管可以遠端即時監控工廠績效。他們可以在需要時佈署干預措施,召開有效的績效管理會議,調整日常計劃以滿足客戶需求,並遠程提高勞動生產率和營運效率。

此外,過程自動化和實體自動化或機器人技術,可以補充勞動力。在某些情況下,現有業務的「綜合」自動化,已成為一種更有吸引力的方式,來管理工人短缺問題,並最大程度地減少因為訂單未得到滿足,而造成的潛在業務損失。在一家工業製造公司中,機器人現在正在將原材料和半成品,運送到不同的生產線,從而幫助生產團隊減少勞動力,同時防止生產人員與物料搬運員工之間的緊密聯繫。

提高資產利用率和效率
諸如增強現實眼鏡之類的可穿戴技術,可以增強維護方面的遠端協助,例如當操作員由於出行限制,而需要現場協助時。透過減少維護停機時間,來提高機器可用性。

同樣,自動化的設備監控和過程控制系統,可以增強操作的連續性,即使是骨幹人員也是如此。這些系統可以進一步優化操作設備和工藝參數,提高整體設備效率,從而縮短週期時間,並提高產量、品質、能源和產量,這對於必須不斷監控和優化工藝參數的連續工藝行業而言,是一個特別誘人的前景。

品質提升
除了改善日常營運之外,數位技術還可以在品質管理方面,邁出更進一步的一步。例如,機器視覺算法可以使用預測算法,進行自動品質檢查和品質控制,從而減輕了勞動力可用性的限制,同時提高了品質檢查的準確性和閾值。此外,隨著成品和原材料的 SKU 數量增加,確保端到端的可追溯性對於品質變得越來越重要。從簡單的條碼掃描到 RFID 跟踪和區塊鏈的工業 4.0 技術都可以提供幫助(圖4)。


交付成品
將成品交付給客戶是一項複雜而動態的任務,通常涉及第三方物流合作夥伴。 COVID-19 危機降低了運輸方式的可用性,同時增加了複雜性,例如包裝的新要求以及安全,最後一英里的非接觸式交付。在這種情況下,數位和分析解決方案,可以提高物流服務需求和供應的可見性,從而提高即時性能。

後勤作業
數位物流控制塔可以在出庫物流的每個階段(從倉庫裝貨到交貨點的卸貨)提供即時的績效可視性。這些工具與數位車隊管理,路線優化和營運商分析相結合,可以在優化營運,管理和資源分配的同時提高運輸資產的正常運行時間。從總體上講,這些變化可以大大提高應對危機的營運彈性。

倉儲作業
倉庫為自動化干預提供了許多機會。其中包括穿梭系統,自動物料儲存和檢索系統,智慧貨架,智慧揀貨機器人和協作機器人,以及自動化和智慧的分揀,揀选和包裝系統,以及執行庫存檢查的無人機。數位孿生可以幫助設計最佳的倉庫操作,創建倉庫的數位副本,以了解不同數位技術的可用結果。其他工業 4.0 解決方案,也可以為倉庫工人提供幫助,其中包括增強實境工具,使一次取多個訂單變得更加容易和有效,外骨骼可以減少因重複處理重物而造成的傷害(圖5)。


工業 4.0 的三重轉型秘訣
在 COVID-19 爆發之前,工業 4.0 引起了廣泛的關注,麥肯錫年度工業 4.0 調查中,有 90% 的受訪者表示,他們深信技術的價值 - 其中大多數包括工業 4.0 作為關鍵部分他們的營運改善計劃。

武漢肺炎大流行之後,採用中的潛在不對稱性導致一些公司凍結了工業 4.0 計劃以保留現金,即使某些領導者加快了採用速度,尤其是支持業務連續性的用例,例如自動化計劃,數位績效管理,數位遠端工作和自動化,以減少人與人之間的互動。因此,隨著更多企業擺脫危機,大規模數位化的可能性可能會比以往任何時候都強。

然而,大規模轉型是困難的。我們的研究(回溯了十多年)表明,大約有 70% 的此類倡議未能實現其既定目標。我們在 2019 年末進行的最新的工業 4.0 情緒調查發現,在開始工業 4.0 歷程之後,大多數公司仍陷於試點陷阱:只有 44% 的公司在整個站點範圍內實施,而只有 38% 的公司在橫向調查整合超越了工廠的四面牆。

然而,對於中小企業和跨國公司來說,也都有希望的理由。世界經濟論壇和麥肯錫公司的合作,已確定了全球 44 個站點為工業 4.0「燈塔」:這些站點大規模實施了數位技術,並產生了重大運營影響。在這一組中,有 14 個站點被指定為端到端的燈塔,在從供應商到製造再到物流,以及最終是客戶的整個價值鏈中都進行了數位化。

燈塔包括發展中和已開發經濟體中的大小公司,還包括未開發地區和未開發地區。他們之間的一個共同點是從整體角度出發,即圍繞業務,技術和組織的「三重轉型」。

商業。第一步是明確表達公司期望的未來狀態,這與業務策略和目標聯繫在一起,而不是與市場聲量最大的技術聯繫在一起。試點用例的選擇基於一個有利的業務案例,並在實施試點時加以完善。

當擴展到工廠的四面牆之外時,概述清晰的業務案例將變得更加複雜,但更為重要。例如,當將通常沒有明確考慮的隱性成本考慮在內時,供應鏈整合可以節省成本。瞭解這些問題有助於組織制訂積極的業務案例,說服供應商踏上整合之旅。

.技術。許多(如果不是大多數)公司將希望評估其當前的 IT 和 OT 系統,對其進行升級以提供數位和分析高級用例所依賴的能力,尤其是支持物聯網的能力。可伸縮的、抗老化的 IT 堆棧非常重要。同樣,端到端水平整合數據可能需要升級供應商的 IT / OT 系統。

為了升級 IT / OT 技術棧並實現多個用例,公司可以透過創建合作夥伴生態系統,來利用外部技術提供商,以幫助他們執行數位化轉型。夥伴關係模型在外包、收購和策略聯盟之間會有所不同,成功的生態系統,會將新創企業與成熟的技術和服務提供商結合在一起。

.組織。如果沒有將人們放在中心位置,很少有數位化轉型能夠成功。四個因素提供了關鍵的支持。

.治理。 沒有明確所有者的數位化轉型,最終可能會成為一個孤兒。 跨職能的團隊和治理結構,將有助於確保快速執行。

最高管理層的承諾。 在高層領導的推動下,變革更有可能獲得控制,並伴隨著引人入勝的變革故事來動員組織。 為了避免動搖情勢,領導者可以慶祝快速勝利,也可以慶祝失敗,幫助公司學會快速失敗和快速學習。

數位能力獲取。 技能差距可以透過在需要時僱用,也可以過提高現有員工的技能,來履行甚至高級的數位角色來解決,例如分析翻譯、數據工程師、數據科學家或物聯網架構師。

新的工作方式。 實施敏捷的工作方法,為團隊提供了在數位世界中取得成功的工具、流程和最佳實踐。

COVID-19 大流行在全球提出了人道主義挑戰,需要新型的協作來解決。

隨著組織開始在下一個正常狀態下,重新開始其營運,他們將有機會透過數位化,靈活的營運來重新構想未來。 早期的成功經驗顯示,如果公司致力於根據其業務環境,和策略目標進行工業 4.0 轉型,並使用三重轉型方法來執行,則可以從小規模開始其工業 4.0 之旅,然後迅速擴展。

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