工业4.0晴雨表之四:建议措施及结论

制造业创新新制造综合高端装备
数字孪生体研究中心
MHP/慕尼黑大学
2019-12-27 · 19:30
[ 亿欧导读 ] 工业4.0晴雨表的调查与MHP工业4.0框架具有相同的结构,包括三个部分:技术,IT集成以及战略和目标。本文将对研究结果进行总结评估,并在技术、IT集成,以及战略和目标方面给出建议采取的行动。
智能制造,供应链,工业4.0,智能制造2025 图片来自“123RF”

【编者按】工业4.0晴雨表的调查与MHP工业4.0框架具有相同的结构,包括三个部分:技术,IT集成以及战略和目标。本文将对研究结果进行总结评估,并在技术、IT集成,以及战略和目标方面给出建议采取的行动。

本文转自“数字孪生体研究中心”,原作者MHP/慕尼黑大学,由工业4.0研究院翻译,原主题为“工业4.0晴雨表(INDUSTRIE 4.0 BAROMETER)”,共四篇,此为系列第四篇。经亿欧编辑,仅供业内人士参考。


根据前面对德国工业4.0的调研情况,本文将对研究结果进行总结评估,并在技术、IT集成,以及战略和目标方面给出建议采取的行动。

技术

研究表明,在设计供应链透明性的方面,许多企业已经在跟踪其工厂的零部件和产品。也可以实现将零部件和产品追溯到制造环节的能力,但这需要人工操作。受访者认为,追踪整个价值链只是部分可行,因为相关产品没有配备跟踪系统,没有自动化。结果表明,供应链的透明度通常仅在测试阶段存在,或者仅限于某些特定的流程阶段。

为了提供价值链的透明度,我们建议加强与供应链重要合作伙伴的合作,以创建联合、全面的信息源。还需要进行有针对性的特定案例分析,以确定其关键点。此外,在产品、设备和工厂安装传感器也很有经济意义。

在工厂和产品中使用数字图像是许多本次接受调查的企业都在推动的事情,但目前仅有部分已经实现。整个价值链的数字图像仍然很少。许多公司也没有使用具有自动数据传输功能的数字产品存储器。结果表明,数字孪生体仍处于起步阶段。

在进行数字化建模时,我们建议对每个制成品使用非常清晰的结构。重要的是,这种结构通常应适用于整个价值链。接下来,需要基于经济效率标准来决定,采用设备和工厂的哪些过程和状态数据来补充数字图像。

在许多企业中都用移动终端,以帮助员工灵活作业。仅部分企业对员工提供对中央控制和计划系统的访问权限支持。人机协作尚未得到广泛应用。为了实现这些价值的显著改善,我们建议进行以技术为中心的分析,以准确地定义特定技术可以在哪些方面为员工提供支持。重点应该放在为员工创造明确的增值上,而不是为了满足某些创新政策的要求而进行的展示。

自治系统、自适应流程和机对机通信也很少使用。在实现生产环境的更大灵活性和模块化方面,大多数受访者认为他们的公司仍处于起步阶段。增材制造也是如此。在这些相对创新的学科中,通过可行性研究或试点项目积累经验尤为重要。因为这些技术在实现大规模低成本应用之前还有很长的路要走。在企业可以真正利用此类技术的优势之前,需要进行更深层次的流程调整。到目前为止,在大多数企业中,使用渐进式数据分析方法都无法在生产环境中处理工厂数据或整个价值链的数据。此外,用于采集、记录、分析和处理数据的中央数据平台仍然很少使用。

如果企业要使用渐进式数据分析方法,则首先需要检查相关应用方案实际需要哪些数据。这意味着对已经可用的数据进行分类,并确定需要进一步获取哪些数据。此外,需要创建一个技术基础,以提供可扩展的数据存储和分析方法。

IT集成

当企业寻求数字化运营时,其IT部门将凭借其专业知识和效率发挥核心作用。成功应用工业4.0技术的一个主要因素是在内部和外部通信中使用统一标准。在许多情况下,可以使用开放标准来促进与合作伙伴的协调。

对于工厂之间以及与客户之间的重要通信体系架构,尽管总体上仍处于较低水平,但受访者仍然作出了相对较高的评价。在这方面,我们建议对标准的解释要比过去少一些。尤其是,企业应保持其灵活性并不断调整现有标准,以应对技术领域日新月异的变化。标准应被理解为面向未来的指南,并由需要常规调整的流程作为后盾。同时,企业不应以100%的标准为目标,这样企业才能达到定义和调整标准的必要速度。

许多受访者确认,工业4.0正在导致其IT体系结构的复杂性不断提高,导致与原有的技术路线图、软件平台和IT策略相关的方面出现不一致。在很多情况下,企业正在使用SOA或模块化原则,也正在努力减少系统依赖性。没有太多企业尝试通过API集成合作伙伴或确保IT基础架构的可扩展性。

这些结果表明,要发挥工业4.0潜力,仍然需要做很多工作来提高所需的IT技能。最关键的是实现高水平的模块化以及快速集成各种IT技术的能力。在此背景下,有关IT基础架构的任何决定都应将灵活性放在首位。因此,我们建议进行可行性研究,以专门检查各种IT解决方案、技术和供应商的效率和灵活性。此类可行性研究不应仅关注技术方面,而且还应关注相关业务部门的特定应用领域。根据所获得的知识,下一步应该定义一个路线图,其中包括对遗留系统的集成和替换,以及新IT技术的灵活集成。

在数据管理、自动报告和数据处理方面,受访者评价其成熟度很高。但是就有效的端到端加密而言,受访者认为设备通信能力及其必需的IT安全性都存在不足。相比之下,访问和身份管理的工作成效也被普遍肯定。

战略与目标

在技术改造和持续的IT集成流程方面,只有遵循明确的战略方向才能成功。因此,工业4.0项目的计划、启动和管理中,采用联合方法非常重要。

研究结果清楚地表明,当涉及到传统IT领域(例如硬件/软件支持,操作和维护)时,IT部门将完全掌控一切。对于IT敏捷性和对业务流程的理解这两方面,受访者通常都给予积极的评价。同时,受访者认为IT部门在关注工业4.0业务的潜在机会和风险方面,专业知识略显不足。此外,受访者普遍认为业务部门对软件和应用程序开发的了解不足,并且已经阻碍了他们与IT部门的协作。

以上反馈结果的核心内容表明,IT部门与业务部门之间需要进一步加强协作。这尤其包括跨部门的知识交流以及跨学科的团队和工作方法。这是增强IT作用并改善其内部和外部感知的唯一方法。

当我们分别查看业务部门和IT部门的反馈时,可以观察到双方在专业知识的感知上也存在显著差异。IT部门对自身业务专业知识的评价始终高于业务部门对其认可的水平,反之亦然。这个现象是改进不同领域的障碍,也是总体创新的障碍。为了给这些改进铺平道路,各部门将需要对其能力进行更现实的评估。

在处理新的市场潜力和客户需求方面,IT部门的适应性获得了颇为积极的评价。然而,一般而言,受访者认为市场活力比较低。只有极少数的受访者对竞争对手和客户的行为感到惊讶,他们的行为通常被认为是高度可预测的。人们认为,为产生新的收入来源而开发新的市场领域是不可取的。

对于企业而言,确保对相近市场、竞争对手和客户的系统观察和分析至关重要。因为技术在不断进步,最终会对现行市场结构(例如体量、潜力、增长和份额)中的所有参与者产生影响。因此,企业必须注意新的发展动态,并将其纳入公司当前的计划中。

对于企业的技术专长,也出现了类似的情况。这是一个对流程和产品改进非常重要的领域。然而,对跨部门创新的识别和实现,受访者认为是不充分的,并且管理层目前没有把这个方面列为工作重点。在所有行业中,受访者都认为,与合作伙伴快速制定解决方案很重要,尽管这方面能力也有待改进。

与外部专家的交流变得越来越重要,尤其是在高度动态的市场中,开发周期越来越短。仅仅专注于核心业务不足以使公司能够在企业边界内外都做到及时调整创新管理。为了获得必要的市场分析,企业必须促进外部交流,以便应对日益复杂的市场动态进行合理的日常经营管理。

在前瞻性公司政策领域,管理层受到了广泛的正面评价。唯一应该进一步加强的方面,是引入技术创新和创新服务。在各个部门的业务运营中可以发现一些惊人的差异。例如,企业在IT部门和业务部门之间,对如何进行优先级分配,以及如何处理知识转移的方式(例如协调会议,联合议程和信息交换)方面存在重大的意见差异。关于工业4.0解决方案所带来的好处,受访者们认为当前的重点是改进业务流程、客户解决方案和商业模式,而开拓新市场和客户群则被视为次要。对于历史悠久的公司而言,这尤其危险,因为某些事态发展已经具有破坏性,以至于我们可以看到某些市场或客户群的增长趋势是减小规模甚至完全消失。

结论

许多企业将引入新的工业4.0技术视为获得成功的关键因素。但是,相关投入目前仍在犹豫中进行。例如,当前只有在特定情况下,企业为了应对特定任务的挑战,才会使用传感器及其汇总数据,以使其流程和员工拥有更大的灵活性。结果表明,企业乐于了解新技术的潜力,但是实施跨企业流程的先进技术集成方面,仍处于早期阶段。

为了实现整个价值链的透明化并充分利用其潜力,需要采用新技术,并在全面的数字化战略下将其集成到流程和产品中。在各个行业中,必须将重点放在提高网络化水平和自治能力上,这是维持和提高企业竞争力的唯一方法。企业是否已为工业4.0做好准备,很大程度上取决于其IT部门的角色,将IT集成到现有流程中,以及与业务部门合作应对复杂挑战的能力。

有关IT体系结构可扩展性以及合作伙伴和平台集成方面,大多数企业解决方案尚未成熟,并且IT部门没有以足够的力度推动这些解决方案。对于许多企业而言,这可能是危险的,因为在数字化时代,适应性强的高性能IT体系结构是所有核心业务领域和增值流程的基本要求。因此,重点应该放在分析业务部门的需求和改善IT系统的性能上,以便可以有利地集成新技术。提高灵活性的理想结果是,大大减少系统调试周期、优化流程并提高整个价值链的效率。

成功识别潜在机会和战略竞争优势的关键,在于制定跨部门工业4.0计划,并在公司内部以及与外部合作伙伴进行密切的交流。第一步将是记录已经进行的有关工业4.0的可行性研究或试点项目的业务领域,并确定新技术已经成功实施到何种程度。目前可以观察到的是,某些技术的可行性已经在许多试点研究中进行了测试,但是在企业各部门中仍然没有得到全面实施。

要定义同样敏捷的工业4.0总体目标,必须记录所有工业4.0计划和项目,以便该总体目标为全面的数字化路线图指定详细的跨部门要求和内容。但是,这个总目标不应被理解为一成不变的愿景,而应被视为一份敏捷指南,并不断对其进行质疑和调整,以适应最新的发展。此外,为了随后实施特定技术,需要有一个结构化的实施管理制度,根据相关的应用场景,明确定义某些实施周期(例如,概念验证(POC)–试点–推出)。

这将有可能成功地实现技术集成,并打破当今各种解决方案各行其志的现状。这将意味着在整个企业范围内始终如一地成功实施工业4.0,并确保其占据重要价值地位。

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工业4.0晴雨表之二:数字孪生体等技术评估

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