一、概述

數(shù)字化讓制造型企業(yè)從根本上改頭換面。隨著企業(yè)對(duì)各類創(chuàng)新技術(shù)的采用以及對(duì)不同資質(zhì)人才的聘用，新型的數(shù)字化工廠正悄然引領(lǐng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，并推動(dòng)著制造業(yè)的中心邁向高度定制化的產(chǎn)品和系統(tǒng)。

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(xiàn)生產(chǎn)乃至整條供應(yīng)鏈的數(shù)字化。

這些技術(shù)包括大數(shù)據(jù)分析解決方案、端至端的實(shí)時(shí)規(guī)劃和互聯(lián)、自控系統(tǒng)、數(shù)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(shù)字化的潛力，企業(yè)仍需要與主要供應(yīng)商和大客戶實(shí)時(shí)互聯(lián)。

作為在電子商務(wù)和電子支付領(lǐng)域內(nèi)全球公認(rèn)的數(shù)字化領(lǐng)先者，中國(guó)在制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)數(shù)字化的應(yīng)用卻仍處于起步階段。

盡管“中國(guó)制造2025” 戰(zhàn)略的頒布為產(chǎn)業(yè)變革注入了強(qiáng)心針、突顯了戰(zhàn)略緊迫性，但只有在企業(yè)大膽擁抱數(shù)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(yuǎn)影響。

從此次“數(shù)字化工廠2020 — 歐洲數(shù)字化工廠高管調(diào)研”中梳理出的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)以及提出的數(shù)字化工廠藍(lán)圖，將協(xié)助企業(yè)規(guī)避實(shí)施中的風(fēng)險(xiǎn)，成功達(dá)成既定的目標(biāo)。

在朝著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上大步前行時(shí)，思略特

二、調(diào)研成果綜述

就數(shù)字化工廠這一熱點(diǎn)話題，普華永道思略特德國(guó)公司2017年上半年對(duì)來自大型工業(yè)及制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的200位企業(yè)高管開展了一次定量市場(chǎng)調(diào)研，并對(duì)行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的多位高管進(jìn)行了深度的訪談。

參與此次調(diào)研的高管均為各自企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)或技術(shù)領(lǐng)域的決策者。據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示，領(lǐng)先的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)完成了項(xiàng)目的試點(diǎn)工作，開始著手推廣數(shù)字化解決方案。以成熟的數(shù)字化戰(zhàn)略為依托，這些工業(yè)先驅(qū)者采用創(chuàng)新型的數(shù)字化戰(zhàn)略，擁抱全面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。此外，通過培訓(xùn)和溝通，他們讓員工參與轉(zhuǎn)型，為企業(yè)的數(shù)字化成功做出自己的貢獻(xiàn)。

通過戰(zhàn)略、效益、技術(shù)和人才這四個(gè)維度（見圖一），我們?cè)敿?xì)探究了數(shù)字化工廠背后的推動(dòng)力，或許能為計(jì)劃建設(shè)數(shù)字化工廠的中國(guó)企業(yè)提供一些參考。

戰(zhàn)略

調(diào)研結(jié)果顯示，91%的工業(yè)企業(yè)正投資數(shù)字化工廠，但認(rèn)為他們的工廠已經(jīng)“完全數(shù)字化”的僅占6%。

數(shù)字化工廠在高層心目中的戰(zhàn)略地位甚高：

數(shù)字化能圍繞客戶提供更好的生產(chǎn)支持：在計(jì)劃對(duì)數(shù)字化工廠追加投資的受訪者中有四分之三的人表示，通過本地化制造來更貼近客戶，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。

未來五年內(nèi)的投資中有77%將用于新建數(shù)字化工廠或擴(kuò)容。數(shù)字化正在強(qiáng)化歐洲工業(yè)中心的競(jìng)爭(zhēng)力。

數(shù)字化工廠對(duì)“德國(guó)/歐洲制造”起到推進(jìn)作用：在計(jì)劃對(duì)數(shù)字化工廠追加投資的受訪者中總共有93%的人表示，有意在未來五年內(nèi)將部分或全部的數(shù)字化工廠遷至德國(guó)。

如果沒有數(shù)字化工廠的打算，那么企業(yè)可能會(huì)在未來喪失競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠需要資金投入，需要攜手內(nèi)外部利益相關(guān)方來推行開放式創(chuàng)新。例如，飛利浦就在德拉赫滕工廠采用了這種方法(參見“飛利浦：創(chuàng)新與協(xié)作”)。此外，還需要聘請(qǐng)和培養(yǎng)人才，應(yīng)對(duì)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(shè)數(shù)字化工廠的問題上似乎準(zhǔn)備淺嘗輒止，并沒有進(jìn)一步追加投資的意愿。鑒于數(shù)字化工廠能夠帶來的巨大利益，這些企業(yè)可能會(huì)被積極實(shí)現(xiàn)數(shù)字化并不斷改善的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手拋在身后。

企業(yè)想要在如今競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中生存，以客戶為中心是一大關(guān)鍵要素。企業(yè)不斷地貼近客戶，能夠更及時(shí)地對(duì)客戶偏好的變化做出反應(yīng)。此舉還能有助于減少運(yùn)輸和物流成本，客戶能以極小或者可以忽略不計(jì)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(zhàn)略的推動(dòng)，供應(yīng)商更加貼近客戶，整條價(jià)值鏈的本地化程度不斷提升。

許多企業(yè)利用數(shù)字化來提升工廠柔性，更好地應(yīng)對(duì)客戶需求的波動(dòng)。為了充分利用這些工廠的潛力，企業(yè)計(jì)劃在占主要收入來源的市場(chǎng)中新建或擴(kuò)建工廠。從推動(dòng)生產(chǎn)決策的力度看來，對(duì)客戶的聚焦遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于勞動(dòng)力成本。

效益

短期內(nèi)難見回報(bào) — 對(duì)數(shù)字化工廠的投資是戰(zhàn)略性的舉動(dòng)，收回投資需要兩到五年：近半數(shù)的受訪者希望能在五年內(nèi)收回對(duì)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)的投資，而僅有3%的受訪者希望在一年內(nèi)收回投資。

企業(yè)希望五年后顯著提升效率：幾乎所有的受訪者(98%)都將提升效率視為投資數(shù)字化工廠的主要原因。綜合規(guī)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(shù)的受訪企業(yè)將收回?cái)?shù)字化工廠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(duì)投資的仔細(xì)考量。隨著企業(yè)對(duì)各種數(shù)字化工廠解決方案的不斷熟悉，他們對(duì)所需的實(shí)施時(shí)間和投入力度有了更清楚的認(rèn)識(shí)，因而對(duì)收回投資的期限做出了較為保守的預(yù)測(cè)。

除了提升工廠效率之外，數(shù)字化工廠還能帶來其他一些效益。例如，在航空領(lǐng)域，有些企業(yè)利用數(shù)字化工廠解決方案開展先進(jìn)的飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，打破了傳統(tǒng)制造的局限性。此外，數(shù)字化工廠還能幫助企業(yè)減少能源和原材料的消耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。企業(yè)正在利用數(shù)據(jù)來改善資源效率，讓供應(yīng)鏈更合理，實(shí)現(xiàn)按需訂購(gòu)原材料，減少庫(kù)存。

但企業(yè)的目標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不限于此。部分企業(yè)已經(jīng)在規(guī)劃無人值守工廠，在這些工廠中，電力將按需消耗。根據(jù)最新數(shù)據(jù)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(shù)字化工廠的協(xié)助下，工業(yè)品企業(yè)在節(jié)能方面仍有潛力可挖。

飛利浦：創(chuàng)新與協(xié)作

飛利浦在德拉赫滕為全球市場(chǎng)開發(fā)高品質(zhì)的創(chuàng)新產(chǎn)品。這些旨在讓人們的生活變得更舒適、更健康的產(chǎn)品包括 Senseo 咖啡機(jī)、女士剃毛器、美發(fā)造型器、吸塵器、剃須刀、理發(fā)剪和喚醒燈。除此之外，飛利浦的德拉赫滕工廠自上世紀(jì)五十年代以來就是先進(jìn)的飛利浦剃須刀的研發(fā)及生產(chǎn)中心，有來自35個(gè)國(guó)家、2000多位人才在此工作，是飛利浦在歐洲最大的研發(fā)及生產(chǎn)中心之一，也是先進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的排頭兵。

在該工廠，生產(chǎn)技術(shù)人員和作業(yè)工人并肩負(fù)責(zé)管理產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，通過自動(dòng)化裝配、數(shù)字孿生、機(jī)器人、3D打印和大數(shù)據(jù)分析等主要的數(shù)字化技術(shù)為聯(lián)合開發(fā)和生產(chǎn)提供支撐。這些與眾不同的創(chuàng)新型數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了首次正確設(shè)計(jì)、零缺陷生產(chǎn)以及以需求為導(dǎo)向的供應(yīng)鏈。飛利浦計(jì)劃在未來繼續(xù)朝著定制化的方向提升其生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，開展更靈活的研發(fā)。

飛利浦德拉赫滕工廠是德拉赫滕創(chuàng)新集群的代表成員之一，該集群由西北歐16家高科技制造型企業(yè)所組成，吸引著來自全球各地的人才和其他高科技企業(yè)。集群還與當(dāng)?shù)卣涂蒲性盒Ｃ芮袇f(xié)作，力爭(zhēng)在未來保障并鞏固德拉赫滕地區(qū)在荷蘭北部工業(yè)重鎮(zhèn)的地位。

技術(shù)

通過綜合的制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES) 實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)外部互聯(lián)：數(shù)字化的第一步，是通過共用基礎(chǔ)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器與其他資產(chǎn)間的互聯(lián)。MES系統(tǒng)能實(shí)時(shí)規(guī)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(xiàn)效益最大化，MES系統(tǒng)需要與ERP系統(tǒng)整合，從而讓企業(yè)不僅實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流程的數(shù)字化，還能實(shí)現(xiàn)整條供應(yīng)鏈的數(shù)字化。

協(xié)作機(jī)器人、數(shù)字孿生或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)促使運(yùn)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(shù)字化技術(shù)正在迅速普及 — 未來五年，采用這些技術(shù)的企業(yè)數(shù)量有望翻番。工人和機(jī)器間的協(xié)作是重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，并誕生了數(shù)字孿生這種虛擬工廠的表現(xiàn)形式。增強(qiáng)現(xiàn)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)通過預(yù)測(cè)性數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等手段做出更明智的決策：人工智能和數(shù)據(jù)分析是數(shù)字化工廠的推動(dòng)力，半數(shù)以上的調(diào)研對(duì)象企業(yè)已經(jīng)采用了智能化算法來做出更合理的運(yùn)營(yíng)決策。工廠內(nèi)部和企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的全面互聯(lián)，以及信息的智能化應(yīng)用，對(duì)于保持競(jìng)爭(zhēng)力而言將不可或缺。

利用MES實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)外部互聯(lián)

工廠智能互聯(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MES等技術(shù)，以傳感器讀取頻設(shè)識(shí)別芯片上的數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺(tái)，將零部件、機(jī)器、生產(chǎn)管理、運(yùn)輸車輛、工人甚至產(chǎn)品相互連接(見圖二)。例如博世力士樂在洪堡 (Homburg) 工廠開展了頻射識(shí)別跟蹤技術(shù)的全球試點(diǎn)(參見“博世力士樂：通過互聯(lián)實(shí)現(xiàn)批量定制”)。

通過使用MES，利用信息進(jìn)行實(shí)時(shí)規(guī)劃和控制成為可能。

通過使用MES，利用信息進(jìn)行實(shí)時(shí)規(guī)劃和控制成為可能：根據(jù)數(shù)據(jù)分析，感知或預(yù)測(cè)意外事件，并生成應(yīng)對(duì)或優(yōu)化的相關(guān)行動(dòng)。部分企業(yè)還開發(fā)出基于系統(tǒng)的貯存監(jiān)控系統(tǒng)，防止庫(kù)存缺貨并優(yōu)化庫(kù)存水平。

許多企業(yè)還將眼光投向了數(shù)字化工廠之外的領(lǐng)域，力爭(zhēng)橫向整合從供應(yīng)商、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)到客戶的整條價(jià)值鏈。更先進(jìn)的跟蹤系統(tǒng)加上與ERP系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)連接，使得數(shù)據(jù)透明，能夠使用數(shù)據(jù)分析來優(yōu)化整條供應(yīng)鏈的規(guī)劃。如同工廠內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)一樣，這些流程也會(huì)利用傳感器和射頻識(shí)別芯片來生成數(shù)據(jù)并傳遞到中央規(guī)劃平臺(tái)(包括與主要價(jià)值鏈伙伴的接口)。單純的系統(tǒng)互聯(lián)并不足以支撐這一目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)真正的同步，打通客戶需求、供應(yīng)不足等外部因素與內(nèi)部生產(chǎn)之間的對(duì)接，企業(yè)必須開發(fā)集成度更高的系統(tǒng)(MES、ERP、傳感器)，并且需要克服各自為政的企業(yè)文化。

博世力士樂 (Bosch Rexroth)：通過互聯(lián)實(shí)現(xiàn)批量定制

在擁有50年歷史、約700名員工的洪堡基地，博世力士樂為工業(yè)4.0方案建設(shè)了領(lǐng)先的工廠，是首批踐行工業(yè)4.0的企業(yè)之一。

在洪堡工廠不斷開發(fā)新的解決方案并開展試點(diǎn)的過程中，對(duì)于人才和大膽創(chuàng)新的重視，是其成功的關(guān)鍵。在這里，崗位涉及的學(xué)科越來越多，對(duì)人才的素質(zhì)和能力也提出了同樣的要求。傳統(tǒng)的制造崗位外，該工廠還需要更多的軟件開發(fā)人員和其他IT相關(guān)的人才。

作為工業(yè)和移動(dòng)控件、液壓設(shè)備的生產(chǎn)商以及博世集團(tuán)內(nèi)部的小規(guī)模試點(diǎn)企業(yè)，洪堡工廠是工業(yè)4.0方案的用戶，同時(shí)也是供應(yīng)商。該工廠圍繞高層的核心戰(zhàn)略，為成功地實(shí)施和利用數(shù)字化和互聯(lián)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。洪堡工廠與集團(tuán)其他的試點(diǎn)工廠、博世力士樂產(chǎn)品區(qū)域裝配技術(shù)和“博世互聯(lián)產(chǎn)業(yè)”(Bosch Connected Industry) 項(xiàng)目組通力合作，整合并協(xié)調(diào)，確保效率并消除冗余。在這些技術(shù)的指引下，各工廠制定各類解決方案，負(fù)責(zé)建立起能夠在其他工廠推廣的標(biāo)準(zhǔn)。每家工廠也充分利用博世網(wǎng)絡(luò)中的博世云或企業(yè)IT架構(gòu)等全球服務(wù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

博世力士樂采用各類創(chuàng)新技術(shù)，其中包括無紙化的動(dòng)態(tài)看板、自我制導(dǎo)產(chǎn)品、獨(dú)立工作單元、員工和產(chǎn)品自動(dòng)識(shí)別、實(shí)時(shí)質(zhì)量檢測(cè)等。通過配合基于無線射頻識(shí)別的電子看板和揀選等成熟技術(shù)，洪堡工廠能提升效率和產(chǎn)量，同時(shí)在流水線上生產(chǎn)更多的產(chǎn)品變體。

通過在生產(chǎn)線上利用這些技術(shù)并提升柔性，使得批量定制從經(jīng)濟(jì)上成為可能。工業(yè)制造企業(yè)等客戶目前在自己的生產(chǎn)線上對(duì)博世的液壓運(yùn)動(dòng)控制單元進(jìn)行后期的定制化，確保后續(xù)生產(chǎn)。博世力士樂通過更緊密地融合產(chǎn)品區(qū)域裝配技術(shù)和移動(dòng)控件，奠定了從零件供應(yīng)商向靈活的模塊供應(yīng)商轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，使其不僅能夠縱向整合供應(yīng)鏈，還為將來開發(fā)遠(yuǎn)程診斷、預(yù)測(cè)性維護(hù)或按使用付費(fèi)等增值服務(wù)提供了機(jī)遇。

利用數(shù)字化技術(shù)提高生產(chǎn)效率并改善流程

許多企業(yè)還計(jì)劃采用各類數(shù)字化技術(shù)來協(xié)助工人提高生產(chǎn)效率并改善流程。毫無疑問，數(shù)字化工廠的工作環(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(nèi)的各種工具，使其在需要的時(shí)候能夠訪問各類信息。實(shí)時(shí)質(zhì)量檢測(cè)也日益普及，這項(xiàng)技術(shù)使得工人能夠及時(shí)認(rèn)識(shí)到錯(cuò)誤并進(jìn)行糾正，而生產(chǎn)流程的準(zhǔn)確性也會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行反復(fù)核查。此外，部分企業(yè)正采用移動(dòng)APP來協(xié)助員工更好地開展遠(yuǎn)程協(xié)作。機(jī)器人和其他數(shù)字化技術(shù)還使得工人更加輕松、安全和高效。協(xié)作機(jī)器人不僅只是完成預(yù)先編程所規(guī)定的任務(wù)，工人們還能通過交互的方式“訓(xùn)練”這些機(jī)器人。他們無需耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行編程，只需重復(fù)自己的動(dòng)作即可。我們發(fā)現(xiàn)，人機(jī)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(jì)劃采用相應(yīng)的技術(shù)來提高對(duì)于人機(jī)協(xié)作的接受程度。

隨著無人駕駛技術(shù)的成熟和相關(guān)成本不斷下降，部分企業(yè)已準(zhǔn)備利用這項(xiàng)技術(shù)來提升效率并減少錯(cuò)誤。如今的系統(tǒng)已遠(yuǎn)非按照預(yù)定路線進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)取貨那么簡(jiǎn)單，物流環(huán)節(jié)不僅朝著真正的無人化方向發(fā)展，而且還能通過互聯(lián)系統(tǒng)識(shí)別需求，向自我制導(dǎo)的運(yùn)輸系統(tǒng)傳達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)。這些系統(tǒng)之間以及與聯(lián)網(wǎng)的工作臺(tái)和倉(cāng)庫(kù)之間互相傳遞信息數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)地應(yīng)對(duì)供需的變化。

通過結(jié)合產(chǎn)品和生產(chǎn)線的數(shù)字孿生，能夠在實(shí)際啟動(dòng)前模擬測(cè)試新的生產(chǎn)流程并進(jìn)行優(yōu)化。

目前，將產(chǎn)品、設(shè)備、整條生產(chǎn)線和工廠基礎(chǔ)設(shè)施以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)，即所謂的“數(shù)字孿生”已經(jīng)成為可能。這項(xiàng)技術(shù)主要用于產(chǎn)品開發(fā)或生產(chǎn)規(guī)劃階段，能夠讓提升開發(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。通過結(jié)合產(chǎn)品和生產(chǎn)線的數(shù)字孿生，能夠在實(shí)際啟動(dòng)前模擬測(cè)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(shù)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(shù)字孿生也是虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程維護(hù)等多種應(yīng)用的基礎(chǔ)。值得注意的是，目前最受歡迎的數(shù)字化工廠技術(shù)甚至是五年后最有可能采用的技術(shù)，仍然是以傳統(tǒng)模式下的流水線為基礎(chǔ)。在這種情況下，或許需要從根本上反思制造戰(zhàn)略甚至是企業(yè)的生產(chǎn)模式(如模塊化生產(chǎn)設(shè)備、柔性生產(chǎn)流程等)，但許多企業(yè)都不愿承擔(dān)這種風(fēng)險(xiǎn)。我們認(rèn)為，企業(yè)需要根據(jù)整體的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和技術(shù)發(fā)展的情況，從全局的角度制定數(shù)字化戰(zhàn)略。

通過數(shù)據(jù)分析支持決策

數(shù)據(jù)是數(shù)字化工廠的根本所在，需要投入巨資打造數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)整合方面的能力。通過傳感器，未來的數(shù)字化工廠能夠產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)整合和內(nèi)存方面的技術(shù)能力不斷完善，數(shù)字化工廠與供應(yīng)鏈生態(tài)體系的實(shí)時(shí)整合成為了可能。通過機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸?shù)組RS和ERP系統(tǒng)，甚至是供應(yīng)商和客戶，企業(yè)能夠在整條供應(yīng)鏈中實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵供需數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互。在未來，數(shù)字化工廠將能夠在客戶需求不足的生產(chǎn)期間規(guī)劃各類維護(hù)和停工檢修安排，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)率的最優(yōu)化。

實(shí)現(xiàn)工廠和整個(gè)企業(yè)生態(tài)體系內(nèi)部的全面互聯(lián)，以及對(duì)信息的智能化使用，將成為企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力不可或缺的選項(xiàng)。我們欣喜地看到，許多企業(yè)都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)，并大力發(fā)展他們的大數(shù)據(jù)能力。

人才

數(shù)字化生產(chǎn)意味著打造數(shù)字化勞動(dòng)力：數(shù)字化工廠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(yīng)的人才。數(shù)據(jù)科學(xué)家需要發(fā)現(xiàn)智能算法來提升運(yùn)營(yíng)表現(xiàn)，而人機(jī)智能交互也需要全新的技能。數(shù)字化培訓(xùn)項(xiàng)目以及招聘外部的“數(shù)字原住民”能確保成功打造數(shù)字化工廠。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型必須由高層掛帥、立即開始：企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要高層的領(lǐng)導(dǎo)和指導(dǎo)。隨著全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手邁上數(shù)字化之路，企業(yè)需要立即行動(dòng)起來。

數(shù)字化工廠需要截然不同的工作方式，企業(yè)因此也需要打造數(shù)字化的勞動(dòng)力。企業(yè)需要調(diào)整員工的組成，需要相應(yīng)地招聘和挽留人才。隨著我們步入人機(jī)交互的新時(shí)代，人才對(duì)數(shù)字化工廠的影響力不容低估。

數(shù)字化工廠能協(xié)助企業(yè)面臨老齡化社會(huì)的挑戰(zhàn)。隨著大批技術(shù)工人退休，大多數(shù)行業(yè)可能面臨熟練勞動(dòng)力短缺的局面。數(shù)字化能夠從一定程度上彌補(bǔ)這種短缺。

為了確保有足夠的工人具備數(shù)字化工廠所需的技能，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題。當(dāng)然，在培訓(xùn)和教育方面的投入代價(jià)不菲，但通過效率改善所帶來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)生顯著的變化。數(shù)字化工廠對(duì)流水線工人的需求將降低，轉(zhuǎn)而需要更多的數(shù)據(jù)分析師和程序員。

問題的解決不僅僅是招聘更多的人才和培訓(xùn)現(xiàn)有員工這么簡(jiǎn)單。高層應(yīng)該以身作則地領(lǐng)導(dǎo)整個(gè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并在整個(gè)企業(yè)中貫徹持續(xù)學(xué)習(xí)的精神。員工依然是整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，在開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人需要與員工并肩戰(zhàn)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(qiáng)度的重復(fù)勞動(dòng)或減少錯(cuò)誤的發(fā)生，從而贏得他們對(duì)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(shù)字化為導(dǎo)向的企業(yè)文化。

三、通向數(shù)字化工廠的藍(lán)圖

領(lǐng)先的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)在數(shù)字化工廠的建設(shè)和發(fā)展方面邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，能夠迅速可靠地生產(chǎn)出更多定制化、高質(zhì)量的產(chǎn)品服務(wù)于市場(chǎng)。

對(duì)于許多沒有打算建設(shè)數(shù)字化工廠的企業(yè)而言，缺乏一套數(shù)字化的愿景和企業(yè)文化是讓他們裹足不前的最大阻礙。在我們看來，這正是數(shù)字化工廠先行者們不可獲取的一大要素。數(shù)字化愿景不僅只是考慮各項(xiàng)技術(shù)，而且還定義了這些技術(shù)如何在整個(gè)產(chǎn)品生命周期和企業(yè)生態(tài)圈中相互配合。阻礙企業(yè)制定數(shù)字化工廠計(jì)劃的其他因素還包括機(jī)會(huì)不定、經(jīng)濟(jì)效益不明、投資代價(jià)不菲。

綜合考慮這些因素，企業(yè)所需要的不僅僅是一套清晰的愿景，更需要一張切實(shí)可行的數(shù)字化路線圖。我們制定了一套由六個(gè)環(huán)節(jié)組成的藍(lán)圖，協(xié)助企業(yè)制定或優(yōu)化路線圖，成功應(yīng)對(duì)通向數(shù)字化工廠和工業(yè)4.0道路上的各項(xiàng)挑戰(zhàn)(見圖三)。

繪制數(shù)字化工廠戰(zhàn)略

制定一套連貫的戰(zhàn)略絕對(duì)是重中之重。數(shù)字化工廠涉及不同技術(shù)的采用，許多技術(shù)很容易臨時(shí)倉(cāng)促上馬。對(duì)于各項(xiàng)技術(shù)如何匹配整體戰(zhàn)略和運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，如何與其他現(xiàn)有技術(shù)配合，企業(yè)需要有明確的想法，數(shù)字化愿景也應(yīng)該涵蓋整個(gè)組織，讓數(shù)字化工廠應(yīng)該發(fā)揮1+1>2的作用。制定數(shù)字化工廠戰(zhàn)略前，企業(yè)需要認(rèn)識(shí)到自身目前的成熟度，確保人才和技術(shù)得到同等的重視，聚焦能夠帶來價(jià)值最大化的項(xiàng)目。最后，需要組建起一支由高層、中層以及車間工人組成的支持者隊(duì)伍，共同推進(jìn)戰(zhàn)略的落地。

設(shè)立試點(diǎn)項(xiàng)目

數(shù)字化的經(jīng)濟(jì)效益有時(shí)并不容易量化，而且在初始階段，團(tuán)隊(duì)只能提供非常有限的技術(shù)概念和演示，因此可能導(dǎo)致難以爭(zhēng)取到資金和利益相關(guān)方的認(rèn)可。

由于數(shù)字化工廠可能會(huì)給整個(gè)勞動(dòng)力帶來深遠(yuǎn)的變革，所以需要讓工人加入到試點(diǎn)工作中。

解決這些問題的手段就是試點(diǎn)。通過試點(diǎn)，企業(yè)能發(fā)現(xiàn)最適合自身的方式，將速贏的成效展現(xiàn)給整個(gè)組織并獲得他們的認(rèn)可，進(jìn)而爭(zhēng)取到資金用于大規(guī)模的推廣。由于數(shù)字化工廠可能會(huì)給整個(gè)勞動(dòng)力帶來深遠(yuǎn)的變革，所以需要讓工人加入到試點(diǎn)工作中。

在一兩處生產(chǎn)基地縱向整合從數(shù)字化工程設(shè)計(jì)到以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為支撐的生產(chǎn)規(guī)劃，是一種可行的試點(diǎn)方案。在主要的生產(chǎn)設(shè)備上安裝傳感器和執(zhí)行裝置，或者使用數(shù)據(jù)分析來探索預(yù)測(cè)性維護(hù)方案，也能取得初步的成效。還可以在特定的工廠中實(shí)現(xiàn)特定產(chǎn)品線的數(shù)字化，將其作為不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化的契機(jī)。當(dāng)然，企業(yè)還可以考慮與初創(chuàng)企業(yè)、高?；蛐袠I(yè)組織等外部的數(shù)字化領(lǐng)先者合作，加快數(shù)字化創(chuàng)新的步伐。

確定所需的能力

生產(chǎn)環(huán)節(jié)中什么最重要?更完善、自動(dòng)化程度更高的物流?為工人提供及時(shí)、定制化的信息?傳感器集成網(wǎng)絡(luò)?我們認(rèn)為，從能力的角度出發(fā)考慮這個(gè)問題能帶來更大的價(jià)值。數(shù)字化工廠的目標(biāo)并不是實(shí)施最酷炫的新裝置，而是達(dá)成提升效率、改善質(zhì)量或增強(qiáng)業(yè)務(wù)本身等特定的目標(biāo)。應(yīng)該根據(jù)試點(diǎn)中汲取的經(jīng)驗(yàn)，從組織、人才、流程和技術(shù)四個(gè)戰(zhàn)略的維度，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)戰(zhàn)略和整體業(yè)務(wù)目標(biāo)，詳細(xì)勾勒出數(shù)字化工廠所聚焦的能力以及工廠體系的架構(gòu)。

成為數(shù)據(jù)分析和互聯(lián)方面的領(lǐng)先者

流程及質(zhì)量改善、資源管理、預(yù)防性維護(hù)，在數(shù)字化工廠里，這些解決方案幾乎總是與互聯(lián)息息相關(guān)。傳感器協(xié)助收集數(shù)據(jù)，在信息層進(jìn)行分析，然后傳回聯(lián)網(wǎng)的物流設(shè)施和生產(chǎn)設(shè)備上實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)。每家企業(yè)都需要熟練掌握能生成和傳輸數(shù)據(jù)的互聯(lián)工具與系統(tǒng)，以及用于改善效率和質(zhì)量的分析工具。

推動(dòng)工廠向數(shù)字化轉(zhuǎn)型

通向數(shù)字化工廠之路是一條轉(zhuǎn)型之路。如同其他轉(zhuǎn)型一樣，管理變革及其對(duì)員工的影響，是成功的關(guān)鍵。難以發(fā)現(xiàn)合格的人才、缺乏數(shù)字化的企業(yè)文化、部分員工不愿擁抱數(shù)字化變革，這些都是常見的挑戰(zhàn)。

這些問題的解決之道在于及早與員工攜手合作，對(duì)培訓(xùn)和繼續(xù)教育開展投資，而這些投入會(huì)因?yàn)閿?shù)字化工廠所帶來的效率提升而被抵消。

數(shù)字化環(huán)境的培育必須要有領(lǐng)導(dǎo)層的全力支持。高層必須將數(shù)字化工廠戰(zhàn)略視為工作的重點(diǎn)，摒棄保守主義的姿態(tài)加快項(xiàng)目的審批流程，從而讓數(shù)字化團(tuán)隊(duì)加快推進(jìn)轉(zhuǎn)型進(jìn)程。同時(shí)，還需要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)練的匯報(bào)渠道，確保數(shù)字化團(tuán)隊(duì)側(cè)重于各類增值活動(dòng)而不是疲于應(yīng)付各類行政要求。

將數(shù)字化工廠與企業(yè)的數(shù)字生態(tài)圈結(jié)合

在推動(dòng)數(shù)字化工廠的過程中，許多企業(yè)都將精力集中在各個(gè)工廠內(nèi)部的縱向整合。在工廠內(nèi)部實(shí)現(xiàn)MES和ERP系統(tǒng)的連接，確實(shí)能實(shí)現(xiàn)顯著的改善。但作為數(shù)字化生態(tài)體系中的一部分，數(shù)字化工廠應(yīng)該發(fā)揮更大的作用。當(dāng)企業(yè)橫向地將整條供應(yīng)鏈上的供應(yīng)商和客戶信息與數(shù)字化工廠進(jìn)行整合時(shí)，將能帶來更大的效率提升。試想一下：你可以利用實(shí)時(shí)的短期客戶需求調(diào)整規(guī)劃和生產(chǎn)情況，靈活地根據(jù)客戶的要求做出調(diào)整，以最小的成本換取最大的客戶滿意度。這種利用跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)的縱向和橫向整合戰(zhàn)略不僅能讓企業(yè)優(yōu)化規(guī)劃流程和生產(chǎn)執(zhí)行，還能深化企業(yè)與具有戰(zhàn)略意義的供應(yīng)商和客戶之間的紐帶。

然而，這些工作只是一個(gè)起步。如果企業(yè)能在產(chǎn)品中整合數(shù)字化功能，就有可能打造出一系列的服務(wù)，將抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成具體的價(jià)值。生產(chǎn)流程本身也能通過多種途徑將收集起來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為收入。在數(shù)字化工廠的深遠(yuǎn)影響下，企業(yè)能夠拓展甚至是徹底改變目前的業(yè)務(wù)模式，不再只是注重生產(chǎn)環(huán)節(jié)，還能有機(jī)會(huì)在利潤(rùn)豐厚的售后市場(chǎng)中擴(kuò)大份額，提升利潤(rùn)率，并進(jìn)軍全新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

四、國(guó)內(nèi)數(shù)字化工廠的深思

國(guó)務(wù)院于2015年審議通過了由百余名院士專家起草的“中國(guó)制造2025”，為中國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略做出了頂層計(jì)劃和路線圖。數(shù)字化工廠通過新一代信息技術(shù)，貫穿了流通、生產(chǎn)、管理等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，深度融合了工業(yè)化和信息化，是中國(guó)制造2025的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。由于各級(jí)政府提供的財(cái)政激勵(lì)和支持，企業(yè)對(duì)于數(shù)字化工廠的投資興趣日益濃厚。近年來，中國(guó)在家電、工程機(jī)械、石化、消費(fèi)品等眾多行業(yè)涌現(xiàn)出了一大批數(shù)字化工廠的應(yīng)用實(shí)例。

中國(guó)數(shù)字化工廠的蓬勃發(fā)展固然可喜，但我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題。當(dāng)我們與希望建設(shè)數(shù)字化工廠的客戶接洽時(shí)，通常能聽到他們表示：“我們想造一座類似于某企業(yè)的全自動(dòng)工廠或‘智能化’工廠”。而我們接下來拋出的問題自然是“貴公司如何定義‘智能化’?是否有清晰的數(shù)字化工廠戰(zhàn)略?是否有明確的各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)?”然而，大多數(shù)企業(yè)并不能明確闡述他們希望中的數(shù)字化工廠，而是寄希望于有現(xiàn)成的智能化工廠定義，能夠毫不費(fèi)力地直接照搬。在我們看來，數(shù)字化工廠的定義以及對(duì)成功的評(píng)判指標(biāo)建立在多種因素之上。

戰(zhàn)略：自上而下

我們觀察到不少項(xiàng)目由于缺乏整體性的戰(zhàn)略規(guī)劃，導(dǎo)致對(duì)未來數(shù)字化的具體需求不甚明晰，對(duì)企業(yè)當(dāng)前數(shù)字化水平認(rèn)知不足，從而無法客觀地判斷兩者間的差距，確定所需補(bǔ)強(qiáng)的能力。許多中國(guó)企業(yè)從軟件(技術(shù))和硬件(設(shè)備)的角度考慮數(shù)字化工廠的開發(fā)建設(shè)，依靠?jī)?nèi)部經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師和專業(yè)人員與外部供應(yīng)商合作，通過對(duì)各類解決方案的整合來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上特定環(huán)節(jié)的自動(dòng)化和跟蹤。此舉雖然有效，但在很多情況下并未解決“為什么要建設(shè)數(shù)字化工廠”這個(gè)根本性的戰(zhàn)略層面問題。

因此，企業(yè)應(yīng)該以自上而下的方式推進(jìn)數(shù)字化工廠的建設(shè)，從戰(zhàn)略、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)模式變化等整體的角度考慮問題，根據(jù)自身的實(shí)際情況和目標(biāo)來挑選合適的技術(shù)，而不是盲目地追求所謂的尖端技術(shù)。例如，海爾以互聯(lián)工廠為核心的發(fā)展戰(zhàn)略，既符合集團(tuán)大規(guī)模定制的發(fā)展方向，同時(shí)契合海爾在模塊化和數(shù)字化的豐富經(jīng)驗(yàn)，從而成功打造出了互聯(lián)工廠的生態(tài)體系。

效益：走出誤區(qū)

在某些特定的行業(yè)，尤其是在離散制造領(lǐng)域，數(shù)字化和自動(dòng)化的程度取決于當(dāng)前的基礎(chǔ)設(shè)施、所生產(chǎn)的產(chǎn)品以及整個(gè)生產(chǎn)流程。要實(shí)現(xiàn)高度數(shù)字化或自動(dòng)化，技術(shù)方面可能需要很長(zhǎng)時(shí)間的積累方才可行。而從成本效益角度考慮，收回投資也需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。因此，如果純粹從投資回報(bào)的角度考慮效益問題，將使得企業(yè)在面對(duì)數(shù)字化工廠時(shí)躊躇不前。在可持續(xù)發(fā)展日益受到重視、生產(chǎn)安全不斷規(guī)范、勞動(dòng)力紅利逐步消失的今天，數(shù)字化工廠所實(shí)現(xiàn)的節(jié)能減排、人機(jī)交互、遠(yuǎn)程控制等緊跟當(dāng)前形勢(shì)下的要求，能帶來顯著的社會(huì)效益。

企業(yè)可以將一些定量指標(biāo)，例如生產(chǎn)效率、單人產(chǎn)出、能耗、質(zhì)量控制(次品率)、生產(chǎn)周期等，用于評(píng)估數(shù)字化工廠的效益。而減少人工作業(yè)、提升員工士氣(工作不再無聊，而是更加有趣、附加值更高)和加大員工忠誠(chéng)度等定性指標(biāo)也能用于輔助評(píng)估。行業(yè)和企業(yè)本身訴求的不同也會(huì)對(duì)指標(biāo)的選擇產(chǎn)生一定的影響。除了生產(chǎn)效率、良品率、生產(chǎn)周期等常見指標(biāo)外，某領(lǐng)先的紡織企業(yè)還選擇了換產(chǎn)時(shí)間、用工人數(shù)等指標(biāo)來衡量其數(shù)字化工廠的成效，而某工程機(jī)械巨頭針對(duì)其示范車間則加入了生產(chǎn)誤操作、物流效率等指標(biāo)，解決其自身痛點(diǎn)。

技術(shù)：全局考慮

中國(guó)制造業(yè)的自動(dòng)化和數(shù)字化發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，即使是在同一行業(yè)內(nèi)，企業(yè)的自動(dòng)化程度和技術(shù)路線也大相徑庭。數(shù)據(jù)分布較為分散，難以獲得數(shù)字化工廠所需要的產(chǎn)品全生命周期的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)，同時(shí)使得標(biāo)準(zhǔn)的制定變得困難。在部分較為傳統(tǒng)的行業(yè)中，中國(guó)企業(yè)爭(zhēng)相計(jì)劃實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的跨越式發(fā)展。但是工廠車間里的設(shè)備落后，難以實(shí)時(shí)抓取和傳輸數(shù)據(jù)，是中國(guó)企業(yè)不得不面對(duì)的主要問題。盡管如此，仍然有以安燈系統(tǒng)為代表的解決方案能夠?yàn)槿斯ぷ鳂I(yè)提供補(bǔ)充，并有效地整合進(jìn)工廠自動(dòng)化。

同時(shí)，中國(guó)企業(yè)往往更注重單體設(shè)備的自動(dòng)化率，忽略了生產(chǎn)體系是一個(gè)有機(jī)的整體，而且在ERP、MES和PLM等不同系統(tǒng)間的打通和整合方面也有待改進(jìn)，能做到不同工廠間互聯(lián)的更是鳳毛麟角。因此，企業(yè)需要根據(jù)自身的數(shù)字化工廠戰(zhàn)略制定技術(shù)路線圖，分階段地推行各種技術(shù)轉(zhuǎn)型舉措，從而將實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，避免對(duì)業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)造成沖擊。

人才：產(chǎn)教融合

數(shù)字化和自動(dòng)化毫無疑問地會(huì)減少人工重復(fù)作業(yè)，改善工作環(huán)境，保障人身安全。我們認(rèn)為，制造業(yè)能夠抓住此次機(jī)遇一改傳統(tǒng)以來“工作環(huán)境欠佳”的形象，通過升級(jí)來吸引更多新型人才。數(shù)字化工廠將生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)流程高度一體化，由此對(duì)技術(shù)人才提出了更高的要求，過去單一領(lǐng)域的專才將不再適用，取而代之的將是橫跨多領(lǐng)域、學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)、懂得數(shù)字化交付的復(fù)合型人才。

參照國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以課堂教育與實(shí)際工作相結(jié)合的職業(yè)教育體系能為產(chǎn)學(xué)合作制定數(shù)字化工廠培訓(xùn)項(xiàng)目指明了道路。例如，某領(lǐng)先的機(jī)床企業(yè)直接與當(dāng)?shù)氐墓た圃盒＝⑵鹇?lián)合學(xué)院，通過產(chǎn)教融合和資源互補(bǔ)，為其數(shù)字化工廠的建設(shè)定向培養(yǎng)和輸送人才。除了教育機(jī)制，職業(yè)培訓(xùn)課程本身也需要做出調(diào)整，實(shí)現(xiàn)課程培訓(xùn)的標(biāo)準(zhǔn)化，并在商業(yè)、自然科學(xué)和工程等傳統(tǒng)領(lǐng)域加大人才培養(yǎng)力度，培育出熟練掌握數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)品管理、項(xiàng)目管理、IT架構(gòu)或者信息安全的跨學(xué)科數(shù)字化工程師。

最后，由于數(shù)字化工廠的轉(zhuǎn)型需要多部門協(xié)調(diào)，往往需要頂層決策者對(duì)數(shù)字化有著較強(qiáng)的決心和較深的認(rèn)識(shí)，能夠指導(dǎo)整個(gè)企業(yè)制定數(shù)字化戰(zhàn)略，帶領(lǐng)企業(yè)順利度過轉(zhuǎn)型，打造出成功的數(shù)字化工廠。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字化轉(zhuǎn)型 制造型企業(yè)