全球工业4.0:灯塔工厂引领企业数字化转型

先进制造业 中字

在经过为期一年调研了全球1000多家工厂后,世界经济论坛公布了全球首批先进“灯塔工厂”名单,全球共有9家最先进的工厂入选。这9家“制造业灯塔工厂”,在应用第四次工业革命技术、实现生产现代化方面的表现突出,其业绩比普通工厂高出20%至50%。

前沿

灯塔工厂(Lighthouse)是指规模化应用4IR(4th Industrial Revolution 第四次工业革命)技术的真实生产场所/工厂。今年8月,世界经济论坛与麦肯锡合作开展的未来生产技术与创新项目组经过4个月的严格筛选,审议并确定了首批灯塔工厂。这些灯塔工厂覆盖了非常广泛的地区,已经形成了全球性的“最佳实践”学习平台。已调研工厂的报告显示:70-80%的灯塔工厂宣讲了明确的转型故事;30%+应用了新的转型管理技术;60-70%的灯塔工厂参与了以第四次工业革命为主题的多方利益相关合作;85%的灯塔工厂目标为提高资源的生产力及使用效率。研究显示实施多项综合4IR用例能够显著提升公司的财务和运营情况:灯塔工厂的部分运营关键指标提升50-60%,部分财务关键指标提升10-20%。

背景

上个世纪时,工业革命彻底改变了欧美社会,先进的机器设备和生产流程创造了大量就业岗位和财富,并且广泛提高了人们的生活水平。灯塔工厂在生产线上率先整合了蒸汽、电力和化学品等要素,是采用先进技术设备的先驱者。

传统制造方法在第四次工业革命的推进下被逐步颠覆。令人振奋的先进技术,如机器人、人工智能、物联网等大量出现,可以说新一代灯塔工厂的第一波浪潮已然到来。

第四次工业革命技术的大规模实施也引发了全球各地工厂的产业转型。到2025年,经过转型的公司对全球经济的影响预计将达到3.7万亿美元。除了在业绩上的突破,这些公司也拥有了重新制定行业标准的话语权。

评选

9月19日在中国天津,麦肯锡与世界经济论坛合作举办了新领军者年度会议,并在会议上宣布了全球首批灯塔工厂的消息。2018年,我们通过筛选1000多家领先的制造业厂商,访问他们遍布全球各地的工厂,发现了其中的9个灯塔工厂(其中5家在欧洲,1家在北美,3家在中国)。通过对4IR技术的大规模部署,这些灯塔工厂重新定义了最优绩效(相较于竞争对手高出了20-50%)。

全球工业4.0:灯塔工厂引领企业数字化转型

以下为各灯塔工厂的突出特点:

拜耳生物制药(意大利加巴纳特):“数据即资产”——大多数企业使用的数据不到其产生的1%,但拜耳凭借庞大的数据库,将维护成本降低25%,运营效率提高30%至40%

博世汽车(中国无锡):“增强竞争力”——搭建“先订单,后制造”产品定制平台,利用远程人工智能技术事先预测维护需求

海尔(中国青岛):“以客户为中心的技术”——以人工智能主导转型,包括搭建“先订单,后制造”产品定制平台,以及利用远程人工智能技术事先预测维护需求

强生DePuy Synthes(爱尔兰科克):“过程驱动的数字镜像”——该工厂运用物联网,让旧机器相互“沟通”,将运营成本降低10%,机器故障停机时间减少5%

菲尼克斯电气(德国巴特皮尔蒙特和布隆伯格):“客户驱动的数字镜像”——通过对每个客户的具体要求构建数字镜像,维修或更换产品的工作时间减少了30%

宝洁Rakona(捷克):“敏捷化生产”——只需点击一下按钮,生产线即可立即改变生产产品种类,使成本降低20%,产量增加160%

施耐德电气(法国勒沃德勒伊):“工厂一体化”——各工厂共享知识和最佳操作,使公司所有工厂的能源和运营效率达到最高水平,将能源成本降低10%,维护成本降低30%

西门子工业自动化产品(中国成都):“3D模拟生产线优化”——员工利用3D模拟、增强现实和其他技术,完善工厂的设计和运营,促使产量提高三倍,缩短周期时间

UPS Fast Radius(美国芝加哥):“平衡产能与客户需求”——工厂借助遍布全球的3D打印中心和实时制造分析,满足消费者对可快速生产的定制产品的需求

用例

灯塔工厂的决策不是由人们的经验驱动,而是建立在认知洞见的大数据基础之上。不仅车间所使用的技术经历了显著的转变,操作人员也会开发自己的App和解决方案来为提高任务的完成效率。新的数字化用例能够以最低的附加成本进行部署,从而实现多区域同时运转多工厂。我们发现最常用的数字化用例有规律可循,灯塔工厂普遍采用数字化业绩管理、先进分析平台、数字化质量等见效大而实施又可行的用例。

全球工业4.0:灯塔工厂引领企业数字化转型

方法

灯塔工厂对于制造业的总体数字化转型提供了非常宝贵的经验,他们在竞争中有着明显的优势:不只是因为新科技的使用,更关键的是持续改进的能力。灯塔工厂成功克服了大多数制造业公司会面临的典型痛点:费尽周折应对各种技术并发现问题;投入大量精力进行概念验证工作;推广过于缓慢;缺乏明晰的商业案例;解决方案大多互不相关以及在实施过程中产生了数不尽的数字孤岛。

针对这些具备极大挑战性的问题,我们发现这些灯塔工厂普遍采用三个方法来应对:

方法一:

引入新工具和敏捷工作方法。灯塔工厂使用增强现实和虚拟现实等高级工具的可能性几乎是落后者的三倍,使用底层软件(如物联网平台软件)专门支持上层先进应用的可能性则高出两倍。同时灯塔工厂的数字化转型落地以及在跨职能团队中推行敏捷工作方法的可能性,也是其他公司的五倍。

方法二:

打造并充分运用行业新进入者、合作伙伴和生态圈的力量。灯塔工厂允许并选择第三方开发生态圈的技术,使用外部软件和应用从事开发,而非事事自己开发的可能性相比于落后企业高出三倍。

方法三:

通过提供创新增值服务和打造新商业模式来产生新收入来源。灯塔工厂采用了新的业务模型,包括基于设备和机器的使用频次和订购时间的付费模式,提供连接数据和利益相关方的技术平台,以及把知识产权、数据和行业洞见转化为收入和利润。

意义

研究表明仅有小部分的制造业已经开发出了成熟的灯塔工厂,并且通过实施第四次工业革命的技术,这些工厂都收获了不错的转型成果。在一定程度上,灯塔工厂的出现和成功正标志着一场更大变革的发生。

越来越多的公司正在利用其资源与优势,所学到的经验与教训,在整个价值链和生态系统上进行拓展以加速实现收益。这些具有标志性的成功案例可以为新的灯塔工厂提供指导方向,并加速实现整个价值链的转型。

拥有灯塔工厂的国家应该开始探索如何利用这些资产来加速技术普及,并对发展中的灯塔工厂提供支持。高等院校应该与成熟的或者发展中的灯塔工厂合作,进一步推进第四次工业革命的用例和技术。而领先的技术公司也应该确保与灯塔工厂保持紧密的协同发展,因为灯塔工厂正是其他企业寻求定位和突破的灵感之源。

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