如何发挥经济引擎作用？科技在制造业中规模化应用

科技正在塑造制造业的未来 尽管最近全球经济增长减缓，制造业仍是发达国家和发展中国家经济的核心驱动力，制造业是研究，开发和创新投资的主要来源（R&D&I）。德国，日本和韩国，私营部门的制造公司功绩了超过85％的研发财力。 技术和创新自始至终是制造业发展和转型的关键。在过去的20年中，美国在主要行业的工人生产率提高了47％，这主要归功于技术的应用和创新。 当今社会正处于生产与消费一体化日渐发展的阶段，技术改造带来的新商贸模式是其背后的主要驱动力。

在第四次工业革命的背景下，生产正处于范式转变的关键时刻。由三大技术趋向驱动。 尽管这三种技术并未得到充分实施，它们对制造业的益处还没有得到充分利用，但是它们的发展速度和影响广度达到了空前的水平。 1.连接性：物联网的快速发展，我们进入了全球互连时期，目前大概有84亿个连接设备。尽管到目前为止，制造业中只有15％的财产和设备满足网络基准，但这种状况正在快速改变。技术行业中正在开发的工业应用物联网平台asmany700余个8，大型技术公司也正在投资大规模可扩展的super物联网platforms。 2.智能：人工智能，计算能力和大数据的发展使机器学习算法更为强劲。事实上，话音和图像识别已达到人脑的准确性。 但是，人工智能在制造业中的全部潜力并未全然实现。目前，只有一小部分数据用于决策。例如，研究发现，原油钻机获得的所有数据中只有0.5％用于决策。 3.灵巧的自动化：自动化技术现在可以自动化60％的制造任务。但是，即使在韩国这样的大型机器人应用国家中，工业机器人的当前普及率仍处于较低水平。提供给每10,000名生产工人。 连接性，人工智能和柔性自动化技术领域的一同进步将巨大地改变制造业（制造业的概念是：设计-原料-制造-装配-分派-消费-服务-使用终端循环来提供产品和相关的端到端活动。）在价值创造方法中。 我们预计中短期内制造业将时有发生以下四个主要变化： 1.新工厂工人阶层（即高度互连的智能车间）的诞生使制造业进入了自组织阶段，自动化水平得到了更进一步提高。

 2.价值链将实现端到端的无缝连接，并帮助制造商更快地推出创新产品。 3.供应链将与更广泛的供应商生态系统互连，作为实现企业之间整合的单一平台。 4.数据将促进新服务的创建和业务模型的创新。 顾客，职工和整个社会将从上述变化中受益匪浅。

客户将获得更合乎他们需求的产品；生产者可以更轻松地了解顾客的偏好和行为，并使用此信息来设计和生产定制产品。 例如，一家物流公司改变了其业务模式，将3D印刷产品按需添加到服务范围以测试水制造行业;例如，SAP与UPS和Fast Radius 快递公司合作建立了集成的端到端按需3D打印系统。 制造过程和产品交付所需时间的减少不仅是由于运输业的发展，而且还由于供应链的连通性和透明度的提高。过程自动化也是主要功绩之一。 制造工作的着重将从执行重复性任务转移到创新发明，并重塑工厂车间，提高工人的专业素养，使他们能够享用更安全的工作环境。 技术还可以减少能源消耗和材质浪费的水平，提高资源管理的效率，并有助于环境保护。在全世界经济论坛关于“塑造制造业的未来”的系统性行动倡议的框架下，“加快可持续生产（Accelerating Sustainable Production）”项目引入了一套由技术驱动的新的公私合作干预措施，这有利于促进实现联合国的可持续发展目标。 摆脱第四次工业革命中的实验困境 研究发现第四次工业革命技术可以带来可观的回报和新的增长机会，但是各个行业和地区的制造技术应用速度依然很慢：只有29％的工业企业已经开始在其企业中实施新技术解决方案生产过程；41％的公司已在各个工作场所或业务部门尝试过解决方案，接下来的30％仍处于准备阶段。逾 400全球数字制造专家已经认定，各个行业和地区的技术应用速度确实相当快慢。 正在尝试或部署物联网解决方案的公司占受访者的比例 从试验阶段到技术的大规模应用并得到一定的成果，大多数公司面临许多困难。主要缘故包括：组织与潜在价值和投资回报之间的关联困难，以及数字技术对组织绩效的影响。不确定性（更是是短期内），实施新解决方案所需的大量资源成本以及必要的规模投资。详细介绍了企业在实现科学技术的大规模应用过程中面临的挑战。 展示了大规模塑造技术影响力的困难。在麦肯锡公司物联网调查中，有84％的被调查公司的试用期超过1年，有28％的公司持续了2年以上。过多的测试时间造成了问题。 创业公司的经验表明，生产系统的有效转型最少涉及20到30种应用技术，因此公司必须缩短试用期以在短时间内测试大量技术的应用效用。鉴于技术开发周期短，试用期过长可能会使公司难以跟上当前技术发展的脚步。 企业选择*platforms测试的物联网platforms数目表明了试验阶段的复杂性和延迟的可能。在63％的案例中，公司尝试了2-3个物联网platform，而31％的公司进行了尝试。公司尝试了3种以上平台，只有7％的受访公司成功完成了平台试验。 测试周期长，并且制造公司（制造商）缺少将技术从测试阶段推广到整个公司范围的应用程序的能力，被叫作“测试难题”。 加快第四次工业革命的应用过程： 业务建议* 加快技术的应用过程对于提高生产率和盈利回报以及帮助公司紧跟第四次工业革命中的技术发展脚步至关关键。 世界经济论坛和麦肯锡公司一同开发了一套制造工具，为渴望启动和加快技术应用过程的公司提供了许多实用的建议，这将有助于公司避免审判的困境。工具组合包括两个部分（“引擎”）： 价值传递引擎：第四次工业革命的39个制造用例摘要。该引擎基于500多个技术解决方案提供商及其高度相关的解决方案执行分析。 规模扩展引擎：根据技术规模扩展的四个主要阶段介绍12种实践的详细框架，该引擎基于广泛的研究，现场工作以及对主要制造公司和制造技术应用开路先锋的结构化访谈。 价值传递引擎-极具影响力的用例 技术供应商越来越多，服务范围也越来越广泛，包括人工智能，物联网，机器人技术，虚拟现实，增强现实，3d打印，数字孪生等。大规模技术需要从现有技术选择中找到优先解决方案，这并非易事。

 研究表明，在第四次工业革命中推广技术应用时，公司应根据每种技术的特定制造和业务问题解决能力采用实用方法。 “用例模型”是制造/商贸问题驱动方法的缩写，它以商贸价值为核心，而新技术为解决问题的驱动力。在第四次工业革命的最初应用阶段，我们强烈建议公司采用“用例”方法。 通常需要将十分有影响力的用例与第四次工业革命技术相结合以实现所需的系统更改效用。因为用例可以小规模实施并且可以随即获得回报，因此可以当做构建企业的探路者。未来的制造系统。 尽管某些企业*仍愿意掌握一个刺客nz*终性用例，但有必要将20-30个用例与60-80％的第四次工业革命技术相结合，以成功实现特定企业生产系统的成功转型。 基于麦肯锡公司对500多个技术解决方案提供商的专有研究结果，制造业未来项目技术与创新团队总结了39个用例，涉及许多公司，行业和地区。 这些用例分布在制造业的各个部门：工厂车间（组装和加工，维护，质量和绩效管理）以及供应链和产品价值链（包括设计，原型设计和采购）。可以得出一个关键结论：已经使用的许多高度早熟的技术已经打算好进行大规模推广。 每个用例都有详细的介绍，包括用例计划实现的业务目标，解决的生产问题种类，如何将科学技术应用于现实全球以及如何发挥影响力科学技术。 对于食品和饮品制造商而言，目标是减少手动流程的生产率损失并提高效率。制造商采用数字解决方案将手动规格操作程序变换为支持远程设备访问并与生产部门联系的数字平台。，有效提高了设备利用率，大大减少了手工文书工作量。 在航空航天行业的用例中，制造商试图通过减少人工工作量和避免相关问题来提高生产计划的灵活性。制造商的解决方案将连接性和智能性与自动化的生产序列功能相结合，可以跟踪和处置所有产品的数字质量信息组装过程中的组件。这有助于增加工厂的产量并减少因调度问题而产生的浪费。 有哪些用例？ 用例是指应用第四次工业革命技术（通常是多种技术的组合）来解决特定的生产问题，以重塑生产过程并创造商贸价值，用例或许涉及加工，组装，维护，质量检查的多个领域，供应链，设计，原型和工程。 哪些业务价值驱动因素对用例有利于？ -市场进入速度 –资源生产力和效率 –增值服务和商业模式创新 用例解决了哪些生产问题？ 用例解决了生产部门乃至其他行业许多领域的问题，例如： –高度定制的大型产品的可变检查时间 –成型周期过长且成本过高 在整个研究过程中，我们发现公司通常是技术应用领域的先驱，这表明技术不仅可以提高生产率，而且对质量，职工安全和可持续性有影响，有助于创造其他形式的业务价值，从而使公司更好地专注于创新和发明。 从这个出发点来看，用例可以根据价值驱动因素进行分类（上市速度，敏捷性和响应能力，资源生产率和效率以及客户需求定制）。在强调实用性和适用性的根基上，用例中有70％摘要可用于加强多种价值驱动力。 用例库包含了多个生产部门的示例，除了示例中提到的特定行业外，超过80％的用例还适用于其他行业，这表明跨行业的协作机会存在于用例交换和开发过程。 规模扩展引擎可行*实践 当试图穿越审判困境时，规模是生产组织面临的最大挑战之一。对于技术规模知之甚少，因为只有少数公司成功地将第四次工业革命技术应用于自己的工厂，供应商，和客户网络。 与公司，专家和案头研究的访谈帮助我们确定关键的成功因素并更好地了解旅程的规模。由此产生的规模扩张引擎是一个框架，涉及组织动员，战略制定，创新和规模扩充四个阶段，其中还包括十二项关键活动的最佳实践和可行建议，旨在促进制造业中技术和创新的大规模应用。 这12个关键活动以一定顺序执行，旨在提高意识和技术应用的成熟度（从*阶段的初始意识和信念建立阶段，到战略和创新阶段，自上而下和自下而上（可扩展的驱动程序结构）。 规模扩展引擎引入了适用于各个生产领域和国家的通用路径，但是关键活动的顺序需要根据每个组织的文化和数字技术的成熟度进行调整。 例如，一些公司应同时制定策略（自上而下）并进行创新工作（自下而上），而其他公司则需要获得执行人员的授权才能通过自上而下的方法实现流程的重新发明。 动员：组织聚会 要启动生产技术和创新的应用计划，必须动员大多数生产组织。此阶段通常需要9到12个月，具体取决公司的具体情形。首先执行以下两项活动：小型概念验证，并建立一个项目领导团队。 为了充分发挥第四次工业革命技术的潜力，有必要重塑当前的生产流程，这种变化为公司提供了突破工厂局限性并实现各种生产功能（从工程到供应链）的联系的机会。因此，通过跨职能团队的早期参与，企业可以使用创新方法来促进生产系统的转换，并冲破组织各个部门之间的壁垒。 在这个阶段成功的关键是进行简要而详细的概念验证测试。众所周知，概念验证实验不仅应当是一个学习平台，而且应当是一种增强组织信念的成功经验。根据研究的成功经验，我们建议公司进行概念验证性生产问题，这些问题可以在几周内解决，并实现三个核心目标： –对小规模（产品级别）致使一定影响 –促进工作成果和成功经验，并在组织中形成不错的动力 策略：确立愿景和追求目标的价值 考虑到技术和用例的复杂性，必要的流程和文化变化以及战略扩展所需的投资，公司需要明晰，动态的路线图来阐明未来的发展方向。在此关键阶段以及随后的工作流程中，支持高级管理人员的前瞻性和远见卓识将成为成功的关键因素。 第四项工业革命技术应用策略基于高级管理层提出的生产用例，这不仅涉及业务案例（将公司战略与业务驱动力和特定业务目标联络起来），而且还与公司的发展愿景有关。 在此阶段，高管们应阐明未来发展模式的价值，并帮助公司在第四次工业革命中找到自己的位置。为了实现发展愿景，公司必须小心谨慎选择一系列可以产生预期价值的技术用例。 例如，宝马公司致力于将第四次工业革命的六项关键技术应用于其自己的生产系统：环保意识辅助系统，创新的机器人系统，模拟和工厂数字化，计划和控制系统，智能物流和分析。 此外，我们建议公司建立一个组织范围内的执行驱动框架，以保证每个生产单元和站点的执行统一性，即使这些生产单元和站点的性能和成熟度也许有所不同。 战略阶段的最后任务是与业务部门合作制定企业级路线图。路线图通常是分层构建的，并且需要考虑用例的复杂性和每个业务部门的起点。 创新：识别高风险中的业务价值并激发创新 在争取行政人员承认和财务支持的同时，业务部门必须通过部署成批用例和构建可伸缩驱动程序来验证第四次工业革命技术的价值。 在这个阶段，由业务部门领导者的试点工作至关举足轻重。试点工作不仅可以帮助公司获取商贸成功，还可以帮助建立技术包容性和创新的公司文化。 *用例的水平将不再仅仅逗留在概念验证阶段，而是有着一定程度影响力的实验，显示出真正的商贸价值和流程再造过程。在技术生产系统全盘应用之前，为两个主要的可伸缩性因素提供支持所必要： 现代科学技术基础设施：运营和信息技术应互为合作，以加强科学技术主干项目的建设。

具体工作包括：整合来自信息技术和运营技术系统的有效数据（IT/OT汇总）；创建一个价值传递引擎来开发用例以满足业务需求。 企业必须在详细分析现有未来生产系统的帮助下积极解决网络安全问题。在此阶段，了解过去的系统及其对快要来临的平台的适应性同样关键。 建立能力和建立伙伴关系网络：第四次工业革命技术需要一系列新功能来匹配它，公司需要增强其技巧，征募新英才并使用能力建设模型作为企业发展和转型的工作中心。探讨与技术解决方案提供商，科学界和研究人员合作的新方法也很重要。 例如，阿迪达斯和西门子从2017年开始就研发项目进行合作，以促进阿迪达斯未来厂-高速工厂（Speedfactory）17的数字化。此外，ABB 公司和微软于2016年建立了战略合作伙伴关系，以协同开发工业数字解决方案。 规模扩展：获得所有价值 在完成规模扩展驱动力并构建公司范围的路线图后，公司应将用例扩展到整个生产系统，这要求公司通过以下方法动员整个组织： 数字绩效管理：这是一个必须由专家和技术应用领导认定的用例，不可或缺，它不仅可以直接或间接与其他用例一同提供价值保护，而且可以整合整个运营数据全公司平台上的生产过程；这些数据可用于工厂之间的比较，仿真和决策优化。 卓越中心：主要负责整理变更过程，包括管理项目，建立新的生产系统以及以标准化方法指导转换过程。 将用例推广到合作同伴的价值链生态系统（各级供应商和客户）以帮助公司更好地得到价值，例如，增强运营数据之间的连通性将有助于建立统一的生产生态系统，尽管数据集成为竞争和竞争带来了新的可能创新时，您必须小心翼翼避免创建过多的数据平台，使供应商感觉到疑惑。 推广策略：正确的建议 第四次工业革命将在国家内部和国家之间引发新一轮的竞争，制造业国家将面临更多的不确定性，然而，最新的技术发展趋向也为各国提供了未来制造业发展和转型的机会。 2017年接纳采访的大多数制造公司都认可当局在建立有利于技术进步，推广和应用的环境和制造生态系统中的关键效用。 尽管产业国策和战略已经存在了数十年，但随着当局近年来积极接纳第四次工业革命的机遇和挑战，技术和创新已成为当前的工作着重。 国家方针制定者将继续努力管理宏观经济杠杆，尽力创造有利于制造业企业发展的市场条件，加强举足轻重基础设施的建设（更是是电信和信息技术连接），并为工业产品制定恰当的贸易方针。市场支持。 此外，在国家综合计划中进行的科学技术推广应用的具体工作正在增加。在过去的六年中，排名前十的制造业国家中有八个已经启动了国家发展计划，以积极提高生产率并稳固其先进地位在全球竞争中。其中，产业4.0战略十分闻名，各国越来越看重以技术为主要支撑的制造业的缘故如下： -加快新技术的应用，将有助于各国实现工业的跨越式发展并走向现代化。 –经济的成功取决研发和创新的进展。研发和创新工作使技术能够以较低的成本在各种规模的企业中得到应用和推广。