智慧工廠發(fā)展趨勢洞察與實施方案解析分享

自上世紀(jì)70年代計算機技術(shù)開始普及推廣，自動化和信息化逐漸在制造業(yè)廣泛應(yīng)用。如今，隨著通信互聯(lián)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)的推陳出新與逐漸成熟，正推動工業(yè)創(chuàng)新與數(shù)字化轉(zhuǎn)型。愈來愈多的制造業(yè)企業(yè)，通過打造標(biāo)桿智慧工廠，實踐數(shù)字化、智能化創(chuàng)新。

普華永道思略特持續(xù)關(guān)注工業(yè)4.0相關(guān)實踐，結(jié)合眾多成功大型、標(biāo)桿智慧工廠的實戰(zhàn)項目經(jīng)驗與行業(yè)洞察，為廣大制造業(yè)企業(yè)提供智慧工廠最新發(fā)展趨勢洞察與實施方案解析分享。

一、智慧工廠發(fā)展趨勢洞察

1.

數(shù)字化賦能助力制造業(yè)升級

有別于前三次工業(yè)創(chuàng)新與進步，主要依賴單一技術(shù)突破拉動生產(chǎn)力形成爆發(fā)式增長。工業(yè)4.0通過實時數(shù)據(jù)采集、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能計算與處理等多種技術(shù)，賦能產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈、營銷與服務(wù)等企業(yè)關(guān)鍵經(jīng)營活動。在面向客戶的前端業(yè)務(wù)層，新技術(shù)持續(xù)推動新商業(yè)模式實踐，助力企業(yè)探索新增長、新機會；并通過精準(zhǔn)用戶運營，鎖定優(yōu)質(zhì)目標(biāo)客戶，提升客戶粘性。核心業(yè)務(wù)層基于不同行業(yè)特征與差異化需求，通過數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)提速新產(chǎn)品研發(fā)與迭代，并結(jié)合新技術(shù)應(yīng)用，提升生產(chǎn)與供應(yīng)鏈運營的自動化、數(shù)字化和智能化水平，實現(xiàn)運營成本、設(shè)備綜合效率以及資本回報率的多維度優(yōu)化，在推動運營效率升級的同時持續(xù)提升客戶滿意度。在后端運營支持層，通過數(shù)據(jù)流打通，實現(xiàn)企業(yè)管理的實時可視化，結(jié)合智能化實時數(shù)據(jù)分析，為企業(yè)提供分析決策支撐，提升決策效率與質(zhì)量。

工業(yè)4.0主要架構(gòu)

信息來源：普華永道智慧工廠報告，思略特分析

智慧工廠作為工業(yè)4.0的重要組成部分，已賦能機械制造、3C電子、鋼鐵、汽車、航天航空等眾多行業(yè)，在生產(chǎn)運營領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛而重要的價值。例如，在生產(chǎn)制造場景，通過智能排班、設(shè)備預(yù)防性維護、物料智能預(yù)警管理、計劃與生產(chǎn)可視化實時報告等解決方案，賦能智能化人機料法管理。在內(nèi)外部協(xié)同場景，通過可視化物料供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化新產(chǎn)品導(dǎo)入管理、智能需求預(yù)測與計劃，建立網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同能力。同時結(jié)合數(shù)字化手段優(yōu)化定制產(chǎn)品生產(chǎn)交付時效與成本、實現(xiàn)訂單交付實時進度共享，在交付場景，更好地滿足客戶差異化、個性化需求。

智慧工廠賦能多行業(yè)發(fā)展

信息來源：專家訪談，思略特分析

在賦能生產(chǎn)運營各個主要場景的同時，智慧工廠解決方案也滲透到工廠運營的各個環(huán)節(jié)，通常以“應(yīng)用程序（App）”形式，幫助工廠解決自身運營痛點問題，實現(xiàn)基于場景的運營優(yōu)化，提升從需求、采購、生產(chǎn)、交付到客戶服務(wù)的端到端運營管理自動化、數(shù)字化與智能化水平。

用例舉例

信息來源：普華永道智慧工廠報告，思略特分析

基于場景的智慧工廠“應(yīng)用程序（App）”是從生產(chǎn)運營場景出發(fā)，通過設(shè)計適用于解決工廠特定運營瓶頸與挑戰(zhàn)、基于用戶體驗功能設(shè)計的用例，進一步由數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)的智能解決方案。為了更好地打造基于工廠實際情況的智慧工廠解決方案，企業(yè)需要基于自身應(yīng)用場景，系統(tǒng)地識別匹配工廠運營核心能力需求的用例。企業(yè)可以沿著價值鏈識別關(guān)鍵用例，例如，在供應(yīng)場景下應(yīng)用PFEP（Plan For Every Part，為每個產(chǎn)品做計劃）、自動補貨、齊套管理等用例提升物料管理效率；在生產(chǎn)執(zhí)行場景下應(yīng)用數(shù)字化人員排班和工作指導(dǎo)、實時生產(chǎn)進度報告、在線制程質(zhì)量管理等用例提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量管理。

基于普華永道思略特的行業(yè)洞察與項目經(jīng)驗，可以看到率先成功實踐涵蓋關(guān)鍵智慧工廠解決方案用例的企業(yè)已經(jīng)收獲可觀的回報，例如：

某全球領(lǐng)先醫(yī)療器械公司的標(biāo)桿智慧工廠，自身已擁有30多年精益制造經(jīng)驗，通過智慧工廠建設(shè)，將精益制造轉(zhuǎn)型升級為智能制造，使工廠生產(chǎn)效率和勞動力成本得到顯著優(yōu)化。例如通過實時生產(chǎn)過程管理優(yōu)化，提升了30%到40%的生產(chǎn)效率。

某跨國制造業(yè)企業(yè)某國內(nèi)工廠，其工廠定位為集團全球交付的重要節(jié)點，集團期望通過智慧工廠建設(shè)，進一步提升該工廠端到端供應(yīng)鏈可見性和風(fēng)險管理，并為集團提供標(biāo)準(zhǔn)化智能解決方案和智慧工廠建設(shè)參考模板。在該標(biāo)桿智慧工廠建設(shè)過程中，通過端到端可視化供應(yīng)鏈平臺建設(shè)，在降低上游零部件供應(yīng)風(fēng)險的同時，提升了約10%的服務(wù)水平。

某全球知名精密設(shè)備制造企業(yè)國內(nèi)工廠，通過智能工廠建設(shè)優(yōu)化庫存管理效率和成本，并滿足不斷增長的定制化客戶需求。通過貫穿采購、庫存管理、生產(chǎn)制造和物流交付環(huán)節(jié)的數(shù)字化庫存管理用例，打通物料流和信息流，降低了10%的庫存。

2.

智慧工廠需遵循的三個原則

（1）運營管理基本原則是智慧工廠成功的基石

結(jié)合智慧工廠項目經(jīng)驗以及對眾多成功智慧工廠案例的分析，普華永道思略特發(fā)現(xiàn)：智能解決方案是提升工廠運營效率的賦能手段，工廠運營管理基本原則是成功智慧工廠與實現(xiàn)卓越運營的基石。建設(shè)卓越運營的世界級領(lǐng)先工廠是長期且體系化的工程，企業(yè)應(yīng)秉承精益原則，建立長效管理團隊與運轉(zhuǎn)機制，同時關(guān)注工廠運營諸多重點管理環(huán)節(jié)，例如：產(chǎn)銷協(xié)同，整體設(shè)備效率、全面質(zhì)量管理和全員生產(chǎn)維護等。工廠數(shù)字化、智能化固然重要，但更多的是承擔(dān)賦能作用，協(xié)助企業(yè)更好地解決具體環(huán)節(jié)中的實際問題、提高管理效率，而并非違背或代替工廠管理的基本原則。

世界級領(lǐng)先工廠建設(shè)

信息來源：普華永道智慧工廠報告，思略特分析

綜合自身所處行業(yè)特征，踐行精益原則、以人本位的全面運營管理，是推動智慧工廠實踐的核心要素。脫離運營管理的智慧工廠解決方案往往使企業(yè)陷入“用更高效的方式做效果欠佳工作”的困局，難以提升效率，甚至增加工廠運營的投入與管理難度，適得其反。

（2）智慧工廠規(guī)劃應(yīng)基于工廠戰(zhàn)略定位、賦能核心能力建設(shè)

打造標(biāo)桿智慧工廠，建立企業(yè)內(nèi)部可復(fù)制模板，是制造業(yè)企業(yè)推動工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要舉措之一。智慧工廠的規(guī)劃應(yīng)基于工廠戰(zhàn)略定位，圍繞工廠發(fā)展所需建立與提升的核心能力，量身定做一系列匹配核心能力的智能解決方案，進一步增強企業(yè)核心競爭力。

基于普華永道思略特洞察與項目經(jīng)驗，在不同類型企業(yè)，對核心能力有著不同的關(guān)注重點。離散生產(chǎn)型企業(yè)，通常更加關(guān)注物料供應(yīng)與計劃執(zhí)行管理能力，例如通過智能解決方案提升齊套管理、計劃管理和生產(chǎn)執(zhí)行，實現(xiàn)從計劃到交付的核心能力提升；而對于連續(xù)生產(chǎn)型企業(yè)，則更關(guān)注設(shè)備預(yù)防性維護、設(shè)備效率管理和生產(chǎn)異常預(yù)警等賦能生產(chǎn)效率核心能力提升的智能解決方案；此外對于這兩類企業(yè)，也存在諸多共同關(guān)注點，例如人員排班管理，能源管理，端到端的供應(yīng)鏈可視化，供應(yīng)風(fēng)險管理等。

隨著智慧工廠應(yīng)用技術(shù)的逐漸成熟，涌現(xiàn)出了例如設(shè)備預(yù)防性維護、在線質(zhì)量監(jiān)測、能耗管理等適用于眾多行業(yè)，可產(chǎn)出可觀投資回報的智能解決方案。但在智慧工廠規(guī)劃階段，決策者不應(yīng)僅關(guān)注智能解決方案的投資回報表現(xiàn)，而應(yīng)從工廠戰(zhàn)略支撐、核心能力提升、投資回報以及實施難易度等多個維度進行綜合評估與決策。

（3）智慧工廠應(yīng)結(jié)合行業(yè)、工廠及技術(shù)生態(tài)特性進行定制化建設(shè)

行業(yè)特性：智慧工廠建設(shè)需要結(jié)合所處行業(yè)自身特點及需求，針對性定制智能解決方案，不同細(xì)分行業(yè)間業(yè)務(wù)流程、重點環(huán)節(jié)和常見問題各不相同，例如同屬設(shè)備制造，以定制化精密設(shè)備加工與高度標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備制造為例，兩者在供應(yīng)鏈設(shè)置、生產(chǎn)模式、交付能力要求等方面都存在較大的差異性。

工廠特性：在某一具體行業(yè)中，智慧工廠建設(shè)也要考慮工廠所處階段場景的不同。例如現(xiàn)有工廠面臨生產(chǎn)效率瓶頸是否亟待突破，或是對現(xiàn)有系統(tǒng)和數(shù)字化架構(gòu)需要進行迭代優(yōu)化，亦或是新工廠建設(shè)時同步進行智慧工廠建設(shè)。企業(yè)需要對不同場景下的智慧工廠解決方案進行定制化建設(shè)，而非簡單為了數(shù)字化而數(shù)字化。

技術(shù)生態(tài)：隨著國內(nèi)AI人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算等技術(shù)發(fā)展速度的不斷加快，外企或國內(nèi)出海企業(yè)，需考慮國內(nèi)外數(shù)字化技術(shù)生態(tài)的差異。在國內(nèi)，區(qū)別于海外智能制造生態(tài)，從物聯(lián)網(wǎng)傳感器、云平臺到網(wǎng)絡(luò)安全等不同技術(shù)類別，中國具有不同的供應(yīng)體系。此外，還需要考慮國內(nèi)用戶對于數(shù)字化工具的獨特偏好和使用習(xí)慣，以及政府監(jiān)管等要素。在技術(shù)生態(tài)差異化前提下，企業(yè)更應(yīng)通過底層核心系統(tǒng)平臺的統(tǒng)一規(guī)劃，以保證對旗下工廠運營全局整體管理的透明度。

二、智慧工廠實施方案解析

隨著智慧工廠的逐步推動，尤其伴隨標(biāo)桿智慧工廠的廣泛實踐，越來越多的企業(yè)開始結(jié)合業(yè)務(wù)與生產(chǎn)運營戰(zhàn)略、運營現(xiàn)狀需求，從全局視角打造智慧工廠?；谖覀儽姸喑晒椖繉嵺`，融合不同行業(yè)與工廠特性，并通過對企業(yè)戰(zhàn)略與生產(chǎn)運營策略的充分解讀，識別工廠端到端運營場景的差異化智慧解決方案用例需求，與客戶團隊充分協(xié)同共創(chuàng)用例開發(fā)、規(guī)劃實施路徑并協(xié)助落地，普華永道思略特將基于全局的一體化端到端智慧工廠實施過程總結(jié)為四步，從智慧工廠頂層設(shè)計、智能解決方案用例開發(fā)、智慧工廠實施路徑規(guī)劃到落地實施。幫助企業(yè)明確智慧工廠頂層設(shè)計、全面識別定制化智能解決方案需求、推動平穩(wěn)有序有效落地，實現(xiàn)將智慧工廠戰(zhàn)略貫徹到執(zhí)行的一站式服務(wù)。

一體化端到端智慧工廠實施方法論

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信息來源：思略特分析

1.

頂層設(shè)計：戰(zhàn)略規(guī)劃及用例識別

智慧工廠戰(zhàn)略規(guī)劃，需要自上而下，通過對企業(yè)業(yè)務(wù)、運營、數(shù)字化戰(zhàn)略，以及生產(chǎn)制造策略的解讀，明確賦能工廠發(fā)展核心能力建設(shè)的智能解決方案用例；并自下而上，通過運營現(xiàn)狀評估，設(shè)計包含流程、系統(tǒng)和管控機制等優(yōu)化舉措以及通過智能解決方案用例進一步賦能端到端運營的提升方案；結(jié)合自上而下、自下而上的內(nèi)部評估，以及外部行業(yè)智慧工廠領(lǐng)先實踐對標(biāo)，規(guī)劃可支持核心能力建設(shè)與運營優(yōu)化的智慧工廠戰(zhàn)略，結(jié)合階段目標(biāo)設(shè)定，對所識別用例進行優(yōu)先級排序。

2.

用例開發(fā)：定義問題與解決方案

具體用例內(nèi)容的開發(fā)，需要進一步澄清需要解決的痛點問題與根因，確保問題通過用例實施不再重復(fù)出現(xiàn)；定義包括量化運營提升目標(biāo)、用戶視角功能需求、前置運營改善舉措和變革管理需求在內(nèi)的功能需求，并對技術(shù)方案進行初步構(gòu)想，形成完整的用例設(shè)計，為后續(xù)技術(shù)解決方案尋源以及落地實施做好全面準(zhǔn)備。例如，針對提升廠內(nèi)物料供應(yīng)效率的AGV（Automated Guided Vehicle）自動補貨用例，在用例開發(fā)過程中，可結(jié)合運營現(xiàn)狀，將對供應(yīng)物料的通用性與特性梳理、存儲位置和產(chǎn)線供應(yīng)點位優(yōu)化，作為前置運營改善舉措，為用例的實施打下堅實運營基礎(chǔ)，同時可進一步明確對AGV在載重、運輸方式等方面的技術(shù)選型輸入。

用例開發(fā)過程中，需要包括工廠基層員工的積極參與；信息技術(shù)部門參與了解用戶端需求，結(jié)合需求對系統(tǒng)選型、系統(tǒng)對接和信息安全做提前規(guī)劃；以及工廠管理層在用例開發(fā)過程中的必要的指引與決策。

3.

路徑規(guī)劃：綜合全局和用例個體

智慧工廠的實施是一項長期工作，實施路徑規(guī)劃需要結(jié)合工廠運營建設(shè)全局視角遞進，結(jié)合用例間的實施先后順序要求，個體用例技術(shù)尋源、用例優(yōu)化、投資回報分析與實施落地，合理有序地進行整體實施路徑規(guī)劃，幫助企業(yè)在短中長期實現(xiàn)階段智慧工廠戰(zhàn)略目標(biāo)并有效分配資源。

路徑規(guī)劃過程中，需要重點厘清個體用例間的關(guān)聯(lián)關(guān)系與先后順序，以及對應(yīng)的前置運營提升舉措實施，確保整體實施計劃未來可落地、落地有效果。例如，智能齊套管理用例的實施，可前置完成物料供應(yīng)可視化用例，以精確獲取物料的預(yù)計到貨時間，作為智能齊套管理的輸入。同時伴隨著智慧工廠項目的進展，企業(yè)需要滾動更新實施路徑規(guī)劃，以匹配實際項目進展。

4.

實施落地：項目管理與變革管理

要實現(xiàn)更好的用例實施效果，部分流程、系統(tǒng)、管控機制等運營優(yōu)化舉措應(yīng)前置予以解決，這部分工作也需要進行項目管理；同時在實施過程中，將不可避免地涉及對內(nèi)部員工和外部合作伙伴工作習(xí)慣和工作要求的調(diào)整。企業(yè)可協(xié)同智慧工廠內(nèi)外部專家、信息技術(shù)及工廠運營部門等成員設(shè)立項目管理辦公室，共同推動同一時期內(nèi)多個用例的實施落地與變革管理，同時集團型企業(yè)應(yīng)關(guān)注落地階段技術(shù)方案與集團公司信息化與數(shù)字化整體規(guī)劃的匹配，以及橫向工廠間的共性需求協(xié)同效應(yīng)。

智慧工廠的成功實施，清晰的戰(zhàn)略規(guī)劃、全面的用例設(shè)計、合理的路徑規(guī)劃是必不可少的，前期適當(dāng)?shù)耐度肟梢詭椭髽I(yè)更好的規(guī)劃目標(biāo)、識別需求、設(shè)計方案，從全局角度推動具體用例的逐步實施、以及對資源投入與階段目標(biāo)達成的管理，確保將戰(zhàn)略貫徹到執(zhí)行落地。

結(jié)語

雖然各個行業(yè)的特點與所遇到的挑戰(zhàn)不盡相同，然而新一輪工業(yè)技術(shù)革新帶來了新的機遇，普華永道思略特將持續(xù)關(guān)注智慧工廠發(fā)展，并借助在不同行業(yè)的成功項目經(jīng)驗、成熟的智慧工廠實施方法論、以及與行業(yè)領(lǐng)先智能制造技術(shù)合作伙伴共同搭建的端到端解決方案生態(tài)，幫助企業(yè)達成產(chǎn)能與制造能力升級，推動制造業(yè)企業(yè)競爭力更上一層樓。

審核編輯 ：李倩