制造业转型 | 工业4.0的挑战你准备好了吗？

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2018-10-15 11:31:58 资讯

「智能工厂」已成为制造业企业口中的热门话题。这个概念并不虚无缥缈。根据Boston Consulting Group的调查，约有85%的制造商认为自己可以通过某种方式从智能工厂中获益。该调查报告中提到，在未来的智能工厂中，“价值链将完全整合，传统的界限进一步模糊。而在整个价值链中，IT系统的全面整合及所需生产数据的大范围可用还将对制造业产生巨大的促进作用。”

其他分析师也对此表达了乐观的态度。毕马威进一步强调了系统集成的理念，他们认为，“在未来的工厂中，信息和通信技术将与自动化技术全面集成”，这会使得整个制造流程“从第一步开始就需要以整体化的实时方式加以考虑和管理。”

麦肯锡也提到了类似场景：“传统生产系统涉及一系列彼此独立的工具，这些工具通过一定的规则和应用程序松散地耦合在一起。但在未来的智能工厂中，这样的连接将更紧密，更自动化，可以快速通过数字化连接让整个系统作为一个无缝、有凝聚力的整体进行运作。”

虽然每个分析师的具体定义都略有差异，但很明显，它们之间有着一些共同的特征和主题。微软也结合客户当前的需求进行分析，针对未来的工厂提出了自己的观点。

微软对未来工厂的观点

微软认为，制造业正向着物理和数字世界的无缝集成发展着，以实现分布式制造基础架构中的快速集成、反馈和控制环路。在未来的工厂中，云计算和物联网可以让每个工厂与其他厂房和设施随时通信，紧密融入至现有的工业技术设施中。这就可以获得一个由不同机器和厂房组成的，能够自我调节的复杂生态体系，同时依然可以定制输出，优化资源分配，在建筑、生产线以及生产过程之间实现物理和虚拟世界的无缝融合。

而该愿景核心在于四个重要转变：开放的价值链、灵活的生产、以人为中心的制造、创新的业务模式。

开放的价值链

为实现这个愿景，需要重新思考整个价值链。面对越来越短的产品生命周期，未来的工厂不再使用传统的工业价值链(由相互独立的系统为离散的制造环节提供支持)，而是要在这些系统及其支持流程之间实现互操作和集成。这种集成可以让机器和IT系统能够使用高级算法确定最佳执行方式，不再需要人工通过直觉和经验处理复杂的生产流程和资源管理任务，进而产生可自我调节和适应的价值链。

灵活的生产

借助类似的方式，未来的工厂还能实现更灵活的生产。通过将工业自动化软件和系统与设计系统集成，未来的工厂将能自动从产品配置中提取系统设置，并将最佳实践自动应用给不同的设备和设施。借助传感器采集的数据对流程进行实时更新，进而确保跟上不断变化的条件。

以人为中心的制造

在先进技术的帮助下，未来的工厂也将变得更加以人为中心。例如通过系统集成，可以更好地适应员工的个人时间和动态调整的工作时间表。机器人技术使得员工和机器能够在涉及重复性复杂和复杂决策的过程中随时协作。海量数据以及从中获得的洞察可以帮助员工更自信地制定复杂决策。最终这些措施将有效提高员工的满意度和生产率。

创新的业务模式

未来工厂不仅可以优化生产流程，还可以实现创新的业务模式，如产品即服务。然而从销售「产品」到销售「产品即服务」，这个过程需要重新设计产品和生产系统，以便为远程监控等新的功能提供支持。类似工厂运营技术、服务合约管理这种原本独立的职能也必须围绕从设计到最终生产制造等一系列环节紧密结合在一起。这一切都离不开开放式价值链和系统的集成。

工厂的现状，和未来工厂的目标，两者之间的差距需要通过战略投资和时间的投入方能弥补。如果能根据真实的运营数据，而非猜测来开展相关工作，这些投资将快速焕发出价值。那么具体该怎么做?

迎接工业4.0，你准备好了吗？

很多制造商已经投身于未来工厂的转型中，根据凯捷咨询的统计，超过半数的制造商已经在智能工厂方面投资了一亿美元以上!大部分制造商和分析师认为，端到端实时监控是改进业务流程的关键，但目前只有7%的制造商针对整个生产流程实现了实时监控。对于少数已经成功实现互联智能工厂的制造商，他们正在享受不菲的收益：生产力平均提高了多达17%-20%。

Jabil通过预测分析技术与实时制造相结合，废料和返工成本降低了17%。TetraPak将生产线与云端预测式分析和混合显示技术结合，有效地预防设备故障并可以让远程专家更高效地修复设备。山特维克可乐满开发的解决方案可通过云平台分析聚合后的物联网数据，从而将紧急停机决策所需时间从原本的2秒缩短至100毫秒。

微软正在帮助制造商最大限度的发挥数据的影响力，让整个价值链更具可见性。借此制造商可以针对供应商、生产批次、组件、生产线进行预测并酌情采取措施，帮助每位员工在现场做出更明智的决策。通过机器学习以及数字化供应链提供的预测式见解，我们已经能帮助制造商将产量提高30%，废料成本节约200万美元。

微软如何解锁未来工厂

未来工厂的实现需要通过技术让整个工厂的生产网络和制造商生态系统实现无缝集成。过去，工业自动化采取了“一次配置终身无忧”的心态，但这种心态需要变一变了。

无论从零开始构建，或转型现有设施和基础架构，连接和互操作都是成功的关键。原本截然不同的系统和协议开始组成协同的超连接网络，机器-机器通信变成了机器-机器-人之间的通信。微软将通过AI技术将人和机器紧密连接在一起，通过智能、混合现实和认知服务等技术获得突破性生产力。

二十多年来，物联网技术驱动的自动化系统针对运营、生产力和设备状态提供了以往人们根本不敢想象的丰富见解。而微软针对诸如OPC-UA等技术的投资将帮助制造商将新老系统无缝连接，更轻松地实现工厂智能化改造。

未来工厂成功的关键还少不了通过数字化孪生方式进行的仿真模拟。人工智能、物联网和混合现实，这三项技术将成为通过数字化孪生流程大幅提高效率的关键。数字化孪生将不再仅限于在管理特定设备生命周期过程中实现可视化和协作等目的，我们还可以通过这种技术理解整个生产制造过程的运营。

Microsoft HoloLens可以帮助制造商和员工用全新方式在虚拟现实世界中对相关数据进行可视化，让数字化孪生发挥出更大作用。在未来工厂中，通过认知服务的面部识别能力防止未经授权人员操作设备，也可以让安全性再上新高。借此网络和物理安全将有大幅提升，可以帮助制造商更好地保护知识产权、数据以及物理资产。

极为灵活且强大的Azure智能云平台可以帮助这种超连接的世界通过混合智能边缘和智能云模型实现更好的互操作。这不仅为物联网奠定了基础，同时也为未来工厂中的物联网、人员和服务提供了支撑。

更棒的是，为了帮助制造商快速转型并实现未来的智能工厂，微软已将所有这些组件结合在一起打造了一个全面的平台，Azure IoT Suite互联工厂解决方案。这种预配置的解决方案可以帮助制造商，在不打断生产任务的前提下，将现有机械设备连接至安全的云平台，借此针对生产过程获得端到端可视性，针对业务转型获得更深入的见解。他还可连接并监控工业设备，围绕生产环境提供端到端的可视性。Azure Time Series Insights可以帮助制造商分析设备源源不断生成的数据流，借此提高运营效率和盈利能力。