1 简介

2021年02月07日 228 本文共2190字,预计阅读时间7分钟

工业科学研究联盟的通信促进者小组于2011年引入了“工业4.0”一词,以描述信息和通信技术在工业生产中的广泛整合。“4.0”暗示了这种趋势的潜在革命性影响是直接跟随前三次工业革命的脚步的。自2011年以来,世界各国涌现出了一系列针对数字连接工业生产主题的倡议,例如美国的工业互联网联盟和日本的工业价值链倡议。

各项研究表明,仅在德国经济中,工业4.0的价值创造潜力在未来5年内将会在1亿至1,500亿欧元之间。然而实际上,如此规模的数字在工业领域似乎还有很长的路要走,其中一个主要原因是许多企业目前都没有意识到工业4.0的具体好处。联邦经济事务和能源部(BMWi)的一项研究证实了这一点,该研究认为缺乏透明度是导致工业4.0引入的主要障碍之一,尤其是中小企业。再加上所谓的技术和财务不确定性以及过长的实施时间表,结果是,德国企业目前暂时不愿投资工业4.0。

目前,许多企业实施工业4.0的唯一措施,只涉及偶尔的试点项目,实际上更类似于技术可行性研究。像这样的项目无法展示工业4.0的全部潜力,因为它们忽略了其实施的关键方面,例如企业的组织结构和文化。因此,这些变化通常只是渐进式的。不幸的是,他们也经常无法反映组织的实际流程或满足制造企业的实际需求。因此,在企业内或整个经济层面上,转型变革成功的例子非常有限。

与此同时,制造企业,尤其是德国的制造企业,面临着竞争日益激烈的市场。这样的动态环境和因此产生的复杂性意味着,如果要长期保持竞争力,企业需要做出更快更好的决策。当前的业务实践经常无法应对这一挑战,并面临失去核心业务控制点的风险。决策过程可能需要数周甚至数月,决策通常基于直观的感觉,而不是硬数据。产品开发流程会发布产品需求文档,但是在并不全面了解客户需求的情况下制定的详细的产品规格。当学到新东西时,只能对开发或制造过程进行有限的修改,而且这可能非常耗时。许多员工和决策者经常不得不花时间搜索并等待正确的信息。这些仅仅是举例说明目前存在的主要缺点,以及可能进行深远变革的几个例子。

工业4.0的主要经济潜力在于其加速企业决策和适应过程的能力。这既适用于提高工程、制造、服务、销售与营销效率的流程,也适用于整个业务部门的重点或业务模式的变化。本研究将工业4.0定义为“实时、高数据量、多边通信以及网络物理系统与人之间的相互联系”。以实惠的价格提供大量数据和信息,并在必要时实时提供,从而可以更好地了解事物之间的相互关系,并为更快的决策过程提供基础。再结合正确的组织结构,企业能够更快地对日益活跃的客户市场做出反应,更快更准确地开发出根据客户需求量身定制的新产品,并以指数级的速度将这些产品推向市场。技术,特别是组织组件的相互关联使得实现灵活性成为可能,这是工业4.0中企业所需的关键能力。这种向敏捷企业的转变是工业4.0制造企业最重要的机遇。当然,如果企业在所有业务流程中实施上述实践,并且整个企业都可以看到数据和数据分析结果,那么企业将能够充分发挥工业4.0的全部潜力。

工业4.0中的敏捷性企业

敏捷性是一种战略特征,对成功的企业来说正变得越来越重要。在这种情况下,敏捷性表示企业实时实施变更的能力,包括例如对商业模式的基本系统的变更。

因此,工业4.0的重要性在于信息处理在实现组织快速适应过程中的关键作用。组织能够越快地适应导致其环境发生变化的事件,适应的好处就越大。“事件”可能涉及一系列不同的商业决策。事件可能是短期的,例如生产线故障;或中长期的,例如产品需求以及产品设计本身的变化,制造过程和采购、质量、服务相关过程的变化。

目前,当企业发生某一事件时,有关该事件的理解在可用之前会有一段延迟。这意味着在采取相应决策和(反)措施方面也存在延迟(见图1)。其中一个原因是相关信息系统没有充分集成,无法实现从数据捕获到分析的端到端数据处理。

图1 企业适应过程

工业4.0的作用在于可以帮助制造企业大幅度缩短事件发生与实施适当响应之间的时间(见图2)。实际上,这意味着,例如,只要企业具有适应新情况的敏捷性,即使在产品的制造过程中,也可以响应基于现场数据的客户的需求变化。因此,可以在明显更短的时间内和更高的质量下为客户提供根据其明确要求而定制的产品。

图2 组织的学习性如何提高适应的价值

必须部署各种不同的技术才能实现这一目标状态。此外,必须通过开放孤立的数据孤岛来提供相关信息。但是,这些技术变革本身还不够。企业组织结构和文化的新方法对于成功转型也至关重要。例如,整个组织必须准备好支持和塑造这些持续变化。

转型的目标是创建一个学习型、敏捷型的企业,通过使用相关技术,利用可以更快获取的高质量数据,能够不断适应不断变化的条件。学习型、敏捷型的企业能够占领数字化的控制点。acatech工业4.0成熟度指数为制造企业提供了如何建立自己的路线,成为一家学习型、敏捷型的企业,以及哪些措施将带来具体好处的指导。

增强现实

减少延迟的一个例子是增强现实:在真实世界环境中增强数字信息创建了一个新的用例维度。诸如3D CAD模型之类的数字信息或由传感器捕获的或由IT系统计算的数据可以放置在现实世界环境的上下文中。这样就可以扩大从IT世界到操作人员或服务技术人员的信息流。因此,这些人员将以更少的错误更快地完成执行的任务,因为它们可以提供准确的相关数据,从而可以消除例如通过手册或电话传达信息的旧方法