本文作者:普华永道思略特团队,Reinhard Geissbauer, Evelyn Lübben, Stefan Schrauf, Steve Pillsbury
全球制造企业已经将数字化运营或工业4.0提上日程,但是大多数企业负责人尚未准备好迎接数字化转型带来的挑战和机遇,亦没有拥抱数字化催生的全新概念。
与推动机器与流程自动化的工业3.0不同,工业4.0主要涉及价值链的全面数字化及数据集成:提供数字化产品和服务、运行联网的实体资产与虚拟资产、转变并整合所有的运营和内部活动、建立合作、优化面向客户的活动。
深刻理解协同合作、高层大力支持、企业战略清晰,是成功践行工业4.0不可或缺的因素。未能紧跟数字化变革脚步的企业将难以为继。然而,目前仅有极少数企业先发制人,从工业4.0中获益,我们将其称为数字化冠军。
在本次2018年度研究中,思略特对来自全球制造企业的1100多位高管进行了调研,了解他们对数字化运营及工业4.0的看法。调研旨在探索数字化冠军的影响以及超越竞争对手所凭借的实践方式。调研发现,数字化冠军擅长管理并整合客户解决方案、运营、技术和人才这四大关键体系,而每个体系又由一系列的合作伙伴、供应商、产品和服务、员工、第三方顾问、工厂、外包、技术和客户所组成。对数字化冠军而言,这些生态体系蕴含着巨大的价值创造机遇。
技术体系
技术体系涵盖IT架构和接口以及数字技术,推动并支持其他三大体系的不断改进与变革。客户解决方案体系决定了企业的业务模式、客户价值以及运营要求,因此大多数数字化冠军已经明确为客户提供附加价值所需掌握的技术类型,并已取得了预期的成果—成果主要表现为企业为客户创造价值的能力进一步提升。此外,数字化冠军将IT架构和接口与数字技术高效结合,实现内外部连接。
IT架构是企业全方位实施并推行新技术的关键支柱,主要作用是支持综合业务规划、制造执行、客户服务、产品生命周期管理等标准业务流程的运营数字化。此类业务流程的新程序通常搭建在采用最高数据安全标准的云端以及数据分析应用程序上,通过综合平台、人机接口、用户体验设计、数据网络和集成层,将IT架构与用户相连接。所有这些程序的开发工作都经过了协调,对客户而言,不仅优质、高效,而且可靠(见图十八)。
数字化冠军擅长巧妙扩大其技术体系,他们选择与外部平台、软硬件供应商建立合作,加快推进数字化战略,而非囿于自主发开的独立系统。最终,此类合作伙伴关系能为企业内外部生态体系下的创新提供活力。
领先使用新技术并利用所实现的效益进一步提升数字化成熟度,是数字化冠军普遍采用的战略。所实现的效益包括销量增长与效率提升。此外,通过推动运营体系的技术变革,技术体系潜移默化地影响着企业文化—人员结构和技能的变化就是直接的体现。
我们的调研发现,有三点很好地说明了技术的重要性及其对数字化冠军的客户解决方案体系所起的支柱作用:
1. 数字化冠军已经应用了约三分之二的重大数字化技术,他们从全局的角度出发,在整个企业中、在战略伙伴之间实施和连通这些技术,在企业上下全方位布局并连通技术,同时建立战略合作关系,摈弃孤立的技术应用。
2. 相比数字化菜鸟,数字化冠军对技术在未来五年内带来的效率提升有更高的期待(10.5% vs. 16.2%),并利用智能技术决策建立良性循环,从而不断受益。
3. 三分之一的数字化冠军已在各个职能部门中布局采用人工智能,而99%的数字化菜鸟尚未开始使用任何人工智能技术。
我们的访谈发现,数字化冠军并非盲目地采用技术,也不是为了追赶潮流。他们明确知道特定技术如何带来竞争优势:速度、灵活性、定制化、效率。他们所选择的技术对运营至关重要,能充分满足客户解决方案体系的需求。数字化冠军持续评估用于支撑整条价值链的技术,凡是认为重要的技术,都会不遗余力地推动实施。至少90%的数字化冠军已经实施、试点或计划使用时下流行的关键技术,其中:
全供应链综合规划(100%)
资产和产品的预测性维护(96%)
制造执行系统(94%)
工业物联网(97%)
数字孪生,即工厂等实体资产或产品的虚拟形式,可用于数字化规划、排产及产品开发等(94%)
先进机器人技术(90%)
相比之下,仅有三分之一的数字化菜鸟采用了预测性维护(39%)和供应链综合规划(32%)等最常见的运营技术(见图十九)
数字化冠军也热衷于采用和试点增强现实和虚拟现实技术。这些技术利用计算机模拟生成三维图像或完整图景,为观看者提供身临其境的互动体验。增强现实与虚拟现实的运用对维护、服务、质量保证、自学和培训等也大有裨益。数字化冠军利用此类技术迅速提醒员工有关操作流程的变化,或者告知员工如何将工作任务与数字化工作流程和资产相结合。
受访企业中,有28%已经实施、试点或计划使用增强现实和/或虚拟现实技术,44%的亚太地区企业已经落实此类技术,技术渗透率最高。73%的数字化冠军已经实施、试点或计划实施增强现实/虚拟现实项目,希望能尽快落实此类技术。对于一项新兴技术而言,这种程度的渗透已经相当可观。相比之下,仅有40%的数字化先锋拥抱这一先进技术(见图二十)。
在看到新技术产生的切实利益后,数字化冠军期待未来能更上一层楼:尤其在新兴的人工智能和机器人技术领域,技术的日新月异将显著提升优势,带来丰厚回报。
对于预计技术投资在未来五年产生的收入提升,数字化冠军预计收入将增长17.2%,数字化菜鸟的预计则为9.5%(见图二十一)。此外,数字化冠军预期技术应用带来16.2%的降本增效成果,数字化菜鸟对这一方面的预计则为10.5%。
调研发现,数字化先锋对收入增长的预计接近20%,超过数字化冠军。这一现象表明,数字化冠军已经开始享受技术投资的成果,而数字化先锋虽然略逊一筹,但如果能迅速推进数字化冠军所采取的战略及创新方式,他们就能够在未来几年内取得显著进步。如果迟疑不决的话,他们很有可能会在竞争中落后。
通用电气数字集团:助力工业生产新纪元
通用电气的数字化转型不仅仅改革了企业内部生产力,同时也为引领下一轮工业生产浪潮奠定了基础。在利用先进的数字技术来改善工业流程和效率方面,通用电气获得了显著的成效。
例如,通用电气计划在2015年至2020年实现十亿美元的生产力增长,而这一目标已于2017年达成。对于旨在利用数字工业能力提升内部生产力和运营效率的通用电气数字工业战略而言,上述成就是第一阶段中的关键一步—“通用的通用”。利用这些经验,通用电气提供自动化和成套应用程序,从而使客户获益,即“客户的通用”。最后,通过开放式创新,面向所有工业领域的全体企业,开放Predix应用程序开发平台进行共同创造,实现“世界的通用”。
数字化变革推动者
作为数字化变革的推动者,通用电气数字集团致力于成为全球一流的数字工业企业。资产性能管理、现场维护和支持服务、运营效率改进,这些都是数字化创新的重点领域;而传感技术、数据采集和管理技术、预测性维护技术也得到了较高的重视。例如,通用电气的电力业务现场服务团队在管理电力中断的过程中,利用数据收集和人工流程数字化,缩短周期时间,减少维修和维护所需资源,降低约二亿美元的成本。
展望未来,通用电气数字集团十分看好边缘技术、人工智能和虚拟现实。随着资产提供大量的数据,边缘计算将成为下一步发展的关键。例如,一辆车平均一个月产生的数据量为1015字节。借助边缘计算,通用电气可以扩展延伸其Predix平台。
建立未来优势
人工智能和机器学习的快速发展使通用电气能够对不同数据源进行分析、建模和映射,从而创造数字孪生。数字孪生也将协助企业更好地理解和预测绩效、找到新的收入来源并改变业务模式。通用电气也在探索虚拟现实领域,例如,在技术人员的安全眼镜上内置虚拟现实引擎以提供指示,提高修理和维护效率。
数字化转型和物联网将为未来工作模式的变革树立典范。员工无需再向系统通报或发送指令,相反,系统会告知员工最佳选择,优化其决策。通用电气也在围绕服务改革其业务模式,并在部分业务中引入“按时计费”的模式,即客户可以按小时支付设备的运行费用,而不是支付固定的费用。各类资产所带来的成效正在让通用电气获益。
———— 信息来源于通用电气数字集团
巴斯夫:引领化工行业的数字化转型
生态体系背后的逻辑对于巴斯夫而言再熟悉不过。这种逻辑正是巴斯夫Verbund(整合)原则的根基,是其传统的核心优势。Verbund重视智能整合,不仅仅是工厂、物流和基础设施的整合,还涉及专业知识和需求的整合,为巴斯夫4.0的推出奠定了坚实基础。巴斯夫4.0是一项全面的数字化举措,旨在提高效率并促进增长。
效率提升
围绕“智能制造”这一关键主题,巴斯夫4.0推动着企业的全面数字化转型。各类增强现实的应用为生产线员工的日常工作提供支持,通过减少换产和周转时间,随时随地准确提供实时的数据和任务信息。巴斯夫计划于2019年在全球400多个工厂铺开增强现实技术,预测性维护也将在100多个大型生产工厂实施。预测性维护能预测关键机械和设备的性能曲线,并将数据用于启动维护工作或调整作业流程参数。使用高性能计算机进行建模和模拟是数字化研发领域的焦点。通过处理大量复杂的模拟和建模并探索未知的关系,巴斯夫的超级计算机Quriosity能协助产品快速上市,缩短产品周期并提高产量。对工业催化剂和农药产品的模拟最具有代表性。对于催化剂而言,通过减少原料投入和避免浪费,从而提高效率并保障可持续发展尤为重要。而对农药而言,则需要更高效、更有针对性、更好地满足目前和未来的要求。
巴斯夫还利用数字技术来增强整条供应链的数据可视性和透明度,从而提高交付可靠性,进而与客户、供应商以及战略合作伙伴建立更密切的关系。通过与综合生态体系中的供应伙伴合作,巴斯夫能实时掌握数据,实现主动信息管理,同时提高客户响应能力并促成可持续的业务增长。
强劲增长
数字商业模式为销售新型服务带来了机遇,能从除化工产品以外的领域中产生新的收入。巴斯夫目前已建立了50多种数字商业模式,其中许多已经颇有成效,为客户提供前所未有的互动体验。
例如,巴斯夫Maglis?数字产品组合协助农民管理田地,并就如何种植及推销作物提供更明智的决策方案。在巴斯夫的协助下,农民得以制定个性化的田地和作物管理计划,实现风险管控并提高产量。巴斯夫认为,敏捷、迭代改进以及早期客户参与,是充分发挥数字技术作用的关键。在气体处理业务中,OASE?连通线上平台和客户,使后者能够模拟并改善工厂的运行状况,获取其原材料分析结果,访问电子化的学习资料和一般信息。
员工是巴斯夫数字化转型的核心,共计11.5万名员工参与其中,他们分布在全球13个业务部门、7个职能部门、3个技术平台、4个区域、6个Verbund站点以及347处生产基地。巴斯夫的客户遍及各行各业,业务解决方案多种多样,因此需要一套健全的数字化方法。巴斯夫的首席数字官直接向首席执行官汇报,确保数字生态体系的打造紧贴IT网络。巴斯夫以 Verbund原则作为长期数字化转型的战略指导,并在此基础上建立数字生态体系,引领化工行业的数字化转型。
——— 信息来源于巴斯夫
由于技术效益往往具有连续性、迭代性和可累积性,数字化冠军在凭借技术提升效率方面具有更大的优势。技术效益产生良性循环,即每一次数字化升级都可以成为技术进步的起点,从而加快数字化成熟度。如果要从这种良性循环中受益,企业必须建立起数字文化及相关技能,探索出最佳流程和材料来充分利用先进技术。虽然这项工作绝非易事,但通过正确的资源投入,企业便能挖掘出最贴合自身价值链和运营需求的定制化技术应用。
人工智能革命
现代企业面临海量信息的冲击,无论来自客户、供应商、机器传感器、工厂监控设备,还是自动维护程序,这些都只是冰山一角,大数据已经成为许多工业4.0活动的核心。众多精通技术的企业都在多维度利用大数据的潜力。企业通过市场数据分析得来的洞见扩大收益来源,更全面地理解客户行为和态度,变更运营模式以提高价值链效率,并实现支持职能工作自动化,进而提升流程质量、速度和敏捷性。
尽管这些分析活动蕴含巨大潜力,许多企业并未从不断的数据收集中看到明显回报。对数字化冠军而言,这正是人工智能发挥关键作用的领域。根据思略特的定义,人工智能是计算机系统的统称,它可以感知周围的环境,进行思考、学习,并对刺激做出反应。这些刺激包括大量信息收集程序所产生的数据,以及视觉、触觉和其他传感器产生的数据。如今投入使用的人工智能包括数字助手、聊天机器人和机器学习。人工智能的工作方式有四种,分别代表不同的人机交互形式:
自动化:人工作业和认知作业自动化,包括常规和非常规的任务
辅助智能:协助人类更快更好地完成任务
增强智能:协助人类做出最佳决策
自主智能:决策过程自主,无需人工干预
仅凭自动智能这种最基础的人工智能,企业也能充分利用大数据。机器智能可以处理大量结构化和非结构化数据,并对其管理与修改,生成分析、评估和应用程序,这些输出对车辆开发、智能家居、医疗诊断和支持、定制零售、供应链优化和按需生产已经开始产生重大的影响(见图二十二)。
根据普华永道2017年人工智能前瞻研究报告《抓住机遇》( Seize the Price),由于人工智能的进步和技术的广泛应用,全球GDP有望到2030年时增长14%。这些经济收益将来自流程自动化所带来的生产力改进(包括使用机器人和无人驾驶车辆),企业通过人工智能技术实现产品质量和数量提升,个性化与更理想的产品服务而带来的消费者需求的增加。
数字化冠军企业正大力投资于人工智能的广泛应用,从而强化现有的价值链联系以及对大数据流的管理能力。
总体而言,全球9%的企业已经使用了人工智能,亚洲企业处于最前沿(普及率为15%),欧洲、中东、非洲企业则被抛在身后(5%)。在数字化冠军中,三分之一的企业(34%)将人工智能应用于核心职能部门,希望将人工作业和认知作业自动化(44%),而99%的数字化菜鸟根本没有实施人工智能。研究结果显示,人工智能才刚刚起步,但人工智能在职能部门的普及水平表明企业认识到其巨大的潜力。不过具体的核心用例尚待完善,企业也在大举尝试,从而量化技术的价值。对数字化冠军而言,实施人工智能的主要挑战有两点:员工缺乏实施所需的相关技能(52%)和数据可靠性(42%)。
人工智能正在彻底改变数字化冠军的运作,以及未来的企业经营方式。在数字化成熟的企业中,人工智能系统得到了广泛的应用,跨越了简单的流程自动化,进而实现了自我学习和自主性,对业务、企业文化、员工工作方式、人机互动和企业发展战略都产生了影响。
人力资源和数字化转型之间的联系至关重要,全新的数字化环境对企业的运营方式和企业的必备能力有着深远影响。