如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0策略

盡管多年來投入了大量資金，但制造業(yè)和工程行業(yè)距離“工業(yè)4.0”的廣泛運(yùn)營還有很長的路要走。對(duì)于許多企業(yè)來說，供應(yīng)鏈價(jià)格、需求波動(dòng)、人員短缺和投資成本的日常壓力阻礙了所需的轉(zhuǎn)型。

然而，擁有完全互聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施的工廠（OT和IT統(tǒng)一）能夠擴(kuò)展和適應(yīng)，在快速變化的市場(chǎng)中更高效地工作。長期繁榮的工廠是那些致力于可持續(xù)發(fā)展、擁有強(qiáng)大而靈活的勞動(dòng)力、擁有技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的工廠，這些基礎(chǔ)設(shè)施能夠?yàn)槊嫦蛭磥硖峁╉憫?yīng)迅速、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)。

盡管92%的制造商將數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為其戰(zhàn)略的核心，但高管層、OT運(yùn)營專業(yè)人員和IT部門在技術(shù)投資方法和動(dòng)機(jī)方面的差異需要進(jìn)行研究和解決。本文探討了利益相關(guān)者優(yōu)先事項(xiàng)之間的異同，并評(píng)估了可以轉(zhuǎn)型以推動(dòng)企業(yè)向工業(yè)4.0運(yùn)營模式轉(zhuǎn)變的三個(gè)領(lǐng)域——?jiǎng)趧?dòng)力、OT自動(dòng)化和數(shù)據(jù)(IT)。

然而，在開始之前，值得注意的是，統(tǒng)一戰(zhàn)略需要一種超越部門界限的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法。任何轉(zhuǎn)型項(xiàng)目的實(shí)施責(zé)任都在于集體，成功取決于高管、OT和IT之間的成功合作，每個(gè)人都會(huì)提出具體的細(xì)節(jié)和優(yōu)先事項(xiàng)。接受這一點(diǎn)并在此基礎(chǔ)上努力，將為轉(zhuǎn)型之旅帶來成功的最佳機(jī)會(huì)。

增強(qiáng)勞動(dòng)力

隨著制造業(yè)自動(dòng)化水平的提高，企業(yè)有責(zé)任為員工配備和培訓(xùn)，讓他們能夠在日常工作中使用越來越多的強(qiáng)大技術(shù)。使用手持式掃描儀、便攜式IT和RFID等移動(dòng)技術(shù)增強(qiáng)員工隊(duì)伍，對(duì)所有運(yùn)營都產(chǎn)生了重大積極影響，其中最重要的是提高了單個(gè)工人的速度和效率。對(duì)其他業(yè)務(wù)的其他好處包括：

● 更安全的工作場(chǎng)所，手動(dòng)任務(wù)可以更快地完成，并且需要更少的體力活動(dòng)

● 更好的時(shí)間分配，使員工能夠?qū)Ｗ⒂诟邇r(jià)值的任務(wù)

● 基于工作中使用的技術(shù)的技能提升和持續(xù)培訓(xùn)的明確職業(yè)道路

● 雙向數(shù)據(jù)流意味著（i）員工任務(wù)可以通過管理軟件分配和監(jiān)控，以及車間工人的技術(shù)將使用實(shí)時(shí)信息更新中央系統(tǒng)。

除了手持設(shè)備外，未來五年計(jì)劃投資最大的領(lǐng)域?qū)⑹荝FID，這是一項(xiàng)久經(jīng)考驗(yàn)的技術(shù)，可以大規(guī)模掃描和識(shí)別物品。事實(shí)上，物料處理和物流現(xiàn)在對(duì)車間至關(guān)重要，工作流程中看似微小的改進(jìn)可以節(jié)省大量成本并提高操作員效率。

移動(dòng)計(jì)算和掃描技術(shù)是制造業(yè)務(wù)成功的關(guān)鍵。它們通過減少手動(dòng)任務(wù)并創(chuàng)造一個(gè)有利于員工蓬勃發(fā)展的創(chuàng)新環(huán)境來降低出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。

自動(dòng)化系統(tǒng)

除了需要盡快開始產(chǎn)生投資回報(bào)外，任何自動(dòng)化系統(tǒng)的部署都面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。企業(yè)至少在最初階段應(yīng)該專注于高價(jià)值、以客戶為中心的解決方案，以優(yōu)化勞動(dòng)力。除了讓員工騰出時(shí)間去完成更復(fù)雜的任務(wù)外，自動(dòng)化系統(tǒng)還可以幫助戰(zhàn)略決策者滿足服務(wù)水平協(xié)議(SLA)、優(yōu)化可用工作空間并抵消勞動(dòng)力市場(chǎng)壓力的影響。

運(yùn)營技術(shù)人員通常是這一轉(zhuǎn)型領(lǐng)域的主力，他們關(guān)注的是減少生產(chǎn)線錯(cuò)誤，以及創(chuàng)建靈活且可擴(kuò)展的環(huán)境。在不進(jìn)行重大基礎(chǔ)設(shè)施變更的情況下進(jìn)行部署是將運(yùn)營影響降至最低的重要考慮因素，自動(dòng)化系統(tǒng)部署期間和部署后的現(xiàn)場(chǎng)安全也同樣重要。

在現(xiàn)代工廠中，IIoT設(shè)備構(gòu)成了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)營的支柱，具有實(shí)時(shí)系統(tǒng)衰減和監(jiān)控功能。OT與更大的IT網(wǎng)絡(luò)的集成可以創(chuàng)建整個(gè)工廠的數(shù)據(jù)圖，配備適當(dāng)裝備的人工操作員可以在整個(gè)生產(chǎn)線上提供輸入和反饋。

3D視覺和AI等新技術(shù)為早期采用者提供了變革優(yōu)勢(shì)，但值得注意的是，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中逐步推進(jìn)仍然比向未知領(lǐng)域邁出一大步（和投資）更為安全。

確定可能提高效率的最佳領(lǐng)域是高管、運(yùn)營和信息技術(shù)決策者之間的協(xié)作過程。實(shí)施單個(gè)協(xié)作機(jī)器人、全站手持式掃描系統(tǒng)或有限的AMR（自主移動(dòng)機(jī)器人）部署可能是平衡投資、風(fēng)險(xiǎn)和結(jié)果的理想中間立場(chǎng)。

聚合數(shù)據(jù)資產(chǎn)

現(xiàn)場(chǎng)操作技術(shù)與IT的融合是工業(yè)4.0的關(guān)鍵要素。這兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的融合非常復(fù)雜——許多現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)代表著巨大的投資，并且可能基于過時(shí)但高效的技術(shù)。

傳統(tǒng)的OT系統(tǒng)可能并非設(shè)計(jì)為與現(xiàn)代TCP/IP網(wǎng)絡(luò)共存，因此需要進(jìn)行大量改造才能與新系統(tǒng)完全集成。

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可視性和透明操作，不僅OT和IT應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)層面集成，而且數(shù)據(jù)輸入和輸出格式也需要兼容。在許多情況下，這種深度集成既不切實(shí)際也不明智，尤其是從安全角度來看。但使用售后傳感器標(biāo)簽（條形碼或RFID）、手持設(shè)備或靜態(tài)掃描儀等讀取器以及機(jī)器視覺，可以在質(zhì)量保證方面取得顯著進(jìn)展。無需重新設(shè)計(jì)昂貴且敏感的工廠設(shè)施，其他技術(shù)可以幫助識(shí)別和隔離問題和低效率，減少停機(jī)時(shí)間并提高生產(chǎn)力。

《制造業(yè)愿景研究》列出的制造商的優(yōu)先事項(xiàng)傾向于投資IT基礎(chǔ)設(shè)施管理。45%的受訪高管將IT基礎(chǔ)設(shè)施管理列為優(yōu)先事項(xiàng)之首。相比之下，只有34%的人表示制造執(zhí)行系統(tǒng)是優(yōu)先事項(xiàng)。

這些數(shù)字表明，數(shù)字化轉(zhuǎn)型采取了循序漸進(jìn)的方法，高風(fēng)險(xiǎn)、高投資的項(xiàng)目優(yōu)先度較低。這證明了相對(duì)適度的技術(shù)支出的力量，制造商可以利用這些技術(shù)對(duì)所有運(yùn)營進(jìn)行以數(shù)據(jù)為中心的監(jiān)督。通過實(shí)時(shí)跟蹤材料和資產(chǎn)，運(yùn)營透明度得到提高，可立即提高效率，并構(gòu)成響應(yīng)迅速、靈活且能夠根據(jù)需求變化進(jìn)行擴(kuò)展的設(shè)施的基礎(chǔ)。

總結(jié)

人們對(duì)制造業(yè)邁向工業(yè)4.0實(shí)踐的普遍偏見是，這需要大量投資，而且需要一步到位。

通過與IT、OT和高管層的關(guān)鍵利益相關(guān)者采取協(xié)作方式，企業(yè)應(yīng)該確定哪些業(yè)務(wù)領(lǐng)域能夠以最低的支出產(chǎn)生最大的效率收益。在許多情況下，為員工和制造系統(tǒng)配備成熟的技術(shù)可以創(chuàng)建基于數(shù)據(jù)的工作流程，而這正是下一代實(shí)踐的關(guān)鍵。

行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)包括人員壓力和不可預(yù)測(cè)的供應(yīng)鏈，而這些挑戰(zhàn)可以通過創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)來克服，在這個(gè)系統(tǒng)中，技術(shù)每天都會(huì)得到實(shí)際應(yīng)用，以解決日常問題。在極少數(shù)情況下，需要對(duì)AMR和協(xié)作機(jī)器人生產(chǎn)線等系統(tǒng)進(jìn)行大量投資。但在大多數(shù)制造和工程設(shè)施中，建立數(shù)字化工作流程的基礎(chǔ)將更有效，而且成本肯定更低。

在當(dāng)今的組織中，使用掃描和跟蹤硬件/軟件是使運(yùn)營符合工業(yè)4.0理想的最快、最具成本效益的方法。

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