數(shù)字化不是工業(yè)4.0 工業(yè)4.0成熟度三步走
- 工業(yè)4.0能不能被評測？如果能，它如何被實(shí)施。這個(gè)問題在行業(yè)內(nèi)一直被廣泛關(guān)注。在德國國家工程院acatech的推動(dòng)下，亞琛RWTH工業(yè)大學(xué)、德國人工智能研究中心DFKI和弗朗恩霍夫研究院等幾家機(jī)構(gòu)，歷經(jīng)一年，在今年4月聯(lián)合推出了《工業(yè)4.0成熟度指數(shù)》報(bào)告（Industrie4.0 Maturity Index）。
工業(yè)4.0一詞自2011年以來，一直被廣泛用于描述制造業(yè)的未來。然而，現(xiàn)在即使德國也意識到，僅從技術(shù)角度闡釋第四次工業(yè)革命的相關(guān)發(fā)展，顯然是不足的，企業(yè)還需要組織和文化層面的改革。作為對這一點(diǎn)越來越明顯的趨勢，該指數(shù)的副標(biāo)題干脆就是“企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型管理”。
《工業(yè)4.0指數(shù)》為企業(yè)實(shí)施變革提供指導(dǎo)，包括六個(gè)階段的成熟度模型，每個(gè)發(fā)展階段的實(shí)現(xiàn)都將獲得額外利益?！豆I(yè)4.0指數(shù)》著重于四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，而這四個(gè)領(lǐng)域都包含與其相關(guān)的兩個(gè)基本原則。
工業(yè)4.0下的企業(yè)目標(biāo)
企業(yè)目前并未在其戰(zhàn)略思考中對這些原則的充分影響予以足夠重視。許多組織仍缺乏對工業(yè)4.0關(guān)鍵環(huán)節(jié)的基本理解，例如，企業(yè)經(jīng)常錯(cuò)誤地以為工業(yè)4.0僅限于數(shù)字化或全自動(dòng)化領(lǐng)域。除此之外，各企業(yè)沒有建立共同目標(biāo)，許多已經(jīng)實(shí)施的行動(dòng)均是各自為政的孤立措施。多數(shù)公司實(shí)施的措施僅限于偶爾的試點(diǎn)項(xiàng)目，事實(shí)上更類似于技術(shù)可行性研究。但此類項(xiàng)目卻難以將工業(yè)4.0的全部潛力展示出來，因?yàn)樗鼈兒鲆暳税ü窘M織結(jié)構(gòu)和企業(yè)文化在內(nèi)的工業(yè)4.0實(shí)施的關(guān)鍵方面，結(jié)果就是變化僅僅是順應(yīng)自然的發(fā)展進(jìn)化。
德國工程院的《工業(yè)4.0指數(shù)》，可以依據(jù)各企業(yè)的需求，精確定制數(shù)字化路線圖， 從而幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的最大化利用，并轉(zhuǎn)型成為學(xué)習(xí)型敏捷組織，正如精益生產(chǎn)不等同于簡單的防止浪費(fèi)，工業(yè)4.0也不只是通過網(wǎng)絡(luò)連接機(jī)器和產(chǎn)品。《工業(yè)4.0指數(shù)》強(qiáng)調(diào)的是需要進(jìn)行范式的轉(zhuǎn)變。
令人惋惜的是，這些變化往往無法反映組織的實(shí)際流程或滿足制造型企業(yè)的真正需求。因此，無論是獨(dú)立企業(yè)內(nèi)部還是整個(gè)經(jīng)濟(jì)層面上的轉(zhuǎn)型變革的實(shí)例，都只是鳳毛麟角。
這說明，必須要合適的技術(shù)要素相結(jié)合，來壓縮企業(yè)的適應(yīng)過程。
對于各企業(yè)來說，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的道路各有不同，因此必須以分析企業(yè)現(xiàn)狀和目標(biāo)為起點(diǎn)。企業(yè)現(xiàn)狀的相關(guān)問題包括企業(yè)未來幾年的戰(zhàn)略目標(biāo)，企業(yè)已經(jīng)實(shí)施的技術(shù)和系統(tǒng)，以及這些技術(shù)和系統(tǒng)在企業(yè)內(nèi)部的運(yùn)行情況。這些問題的答案可以幫助企業(yè)確定成功引進(jìn)工業(yè)4.0所需的能力。
工業(yè)4.0的六步法
工業(yè)4.0的引入，涉及制造型企業(yè)數(shù)字化能力素質(zhì)的顯著提升，并需要企業(yè)組織的大規(guī)模改變。作為一項(xiàng)高度復(fù)雜的任務(wù)，這種轉(zhuǎn)型通常需要花費(fèi)數(shù)年。而且轉(zhuǎn)型的計(jì)劃和實(shí)施需要確保在整個(gè)轉(zhuǎn)型過程中的不同階段都可以實(shí)現(xiàn)積極盈利（如增長和效率）。
在工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型過程中的任何階段都應(yīng)實(shí)現(xiàn)可見的收益，這才可以支持轉(zhuǎn)型的整體成功。
六階段的描述
1）計(jì)算機(jī)化
發(fā)展路徑的第一階段是計(jì)算機(jī)化，因其提供了數(shù)字化的基礎(chǔ)。在這一階段，不同的信息技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部獨(dú)立運(yùn)作。大多數(shù)企業(yè)的計(jì)算機(jī)化已經(jīng)相當(dāng)成熟，主要用于更加高效地處理重復(fù)性工作。通過計(jì)算機(jī)化，企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)、低成本制造，而且許多現(xiàn)代產(chǎn)品可以達(dá)到以前不可能達(dá)到的精密程度，從而實(shí)現(xiàn)獲得利益。但實(shí)際上，很多機(jī)器并不具備數(shù)字接口，特別是對于長周期機(jī)械或人工操作的機(jī)器來說。在這些情況下，終端經(jīng)常用于填補(bǔ)商業(yè)應(yīng)用和機(jī)器之間的缺失環(huán)節(jié)。
計(jì)算機(jī)化的例證之一就是CNC銑床。通過采用計(jì)算機(jī)數(shù)控，CNC銑床可以加工高精度零件，但是有關(guān)執(zhí)行行動(dòng)的細(xì)節(jié)，所需要的NC加工數(shù)據(jù)通常仍需要手動(dòng)傳輸給銑床，也就是說，銑床并未實(shí)現(xiàn)連接。另一實(shí)例則涉及未與企業(yè)EPR系統(tǒng)連接的商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，這可能導(dǎo)致半自動(dòng)質(zhì)保，盡管在試驗(yàn)站實(shí)施，但記錄數(shù)據(jù)卻并未與相應(yīng)的工作環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)。這將導(dǎo)致一旦發(fā)生質(zhì)量問題，回溯環(huán)節(jié)會(huì)變得異常困難。
2）連通性
在連通性階段中，相互關(guān)聯(lián)的環(huán)節(jié)取代了各自為政的信息技術(shù)。廣泛使用的商業(yè)應(yīng)用彼此連接并反映企業(yè)核心業(yè)務(wù)過程。操作技術(shù)（OT）系統(tǒng)的各部分實(shí)現(xiàn)了連通性和互操作性，但是依舊未能達(dá)到IT層面和OT層面的完全整合。
3）可見性
傳感器能夠獲得大量數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，從而捕獲整個(gè)過程。傳感器、微芯片以及網(wǎng)路技術(shù)價(jià)格的下降意味著現(xiàn)在可以實(shí)時(shí)記錄整個(gè)企業(yè)的事件和狀態(tài)，而不是像之前一樣僅僅記錄單獨(dú)的領(lǐng)域，如制造領(lǐng)域。所以現(xiàn)在可以始終保持工廠的最新數(shù)字模型。我們將這種數(shù)字模型稱為企業(yè)的“數(shù)字孿生”?！皵?shù)字孿生”能夠顯示企業(yè)在任何特定時(shí)刻發(fā)生的情況，并根據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作出管理決策。因此，我們可以將“數(shù)字孿生”視為下一階段的核心構(gòu)成元素。
4）透明性
第三階段涉及企業(yè)當(dāng)前形勢數(shù)字孿生的構(gòu)建，而第四階段是關(guān)于企業(yè)了解事件發(fā)生原因，并通過根本原因分析生成認(rèn)識。為了辨別和解釋數(shù)字孿生的交互，必須使用工程知識對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。語義鏈接和數(shù)據(jù)匯集能夠產(chǎn)生信息和相應(yīng)的語境，為復(fù)雜和快速?zèng)Q策提供過程認(rèn)識。
5）預(yù)測性
達(dá)到預(yù)測能力階段后，企業(yè)可以模擬不同的未來情景，并確定最具可能性的情景。這包括將數(shù)字孿生投射到未來，以描繪多種情景，并評估它們發(fā)生的可能性。由此，企業(yè)可以對未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測，并適時(shí)作出決策和采取適當(dāng)措施。然而具體措施還是需要人工執(zhí)行，因此較長的前置時(shí)間有助于限制消極影響。減少突發(fā)狀況或計(jì)劃變動(dòng)等引起的意外事件可以實(shí)現(xiàn)更為有效的經(jīng)驗(yàn)。例如，通過預(yù)測能力，可以在承運(yùn)人失職等反復(fù)出現(xiàn)的物流問題發(fā)生之前對其進(jìn)行標(biāo)記，并通過更換承運(yùn)人防止此類問題發(fā)生。
6）適應(yīng)性
預(yù)測能力只是自動(dòng)化行為和自動(dòng)化決策的根本要求，而持續(xù)的適應(yīng)性則使企業(yè)能夠向IT系統(tǒng)下放適當(dāng)決策，以便IT系統(tǒng)盡快適應(yīng)變化多端的經(jīng)營環(huán)境。
適應(yīng)程度取決于決策的復(fù)雜性和成本收益比，通常最佳方式是實(shí)現(xiàn)單獨(dú)過程的自動(dòng)化，因此應(yīng)調(diào)查自主重復(fù)性操作的基本可行性。
