3 数字化革新的支撑技术

大数据和分析、云、物联网(IoT)、机器人和增量制造等领域的持续进步为提高效率和优化制造流程提供了新的机遇,并且对全球价值链产生了巨大的影响(见图6.2)。这些技术有助于减少劳动力,帮助区域化和地方化变得更加经济,并且提高各级的客户服务和生产力水平。

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资料来源:参见本章参考资料4

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图6.2 数字化制造技术4

大数据、分析与云

在2014年对制造商的调研中,几乎一半的受访者指出,大数据和分析将对企业的表现产生重大影响,而超过70%的受访者预计,技术将改变未来的制造业务运营管理方式。5运营主管认识到,实时收集并分析价值链所有方面数据的能力,可能比以前的交易型、特定情况下的数据收集和分析功能更加强大。

运营分析几乎适用于每个运营流程,包括网络优化、实时事件管理,并跨越所有时间边界。分析可增强制造能力,从而无须人员干预即可做出存货和生产决策,并且也帮助确定重复缺陷或重复延迟交货的根本原因。

总体来讲,受到云计算、移动性、数据存储和安全管理等领域中技术进步的推动,分析能力的成熟度日益提高,并且毫无疑问地影响运营分析技术的采用。借助来自整个价值链的历史和实时数据,领导者可以做出更及时、更具洞察力的决策,并且优化价值链,从而更有效地利用资源为其客户提供最优秀的产品和服务。

支持大数据和分析创新的是云计算。云计算可帮助企业每天从交易、社交网络和移动应用收集的海量数据中获得更多洞察。云计算的适应性为部署新的分析、社交和移动解决方案以及与合作伙伴和客户共享数据提供了基础。通过使企业能够快速调整流程、产品和服务,以满足客户、员工和合作伙伴日益变化的需求,云计算可帮助制造商缩短创新、原型设计和上市时间周期。6

“在数百亿个设备组成的物联网中,互联和智能化是提供更好产品和体验的途径,而不是终点。”8
物联网

互联网的早期阶段包括人与静态信息的连接,而最近,互联网则发展到了人与人的连接。如今,互联网持续演进,将人与物、物与物连接在一起,所有这些都通过与芯片、传感器和制动器互联,能够感知、捕获、交流并主动响应所有类型数据的数十亿个智能设备而实时实现。

物联网代表了一个演进过程,在这个过程中,对象无须人为干预即可与其他对象交互。基于监控结果的人为决策正在向实时预测洞察和自动化决策转变。随着与互联网连接的设备数量呈指数级增长,企业发送、接收、收集、分析和响应互联设备事件的能力也在提高。

制造商出于多种原因纷纷采用物联网(见图6.3)。总体来讲,他们希望实现价值链的物联化——从原材料采购到客户交付,而且在有些情况下还包括已交付项目的维护和服务。

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问题:以下哪些方面被视为您的企业在未来12-24个月内推出物联网举措的主要推动因素?

资料来源:IDC观点:物联网在2015年在制造业强劲发展,doc#MI253743,2015年1月。

图6.3 制造商实施物联网举措的推动因素

智能化物联网系统实现了新产品的快速制造、动态响应产品需求,以及通过机器、传感器和控制系统的互联而实现制造生产和供应链网络的实时优化。物联网系统通过预测性维护、统计评估和测量,已经扩展到资产管理领域,从而帮助提高可靠性。智慧的工业管理系统也可以与智能电网集成,实现实时的能源优化。此外,物联网和基于云的GPS解决方案可提高在途货物的洞察能力。这些解决方案使得通过互相“对话”的芯片传输身份、位置、温度、压力和湿度等数据,使追踪单个商品成为可能。7

将物联网用于预防性维护
制造并维护价值数百万美元的挖掘设备部件是一项高度专业化且成本高昂的业务,在这个领域中,关键组件的预防性维护可节约数亿美元资金。一家挖掘设备服务提供商希望找到一种数字化解决方案,更快地诊断并纠正设备故障和停机,从而缩短机器的停机时间。
该公司实施了一种解决方案,用于收集并整合来自数百个机器传感器的数千个数据点,然后分析汇总的数据,以确定机器的健康状况。提醒和优化的服务建议发送到现场技术员的平板电脑上,帮助预防费用高昂的设备故障。此外,将汇总的数据存储在云中可使现场及服务中心的用户以360度视图了解设备健康状况。
机器人

由于在整个价值链不断发现应用机器人的新领域,机器人在制造业中的使用量持续攀升——从生产、仓储、配送到客户交付。机器人可帮助企业以成本高效的方式减少或者消除缺陷,提高生产力并且实现供应链的本地化。作为物联网的组成部分,这些机器人设备通过应用发送并接收信号,从而自适应不断变化的生产和物流环境。尽管某些技术仍在开发中,例如无人驾驶的货车、轮船和飞机,但有些技术目前已经转变了价值链。

据国际机器人联盟估计,机器人装机量在2014年增加了15%,并且有望到2017年以每年12%的幅度持续增长(见图6.4)。同时,尽管机器人的主要客户——汽车行业——是这一增长的主要推动力量,但机器人的使用量在其他行业中也开始增长,包括电气/电子、橡胶和塑料、医药、食品饮料以及金属和机械。9

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资料来源:“工业机器人统计:2014年全球工业机器人”。国际机器人联盟。http://www.ifr.org/industrial-robots/statistics/

图6.4 全球工业机器人的年供应量

机器人的使用可在某种程度上降低对劳动力的需求,同时提高重复利用率和质量,从而引发一场全新的转型。劳动力的减少意味着装配任务可以在任何地点进行,不只是在廉价劳动力所在地,更有助于实现生产本地化。

机器人和库存管理
从装配线改进到机器人的使用和精益生产方法,汽车制造商一直在寻找降低成本、提高效率和满足不断演变的客户需求的方法。然而,汽车制造商不能单打独斗。他们必须依赖复杂的全球部件供应商网络。另外,这些供应商一般都在努力保持尽可能最低的库存量,同时仍然能够在正确的时间交付正确的部件。
由于了解到需要对生产、库存和供应链管理进行精准监控,一家部件制造商实施了一种基于云的制造执行系统,用于监测和控制何时将塑料注塑部件插入到装配流程中。该系统自动规划并执行生产安排,从而发挥工厂的生产潜力,使其能够满足客户对于质量和准时交付的期望。该系统采用来自车间机器人的实时输入信息和与操作员双向通信的方式,有助于确保设备的良好运行,以及人员和整个工厂为同一个目标而努力。
增量制造

增量制造(通常称为3D打印)包括许多基于多种不同物理机制的技术,其常见特点是从数字模型中生成三维物理对象。由于这个过程具有增材的性质,材料仅在需要时放置,与传统制造技术相比,这种技术可以显著减少材料的浪费。该技术最初用于快速制造原型而进行外形和适合性试验,其应用领域不断向制成品的制造演变。尽管该技术持续进步,但与传统制造方法相比,采用3D打印的制成品数量仍然相对较低。然而,新设计的进步和原材料的可用性使得以经济的方式制造接近最终组件变得更加实际。事实上,IBM商业价值研究院最近的调研指出,在全球范围内,3D打印正在改变产品的设计、生产、运输和消费,使得本地制造成为真正可行的选项(见图6.5)。10

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资料来源:Peterson、Steve、Mark Bedeman和Daria Godunova“转变运输模式:理解3D打印对全球运输业的影响”。IBM全球企业咨询服务部。2014年9月。

图6.5 3D打印可能降低制造地点的重要性

这些技术的进步将持续影响工作开展和决策制定的方式与地点。这对物联化价值链具有巨大的意义。企业需要重新设想其设备战略、信息技术能力和制造流程,并确定优化系统的最有效干预点。另外,企业必须雇用并留住管理这些干预措施的人才,使这些措施能够在新的形势下良好运行。