【編者按】為了確保進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估，受訪者首先要回答有關(guān)自己和他們業(yè)務(wù)的問題。 工業(yè)4.0晴雨表的調(diào)查與MHP工業(yè)4.0框架具有相同的結(jié)構(gòu)，包括三個(gè)部分：技術(shù)，IT集成以及戰(zhàn)略和目標(biāo)。本節(jié)內(nèi)容側(cè)重于工業(yè)4.0技術(shù)的使用，概述了流程、系統(tǒng)、工廠和產(chǎn)品的數(shù)字化程度。

為了確保進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估，受訪者首先要回答有關(guān)自己和他們業(yè)務(wù)的問題。 工業(yè)4.0晴雨表的調(diào)查與MHP工業(yè)4.0框架具有相同的結(jié)構(gòu)，包括三個(gè)部分：技術(shù)，IT集成以及戰(zhàn)略和目標(biāo)。

調(diào)查的各個(gè)部分均已發(fā)送給所有受訪者，沒有任何變化。 在每個(gè)問題中，回答格式遵循李克特量表，分為五個(gè)或七個(gè)級(jí)別?！凹夹g(shù)”部分有五個(gè)級(jí)別的李克特量表，允許您做出以下反應(yīng)：未使用，計(jì)劃中，正在進(jìn)行的實(shí)際測(cè)試，部分使用和完全使用。

本節(jié)內(nèi)容側(cè)重于工業(yè)4.0技術(shù)的使用，概述了流程、系統(tǒng)、工廠和產(chǎn)品的數(shù)字化程度。

供應(yīng)鏈透明度

系統(tǒng)狀態(tài)是實(shí)時(shí)映射的，并且創(chuàng)建了有意義的參數(shù)，從而確保了整個(gè)價(jià)值鏈的高度透明性。前提是工廠和產(chǎn)品要有足夠的設(shè)備來(lái)生成數(shù)據(jù)，繪制已執(zhí)行的流程。

在制造商對(duì)零部件的可追溯性方面，汽車行業(yè)與其它參考行業(yè)相比是非常發(fā)達(dá)的。然而，盡管汽車行業(yè)有非常精確的JIT和JIS流程，受訪者當(dāng)中指定“充分使用”可追溯性的比例(占17%)似乎相對(duì)比較小。

這可能是由于供應(yīng)商提供的零部件和企業(yè)自己制造的零部件有各種不同的故障類型。對(duì)于整體交付的或與安全性相關(guān)的零部件，可追溯性不像連接元件和緊固件之類的那么復(fù)雜。由此可以推斷，供應(yīng)商行業(yè)的可追溯性會(huì)低于汽車制造商。

說(shuō)明：顏色由深到淺表示未使用、使用計(jì)劃、部分使用和充分使用，黃色表示評(píng)價(jià)值(下同，不再介紹)

供應(yīng)鏈透明度評(píng)價(jià)分為：

- 我們可以在整個(gè)價(jià)值鏈上找到所有的產(chǎn)品零部件和和最終產(chǎn)品。

- 我們可以在制造工廠中找到所有產(chǎn)品零部件和最終產(chǎn)品。

- 零部件相關(guān)信息可以追溯到制造環(huán)節(jié)，并已按照時(shí)間線整理。

- 所有產(chǎn)品都安裝了傳感器，或易于加裝傳感器，使得產(chǎn)品可以記錄和傳輸環(huán)境參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

有關(guān)零部件的信息可以追溯到制造環(huán)節(jié)，并沿著時(shí)間線標(biāo)注和繪制。

因此，信息可追溯性的最大改進(jìn)空間是跟蹤整個(gè)價(jià)值鏈中的零部件和產(chǎn)品。在這一領(lǐng)域，有45%的受訪者表示“未使用”。將這些發(fā)現(xiàn)與可追溯性的使用情況結(jié)合起來(lái)，我們可以提出以下假設(shè)：零部件的可追溯性對(duì)于零部件的跟蹤以及合理分配至相關(guān)產(chǎn)品，是不可或缺的。此外，與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相比，當(dāng)前零部件和產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)的跟蹤，可能更加困難和不準(zhǔn)確。這可能是因?yàn)椋踔猎缭谏a(chǎn)階段，零部件分配到最終產(chǎn)品就有一定的模糊性，這種影響隨著制成品數(shù)量的增加而上升。

汽車行業(yè)總體較好的情況很可能歸因于更嚴(yán)格的生產(chǎn)期限和每個(gè)零部件的明確供應(yīng)政策。而且，出于平衡庫(kù)存和檢索操作的需要，訂單流程的數(shù)量也比參照行業(yè)中的小公司要多得多。這意味著，由于法律原因必須記錄的許多生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以有效地用于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的流程設(shè)計(jì)。

數(shù)字孿生體

數(shù)字孿生體是提供物理產(chǎn)品和生產(chǎn)工廠所有相關(guān)細(xì)節(jié)的數(shù)字圖像，在工業(yè)4.0中被視為戰(zhàn)略要素。為了調(diào)查美國(guó)業(yè)務(wù)價(jià)值鏈的數(shù)字化進(jìn)展，我們專門詢問了整個(gè)價(jià)值鏈流程中數(shù)字孿生體的發(fā)展。

我們發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在產(chǎn)品還是在生產(chǎn)工廠中，這種數(shù)字映射的實(shí)現(xiàn)程度都非常低。這表明，數(shù)字孿生體策略仍然只是一個(gè)愿景，全面實(shí)現(xiàn)仍然需要在一系列基本條件下開展工作。

自動(dòng)化的產(chǎn)品存儲(chǔ)器的普及程度甚至更低。因而可以得出，在大多數(shù)情況下，采集的產(chǎn)品數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)胶蠖讼到y(tǒng)。相比參照行業(yè)，汽車行業(yè)在RFID、NFC和其他技術(shù)的使用上略有領(lǐng)先。

實(shí)施程度最低的是應(yīng)用到整個(gè)價(jià)值鏈的數(shù)字圖像。這一結(jié)果不足為奇，因?yàn)槔L制供應(yīng)鏈的全面圖景需要大量信息，復(fù)雜度最高。特別是獲取企業(yè)外部的信息，例如供應(yīng)商的產(chǎn)品信息，存在著其它技術(shù)上和法律上的挑戰(zhàn)。另一方面，反饋結(jié)果表明，傳感器在制造、倉(cāng)儲(chǔ)和物流中的使用程度已經(jīng)很高。但是，46%的受訪者說(shuō)，傳感器只是部分安裝到位。這一事實(shí)表明，采集方法往往不太全面，比較孤立，或者傳感器僅用于試點(diǎn)項(xiàng)目。只有4%的人表示傳感器以及充分投入使用了。汽車行業(yè)在充分利用傳感數(shù)據(jù)方面甚至比參照行業(yè)還要。此外，這還表明工廠要在全公司范圍實(shí)現(xiàn)任何狀態(tài)數(shù)據(jù)的全連接都是有困難的。

數(shù)字孿生體評(píng)價(jià)分為：

- 整個(gè)價(jià)值鏈都有一個(gè)相匹配的仿真數(shù)字圖像，包含了流程和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

- 每個(gè)產(chǎn)品都有一個(gè)相匹配的數(shù)字圖像，包含了與該產(chǎn)品相關(guān)的詳細(xì)流程和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

- 制造工廠也有其相匹配的數(shù)字圖像，包含了流程和狀態(tài)數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行模擬。

- 每個(gè)產(chǎn)品都配有“數(shù)字產(chǎn)品存儲(chǔ)器”(RFID、NFC、嵌入式系統(tǒng))，可以自動(dòng)發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。

- 工廠及系統(tǒng)在生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)和物流等環(huán)節(jié)都采用了大量傳感器，可以記錄及傳輸環(huán)境參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

每個(gè)產(chǎn)品都有一個(gè)“數(shù)字產(chǎn)品存儲(chǔ)器”(RFID，NFC，嵌入式系統(tǒng))，可以自動(dòng)發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。

數(shù)字化工作模型

工業(yè)4.0越來(lái)越多地涉及到技術(shù)的集成，以拓展人員的能力，從而實(shí)現(xiàn)更高的效率、質(zhì)量和靈活性。移動(dòng)終端的使用在各類技術(shù)中相對(duì)比較廣泛。這可能是因?yàn)槠涔I(yè)級(jí)的解決方案現(xiàn)在很容易獲得，或者可能是由于價(jià)格下降。不同設(shè)備的可操作性費(fèi)用和由此產(chǎn)生的用戶接受障礙各不相同。而移動(dòng)終端訪問中央控制與計(jì)劃系統(tǒng)的情況更加少見。

值得注意的是，人們經(jīng)常使用各種技術(shù)來(lái)提高員工的靈活性。作為提供工作保障的一種方式，這方面很可能變得更有意義，特別是對(duì)未來(lái)而言。畢竟，在自動(dòng)化和人工智能技術(shù)越來(lái)越強(qiáng)的趨勢(shì)下，如果員工更加靈活，那么每個(gè)人都可以適應(yīng)更廣泛的工作部署。目前人機(jī)協(xié)作(HRC)仍然很少見，盡管機(jī)器學(xué)習(xí)被認(rèn)為具有很大的潛力。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在自動(dòng)化程度較高的領(lǐng)域(例如汽車制造中的車身結(jié)構(gòu)和噴漆等)，HRC解決方案沒有任何附加價(jià)值。人機(jī)協(xié)作唯一有可能節(jié)省開支的領(lǐng)域是勞動(dòng)力密集型的場(chǎng)景。在汽車行業(yè)，最突出的要素是可以從移動(dòng)終端訪問中央控制系統(tǒng)，這是由于汽車行業(yè)的OEM擁有更強(qiáng)大的IT體系結(jié)構(gòu)。汽車行業(yè)的受訪者常常會(huì)作出“充分使用”的反饋，可能就是在全區(qū)域范圍廣泛使用移動(dòng)終端的結(jié)果。

數(shù)字化工作模式評(píng)價(jià)分為：

- 使用數(shù)字化技術(shù)提高員工的靈活性。

- 使用集成人機(jī)協(xié)作的工作模型(包括動(dòng)力外骨骼exoskeleton)。

- 移動(dòng)終端可以訪問中央控制和規(guī)劃系統(tǒng)，例如MES和ERP。

- 在生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)和物流中使用移動(dòng)終端來(lái)支持員工的工作，包括平板電腦、智能手機(jī)、智能手表和數(shù)據(jù)護(hù)目鏡等。

我們的移動(dòng)終端可以訪問中央控制和規(guī)劃系統(tǒng)，例如MES或ERP。

自動(dòng)化和自治系統(tǒng)

在工業(yè)4.0中，自治通信的工廠和系統(tǒng)在業(yè)務(wù)流程的聯(lián)網(wǎng)和優(yōu)化中起著核心作用。

自動(dòng)化和自治系統(tǒng)在所有技術(shù)類別中的實(shí)施程度是最低的。關(guān)鍵原因在于其模型的創(chuàng)新水平是最高的。自治和流程環(huán)境可以通過(guò)中央或非中央的通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。集中控制解決方案的最典型示例是企業(yè)服務(wù)總線(ESB)。

因此，怪不得受訪者認(rèn)為ESB是工廠、設(shè)備和系統(tǒng)之間進(jìn)行通信的最普遍的解決方案。ESB解決方案是連接新技術(shù)和現(xiàn)有IT系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的通信層。ESB在汽車行業(yè)的使用比其它參照行業(yè)更為普遍。這是因?yàn)槠嘜EM的IT基礎(chǔ)架構(gòu)更復(fù)雜，對(duì)連接性的需求更高。

自治的工廠和流程也可以基于非集中式的機(jī)器互通信，但其實(shí)施程度低于ESB。這是因?yàn)闄C(jī)器互通信的復(fù)雜度更高，需要在生產(chǎn)環(huán)境的智能系統(tǒng)中針對(duì)特定案例進(jìn)行收益分析等額外的技術(shù)工作。因此企業(yè)目前更喜歡采用ESB直接進(jìn)行機(jī)對(duì)機(jī)通信，以作為利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)材料的盈利方式。

自動(dòng)化和自治系統(tǒng)評(píng)價(jià)分為：

- 工廠、設(shè)備和系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)(機(jī)對(duì)機(jī))進(jìn)行自動(dòng)的互通信。

- 工廠、設(shè)備和系統(tǒng)通過(guò)ESB系統(tǒng)進(jìn)行相互通信。

- 使用自治自組織的機(jī)器和機(jī)器人。

- 生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)和物流業(yè)務(wù)流程能夠自治應(yīng)對(duì)變化，自治控制和自我改進(jìn)。

我們的工廠、設(shè)備和系統(tǒng)通過(guò)企業(yè)服務(wù)總線相互通信。

但完全實(shí)現(xiàn)機(jī)對(duì)機(jī)通信在財(cái)務(wù)上不太可行，這也有一些經(jīng)濟(jì)方面的考慮。

工業(yè)4.0中的模塊化生產(chǎn)是基于獨(dú)立響應(yīng)的流程，以及自組織的機(jī)器和機(jī)器人。值得注意的是，在這種情況下流程顯示出的自治性比機(jī)器更高。但令人懷疑的是，這些答案在其背景下是否真的與自主決策有關(guān)，或者受訪者認(rèn)為無(wú)人駕駛交通系統(tǒng)是自主的。事實(shí)上，無(wú)人駕駛汽車的系統(tǒng)通常只是沿著特定的編程路線移動(dòng)，從而以自動(dòng)化的方式運(yùn)行，但它不是自主的。

數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)

為了提高靈活性，以及加快動(dòng)態(tài)生產(chǎn)環(huán)境中的響應(yīng)速度，使用數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)是非常重要的。這一術(shù)語(yǔ)適用于基于數(shù)字化輸入的新生產(chǎn)流程技術(shù)，例如傳感器數(shù)據(jù)和3D模型。

實(shí)現(xiàn)程度最高的場(chǎng)景是工廠的遠(yuǎn)程控制。由于目前自動(dòng)化水平非常高，尤其是在汽車行業(yè)，而且這種類型的控制技術(shù)在某種程度上是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此其高價(jià)值是合理的。

數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)評(píng)價(jià)分為：

- 使用模塊化生產(chǎn)技術(shù)來(lái)增加生產(chǎn)的靈活性和敏捷性。

- 再生產(chǎn)中集成了增材制造方法，例如零部件的3D打印。

- 工廠和機(jī)器可以與其它工廠和系統(tǒng)相集成，并協(xié)同工作。

- 工廠和機(jī)器都可以通過(guò)軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

值得注意的是，增材制造往往很少見。無(wú)法頻繁實(shí)施采用的其中一個(gè)主要原因是成本仍然太高。這意味著增材制造方法僅限于個(gè)別情況，例如高度定制的車輛零部件、需求量很低或特殊用途的零件備件。由于本次調(diào)查中的企業(yè)主要是從事大規(guī)模生產(chǎn)的行業(yè)，因此這種情況是正常的。

工廠和機(jī)器的相互集成，以及模塊化生產(chǎn)技術(shù)的使用，是模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的進(jìn)一步條件?？紤]到自主自治系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)程度較低，集成工廠和自治生產(chǎn)技術(shù)的價(jià)值相對(duì)較高。

數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析涵蓋了可以存儲(chǔ)和分析大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以優(yōu)化流程的方法和技術(shù)，例如預(yù)測(cè)性維護(hù)解決方案。這可能涉及使用統(tǒng)計(jì)相關(guān)性分析和機(jī)器學(xué)習(xí)方法，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析。

只有37%的受訪者表示正在部分采集和分析孤立的工廠數(shù)據(jù)和來(lái)自整個(gè)價(jià)值鏈的數(shù)據(jù)，盡管復(fù)雜性和信息需求的增加可能意味著整個(gè)供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)分析價(jià)值更低。這是令人驚訝的，因?yàn)檫@表明供應(yīng)鏈的相關(guān)部分已經(jīng)提供了大量數(shù)據(jù)。

值得注意的是，中央數(shù)據(jù)平臺(tái)的使用率非常低，36%的受訪者表示沒有使用，只有21%的使用率。這就可以得出：價(jià)值鏈上的工廠數(shù)據(jù)僅存儲(chǔ)在孤島中，不能集中使用。這就極大地限制了靈活性，以及潛在應(yīng)用場(chǎng)景方案的可能性。

此外值得注意的是，關(guān)于業(yè)務(wù)和設(shè)備數(shù)據(jù)的集中采集及其可用性，IT部門的員工和業(yè)務(wù)部門的員工對(duì)此的看法大不相同。相比作出“充分使用”反饋的業(yè)務(wù)部門受訪者，IT部門的受訪者反饋對(duì)此類數(shù)據(jù)的使用頻率更高是他們的兩倍多。

數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)分為：

- 運(yùn)行一個(gè)中央數(shù)據(jù)平臺(tái)，整合自身價(jià)值鏈的所有參與者，為各方提供數(shù)據(jù)。

- 不斷采集和分析價(jià)值鏈中的核心數(shù)據(jù)。

- 集中采集工廠和機(jī)器的所有操作和運(yùn)行數(shù)據(jù)，并可以隨時(shí)進(jìn)行分析。

- 工廠和機(jī)器會(huì)發(fā)送其運(yùn)行和操作數(shù)據(jù)，可以獨(dú)立出發(fā)任何維護(hù)需求的信號(hào)(即狀態(tài)監(jiān)控)

工廠和機(jī)器的所有操作數(shù)據(jù)和機(jī)器數(shù)據(jù)都被集中采集，并可以隨時(shí)進(jìn)行分析。