智慧工廠發(fā)展趨勢(shì)洞察與實(shí)施方案解析分享

自上世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)技術(shù)開始普及推廣，自動(dòng)化和信息化逐漸在制造業(yè)廣泛應(yīng)用。如今，隨著通信互聯(lián)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)的推陳出新與逐漸成熟，正推動(dòng)工業(yè)創(chuàng)新與數(shù)字化轉(zhuǎn)型。愈來(lái)愈多的制造業(yè)企業(yè)，通過(guò)打造標(biāo)桿智慧工廠，實(shí)踐數(shù)字化、智能化創(chuàng)新。

普華永道思略特持續(xù)關(guān)注工業(yè)4.0相關(guān)實(shí)踐，結(jié)合眾多成功大型、標(biāo)桿智慧工廠的實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)與行業(yè)洞察，為廣大制造業(yè)企業(yè)提供智慧工廠最新發(fā)展趨勢(shì)洞察與實(shí)施方案解析分享。

一、智慧工廠發(fā)展趨勢(shì)洞察

1.

數(shù)字化賦能助力制造業(yè)升級(jí)

有別于前三次工業(yè)創(chuàng)新與進(jìn)步，主要依賴單一技術(shù)突破拉動(dòng)生產(chǎn)力形成爆發(fā)式增長(zhǎng)。工業(yè)4.0通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能計(jì)算與處理等多種技術(shù)，賦能產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈、營(yíng)銷與服務(wù)等企業(yè)關(guān)鍵經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。在面向客戶的前端業(yè)務(wù)層，新技術(shù)持續(xù)推動(dòng)新商業(yè)模式實(shí)踐，助力企業(yè)探索新增長(zhǎng)、新機(jī)會(huì)；并通過(guò)精準(zhǔn)用戶運(yùn)營(yíng)，鎖定優(yōu)質(zhì)目標(biāo)客戶，提升客戶粘性。核心業(yè)務(wù)層基于不同行業(yè)特征與差異化需求，通過(guò)數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)提速新產(chǎn)品研發(fā)與迭代，并結(jié)合新技術(shù)應(yīng)用，提升生產(chǎn)與供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化水平，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)成本、設(shè)備綜合效率以及資本回報(bào)率的多維度優(yōu)化，在推動(dòng)運(yùn)營(yíng)效率升級(jí)的同時(shí)持續(xù)提升客戶滿意度。在后端運(yùn)營(yíng)支持層，通過(guò)數(shù)據(jù)流打通，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理的實(shí)時(shí)可視化，結(jié)合智能化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，為企業(yè)提供分析決策支撐，提升決策效率與質(zhì)量。

工業(yè)4.0主要架構(gòu)

信息來(lái)源：普華永道智慧工廠報(bào)告，思略特分析

智慧工廠作為工業(yè)4.0的重要組成部分，已賦能機(jī)械制造、3C電子、鋼鐵、汽車、航天航空等眾多行業(yè)，在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛而重要的價(jià)值。例如，在生產(chǎn)制造場(chǎng)景，通過(guò)智能排班、設(shè)備預(yù)防性維護(hù)、物料智能預(yù)警管理、計(jì)劃與生產(chǎn)可視化實(shí)時(shí)報(bào)告等解決方案，賦能智能化人機(jī)料法管理。在內(nèi)外部協(xié)同場(chǎng)景，通過(guò)可視化物料供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化新產(chǎn)品導(dǎo)入管理、智能需求預(yù)測(cè)與計(jì)劃，建立網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同能力。同時(shí)結(jié)合數(shù)字化手段優(yōu)化定制產(chǎn)品生產(chǎn)交付時(shí)效與成本、實(shí)現(xiàn)訂單交付實(shí)時(shí)進(jìn)度共享，在交付場(chǎng)景，更好地滿足客戶差異化、個(gè)性化需求。

智慧工廠賦能多行業(yè)發(fā)展

信息來(lái)源：專家訪談，思略特分析

在賦能生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)各個(gè)主要場(chǎng)景的同時(shí)，智慧工廠解決方案也滲透到工廠運(yùn)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，通常以“應(yīng)用程序（App）”形式，幫助工廠解決自身運(yùn)營(yíng)痛點(diǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)基于場(chǎng)景的運(yùn)營(yíng)優(yōu)化，提升從需求、采購(gòu)、生產(chǎn)、交付到客戶服務(wù)的端到端運(yùn)營(yíng)管理自動(dòng)化、數(shù)字化與智能化水平。

用例舉例

信息來(lái)源：普華永道智慧工廠報(bào)告，思略特分析

基于場(chǎng)景的智慧工廠“應(yīng)用程序（App）”是從生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景出發(fā)，通過(guò)設(shè)計(jì)適用于解決工廠特定運(yùn)營(yíng)瓶頸與挑戰(zhàn)、基于用戶體驗(yàn)功能設(shè)計(jì)的用例，進(jìn)一步由數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的智能解決方案。為了更好地打造基于工廠實(shí)際情況的智慧工廠解決方案，企業(yè)需要基于自身應(yīng)用場(chǎng)景，系統(tǒng)地識(shí)別匹配工廠運(yùn)營(yíng)核心能力需求的用例。企業(yè)可以沿著價(jià)值鏈識(shí)別關(guān)鍵用例，例如，在供應(yīng)場(chǎng)景下應(yīng)用PFEP（Plan For Every Part，為每個(gè)產(chǎn)品做計(jì)劃）、自動(dòng)補(bǔ)貨、齊套管理等用例提升物料管理效率；在生產(chǎn)執(zhí)行場(chǎng)景下應(yīng)用數(shù)字化人員排班和工作指導(dǎo)、實(shí)時(shí)生產(chǎn)進(jìn)度報(bào)告、在線制程質(zhì)量管理等用例提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量管理。

基于普華永道思略特的行業(yè)洞察與項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，可以看到率先成功實(shí)踐涵蓋關(guān)鍵智慧工廠解決方案用例的企業(yè)已經(jīng)收獲可觀的回報(bào)，例如：

某全球領(lǐng)先醫(yī)療器械公司的標(biāo)桿智慧工廠，自身已擁有30多年精益制造經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)智慧工廠建設(shè)，將精益制造轉(zhuǎn)型升級(jí)為智能制造，使工廠生產(chǎn)效率和勞動(dòng)力成本得到顯著優(yōu)化。例如通過(guò)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程管理優(yōu)化，提升了30%到40%的生產(chǎn)效率。

某跨國(guó)制造業(yè)企業(yè)某國(guó)內(nèi)工廠，其工廠定位為集團(tuán)全球交付的重要節(jié)點(diǎn)，集團(tuán)期望通過(guò)智慧工廠建設(shè)，進(jìn)一步提升該工廠端到端供應(yīng)鏈可見性和風(fēng)險(xiǎn)管理，并為集團(tuán)提供標(biāo)準(zhǔn)化智能解決方案和智慧工廠建設(shè)參考模板。在該標(biāo)桿智慧工廠建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)端到端可視化供應(yīng)鏈平臺(tái)建設(shè)，在降低上游零部件供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，提升了約10%的服務(wù)水平。

某全球知名精密設(shè)備制造企業(yè)國(guó)內(nèi)工廠，通過(guò)智能工廠建設(shè)優(yōu)化庫(kù)存管理效率和成本，并滿足不斷增長(zhǎng)的定制化客戶需求。通過(guò)貫穿采購(gòu)、庫(kù)存管理、生產(chǎn)制造和物流交付環(huán)節(jié)的數(shù)字化庫(kù)存管理用例，打通物料流和信息流，降低了10%的庫(kù)存。

2.

智慧工廠需遵循的三個(gè)原則

（1）運(yùn)營(yíng)管理基本原則是智慧工廠成功的基石

結(jié)合智慧工廠項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)眾多成功智慧工廠案例的分析，普華永道思略特發(fā)現(xiàn)：智能解決方案是提升工廠運(yùn)營(yíng)效率的賦能手段，工廠運(yùn)營(yíng)管理基本原則是成功智慧工廠與實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營(yíng)的基石。建設(shè)卓越運(yùn)營(yíng)的世界級(jí)領(lǐng)先工廠是長(zhǎng)期且體系化的工程，企業(yè)應(yīng)秉承精益原則，建立長(zhǎng)效管理團(tuán)隊(duì)與運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制，同時(shí)關(guān)注工廠運(yùn)營(yíng)諸多重點(diǎn)管理環(huán)節(jié)，例如：產(chǎn)銷協(xié)同，整體設(shè)備效率、全面質(zhì)量管理和全員生產(chǎn)維護(hù)等。工廠數(shù)字化、智能化固然重要，但更多的是承擔(dān)賦能作用，協(xié)助企業(yè)更好地解決具體環(huán)節(jié)中的實(shí)際問(wèn)題、提高管理效率，而并非違背或代替工廠管理的基本原則。

世界級(jí)領(lǐng)先工廠建設(shè)

信息來(lái)源：普華永道智慧工廠報(bào)告，思略特分析

綜合自身所處行業(yè)特征，踐行精益原則、以人本位的全面運(yùn)營(yíng)管理，是推動(dòng)智慧工廠實(shí)踐的核心要素。脫離運(yùn)營(yíng)管理的智慧工廠解決方案往往使企業(yè)陷入“用更高效的方式做效果欠佳工作”的困局，難以提升效率，甚至增加工廠運(yùn)營(yíng)的投入與管理難度，適得其反。

（2）智慧工廠規(guī)劃應(yīng)基于工廠戰(zhàn)略定位、賦能核心能力建設(shè)

打造標(biāo)桿智慧工廠，建立企業(yè)內(nèi)部可復(fù)制模板，是制造業(yè)企業(yè)推動(dòng)工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要舉措之一。智慧工廠的規(guī)劃應(yīng)基于工廠戰(zhàn)略定位，圍繞工廠發(fā)展所需建立與提升的核心能力，量身定做一系列匹配核心能力的智能解決方案，進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

基于普華永道思略特洞察與項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在不同類型企業(yè)，對(duì)核心能力有著不同的關(guān)注重點(diǎn)。離散生產(chǎn)型企業(yè)，通常更加關(guān)注物料供應(yīng)與計(jì)劃執(zhí)行管理能力，例如通過(guò)智能解決方案提升齊套管理、計(jì)劃管理和生產(chǎn)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃到交付的核心能力提升；而對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)型企業(yè)，則更關(guān)注設(shè)備預(yù)防性維護(hù)、設(shè)備效率管理和生產(chǎn)異常預(yù)警等賦能生產(chǎn)效率核心能力提升的智能解決方案；此外對(duì)于這兩類企業(yè)，也存在諸多共同關(guān)注點(diǎn)，例如人員排班管理，能源管理，端到端的供應(yīng)鏈可視化，供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)管理等。

隨著智慧工廠應(yīng)用技術(shù)的逐漸成熟，涌現(xiàn)出了例如設(shè)備預(yù)防性維護(hù)、在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)、能耗管理等適用于眾多行業(yè)，可產(chǎn)出可觀投資回報(bào)的智能解決方案。但在智慧工廠規(guī)劃階段，決策者不應(yīng)僅關(guān)注智能解決方案的投資回報(bào)表現(xiàn)，而應(yīng)從工廠戰(zhàn)略支撐、核心能力提升、投資回報(bào)以及實(shí)施難易度等多個(gè)維度進(jìn)行綜合評(píng)估與決策。

（3）智慧工廠應(yīng)結(jié)合行業(yè)、工廠及技術(shù)生態(tài)特性進(jìn)行定制化建設(shè)

行業(yè)特性：智慧工廠建設(shè)需要結(jié)合所處行業(yè)自身特點(diǎn)及需求，針對(duì)性定制智能解決方案，不同細(xì)分行業(yè)間業(yè)務(wù)流程、重點(diǎn)環(huán)節(jié)和常見問(wèn)題各不相同，例如同屬設(shè)備制造，以定制化精密設(shè)備加工與高度標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備制造為例，兩者在供應(yīng)鏈設(shè)置、生產(chǎn)模式、交付能力要求等方面都存在較大的差異性。

工廠特性：在某一具體行業(yè)中，智慧工廠建設(shè)也要考慮工廠所處階段場(chǎng)景的不同。例如現(xiàn)有工廠面臨生產(chǎn)效率瓶頸是否亟待突破，或是對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)和數(shù)字化架構(gòu)需要進(jìn)行迭代優(yōu)化，亦或是新工廠建設(shè)時(shí)同步進(jìn)行智慧工廠建設(shè)。企業(yè)需要對(duì)不同場(chǎng)景下的智慧工廠解決方案進(jìn)行定制化建設(shè)，而非簡(jiǎn)單為了數(shù)字化而數(shù)字化。

技術(shù)生態(tài)：隨著國(guó)內(nèi)AI人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)發(fā)展速度的不斷加快，外企或國(guó)內(nèi)出海企業(yè)，需考慮國(guó)內(nèi)外數(shù)字化技術(shù)生態(tài)的差異。在國(guó)內(nèi)，區(qū)別于海外智能制造生態(tài)，從物聯(lián)網(wǎng)傳感器、云平臺(tái)到網(wǎng)絡(luò)安全等不同技術(shù)類別，中國(guó)具有不同的供應(yīng)體系。此外，還需要考慮國(guó)內(nèi)用戶對(duì)于數(shù)字化工具的獨(dú)特偏好和使用習(xí)慣，以及政府監(jiān)管等要素。在技術(shù)生態(tài)差異化前提下，企業(yè)更應(yīng)通過(guò)底層核心系統(tǒng)平臺(tái)的統(tǒng)一規(guī)劃，以保證對(duì)旗下工廠運(yùn)營(yíng)全局整體管理的透明度。

二、智慧工廠實(shí)施方案解析

隨著智慧工廠的逐步推動(dòng)，尤其伴隨標(biāo)桿智慧工廠的廣泛實(shí)踐，越來(lái)越多的企業(yè)開始結(jié)合業(yè)務(wù)與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略、運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀需求，從全局視角打造智慧工廠?；谖覀儽姸喑晒?xiàng)目實(shí)踐，融合不同行業(yè)與工廠特性，并通過(guò)對(duì)企業(yè)戰(zhàn)略與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)策略的充分解讀，識(shí)別工廠端到端運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的差異化智慧解決方案用例需求，與客戶團(tuán)隊(duì)充分協(xié)同共創(chuàng)用例開發(fā)、規(guī)劃實(shí)施路徑并協(xié)助落地，普華永道思略特將基于全局的一體化端到端智慧工廠實(shí)施過(guò)程總結(jié)為四步，從智慧工廠頂層設(shè)計(jì)、智能解決方案用例開發(fā)、智慧工廠實(shí)施路徑規(guī)劃到落地實(shí)施。幫助企業(yè)明確智慧工廠頂層設(shè)計(jì)、全面識(shí)別定制化智能解決方案需求、推動(dòng)平穩(wěn)有序有效落地，實(shí)現(xiàn)將智慧工廠戰(zhàn)略貫徹到執(zhí)行的一站式服務(wù)。

一體化端到端智慧工廠實(shí)施方法論

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信息來(lái)源：思略特分析

1.

頂層設(shè)計(jì)：戰(zhàn)略規(guī)劃及用例識(shí)別

智慧工廠戰(zhàn)略規(guī)劃，需要自上而下，通過(guò)對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)、運(yùn)營(yíng)、數(shù)字化戰(zhàn)略，以及生產(chǎn)制造策略的解讀，明確賦能工廠發(fā)展核心能力建設(shè)的智能解決方案用例；并自下而上，通過(guò)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀評(píng)估，設(shè)計(jì)包含流程、系統(tǒng)和管控機(jī)制等優(yōu)化舉措以及通過(guò)智能解決方案用例進(jìn)一步賦能端到端運(yùn)營(yíng)的提升方案；結(jié)合自上而下、自下而上的內(nèi)部評(píng)估，以及外部行業(yè)智慧工廠領(lǐng)先實(shí)踐對(duì)標(biāo)，規(guī)劃可支持核心能力建設(shè)與運(yùn)營(yíng)優(yōu)化的智慧工廠戰(zhàn)略，結(jié)合階段目標(biāo)設(shè)定，對(duì)所識(shí)別用例進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。

2.

用例開發(fā)：定義問(wèn)題與解決方案

具體用例內(nèi)容的開發(fā)，需要進(jìn)一步澄清需要解決的痛點(diǎn)問(wèn)題與根因，確保問(wèn)題通過(guò)用例實(shí)施不再重復(fù)出現(xiàn)；定義包括量化運(yùn)營(yíng)提升目標(biāo)、用戶視角功能需求、前置運(yùn)營(yíng)改善舉措和變革管理需求在內(nèi)的功能需求，并對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行初步構(gòu)想，形成完整的用例設(shè)計(jì)，為后續(xù)技術(shù)解決方案尋源以及落地實(shí)施做好全面準(zhǔn)備。例如，針對(duì)提升廠內(nèi)物料供應(yīng)效率的AGV（Automated Guided Vehicle）自動(dòng)補(bǔ)貨用例，在用例開發(fā)過(guò)程中，可結(jié)合運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，將對(duì)供應(yīng)物料的通用性與特性梳理、存儲(chǔ)位置和產(chǎn)線供應(yīng)點(diǎn)位優(yōu)化，作為前置運(yùn)營(yíng)改善舉措，為用例的實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)，同時(shí)可進(jìn)一步明確對(duì)AGV在載重、運(yùn)輸方式等方面的技術(shù)選型輸入。

用例開發(fā)過(guò)程中，需要包括工廠基層員工的積極參與；信息技術(shù)部門參與了解用戶端需求，結(jié)合需求對(duì)系統(tǒng)選型、系統(tǒng)對(duì)接和信息安全做提前規(guī)劃；以及工廠管理層在用例開發(fā)過(guò)程中的必要的指引與決策。

3.

路徑規(guī)劃：綜合全局和用例個(gè)體

智慧工廠的實(shí)施是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作，實(shí)施路徑規(guī)劃需要結(jié)合工廠運(yùn)營(yíng)建設(shè)全局視角遞進(jìn)，結(jié)合用例間的實(shí)施先后順序要求，個(gè)體用例技術(shù)尋源、用例優(yōu)化、投資回報(bào)分析與實(shí)施落地，合理有序地進(jìn)行整體實(shí)施路徑規(guī)劃，幫助企業(yè)在短中長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)階段智慧工廠戰(zhàn)略目標(biāo)并有效分配資源。

路徑規(guī)劃過(guò)程中，需要重點(diǎn)厘清個(gè)體用例間的關(guān)聯(lián)關(guān)系與先后順序，以及對(duì)應(yīng)的前置運(yùn)營(yíng)提升舉措實(shí)施，確保整體實(shí)施計(jì)劃未來(lái)可落地、落地有效果。例如，智能齊套管理用例的實(shí)施，可前置完成物料供應(yīng)可視化用例，以精確獲取物料的預(yù)計(jì)到貨時(shí)間，作為智能齊套管理的輸入。同時(shí)伴隨著智慧工廠項(xiàng)目的進(jìn)展，企業(yè)需要滾動(dòng)更新實(shí)施路徑規(guī)劃，以匹配實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)展。

4.

實(shí)施落地：項(xiàng)目管理與變革管理

要實(shí)現(xiàn)更好的用例實(shí)施效果，部分流程、系統(tǒng)、管控機(jī)制等運(yùn)營(yíng)優(yōu)化舉措應(yīng)前置予以解決，這部分工作也需要進(jìn)行項(xiàng)目管理；同時(shí)在實(shí)施過(guò)程中，將不可避免地涉及對(duì)內(nèi)部員工和外部合作伙伴工作習(xí)慣和工作要求的調(diào)整。企業(yè)可協(xié)同智慧工廠內(nèi)外部專家、信息技術(shù)及工廠運(yùn)營(yíng)部門等成員設(shè)立項(xiàng)目管理辦公室，共同推動(dòng)同一時(shí)期內(nèi)多個(gè)用例的實(shí)施落地與變革管理，同時(shí)集團(tuán)型企業(yè)應(yīng)關(guān)注落地階段技術(shù)方案與集團(tuán)公司信息化與數(shù)字化整體規(guī)劃的匹配，以及橫向工廠間的共性需求協(xié)同效應(yīng)。

智慧工廠的成功實(shí)施，清晰的戰(zhàn)略規(guī)劃、全面的用例設(shè)計(jì)、合理的路徑規(guī)劃是必不可少的，前期適當(dāng)?shù)耐度肟梢詭椭髽I(yè)更好的規(guī)劃目標(biāo)、識(shí)別需求、設(shè)計(jì)方案，從全局角度推動(dòng)具體用例的逐步實(shí)施、以及對(duì)資源投入與階段目標(biāo)達(dá)成的管理，確保將戰(zhàn)略貫徹到執(zhí)行落地。

結(jié)語(yǔ)

雖然各個(gè)行業(yè)的特點(diǎn)與所遇到的挑戰(zhàn)不盡相同，然而新一輪工業(yè)技術(shù)革新帶來(lái)了新的機(jī)遇，普華永道思略特將持續(xù)關(guān)注智慧工廠發(fā)展，并借助在不同行業(yè)的成功項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、成熟的智慧工廠實(shí)施方法論、以及與行業(yè)領(lǐng)先智能制造技術(shù)合作伙伴共同搭建的端到端解決方案生態(tài)，幫助企業(yè)達(dá)成產(chǎn)能與制造能力升級(jí)，推動(dòng)制造業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力更上一層樓。

審核編輯 ：李倩