2022年数字化工厂转型调研报告

2022年数字化工厂转型调研报告 数字主干、用例和技术、组织设置、战略和路线图，以及投资重点 普华永道2022年数字化工厂转型调研报告 由普华永道出版，作者是ReinhardGeissbauer，MichaelBruns和JensWunderlin 保留所有权利。未经编辑人员明确许可，不得以任何形式复制、复制到缩微胶片上或在任何数字媒体上保存和编辑本材料。 本出版物旨在为我们的客户提供资源，其中提供的信息以作者所具备知识在出版时尽可能保证正确。在做任何决定或采取任何行动之前，您应该咨询这里列出的来源或联系人。本文反映的是作者的观点。图表数据可能包含舍入差异。 ©2022普华永道。版权所有。普华永道系指普华永道网络及/或普华永道网络中各自独立的成员机构。详情请进入www.pwc.com/structure。 危机时期，数字化工厂转型至关重要 工业制造企业正在经历一场前所未有的危机:从全球新冠肺炎大流行打乱现有供应链，造成广泛的交付挑战，导致需求波动性显著增加；到东欧政治危机给当地制造业带来额外的压力，因而需要重新分配产量。最终，微芯片和电子元件以及钢铁和基础材料等关键材料的短缺阻碍了完整产品的制造，大幅增加了投入成本。 这些运营挑战正在相互结合、相互影响，推动大型制造企业重新思考他们的运营模式，并推动数字化战略需求的转变:领先的制造商正在实施数字化解决方案，并推动更高的生产灵活性和更好的交付韧性。解决方案包括集成运营规划解决方案、质量和维护分析、数字孪生或先进的流程可视化和KPI展板。面对不稳定的需求和不断变化的供应链配置，交付能力正变得越来越重要。效率改进措施仍在数字制造冠军企业优先事项清单上享有高度优先级，具体包括通过工厂自动化或基于人工智能的效率解决方案等。 利用数字解决方案推动环境可持续性也愈发重要。全球范围内日益增多的环境立法、来自资本市场的压力和日益增长的客户需求，迫使企业作出飞跃式改革，并在降低二氧化碳排放方面实现一步优化，例如通过基于人工智能的能源管理解决方案等。 普华永道2022年数字化工厂转型调研基于全球700多家制造企业的信息输入总结而来。结果表明，最有效的企业（我们称之为“数字冠军”）正在实施一整套工厂级别的数字技术以提高制造的灵活性和韧性，并通过工厂自动化降低运营成本。 根据调研结果，只有10%的企业已经完全实施数字化工厂解决方案或目前处于最后阶段，而近三分之二的企业只能看到部分成果，甚至还处于数字化之旅的开始阶段。与我们2016年的第一次调研相比，工厂数字化的进展比当时企业的预期要慢得多，原因包括复杂的系统环境和多样化的机器版图，以及在整个生产网络中推广单个解决方案的相关挑战。 2022年数字化工厂转型调研报告3 调研结果还显示，这些数字运营解决方案需要一个符合目的的IT和数字主干，以确保互操作性和可延展性，实现预期效率增益和成本优化。它们由标准化的核心IT架构协调，包括集成企业资源规划（ERP）、制造执行系统 （MES）或制造运营管理（MOM）、工业物联网（IIoT）和数字化产品生命周期管理 （PLM）。 虽然领先企业专注于标准化核心IT架构与现代云服务相结合，但他们也在嵌入式团队驱动区域或业务单元特定实现的方式中构建了相当大的灵活性。这些企业成为了一种新的数字实体，即一种嵌入式数字组织，其系统、用例、技术和标准管理是集中和严格控制的，但执行足够灵活，且允许根据本地需要模块化或局部解决方案。对于领先企业来说，数字化转型总是人性化的:转型需要正确的组织架构，员工亦需要为数字化转型提供支持。 调研还显示，愿意投资数字化转型的企业享有更高的回报。我们发现，在全球范围内，工业企业每年在数字化转型解决方案上投资1.1万亿美元。作为回报，最专注、最先进的企业，即数字冠军企业，通过提升成本效率和更高的运营灵活性，正在创造两位数的回报。 ReinhardGeissbauer博士 合伙人普华永道德国 MichaelBruns 合伙人普华永道德国 JensWunderlin 高级经理 普华永道德国 今时今刻可能被证明是一个千载难逢的转折点。数字化转型需要基于强有力的IT和数据基础设施之上，并正确组合应用程序和实用技术——从协同机器人或自动导引车辆 （AGV）集成到运营价值链，再到通过数字化规划工具提高运营灵活性和韧性。此外还需要说服员工和其他利益相关者，即通过向所有员工提供正确的技能组合，表明数字化转型不是威胁，而是个人发展的良好机会。 2022年的调研显示，面对前所未有的危机时刻，数字化转型是构建运营灵活性和韧性的可选路径，且将进一步推动卓越运营。 42022年数字化工厂转型调研报告 中国市场数字化工厂实践洞察和启发 基于普华永道思略特在中国市场服务不同行业众多客户智慧工厂项目经验，我们认为成功的智慧工厂需要遵循以下三大原则： 一、运营管理基本原则是智慧工厂成功基石 智慧工厂智能解决方案是提升工厂运营效率的赋能手段，工厂运营管理基本原则是成功智慧工厂与实现卓越运营的基石。建设卓越运营的世界级领先工厂是长期且体系化的工程，企业应秉承精益原则，建立长效管理团队与运转机制，同时关注工厂运营诸多重点管理环节。工厂数字化、智能化固然重要，但更多的是承担赋能作用，协助企业更好地解决具体环节中的实际问题、提高管理效率，而并非违背或代替工厂管理的基本原则。 综合自身所处行业特征，践行精益原则、以人本位的全面运营管理，是推动智慧工厂实践的核心要素。脱离运营管理的智慧工厂解决方案往往使企业陷入“用更高效方式做效果欠佳工作”的困局，难以提升效率，甚至增加工厂运营的投入与管理难度，适得其反。 二、智慧工厂规划应基于工厂战略定位、赋能核心能力建设 打造标杆智慧工厂，建立企业内部可复制模板，是制造业企业推动工厂数字化转型的重要举措之一。智慧工厂的规划应基于工厂战略定位，围绕工厂发展所需建立与提升的核心能力，量身定制一系列匹配核心能力的智能解决方案，进一步增强企业核心竞争力。 在不同类型企业，对核心能力有着不同的关注重点。离散生产型企业，通常更加关注物料供应与计划执行管理能力，例如通过智能解决方案提升齐套管理、计划管理和生产执行，实现从计划到交付的核心能力提升；而对于连续生产型企业，则更关注设备预防性维护、设备效率管理和生产异常预警等赋能生产效率核心能力提升的智能解决方案；此外对于这两类企业，也存在诸多共同关注点，例如人员排班管理、能源管理、端到端的供应链可视化，供应风险管理等。 2022年数字化工厂转型调研报告5 随着智慧工厂应用技术的逐渐成熟，涌现出例如设备预防性维护、在线质量监测、能耗管理等适用于众多行业，可产出可观投资回报的智能解决方案。但在智慧工厂规划阶段，决策者不应仅关注智能解决方案的投资回报表现，而应从工厂战略支撑、核心能力提升、投资回报以及实施难易度等多个维度进行综合评估与决策。 三、智慧工厂应结合行业、工厂及技术生态特性进行定制化建设 智慧工厂建设需要结合所处行业自身特点及需求，针对性定制智能解决方案，不同细分行业间业务流程、重点环节和常见问题各不相同，例如同属设备制造，以定制化精密设备加工与高度标准化设备制造为例，两者在供应链设置、生产模式、交付能力要求等方面都存在较大的差异性。 62022年数字化工厂转型调研报告 智慧工厂建设也要考虑工厂所处阶段场景的不同。例如现有工厂面临生产效率瓶颈是否亟待突破，或是对现有系统和数字化架构需要进行迭代优化，亦或是新工厂建设时同步进行智慧工厂建设。企业需要对不同场景下的智慧工厂解决方案进行定制化建设，而非简单为了数字化而数字化。 随着国内人工智能、大数据和云计算等技术发展速度的不断加快，外企或国内出海企业，需考虑国内外数字化技术生态的差异。在国内，区别于海外智能制造生态，从物联网传感器、云平台到网络安全等不同技术类别，中国具有不同的供应体系。此外，还需要考虑国内用户对于数字化工具的独特偏好和使用习惯，以及政府监管等要素。在技术生态差异化前提下，企业更应通过底层核心系统平台的统一规划，以保证对旗下工厂运营全局整体管理的透明度。 中国洞察作者 沈宇峰 主管合伙人普华永道思略特中国工业产品及服务行业 赵汀 合伙人普华永道思略特中国工业产品及服务行业 浦鑫峰 业务总监普华永道思略特中国工业产品及服务行业 目录 危机时期，数字化工厂转型至关重要3 中国市场数字化工厂实践洞察和启发5 A执行摘要8 B战略路线图10 1.64%的受访企业仍处于 数字化工厂转型初期11 2.转型当务之急已从提高效率 变为提高灵活性和韧性13 3.数字化赋能的可持续性解决方案 越来越受到重视15 C投资重点20 1.每年超过1.1万亿美元的工厂改造投资 重点在亚洲和欧洲21 2.高投资带来高回报： 坚实的基础才能推动可扩展的数字化23 D数字主干、用例和技术25 1.标准化的数字主干是 工厂成功转型的关键基石26 2.质量分析、维护解决方案和 自动化KPI监测是实施最多的用例29 3.包括无人机和5G应用在内的 回报周期相对较短的新兴技术40 E组织架构48 1.敏捷运营模式支撑 数字化转型是重中之重49 2.数字化冠军从集中式组织结构 发展到嵌入式组织结构51 F数字化工厂成功转型蓝图54 方法论59 术语表61 联系人/贡献者/鸣谢62 2022年数字化工厂转型调研报告7 A执行摘要 图1执行概要/重要发现 1.64%的企业仍处于数字化工厂转型初期 在接受调研的全球制造商中，只有10%已经完成数字化转型计划或目前处于最后阶段;64%的企业只完成了最初的试点安装甚至更少，他们仍需大量资源来完成数字化转型。现在是加大实施力度的时间节点了。 2.转型当务之急已从提高效率变为提高灵活性和韧性 新冠大流行和欧洲地缘冲突迫使领先制造商实施数字解决方案以提高生产灵活性和更好的交付韧性。在物料短缺和供应链不稳定情况下，交付能力的提升是推动针对运营韧性和工厂自动化投资的驱动因素。 3.数字化赋能的可持续性解决方案越来越受到重视 不断增加的立法要求、来自资本市场的压力以及全球思维模式的转变，正在推动针对可持续性的投资。数字化解决方案包括减少二氧化碳排放的运输和物流系统、在制造过程中高效利用资源，以及引入可回收的“全循环”产品解决方案。 4.每年超过1.1万亿美元的工厂改造投资重点在亚洲和欧洲 全球数字投资每年超过1.1万亿美元，其中工业制造和化工行业的企业花费了大部分数字资金。投资重点是欧洲方面的劳动力成本套利，以及亚洲方面的自动化和高质量产量增长。 5.高投资带来高回报——坚实的基础才能推动可扩展的数字化 四分之一的受访企业将至少3%的净营收用于数字化解决方案，并获得了最高达两位数的回报，且投资回报很快。工厂转型不能三心二意，而是需要一个坚实的IT以及具备集中操作和自动化应用程序的数据主干。 82022年数字化工厂转型调研报告 来源：普华永道2022年数字化工厂转型调研报告 战略与路线图 投资重点 2022年数字化工厂转型调研报告9 10.数字化冠军从集中式组织结构发展到嵌入式组织结构在接受调研的全球制造商中，只有10%已经完成数字化转型计划或目前处于最后阶段;64%的企业只完成了最初的试点安装甚至更少，他们仍需大量资源来完 成数字化转型。现在是加大实施力度的时间节点了。 9.敏捷运营模式支撑数字化转型是重中之重领先企业建立了一套敏捷的目标运营模型，以有效开发和实施数字化流程和解决方案。这种方法包括一流数字解决方案资产的标准化连接，以及基于用例的 数字变革方法。 8.包括无人机和5G应用在内的回报周期相对较短的新兴技术在接受调研的全球制造商中，只有10%已经完成数字化转型计划或目前处于最后阶段;64%的企业只完成了最初的试点安装甚至更少，他们仍需大量资源来完 成数字化转型。现在是加大实施力度的时间节点了。 7.质量分析、维护解决方案和自动化KPI