释放美国制造业商业模式创新（英）

释放美国制造业的商业模式创新 WHITEPAPER NOVEMBER2023 图片：盖蒂图片社 Contents 1美国制造业的创新机遇5 2创建新商业模式的常见障碍8 3商业模式创新手册简介11 在美国制造业 4关键战略和成功展望13 免责声明本文档由 世界经济论坛是对项目，见解领域或互动的贡献 。此处表达的发现，解释和结论是世界经济论坛促进和认可的合作过程的结果，但其结果不一定 代表世界经济论坛的观点，也不是其成员、合作伙伴或其他利益攸关方的整体观点。 ©2023年世界经济论坛。保留所有权利。本出版物的任何部分不得以任何形式或通过任何方式复制或传播，包括影印和记录，或通过任何信息存储和检索系统。 2023年11月 释放美国制造业的商业模式创新 前言 CynthiaHutchison美国先进制造中心首席执行官 KyriakosTriantafyllidis瑞士世界经济论坛先进制造和供应链中心增长和战略主管 最近的全球发展，包括人工智能（AI）的快速发展，迫在眉睫的债务危机和资源短缺问题， 从根本上重塑和破坏商业格局。鉴于其作为世界上最重要的经济体之一的地位，美国特别容易受到这些发展所造成的重大破坏 。特别是美国制造业，贡献了相当大的12% 美国的GDP和2.91万亿美元的经济增加值产出，1这意味着它可以在当前环境中发挥关键作用。 推动制造业创新是美国经济繁荣和全球竞争力的关键，因为它是世界上最大的研发支出国，约占全球支出的28％。2多年来，来自公共和私营部门的大量资源一直致力于研发，旨在推动 新专利和产品的界限。然而，在过去的几十年里，这一旅程充满了挑战。现在，为了在快速变化的全球环境中保持竞争力并有效满足社会需求，美国制造业必须重新考虑其商业模式创新方法。 由于这一公认的机会，美国先进制造中心（USCenter）于2022年10月与世界经济论坛合作启动，作为第四次工业革命网络中心的一部分，这是一个全球性的 致力于帮助领导者预测新兴技术并加速其包容性和可持续整合的平台。美国中心的成立标志着推动制造业创新的关键努力。其使命是推动旨在加快和加强美国制造业的州、地区和国家举措，同时借鉴和促进全球议程。 美国中心与其执行委员会合作，专注于三个优先领域，这三个领域是培养美国制造业社区积极未来的关键：劳动力发展 ，技术采用和商业模式创新。 本白皮书是世界经济论坛先进制造和供应链中心与美国中心之间持续合作的产物。它旨在通过创建新的商业模式来增加对创新动态的理解，并推动行业转型。白皮书强调了确定特定于美国的创新战略的迫切需要，使制造商能够通过新的商业模式发现并发挥其潜在的创新潜力。 我们相信，这项工作将帮助制造业利益相关方评估他们当前的能力，并确定克服挑战、接受变革并通过数字化转型释放新价值的重要推动力。 执行摘要 本白皮书介绍了美国制造业商业模式创新的新策略。 行业逆风-从材料和零部件短缺到地缘政治紧张局势-在过去几年中加剧，并给 供应链已经被COVID-19动摇。为了在这个新环境中保持竞争力，并应对消费者和整个社会带来的挑战，领先的制造商 正在超越生产力和效率的提高。他们正在投资创新和技术，如数字技术 双胞胎，机器人，互联的劳动力平台和控制塔，以重塑商业模式，以实现更大的经济，社会和环境成果。但是，在揭示其全部机会的方式中存在一些障碍。 认识到制造业是美国创新的主要引擎，占所有专利的 55％和所有研究的70％ 和发展支出，3美国先进制造中心已与全国各地的运营和技术高管，学者和政策领导人进行了磋商。目的是阐明这些挑战，并确定最佳方法来指导整个行业的商业模式创新之旅。磋商揭示了制造公司在其组织中采用新模式时出现的八个最常见的障碍： –缺乏战略规划 –缩放证明值的方法 –过时的基础设施 –抵抗变化 –组织孤岛 –人才短缺 –碎片数据系统 –跨部门合作不足 基于世界经济论坛的全球方法和白皮书，通过先进制造业释放商业模式创新，于2022年1月发布。4在进行的磋商中 ，美国中心将推出一本新的剧本，旨在促进采用 针对美国环境量身定制的制造业创新商业模式的Playbook可以成为制造商变革之旅的起点，提供全面的解决方案，现实世界的用例和指导性问题，以告知领导者从哪里开始。 TheUSCenter’splaybookdesignedtobeaccessibleacrossvariousindustries,theUSCenter’splaybookcatestobusinesses,factoryoperationsandprincipalexecutives,includingchiefexecuters,chiefoperatingofficersandplantmanagers.Atitsheartare 1.了解当前的商业模式以确定增长杠杆 2.选择适合未来雄心的技术 3.通过概念验证进行实验以评估新的商业模式 4.扩展技术，通过新的商业模式释放新价值 5.应对人才和技能短缺的行业挑战 6.为变革建立正确的文化 7.在整个行业建立战略伙伴关系 本文更详细地研究了美国中心社区确定的四个优先领域的战略，以了解其含义和前景：“了解当前的商业模式以确定增长杠杆”，“应对人才和技能短缺的行业挑战”，“建立正确的变革文化”和“在整个行业建立战略伙伴关系”。 展望未来，美国先进制造中心将与世界经济论坛合作，继续与区域和全球制造业社区密切合作，以支持创新思维和新商业模式的发展，以适应变革并促进经济和社会增长。 1 美国制造业的创新机遇 新技术趋势为制造商提供了推动创新和重塑商业模式以获得经济和社会回报的机会。 在所有主要部门中，美国的制造业产生了最显著的乘数效应。每投资一美元在制造业中，就会为经济贡献1.81美元。此外，对于每个从事制造业的人，其他部门会再雇用四名工人。 推动制造业创新是美国经济繁荣和全球竞争力的关键。5Th创新包括尖端技术和材料的整合，以及新思想和方法的创造和应用，从而生产出具有更高精确度和可持续性的高质量产品。 在客户偏好和社会需求不断变化的快速变化的环境中，适应趋势并预测这些变化对于制造业至关重要。如果产品制造和服务交付方式没有进步，可能会对制造业本身和社会产生重大影响。例如，全球芯片（半导体）的严重短缺可能会破坏挽救生命的医疗设备和系统的制造，因为对这些芯片的需求可能会在2021年至2028年间翻一番。6当前的市场也证明了快速创新需要成为优先事项。消费者的期望不断变化， 定制化不断上升，可持续发展处于人们思想的最前沿， 竞争格局是激烈的；如果公司不迅速采取行动，它们只会变得更加难以适应。 制造业领导者面临着创新或推迟变革的选择：现在进行创新的决定是一项战略举措，是对社会技术快速发展的积极回应。制造业的创新不仅有助于企业驾驭并有效地应对不断变化的趋势、优先事项和 挑战，但也要在未来的变革性景观中茁壮成长，并确保其持续的相关性和竞争力。 进化的变化，不是革命性的变化 行业领导者 促进创新取决于技术与企业的整合程度：92%的首席执行官表示 ，技术是竞争力的关键要素。7这强调 了解新兴技术趋势，制定有效实施计划以及将新流程与遗留系统集成的重要性。 利用新兴趋势和技术为经济和社会增长创造了机会，否则将从 许多传统制造模式。通过与美国先进制造中心的社区协商 制造业和供应链高管以及技术专家和学者，已经确定了六个与制造业相关的主要技术趋势，这些趋势有可能改变，重塑或产生新的商业模式： 基于仿真的工厂数字孪生 decision-making:Adigitaltwinisavirtualreplicaofaphysicalobjectorsystem,createdusingreal-timedatafromsensorsandothersources 数字孪生用于模拟制造过程并优化生产效率，减少浪费并最大 限度地减少停机时间。 Mars是食品，宠物护理和糖果产品的全球领导 者 现在在全球范围内使用数字孪生技术来 发展一个洞察力驱动的“未来工厂”。8 与埃森哲合作,测试将传感器数据输入预测分析模型的数 字孪生。该解决方案使操作员能够实时监控和调整填充包装的过程,从而减少50%的浪费。火星 智能资产管理以改进 资产运行状况：智能资产管理(IAM)使用物联网(IoT)传感器、数据和分析的组合来解锁资产的被困价值。数据是关键企业计划的基石，但成功采用IAM需要关注与优先使用案例相关的正确数据元素。研究表明，资产管理方面的挑战是资 产密集型行业实现增长目标的不足。 Augury是一家人工智能和软件公司，开发 了 通过振动分析诊断机械故障的技术， 工业物联网，红外线和更多。该公司已帮助各种组织改善他们的制造效率，如Frito-Lay，每年增加4000小 时 制造能力。10 用于员工支持的互联员工平台：互联员工平台解决方案 代表了一种变革性方法，该方法集成了硬件，软件工具和数据，以重塑一线操作员执行任务的方式。通过可穿戴设备或移动设备和软件的融合，这些互联解决方案可帮助不同行业的工人提高当前的生产力和安全性。 允许他们访问关键数据以支持他们的工作目标。通过采用免提小工具和尖端技术，如 HoneywellForge集成了智能可穿戴设备，融合了抬头显示和语音命令以及高级 工作流程软件和工厂和过程数据的全面同化。霍尼韦尔与伍德合作，旨在使能源部门的一线员工能够立即获得重要知识和信息，从而简化运营，保证正常运行时间并促进业务连续性。9 自主机器人系统以增强劳动力能力：自主机器人系统（ ARS）技术包括自主和远程控制的机器人和无人机，相关设备，软件控制和应用软件。ARS用于以经济高效，安全，快速部署，不显眼，低占用空间的方式跨空中，水和地面领域收集，处理，解释和共享数据。使用数据进入自主操作需要 。 由经营模式从文化到建筑的严格演变所支持的深度转变。 自2001年以来，日本机器人公司FANUC一直在运营一个灯- 使用自动化和机器人技术的工厂每天生产多达50个机器人。机器人执行从焊接和喷漆到组装和包装的所有任务。复杂的计算机系统监视和控制机器人，收集生产产量和质量数据，并使用它来改进制造过程。11 用于供应链可追溯性的区块链和加密锚：区块链用于以以 下方式管理和记录数据 允许许多组织和个人安全地共享对相同数据的实时访问，从而解决与安全、隐私和控制相关的问题。 不可变的“数字指纹”可以集成到产品或其组件中，使有 形商品拥有存储在区块链上的可追踪数字身份。12 TradeLens是一种支持区块链的运输解决方案， 可提供更高效的服务 和安全的全球贸易。它汇集了各方，以支持信息共享和透明度，并激发整个行业的创新。一项为期12个月的试验发现，TradeLes可以识别和防止由于文档错误、信息延迟和其他问题而导致的延迟。在一个示例中，TradeLes将装运到美国生产线的运输时间减少了40％，节省了数千美元。13 工厂控制塔分解制造厂的“竖井”视图：工厂控制塔是一个集成的工厂性能管理解决方案，用于监控、分析和优化工厂性能。使用数字孪生实现的情境化视图，它允许公司打破数据孤岛，实时、端到端地了解其过程绩效，并为生产主管提供工具来推动问题解决和运营改进。使用工厂控制塔，可以快速识别生产中的问题，分析根本原因并与同事合作解决这些问题，创建制造或生产过程的虚拟表示。 通过建立一个控制塔，允许在广度和深度 其供应链，强生公司保持了向客户和患者提供最佳产品流，同时最大限度地降低成本。该公司通过不断感知和应对事件来主动管理风险和机会在供应链中，构建强大的数字化能力，交付真正的价值。 14 总的来说，这些新兴趋势和技术提供了新发现的丰富的易于获取的信息，这些信息可以增强制造商的能力 ，并使他们能够通过以下方式建立新的收入模式： 例如，涉及回收和回收的循环实践，全面的供应链可见性以及再制造和维修计划。 尽管机会已经成熟，但领导者应该首先深入了解其独特的内部创新需求，