BCG波士頓咨詢公司發(fā)布了關(guān)于未來工廠的最新研究報告《2016年未來工廠研究》，通過研究汽車供應(yīng)商和整車廠來探究未來幾十年的工廠，在利用創(chuàng)新提高生產(chǎn)效率方面，這兩類企業(yè)一直走在前列。

報告的目的是描繪2030年未來工廠的藍(lán)圖，并對其價值進(jìn)行評估和制定實施路線。

未來工廠的要素

作為一種未來設(shè)想，未來工廠是指制造商應(yīng)通過改進(jìn)工廠結(jié)構(gòu)、工廠數(shù)字化和工廠流程，來提高生產(chǎn)效率。通過未來工廠結(jié)構(gòu)、數(shù)字化、流程來說明未來工廠是由哪些要素構(gòu)成。

未來工廠的結(jié)構(gòu)

未來工廠結(jié)構(gòu)的布局更加靈活、方向更多，擁有模塊化生產(chǎn)線裝置和可持續(xù)的生產(chǎn)流程。其結(jié)構(gòu)主要包括多方向式布局、模塊化生產(chǎn)線裝置和可持續(xù)生產(chǎn)。調(diào)查中，無論是現(xiàn)在還是未來，受訪者都認(rèn)為工廠結(jié)構(gòu)在遠(yuǎn)水救不了近火工廠中發(fā)揮重要作用。

多方向式布局。未來工廠將會采用多方向式布局，將產(chǎn)品放在無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)上，通過與生產(chǎn)機(jī)器相聯(lián)系來單獨指導(dǎo)生產(chǎn)。德國奧迪R8的工廠里就沒有固定的傳送帶。與此相反，按照地面激光掃描儀和RFID技術(shù)，無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)會在裝配流程中移動車體，達(dá)到快速改變裝配布局的目的。

模塊化生產(chǎn)線裝置。未來的工廠結(jié)構(gòu)擁有可更換的生產(chǎn)線模塊和生產(chǎn)機(jī)械，可輕松進(jìn)行重新配置。目前，豐田正在墨西哥和中國的工廠裝配“簡單利落”的生產(chǎn)流水線。這家汽車制造商將會使用模塊化的傳送帶（建在工廠地面而不是坑井中）給工人提供更大的靈活性，他們可以靈活地改變生產(chǎn)線的長度和移動線端設(shè)備。

可持續(xù)生產(chǎn)。未來工廠的目的是實現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)生產(chǎn)，其中包括有效利用能源和材料。偉巴斯特已為羅馬尼亞阿拉德的工廠配備了LED照明和夜間自動冷卻系統(tǒng)，從而大大降低了能源消耗。

未來工廠的數(shù)字化

 制造商對數(shù)字技術(shù)的使用越來越廣泛。越來越多的公司都嘗試引入更智能的自動化生產(chǎn)，以此來提高生產(chǎn)效率。

智能機(jī)器人的安裝。機(jī)器人可以執(zhí)行工人無法執(zhí)行的復(fù)雜任務(wù)，能夠快速地從生產(chǎn)線收集信息，按其特性自動調(diào)整它們的動作。

使用協(xié)作機(jī)器人。機(jī)器人可以與工人展開協(xié)作。在德國的大眾汽車工廠中，協(xié)作機(jī)器人完成了工廠無法擰緊的螺絲。

實行增材制造。制造商已開始使用3D打印技術(shù)制作工具和組件。勞斯萊斯幻影這款車使用3D打印技術(shù)制作的部件超過1萬個。

使用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（例如佩戴智能眼鏡）能使員工獲得視野范圍的信息。這種協(xié)作技術(shù)在裝配、維護(hù)和物流等方面特別有用。德國的大眾汽車的工廠就已經(jīng)配置了3D智能眼鏡，進(jìn)行訂單揀選。

應(yīng)用生產(chǎn)模擬技術(shù)。使用實時3D生產(chǎn)模擬技術(shù)，制造商可以優(yōu)化生產(chǎn)流程和物料流。

進(jìn)行實境培訓(xùn)。3D模擬培訓(xùn)有助于員工在現(xiàn)實化環(huán)境中學(xué)習(xí)，奔馳通過車輛和裝配組件的數(shù)字模型開發(fā)出虛擬裝配生產(chǎn)線。員工在虛擬環(huán)境中使用虛擬角色，分析完成裝配任務(wù)的最佳方法。

進(jìn)行去中心化生產(chǎn)指導(dǎo)。很多公司已開始使用先進(jìn)技術(shù)在工件、機(jī)器和員工之間進(jìn)行通信，從而創(chuàng)造出自主生產(chǎn)流程。博世嘗試開發(fā)能夠檢測工具位置的程序，根據(jù)工具的位置以及其收到的有關(guān)工件確切位置的信息，這種工具將會自動加載相應(yīng)程序，執(zhí)行特定操作。

進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。制造商正在使用應(yīng)用程序來自動分析大量的數(shù)據(jù)。在位于德國下圖爾克海姆的工廠，奔馳已在使用預(yù)測分析來檢測600多項質(zhì)量影響參數(shù)，生產(chǎn)完美的氣缸蓋。

工廠流程

通過使用新的數(shù)字技術(shù)，制造商已將精益管理提升到了新的高度。在精益管理中，數(shù)字技術(shù)能夠提升的兩個關(guān)鍵要素是以客戶為中心和持續(xù)改進(jìn)。

以客戶為中心。制造商對客戶需求有了更深的了解，比如通過大數(shù)據(jù)分析，他們能夠獲得客戶的產(chǎn)品應(yīng)用反饋。反之，公司也可使用這些客戶反饋來改善產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)流程。很多公司還希望能夠利用新技術(shù)，了解客戶在汽車生產(chǎn)方面的意見。

持續(xù)改進(jìn)。制造商正在使用各種新技術(shù)來提升作業(yè)價值，不斷改進(jìn)生產(chǎn)流程。博世使用的軟件能夠分析燃料噴射器的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，該軟件會監(jiān)測流程執(zhí)行率并識別作業(yè)趨勢。它能將偏差信息自動傳遞給操作員，由他們加以糾正。

全方位一體化價值鏈

在未來工廠中，由供應(yīng)商、部件制造、沖壓車間、車身車間、涂裝車間、最終組裝及客戶組成的價值鏈，將實現(xiàn)全方位一體化，打破傳統(tǒng)界線。在整個價值鏈中，IT系統(tǒng)與各種必要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)全方位一體化，將對生產(chǎn)制造產(chǎn)生促進(jìn)作用。在一個公司里，這種一體化可以加強(qiáng)研發(fā)部門、生產(chǎn)部門、銷售部門等其他職能部門之間的聯(lián)系。

對于這種一體化價值鏈中的每一個工廠車間，汽車行業(yè)調(diào)查對象均針對其認(rèn)為的在工廠結(jié)構(gòu)、工廠數(shù)字化、工廠工藝方面最重要的要素給出了自己的看法。

部件制造

部件制造將具有更大的靈活性、更好的工作條件，并從中受益。例如80％的汽車行業(yè)調(diào)查對象提到了去中心化生產(chǎn)指導(dǎo)的相關(guān)性，尤其提到了2030年未來工廠機(jī)器參數(shù)的自動調(diào)整。

幾乎所有調(diào)查對象均指出了機(jī)器與產(chǎn)品之間通訊時的靈活性提升問題。生產(chǎn)凸輪軸時，蒂森克虜伯公司為每一凸輪軸分配了一個數(shù)據(jù)矩陣代碼，代碼中包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)。產(chǎn)品機(jī)器對每一凸輪軸代碼進(jìn)行掃描，并在執(zhí)行制造任務(wù)前，對其參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

此外，超過70％的調(diào)查對象表示，到2030年時，增材制造（一般稱為“3D打印”）將與部件制造相關(guān)。其中，提到的增材制造的用途不僅有打印原型，而且還有打印各種工具和零部件。

沖壓車間

沖壓車間的設(shè)備效率將大大提高。93％的汽車行業(yè)調(diào)查對象提到了2030年預(yù)見性維護(hù)的相關(guān)性。實際上，大部分調(diào)查對象已經(jīng)實施了其第一次預(yù)見性維護(hù)，或者正在計劃在未來兩年內(nèi)實施。

德國舒勒集團(tuán)研制出了一款機(jī)器人，不僅可以沿著沖壓線移動零部件，還可以對各種部件的情況進(jìn)行監(jiān)測并提前發(fā)送給工人的更換零件的信號測。斯柯達(dá)汽車公司將安裝能耗比傳統(tǒng)系統(tǒng)低15％的沖壓線，對沖壓期間釋放的能量進(jìn)行回收。

車身車間

各汽車公司正在采用新技術(shù)來提高車身車間的靈活性。超過80％的汽車行業(yè)調(diào)查對象表示，到2030年，智能機(jī)器人及生產(chǎn)模擬將與車身車間密切相關(guān)。汽車制造商已經(jīng)在利用可以與車身進(jìn)行通訊并根據(jù)接收到的信號相應(yīng)地調(diào)整自身行為的機(jī)器人，同時模擬還可協(xié)助車間布局的規(guī)劃與配置。

庫卡和微軟兩家公司針對生產(chǎn)Jeep牧馬人的車身車間開發(fā)出了一款智能系統(tǒng)，不僅可以連接所有機(jī)器人，而且還可以對機(jī)器人的磨損情況進(jìn)行監(jiān)測。麥格納實施了西門子開發(fā)的一款模擬程序，該程序可促進(jìn)數(shù)字化規(guī)劃，同時還可復(fù)制車間操作流程，例如高達(dá)6個機(jī)器人的互動化協(xié)作。

涂裝車間

各種技術(shù)將提高能效及油漆工作的質(zhì)量，因而涂裝車間將從中受益。超過1／3的汽車行業(yè)調(diào)查對象表示，到2030年，在涂裝車間中，能效將具有相關(guān)性。例如，在保時捷位于萊比錫的工廠中，保時捷現(xiàn)已采用來自附近生物質(zhì)發(fā)電廠的廢熱，進(jìn)行碳中和供應(yīng)，滿足了涂裝車間80％的熱量需求。

總裝

布局將更加靈活、更具多向性，屆時，總裝將會是最大的受益者。為了滿足客戶越來越高的期望并符合越來越嚴(yán)的政府規(guī)定，汽車公司將不得不日益推出種類更多的車型；多方向式布局將促成生產(chǎn)更多的種類，同時還可維持較高的產(chǎn)量輸出。

超過90％的汽車行業(yè)調(diào)查對象預(yù)計，到2030年時，模塊化生產(chǎn)線設(shè)置將在總裝方面具有相關(guān)性，其中，靈活、經(jīng)濟(jì)地更換生產(chǎn)線元件被認(rèn)為是尤其重要的。例如，豐田正在引進(jìn)更小、更靈活的生產(chǎn)線，進(jìn)而減少了生產(chǎn)線的資金投入。

至于工廠工藝，到2030年，精益原則將在整個價值鏈中具有重要意義。例如，生產(chǎn)模擬的利用，將使制造商能夠提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而縮短等待時間和工作時間。增強(qiáng)現(xiàn)實（例如智能眼鏡）將能夠顯示操作程序，進(jìn)而協(xié)助操作人員開展組裝與維護(hù)作業(yè)。通過利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)算法對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，制造商將更好地了解每一生產(chǎn)步驟的總體情況，進(jìn)而不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝。

三大驅(qū)動力

為實現(xiàn)未來工廠的設(shè)想，汽車制造商必須解決與三大驅(qū)動力相關(guān)的問題：戰(zhàn)略和領(lǐng)導(dǎo)力、員工技能、信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。公司必須將未來工廠戰(zhàn)略作為公司戰(zhàn)略的有機(jī)組成部分，并按照新的作業(yè)方式改變領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)格。

制造商還必須注重建設(shè)一支掌握新技能的員工隊伍，以順利完成以技術(shù)為中心的生產(chǎn)任務(wù)。最后，公司必須建立完備的信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，為整個價值鏈的連接性提供支持，同時確保數(shù)據(jù)的安全性。

戰(zhàn)略和領(lǐng)導(dǎo)力

制造商必須將未來工廠的實施戰(zhàn)略納入公司的整體戰(zhàn)略當(dāng)中，并構(gòu)建組織結(jié)構(gòu)來促進(jìn)嚴(yán)格管理。公司必須滿足三方面的組織需求︰

戰(zhàn)略和路線圖。未來工廠的實施戰(zhàn)略必須植根于公司戰(zhàn)略之中。很多公司缺乏戰(zhàn)略眼光來指導(dǎo)結(jié)構(gòu)化的實施過程。

管理。為了實現(xiàn)自己的愿景，制造商必須構(gòu)建起組織結(jié)構(gòu)（如明確未來工廠的指導(dǎo)和協(xié)調(diào)責(zé)任），并確定所需流程，將未來工廠戰(zhàn)略轉(zhuǎn)化為實施行動。許多受訪者認(rèn)為管理是一個重大挑戰(zhàn)，主要問題是部門之間缺乏溝通、責(zé)任劃分不清和管理不到位。

新的領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)格。汽車行業(yè)受訪者認(rèn)為與專制型風(fēng)格相比，顧問型的領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)格對于未來工廠更加重要。以轉(zhuǎn)型和集團(tuán)為導(dǎo)向的領(lǐng)導(dǎo)力也將獲得重視。

員工技能

雖然更多地使用機(jī)器人和計算機(jī)將會減少裝配和生產(chǎn)中的崗位數(shù)量，但需要信息技術(shù)和數(shù)據(jù)科學(xué)技能的制造崗位數(shù)量將會增加。

認(rèn)識到未來工廠對員工素質(zhì)的要求更高，38％的汽車行業(yè)受訪者認(rèn)為員工技能是一項主要挑戰(zhàn)。為確保員工能夠與時俱進(jìn)，公司必須努力提高技術(shù)和社會能力。它們還必須采用新辦法來培訓(xùn)員工，幫助他們掌握必須的技能。

技術(shù)能力。制造商在培訓(xùn)或雇用員工時，需要注重他們的技術(shù)能力和背景。汽車行業(yè)受訪者認(rèn)為到2030年，信息技術(shù)、電子和機(jī)電一體化（機(jī)械、電子和信息技術(shù)等綜合技能）方面的技能將更加重要，純粹的機(jī)械技能將不會得到青睞。

社交能力。未來工廠的發(fā)展步伐非?？?，因此員工必須愿意而且能夠不斷學(xué)習(xí)新的技能。他們不再是執(zhí)行重復(fù)性的作業(yè)，而是要作為跨學(xué)科團(tuán)隊的成員來參與解決問題。超過90％的汽車行業(yè)受訪者認(rèn)為到2030年，學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊合作、勇于擔(dān)責(zé)和解決問題的能力這四大社會能力都將會變得更為重要。

培訓(xùn)和資質(zhì)。制造商不能指望員工自己掌握必要的技術(shù)和社會能力。為成功過渡到未來工廠，制造商需要制定出員工培訓(xùn)和考核辦法。

技術(shù)化學(xué)習(xí)。新一代員工希望培訓(xùn)能夠更加靈活，提供更多的時間和地點空間選擇。與坐在教室看幻燈相比，通過移動設(shè)備進(jìn)行自學(xué)已成為首選的培訓(xùn)方式。

IT基礎(chǔ)設(shè)施

三分之一的汽車行業(yè)調(diào)查對象認(rèn)為IT基礎(chǔ)設(shè)施是一個重大挑戰(zhàn)。必須滿足以下兩個相關(guān)需求：

云技術(shù)與連通性。制造商需要全廠連通的基礎(chǔ)設(shè)施（例如無線局域網(wǎng)）與技術(shù)，用于采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲。調(diào)查對象表示，將私有云服務(wù)用作數(shù)據(jù)存儲的中央平臺以及將軟件用作一項服務(wù)，將具有越來越重要的意義，但他們卻對私有云服務(wù)的使用持懷疑態(tài)度。提高全廠連通性面臨的兩大主要挑戰(zhàn)分別是：缺乏網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不好。

數(shù)據(jù)安全。更強(qiáng)的供應(yīng)鏈連通性是至關(guān)重要的，但需要采取防護(hù)措施來保證數(shù)據(jù)交換的安全性。數(shù)據(jù)安全的確是汽車公司擔(dān)心的主要問題。

起航

波士頓咨詢公司（BCG）利用本研究結(jié)果制定了未來工廠的實施路線圖，各制造商必須根據(jù)各自的起點量身制定路線圖。

在大多數(shù)情況下，制造商應(yīng)在中短期內(nèi)將重點放在工廠數(shù)字化上，以免落后于已經(jīng)正在實施數(shù)字化使用案例的競爭對手。在中長期時間內(nèi)，應(yīng)追求工廠結(jié)構(gòu)的改變，因為工廠結(jié)構(gòu)的改變對所有設(shè)備和工廠布局均有影響。

在改變工廠結(jié)構(gòu)時，一般還會對工廠進(jìn)行全面檢修或推出新款產(chǎn)品。對于工廠工藝，制造商應(yīng)不斷采用新技術(shù)，對工藝進(jìn)行改進(jìn)，同時提高客戶滿意度，將其作為制造商當(dāng)前精益管理議程的延伸。制造商還應(yīng)立即開展相關(guān)工作，使基礎(chǔ)促成因子盡快到位，因為現(xiàn)有員工的培訓(xùn)、新員工的招聘以及IT基礎(chǔ)設(shè)施的安裝等工作均非常耗時。

文章來源：自動化網(wǎng)、WPR公眾號
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