麦肯锡:跑赢IT/OT融合的最后一公里,避免陷入工业4.0试点困境

工业4.0和工业物联网的最大障碍在于最后一公里,尤其在于如何让信息技术(IT)和运营技术(OT)深度融合,形成规模。


2018年10月8日——在最近一次的《麦肯锡全球工业4.0专家调查》中,约有70%的高管表示,他们的企业将工业4.0视为重中之重。麦肯锡全球研究院2015年的一项报告曾预测:到2025年,在工业4.0的各类技术中,仅物联网一项就将为工厂带来1~3.7万亿美元的价值。很显然,企业应将工业4.0视作重中之重。然而,我们2018年的调查表明,企业的这一进程十分缓慢,令人意外。

症结在于 试点困境。全球各大企业都希望从这几万亿美元的价值中分一杯羹,纷纷推动实施4.0用例。根据调查,全球公司推出的用例平均数约为8个,中国和印度公司的力度较大,平均约为10个(见图1)。

但是,仅30%的试点最终推广到了整个公司层面。换句话说,对于另外70%的试点,各企业未能成功从中提取价值(见图2)。此外,试点进程非常缓慢。约85%的受访企业表示,其停留在试点阶段的时间超过一年,28%的企业超过两年。要从这数万亿美元的价值中分一杯羹,企业必须加快试点的扩张速度。

企业为何陷于试点困境?

企业开展工业4.0试点,是希望将试点推广到整个公司层面。然而多数情况下,由于无法预测从独立试点向整个企业层级扩展的关键要求,试点往往沦为了一次性项目。因此,工业4.0(和工业物联网)仍处于困境之中。

结合与众多客户在生产一线的合作经验,以及大量的真实学习场景,我们发现,以下三个步骤可帮助企业将试点成功扩展至公司层面。

  • 首先是高层支持和恰当的运营模式。公司高层应定义业务部门、IT和运营团队的角色和职责,然后,各个团队应与数字和分析专家一道,集思广益、协同合作。

  • 其次要仔细选择用例。公司应首先识别出最能创造价值和最容易实施的用例,它们可成为技术能力和潜在影响的标杆。其次,将这些用例融入公司业务之中,确保分析洞见能被经理、主管和运营者所用(因为他们是完善工厂运营的决策者),而不是只停留在会议室里。

  • 最后要确保IT/OT融合的基础平台具有可扩展性。

前两步虽然很重要,但是概念上也相对简单,只是偶尔在实践中会遇到一些挑战。可能成为较大障碍的是IT/OT融合的第三步。IT/OT的复杂性确实很难应对,主要原因在于大部分工厂的OT和IT之间的特定关系还不够成熟。这也就是我们所谓的IT/OT融合的最后一公里问题。

IT/OT融合的“最后一公里”

在IT/OT融合的最后一公里中,五个问题共同阻碍着制造企业规模化应用工业4.0和工业物联网

  • 复杂多变的环境:一座典型的中等规模工厂通常拥有200多台独立设备,且分别购买于不同时期的不同供应商。每个供应商的自动化水平、软硬件平台以及通信协议均不相同,导致数据的收集、整合和场景化非常困难。不仅如此,一些设备制造商甚至将数据分析洞见作为需购买的增值服务,进一步阻碍了数据的可获得性。此外,工业自动化层的软硬件本身就极其复杂,包括了从制造执行系统(MES)、维修保养软件、生产计划软件、分布式控制系统(DCS)等从企业资源规划到产品生命周期管理的各个方面。

  • 未连接的旧机器:我们在工厂里经常能看到没有互联的旧机器,这是因为重资产的置换周期通常需要数十年。复杂或极端的操作环境(比如油漆车间的复杂环境),进一步阻碍了数据的获取。因此,将这些资产连接起来是驱动物联网规模化的关键所在。与此同时,已联网的设备配备的往往是旧的软件系统,比如90年代末基于桌面的机器控制系统,数据通常被储存在离线的电子表格里。以我们研究的一个工厂为例,制造执行系统所获取的90%的数据每30天会被清理一次(向主要客户汇报所需的参数除外)。

  • 安全性担忧:一些制造商不愿意把数据转移到云端,而是更青睐于可以在本地部署的物联网方案,这一类解决方案通常具备如下的一些能力:基于传感器数据进行边缘计算来进行流程控制,同时采用本地部署的方案进行预见分析。

  • OT在最后一公里缺乏规模化的能力:从根本上讲,要大规模实现工业4.0,须具备从独立工作的离散系统中提取、解读和协调数据的能力。无论是在企业内部还是与第三方搭建工业物联网平台,企业都必须找到具备相应能力的OT服务提供商——既能支持不同地点的多个工厂,又能协调从工厂可编程逻辑控制器(PLC)、传感器和历史数据库中获得的数据(和连接能力)。如果没有这一步,再完善的分析模型和用户界面也会因缺乏相应数据而无法交付预期的价值洞见。

  • ITOT之间缺乏协作:其原因在于,IT和OT活动历来就缺少联系,特别是现场制造流程工程师所实施的活动。OT通常关注当前业绩、正常经营的可预测性以及如何避免正常工作的系统不被干扰。IT则更多地倾向于安全性以及如何获取可信赖的技术提供商——通常这些技术已被广泛应用。在用户管理和机器管理上的不同侧重通常会导致十分不同的问题解决方案。因此, IT和OT工作人员必须从一开始就相互协作。

清楚地认识到IT/OT融合的最后一公里问题,将有助于建立强大的技术基础,为工业4.0试点的全面推广提供支持。但在解决与文化、流程和优先事项等相关的人的问题时,进行周密的规划也十分重要。在我们与制造商的合作中,影响价值持续获取的很多具体成功因素都更多地指向人,比如积极参与的领导者、作为合作伙伴的供应商以及拥有(和培养)适当技能的人才等。

应对IT/OT融合所面临的挑战

制造商要解决IT/OT的最后一公里挑战,必须思考这些问题:

  • 我们是否充分理解潜在工业物联网价值链以及需弥补的差距?

  • 在应对IT/OT融合的最后一公里挑战上,我们工厂的成熟度如何?如何更好地理解他们所面对的IT/OT挑战?

  • 收集额外数据还是从当前99%的闲置数据中获取更多价值,我们应如何平衡针对二者的投资?

  • 我们如何利用此前的工业自动化投资(比如对MES和DCS等系统的投资)更快、更大规模地建造物联网架构?

  • 为使回报最大化,我们对IT/OT融合的最后一公里投资,有多少应用于工厂(传感器、连接、边缘设备)?又有多少应用于更广泛的物联网架构(平台、云、应用层)?

  • 什么样的供应商生态系统最能满足我们的需求?

解决这些问题并不容易,我们将在下篇博文中更加详细地讨论。此外,我们还将就如何设计试点给出建议,帮助企业既获取立竿见影的成果,又为今后形成及时(数月交付,而无需数年)且可重复实施的流程打下基础。

作者在此感谢Ani Bhalekar、Karel Eloot和Bodo Koerber对本文的贡献。

Subu Narayanan为麦肯锡资深专家,常驻芝加哥分公司;

Michael Coxon为麦肯锡全球副董事合伙人,常驻克利夫兰分公司。


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