如何在制造业中成功实现自动化

摘要：自动化为西方制造商提供了解决两个相互关联的挑战的方法——即乏力的生产率增长和劳动力短缺。但进展参差不齐，这并非因为公司缺乏技术，而是因为这些市场的公司er5管理咨询网

疫情过后，俄亥俄州的航空航天制造商Rimeco订单爆满，但却没有足够的工人来完成。解决方案是：部署一个机器人来将零件装载和卸载到机器上。该公司与一家集成商合作，开始推广该设备，甚至尝试通过给机器人命名来让这项技术更易于接受。er5管理咨询网

但员工们并没有接受这个新系统。机器人经常卡住。操作员停止使用它。公司也意识到它缺乏进行机器人编程以及修改流程以适应自动化所需的专业知识。er5管理咨询网

简而言之，这次实验失败了。er5管理咨询网

这样的故事一再上演。自动化为西方制造商提供了解决两个相互关联的挑战的方法——即乏力的生产率增长和劳动力短缺。但进展参差不齐。在美国，只有12%的工厂拥有任何机器人，而只有6%的工厂实现了规模化自动化。美国的机器人密度——每10,000名工人拥有295台机器人——远远落后于日本（419）、德国（429）、中国（470）和韩国（1,012）。er5管理咨询网

2025年4月，麦肯锡和麻省理工学院召集了20位正在领导自动化工作的高管，讨论自动化在其行业中的未来。他们的观点各不相同，但他们遇到的问题几乎是普遍存在的：期望不一致、技术障碍以及缺乏战略方向。er5管理咨询网

该小组还认识到，自动化的核心挑战中存在一个讽刺之处。接管人类任务需要广泛的人类专业知识。Vention公司首席执行官埃蒂安·拉克鲁瓦对此进行了最好的总结：“没有什么比自动化更需要人工了。”er5管理咨询网

因此，这很复杂，西方制造商发现这块领域难以驾驭也可能不足为奇。但也有进展的迹象。新一代的领导者正在让自动化发挥作用。er5管理咨询网

以下是已被证明对其成功至关重要的五个步骤。er5管理咨询网

1. 认识到自动化是一种商业模式的转变。

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通常情况下，自动化工作被委派给运营或工程团队，但他们得到的跨职能支持却很少。这是一个错误。自动化不仅仅是技术部署的问题；它往往需要重新设计流程、重新组织工作，并重构组织做决策的方式。er5管理咨询网

成功的领导者将自动化提升到高管层。例如，全球最大的第三方物流公司之一GXO任命了一位首席自动化官，直接向首席执行官汇报。这个职位确保了运营、IT、人力资源和财务部门之间的责任明确和协调一致。福特汽车的首席运营官公开强调了该公司如何利用先进机器人技术执行资产检查等任务。er5管理咨询网

这些举措表明，自动化并非一项实验——它是战略的核心。高层管理者的主导也改变了公司内部的基调，并能与投资者、监管机构和合作伙伴建立信誉。er5管理咨询网

在自动化普及率高的地方，这些优先事项会从高管层传达到工厂车间。在一家新加坡航空航天公司，首席执行官告诉领导团队，增加机器人部署是重中之重。这一指令传达到了工厂车间：负责整合新技术的生产经理每年都有部署新机器人的定额。如此明确的期望促使生产团队寻找新的应用场景并快速整合机器人系统。er5管理咨询网

2. 制定一个雄心勃勃且切合实际的商业案例。

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自动化难以扩展的一个原因是“试点瘫痪”——即公司反复在孤立的应用场景中试验机器人，但当结果未能达到短期投资回报率（ROI）目标时便放弃它们。er5管理咨询网

这往往是因为商业案例存在缺陷。许多投资回报率模型只关注劳动力成本节约。但这忽略了两个关键点：1）自动化可以缓解劳动力短缺（而不仅仅是替代现有员工），2）它可以提高质量、增强数据可用性，并实现运营灵活性。正如一位高管所指出的：“投资回报率不仅仅是关于成本——它是关于构建一个更好的系统。”er5管理咨询网

我们看到投资回收期正在缩短——通常为一到三年，而过去则需要五到七年。借助数字孪生和模块化平台，公司现在可以在投入之前模拟生产线并验证改进措施。er5管理咨询网

一家全球领先的汽车供应商在推出其“未来工厂”时采用了这种方法。它在300家工厂中确定了协作机器人、自主移动机器人和机器视觉检测的应用案例，在渐进式收益与一些大胆的押注之间取得了平衡。该公司有望每年为其利润底线带来2亿美元的额外成本改善。er5管理咨询网

经验教训是：将自动化视为任何其他业务转型。明确“是什么”、“为什么”和“如何做”，然后有条不紊地进行扩展。er5管理咨询网

3. 构建一个面向未来的技术栈。

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大多数自动化失败并非由机器人本身造成，而是由集成故障引起。系统总成本中只有25%到30%与硬件相关；其余部分在于配置系统以使其与现有设备、IT基础设施和工作流程协同工作。er5管理咨询网

碎片化是最常见的问题。许多自动化工具在设计上是通用的，但公司需要它们在高度特定、通常是专有的环境中运行。这导致一次性集成、有限的互操作性和不可持续的系统。er5管理咨询网

我们采访的40%以上高管都将缺乏行业标准、不兼容的编程平台和复杂的系统架构列为主要障碍。62%的高管表示内部能力差距使得扩展变得困难。er5管理咨询网

例如，使用Universal Robots提供焊接单元的Vectis Automation公司，优先与那些拥有内部倡导者并致力于建立内部机器人就绪团队的制造商合作。er5管理咨询网

好消息是，能够降低复杂性的平台方法正在出现。西门子的Xcelerator将硬件、软件和服务集成到一个基于云的环境中，支持数字孪生和低代码开发。这种方法帮助西门子供应链中的制造商，特别是小型制造商，无需从头构建每一个工具就能实现扩展。er5管理咨询网

施耐德电气正在牵头Margo倡议，这是一项由供应商主导的，旨在定义工业自动化开放标准的工作。这项工作力求实现“即插即用”的自动化，从而大幅降低集成成本和部署时间。er5管理咨询网

数据是这些先进机器人的燃料，尤其是随着基础模型和人工智能驱动系统变得越来越强大。公司必须改进文档、集成和透明度以支持规模化。er5管理咨询网

4. 采取企业级方法来平衡风险。

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成功扩展自动化需要一项涵盖整个企业的战略，并包含一个项目组合，该组合平衡短期回报计划与长期投资。集中式治理结构，例如首席自动化官或跨职能指导委员会，负责分配资本和评估进展，已被证明是有效的。er5管理咨询网

以魁北克的通用电气布罗蒙特全球机器人与自动化研发中心为例。该设施既是试验台又是创新中心，拥有150多台处于试点和生产中的机器人，正在自动化锻造、检测和组装等任务。布罗蒙特还将自动化解决方案出口到20个国家的数十个通用电气航空基地，促进了标准化和可重复性。在布罗蒙特开发的工程工作约80%可在不同基地重复使用，从而大大减少了集成时间并加速了推广。这种企业级方法实现了更快的扩展、更高的投资回报率和持续的运营改进。er5管理咨询网

5. 及早并经常投资于人才。

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技术本身不创造价值，人才能。自动化只有在劳动力准备好接受它时才能成功。
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机器人会抢走工作的担忧是真实存在的。麻省理工学院最近的研究显示，工人对机器人如何提高安全性和技能持乐观态度，但对工作保障感到担忧。这就是为什么像美国Hypertherm Associates这样的公司将员工信任作为基础。这家员工所有的工业切割系统和软件制造商实施了“不因自动化而裁员”的政策，同时提供财务激励和培训，以便工人能够转入机器人编程和维护等更高价值的岗位。Hypertherm Associates的方法之所以奏效，是因为它重新定义了角色。一名员工指出，自动化节省的时间让他可以在自己的工作单元内投入更多时间进行流程改进。er5管理咨询网

成功的关键之一是重新设计工程和生产岗位，使其负责识别和整合新技术。例如，前面提到的航空航天公司Rimeco并没有放弃。相反，其首席执行官评估了其他成功的公司，并聘请了一位运营总监，该总监正在帮助公司开发包括机器人在内的自动化生产单元，以便公司能够承接新的业务。er5管理咨询网

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北美和欧洲的自动化进程并非因为公司缺乏技术而停滞不前。它之所以未能成功，是因为这些市场的公司低估了实现自动化成功所需的组织复杂性和文化转型。er5管理咨询网

这不是一个技术问题。这是一个管理问题——而且是管理者能够解决的问题。er5管理咨询网

作者感谢麦肯锡咨询师Sarthak Vaish和Marisa Ford的贡献。er5管理咨询网

斯蒂芬·福克斯是麦肯锡公司达拉斯办事处的高级合伙人。
阿尼·凯尔卡是麦肯锡公司波士顿办事处的合伙人。er5管理咨询网

本·阿姆斯特朗是麻省理工学院工业绩效的执行董事。er5管理咨询网