原始设备制造商 --单个机器模块或复杂机器/系统的提供商--拥有以经济成功的方式向机器用户提供作为最重要差异化特征的关键功能的专有技术,并将这些功能扩展到数字 IIoT 组件和服务中。
生产系统数字化:智能化的同时远离危险?
有关生产系统数字化/物联网的话题在一般报道媒体中无处不在,在专业媒体中也占有很大比重。在这个过程中,越来越多的新关键词不断涌现。亚马逊(Amazon)和优步(Uber)等公司经常被作为范例,向全世界展示了数字化战略如何通过在线贸易和物流的持续数字化(亚马逊)或通过以数字化为媒介对现有资源的利用(优步)来取得经济成就。因此,资本货物的原始设备制造商也在扪心自问:我们能否通过数字化取得同样快速的成功?
首先,需要进一步缩小生产系统数字化/物联网的范围。我们将沿着典型的机器生命周期(VDMA)考虑可能的数字化步骤,或者更准确地说,只考虑那些与产品、服务或其他可提供给最终用户的性能有关的措施。我们将不考虑技术上可行但目前尚无法律框架的全新技术和商业模式(例如机器对机器的订单和付款)。有一个基本方面需要提前提及。一些专家质疑,机械和设备工程领域的数字化和 IIoT 技术是否有可能从根本上甚至颠覆性地改变现有的业务模式。正如作家、商业天使和 IBM 前首席技术官 Gunter Dueck 博士在这方面所评论的那样:"大洪水来临时,要造船,而不是筑堤......我们造船是为了驶向数字未来大陆吗?这意味着我们正在寻找能够塑造我们新时代的数字创新"。
"我们一定会继续做机械工程师
汉斯-博克勒基金会(Hans Böckler)在 2018 年发布的一项名为 "机械工程的数字化 "的研究报告中,引用了一家德国公司一位专家的话,将事情概括得更加具体:"我们一定会继续做机械工程师,而不会成为软件公司"。但我们需要软件和网络来更好地销售我们的机器,并确保它们始终具有吸引力。在数字化的基础上,我们希望帮助客户更好地解决问题。"最重要的是,我们希望利用数字潜力,确保我们与客户之间没有隔阂。这是一种前瞻性战略,同时也是一种对冲战略,目的是不让亚马逊、谷歌、微软或类似的颠覆者最终疏远我们的客户"。最后,竞争压力让资本货物的原始设备制造商别无选择:他们必须面对新兴的数字化!因此,问题不在于 "是否",而在于 "如何"。然而,对于机械和设备工程领域的数字化现状和必要的优先事项,相关各方的评价却大相径庭。例如,德国机械设备制造业联合会(VDMA)的 IMPULS 基金会在 2016 年一份研究报告的前言中对现状做了如下总结:"工业 4.0 已经在德国机械和设备工程领域到来。企业正在发挥主导作用,特别是作为数字网络技术和服务的提供者......。为世界各地的客户创造了更多的附加值"。
2018 年 6 月,倍加福董事会主席、现任 ZVEI 主席冈瑟-凯格尔(Gunther Kegel)在接受采访时发表了如下评论:"不过,我确实认为......我们前进的步伐相当缓慢。可能性是如此多样,以至于我们必须非常有意识地选择使用众多资源中的哪一种,允许有一定程度的自由,也许会有新的东西诞生。必须权衡哪些必须实施,哪些尚未实施,因为这似乎还太遥远"。这些发言显示了参与者对机械工程领域现状的不同评价。2019 年底,德国商业银行股份公司尝试对德国机械工程行业的数字化进行量化评估:"向数字化公司迈进的决定性发展是平台解决方案的整合,无论是在流程和服务层面,还是在销售层面。与此同时,该行业每四家公司中就有三家表示此类 IIoT 平台对他们非常重要,近 30% 的公司已经在使用相应的解决方案"。这意味着,一半以上的德国机械设备制造商尚未就数字化/物联网主题采取任何行动。在其他拥有类似机械制造工业的国家,情况也差不多。
数字化的成功模式
作为生产系统的原始设备制造商,必须确定行业内数字化/物联网领域最重要的参与者,并考虑他们的作用、能力和利益(另见《VDI/VDE 现状报告》[9]):
此外,资本货物领域的数字化不能被视为一种孤立的趋势,而必须融入当前的主要趋势之中。最重要的是
工业 4.0 / 单个产品的工业生产- 最终用户对制造系统的可变性要求越来越高:必须能够利用同一系统生产尽可能多的中小批量产品。
生产厂必须具有可扩展性,并为现有系统在产能和产量方面的后续扩展提供具有成本效益的选择。
原始设备制造商在新设备上的利润率不断下降,而最终用户对维护和服务的期望值又很高,这使得以 LCC 为基础的商业模式(LCC = 生命周期成本,包括维护、服务、改造服务,如 "预测性维护")的扩展对原始设备制造商来说越来越经济,因而也越来越有意义。
用户对机器模块和子系统互操作性的要求不断提高;来自不同供应商的机器和机器模块应尽可能方便地组合在一条生产线上。这就为原始设备制造商带来了更大的可比性和更激烈的竞争。只有当生产系统始终保持模块化、可在不同阶段进行扩展,并最终实现网络化时,才能在机器和设备制造中从技术和经济角度有效地满足所有这些要求。只有采用模块化网络化机器,才能获得长期的经济效益--更多详情,请参阅浩亭关于模块化的文章:"生产技术的颗粒化程度如何?
由于机械制造行业数字化的经济成就因细分市场的不同而大相径庭,而且取决于公司的重点和业务模式等因素,我们在此不作任何建议。
要回答这些问题,应参考当前的研究:如 MHP [9] 的 "工业 4.0 晴雨表/2019 年摘要 "或 VDMA / M. Rothhöft [10] 的 "工业通信/工业 4.0 市场研究"。
根据浩亭客户在机械工程各个细分领域和不同国家的经验,首先需要解决三个方面的问题:
必须对初始系统的功能和现有软件元素进行优先排序:
反映原始设备制造商核心竞争力的关键功能;
适用于整个系统但与核心专长无关的基本职能;
附加或辅助功能,对原始设备制造商和最终用户来说是次要的,通常作为子系统购买;
2.然后收集最终用户(客户)和自身专家对可能的数字化项目 的专业知识,并优先考虑优先级高的功能和软件元素。如有可能,将其与竞争对手的专业知识进行比较,并据此制定一份要求清单。 整个结构必须是模块化的,并尽可能具体,重点是相关软件的优先功能。
3.下一步是评估各个功能模块数字化的可行性 。在这一步骤中,建议您让自己的 OEM 专家参与整个服务链--开发与设计、项目规划与销售、制造与装配、文档编制、服务与售后服务。此外,还可以从外部专家那里获得评估意见,任何已经制定的规范或标准都可以作为模板(例如,umati)。请记住一句话:"我们一定会继续做机器制造商,不会成为软件公司"。
原始设备制造商面临的最大挑战
客户对机器的个性化要求 多种多样,而经济上又必须将所需的模块/工序数量 (尤其是关键功能)保持在 较低水平,这两者之间存在着矛盾。如今,原始设备制造商已经通过不断将系统 "分解 "为逻辑单元和模块化来解决这一问题。为了在这一数字化领域采取经济的行动,应考虑到以下几点。
在未来的数字化项目中,应在 "最低 "模块级别尽可能多地使用和汇总现有的技术和机 器相关数据,即应使用已有的数据源、数据以及机器和流程模型。应特别关注以前未使用或未充分利用的自动化组件 "智能",如驱动器、机器或过程状态传感器等。
在所有较高层次(边缘及以上),重点应放在物理接口上,并尽可能采用开放和面向未来的标准,以及最新的软件和通信协议。
过于雄心勃勃和定义模糊的目标,加上对数字化经济效应的过高期望,都会导致挫败感。一方面,OEM 管理层对相关项目的期望往往过高,另一方面,又没有为其提供足够的资源。因此,在数字化项目的开发、实施和持续支持方面,最好不要试图一蹴而就。
相反,以下情况适用:
子项目 应按模块逐一确定,并侧重于高度优先的关键功能。
物理层面和数据层面的接口设计应尽可能先进 ,并对后续的软件更新和增强(特别是对最终用户)开放。
参与者应 分成跨学科的项目小组 ,这样一方面可以不断进行动态的信息交流,另一方面可以在短时间内随时接触到原始设备制造商的管理层,以便进行目标修正。
因此,最重要的规则是
如果数字化项目("软件")的模块化与机器和系统("硬件")的模块化相一致,并配备了最新的物理和数据接口,那么作为原始设备制造商,您就拥有了一个在经济和技术上都能满足当前客户要求的最佳系统。
这样,该系统就能以最佳状态应对不断增长的需求,有时甚至是未知的未来需求。
接口在模块化网络生产系统中发挥着重要作用:它们是 "生命线、神经通路和突触",为模块和机器的转换、边缘区域、工厂和其他更高层次创建了必要的基础设施。浩亭技术集团为现代和未来生产系统的控制、驱动、人机界面和通信技术所需的所有接口提供解决方案,以便不受功能限制地在该领域实施并继续推进数字化。
参考资料
M.Bode, F. Bünting, K. Geißdörfer, "Rechenbuch der Lebenszykluskosten" (Life Cycle Cost Calculation Book), VDMA Verlag, ISBN 978-3-8163-0617-7
G. Dueck,"Heute schon einen Prozess optimiert?(你今天优化流程了吗?),2020 年,Campus Verlag,ISBN 978-3-593-51084-2
Jürgen Dispan、Martin Schwarz-Kocher,"Digitalisierung im Maschinenbau"(机械工程中的数字化),2018 年,汉斯-伯克勒基金会,杜塞尔多夫
IMPULS 基金会、德国机械设备制造业联合会;"生产中的数字化网络思维 "研究,2016 年 11 月,卡尔斯鲁厄
德国商业银行股份公司,《德国机械工程行业报告》,2019 年,美因河畔法兰克福、
行业报告 德国商业银行股份公司 VDI/VDE 状态报告 "Digitale Chancen und Bedrohungen - Geschäftsmodelle für Industrie 4.0"(数字机遇与威胁 - 工业 4.0 的商业模式),2016 年 5 月
Huber, A. Henkel, MHP Management and IT Consulting Ltd., "Industrie 4.0 Barometer, Zusammenfassung 2019" (Industry 4.0 Barometer, Summary 2019)"工业 4.0 晴雨表,2019 年摘要》(Industrie 4.0 Barometer, Zusammenfassung 2019)
工业 4.0 晴雨表》,2019 年摘要 M.Rothhöft, VDMA "Marketstudie Industrielle Kommunikation / Industrie 4.0"(工业通信/工业 4.0 市场研究),VDMA 电气自动化协会
Jakob Dueck
职位: 机械行业细分经理
- 部门: 行业分类管理
- 公司名称: 浩亭技术集团