未來制造業(yè)中的5G元素

普華永道國際會計師事務所

超高速、超靈活的 5G 無線通信技術已經(jīng)在全球各地開始應用。5G 技術將帶來高度可靠、幾乎瞬時的數(shù)據(jù)連接， 這是支持智能工廠、互聯(lián)供應鏈和物聯(lián)網(wǎng)賦能產(chǎn)品等愿景的關鍵組成。與有線網(wǎng)絡或以前的無線設備相比，部署了 5G 網(wǎng)絡的工廠可以將更多傳感器納入網(wǎng)絡連接，最終實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

第四次工業(yè)革命（4IR）所依賴的技術大多已經(jīng)完備—— 至少從理論角度而言。先進的機器人技術和 3D 打印、人工智能（AI）和機器學習、高級傳感器和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、云計算、虛擬和增強現(xiàn)實、先進數(shù)據(jù)分析—— 這些技術無論是應用于供應鏈、生產(chǎn)過程還是提供給客戶的產(chǎn)品和服務，大多數(shù)制造企業(yè)都認同這些技術的價值，但目前卻很少有企業(yè)在整個運營過程中押下重注來部署這些技術。

普華永道與美國制造業(yè)協(xié)會在 2019 年的研究表明，超過半數(shù)的制造商僅處于嘗試新興技術的起步階段，有的甚至遠未啟動。如今，超高速、超靈活的 5G 無線通信技術已經(jīng)在全球各地開始應用。5G 技術將會帶來高度可靠、幾乎瞬時的數(shù)據(jù)連接 —— 這是支持智能工廠、互聯(lián)供應鏈和物聯(lián)網(wǎng)賦能產(chǎn)品等愿景的關鍵組成。

5G 也許無法立即提升 4IR 的內(nèi)在生產(chǎn)力，但無論哪個制造商都無法忽視它的潛力，在不久的將來，5G 將助力工廠實現(xiàn)許多新技術和新流程的應用。

暢想智能制造

現(xiàn)代工廠已然是一個高度復雜的環(huán)境。即便不是現(xiàn)實情況，4IR 有望推動各種組織在制造業(yè)實現(xiàn)全方位的數(shù)字化。先進的機器和機器人裝載了大量傳感器，這些傳感器與云端的高性能分析引擎相連接，完成對設備性能的評估，管理生產(chǎn)計劃，保證供給并安排工廠內(nèi)的各項活動。

想象一下 5G 網(wǎng)絡是如何改造工廠的： 5G 的網(wǎng)速高達 10Gbps，遠超WiFi，而且其接近于零的延遲將會減少人們先前對于無線協(xié)議的速度和可靠性方面的擔憂。

擺脫了有線網(wǎng)絡，5G 將帶來更高的靈活性，支持高速的制造環(huán)境。與有線網(wǎng)絡或以前的無線設備相比，部署了 5G 網(wǎng)絡的工廠可以將更多傳感器納入網(wǎng)絡連接，最終實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

5G 如何提高生產(chǎn)力

生產(chǎn)優(yōu)化。實時獲取設備、庫存和生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，使企業(yè)可以詳細地分析生產(chǎn)模式。根據(jù)這些信息，企業(yè)就可以確定工廠生產(chǎn)活動的正確順序， 使流程最優(yōu)化，同時有助于提高生產(chǎn)周期的流暢性，減少浪費。

模塊化工廠。5G 的大密度、高速度、高帶寬和低延時將帶來相當大的靈活性。制造工具和機器人得以迅速反復利用，提高了效率，從而創(chuàng)造一個能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模定制和按需生產(chǎn)的環(huán)境。

企業(yè)連通性。5G 有助于工廠的基礎設施、運營技術和資源與企業(yè) IT 系統(tǒng)的整合，優(yōu)化工廠生產(chǎn)流程并實現(xiàn)遠程控制。

人機界面。5G 的高速度和大密度可以為員工提供移動數(shù)據(jù)和可視化解決方案的手段，例如平板電腦和增強現(xiàn)實裝備，讓員工能與機器和產(chǎn)品進行可視化交互，從而將他們從固定的計算機終端解放出來。

供應鏈整合。隨著供應鏈透明度的提高，5G 網(wǎng)絡集成到工廠生產(chǎn)工具中可以保證快速、自動地補充零部件和供應物資，從而最大限度地減少生產(chǎn)延遲，提高效率。

預防性維護。密集的傳感器陣列能幫助企業(yè)即時監(jiān)控生產(chǎn)設備的狀態(tài)， 反過來也使企業(yè)可以根據(jù)需要對設備進行定期維護，在問題出現(xiàn)前預測非定期維護的需求，也有助于綜合設備供應商實施遠程診斷。

安全。各種傳感器的應用和 5G 接近瞬時的響應時間，將營造十分安全的制造環(huán)境，現(xiàn)場所需的員工更少，緊急關閉信號響應更靈敏。

以一家生產(chǎn)噴氣發(fā)動機金屬葉盤的德國制造商的經(jīng)驗為例。制造葉盤的過程漫長而復雜，導致次品率高達 25%，而且在產(chǎn)品完工之前無法識別出有問題的葉盤。安裝能夠?qū)崟r檢測潛在故障的傳感器，并利用 5G 網(wǎng)絡將它們連接起來后，制造商就能夠在故障發(fā)生之前停止機器。結果是：次品率顯著下降，葉盤的單個平均生產(chǎn)成本節(jié)省了數(shù)千歐元。

與有線網(wǎng)絡或以前的無線設備相比，部署了5G網(wǎng)絡的工廠可以將更多傳感器納入網(wǎng)絡連接，最終實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

面臨的挑戰(zhàn)

關于未來工廠的暢想固然十分迷人，但想要實現(xiàn)并非易事。5G賦能自動化生產(chǎn)所面臨的挑戰(zhàn)主要有兩個方面∶即技術挑戰(zhàn)和財務挑戰(zhàn)。

技術挑戰(zhàn)

自動化生產(chǎn)技術的復雜性是一個主要限制因素。普華永道最近對制造商開展的一項調(diào)查顯示，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)尚未部署與4IR相關的技術。

此外，即使是已經(jīng)在新技術部署方面走在前面的企業(yè)，對于將其工廠完全轉變?yōu)闊o線的生產(chǎn)環(huán)境仍然心存擔憂。長期以來，制造商一直依賴于封閉、硬連接的工廠系統(tǒng)，因為這樣的系統(tǒng)不存在可靠性和安全性的重大擔憂。但是，在一個完全無線的生產(chǎn)環(huán)境中，這兩點就成了迫在眉睫的問題。盡管5G承諾其可靠性，但對于任何無線系統(tǒng)而言，因為工廠車間是非常困難和嘈雜的環(huán)境。依賴于開放式云連接的無線系統(tǒng)不可能做到100%安全。雖然將5G網(wǎng)絡作為一個完全封閉的系統(tǒng)來部署可以確保安全，但這意味著將失去云計算帶來的速度和靈活性。

最后，5G技術（和組成4IR的整套技術一樣）又一次給制造商帶來了一個長期性的問題：要如何確保這些新技術在未來幾年不會被更好的技術所取代？當然，沒有任何技術是亙古長青的，但數(shù)字化工廠的一個非凡優(yōu)點在于，工廠所依賴的關鍵基礎軟件可以定期更新，這就減輕了對整個系統(tǒng)很快就會過時的擔憂。的確，目前的趨勢也是由完全集成、基于軟件的平臺來管理工廠，并且這些平臺可以隨著需求的變化快速啟動和修改。

財務挑戰(zhàn)

決定是否部署5G或任何與4IR相關新技術的最關鍵因素往往是成本，這一點毋庸置疑。坦白地說，就是企業(yè)對5G網(wǎng)絡的投資能否為其創(chuàng)造足夠的價值，助其繼續(xù)發(fā)展？決定工廠是否部署5G取決于三個相關因素。

成本。部署5G的絕對成本取決于工廠的規(guī)模和業(yè)務范圍。這不僅包括5G網(wǎng)絡本身的能力，還包括需要聯(lián)網(wǎng)的傳感器陣列的范圍，以及將5G技術集成到工廠基礎架構過程中所要解決的復雜問題。

效率。5G技術很大一部分財務效益來自預期的效率提升。普華永道最近對多個行業(yè)的高管進行了調(diào)研，了解他們對4IR影響企業(yè)運營效率的預期。（雖然這項調(diào)查是在2018年進行，但其結果在今天同樣適用。）受訪的高管們認為，4IR對其運營效率的總體影響將是顯著的。

生產(chǎn)力。我們的研究表明，許多制造業(yè)部門的生產(chǎn)率仍遠低于平均水平。4IR的主要目標是提高工廠產(chǎn)出，而5G將是實現(xiàn)這一目標的關鍵。如果將5G集成到智能工廠解決方案中，理論上5G更快的速度、更低的延時和更高的帶寬可以最大程度地減少維護保養(yǎng)所需的停機時間，更快速地調(diào)整生產(chǎn)線，從而提高工廠的產(chǎn)出。與供應鏈的進一步整合還將減少零部件庫存補充導致的生產(chǎn)延誤。

問題在于，生產(chǎn)力和效率的提高能否大幅抵消部署和維護5G工廠的成本。我們相信，這個答案很大程度上取決于企業(yè)如何進行權衡，以及最終在部署新技術后，他們所期待的可獲取的商業(yè)價值。

5G價值主張

與4IR其他更為成熟的技術一樣，5G也給制造商帶來了挑戰(zhàn)。企業(yè)了解5G與4G、WiFi和其他無線協(xié)議相比具有技術優(yōu)勢，也認同應用5G能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務轉型，提高效率和生產(chǎn)力，從而比競爭對手更有優(yōu)勢。

但問題總是會出現(xiàn)：部署5G對于企業(yè)已經(jīng)投入數(shù)百萬美元的IT系統(tǒng)意味著什么？部署5G 的困難和顛覆性有多大，企業(yè)應該如何著手？最重要的問題是：部署5G是否能帶來足夠的商業(yè)價值，從而證明這項投資是合理的？

按照標準的方法，逐個案例計算投資回報，很難回答前述的最后一個問題。如果企業(yè)領導者單純考慮5G對個別設備或者工廠的影響，那么企業(yè)很少會部署5G。換言之，5G能夠解決什么問題、整體生產(chǎn)力可以提高多少，企業(yè)需要用更長遠、更具有戰(zhàn)略性的眼光來分析。持有這種想法的企業(yè)領導者，不是以設備為單位計算5G的價值，而是從整體戰(zhàn)略的角度來考慮：這種新技術對我們的生產(chǎn)力或增長戰(zhàn)略有什么意義，亦或?qū)ξ覀児S的規(guī)劃布局有什么影響？

一些有遠見的企業(yè)已經(jīng)開始將5G技術與其他4IR技術結合起來。這些企業(yè)并非已經(jīng)解決了5G的價值問題，而是因為他們的企業(yè)文化和戰(zhàn)略中含有悠久的創(chuàng)新因子，并且堅信創(chuàng)新最終會帶來增長，即使現(xiàn)在他們尚無法計算出具體的數(shù)值。

當然，這樣的企業(yè)并不會盲目地部署新技術。這些企業(yè)有著相當嚴格的規(guī)則來應對創(chuàng)新挑戰(zhàn) ——典型的做法是牢牢掌控新技術測試和擴大應用規(guī)模的進度，提升每一步選擇為企業(yè)創(chuàng)造價值的機率。

電信服務供應商的角色

無論企業(yè)文化如何傾向新技術測試和擴大應用規(guī)模，大多數(shù)企業(yè)都會發(fā)現(xiàn)，部署5G過程中遭遇的復雜問題必須通過與電信服務供應商的合作才能解決。這些供應商擁有豐富的經(jīng)驗和視野，能夠提供數(shù)字化工廠所需的完整網(wǎng)絡生態(tài)系統(tǒng)。這是電信公司在4IR市場上最有利可圖的地方。

在此過程中，電信服務供應商不能滿足于僅僅成為一個渠道，只局限于將5G網(wǎng)絡中產(chǎn)生和接收的數(shù)據(jù)傳輸給客戶，這意味著電信公司要為他們的制造業(yè)客戶提供最大的商業(yè)價值，并確保其工作與制造商的發(fā)展戰(zhàn)略相一致。因此，電信公司不能只是簡單地向制造商提供所需的5G網(wǎng)絡容量和連接硬件。

后新冠肺炎疫情時代的5G和4IR

5G將在工業(yè)制造業(yè)發(fā)揮重要作用，加速4IR相關技術的部署并擴大其影響，新冠肺炎疫情則很可能會進一步突顯企業(yè)通過更自動、更智能、更有彈性的供應鏈所獲得的價值。5G賦能的4IR具有的獨特優(yōu)勢在推動工廠車間自動化以及將新服務整合到各種產(chǎn)品的過程中得以展現(xiàn)，使其成為企業(yè)在后新冠肺炎疫情時代的必需工具。

新冠肺炎流行病雖然主要是一個公共衛(wèi)生事件，但對企業(yè)以及經(jīng)濟、財政和貨幣政策將造成巨大且直接影響。對健康方面的威脅可能在幾個月內(nèi)消失——也可能持續(xù)數(shù)年。新冠肺炎不僅在加速現(xiàn)行的發(fā)展趨勢（如自動化和不平等），同時也遏制了前不久還聲勢浩大的發(fā)展勢頭（如全球化進程）。認識到全球面臨的挑戰(zhàn)，主動吸取疫情大流行帶來的教訓，利用現(xiàn)有的工具和技術，我們可以開辟一條與之相適應的新路線。普華永道將企業(yè)面臨的最具顛覆性的挑戰(zhàn)總結成一個ADAP工框架。構成該框架的五種力量分別是∶不對稱（Asymmetry）- 貧富差距擴大;顛覆（Disruption）- 技術帶來的變革;年齡（Age）- 人口變化;兩極分化（Polarisation）-傾向民族主義和民粹主義，以及信任（Trust）-對制度的信心下降。

不過，在一個充滿挑戰(zhàn)的經(jīng)濟環(huán)境中部署這些新技術，需要企業(yè)持有一種不同的心態(tài) —— 充分考慮到新技術在釋放價值過程中的重要作用，企業(yè)可以專注于以下關鍵優(yōu)勢，最大限度地利用5G投資和4IR相關技術。

更大程度的自動化。5G的出現(xiàn)為希望實現(xiàn)自動化操作、提高生產(chǎn)力和增加靈活性的企業(yè)帶來了更多選擇。理想的結局是，與4IR相關的每項技術，包括機器人技術、預測性維護、先進分析、人工智能和機器人流程自動化等方面都得到部署。

增長的并購活動。計劃進行戰(zhàn)略性收購以提升其4IR能力的企業(yè)可能會發(fā)現(xiàn)，即將到來的經(jīng)濟放緩會降低其收購目標的估值。

更智慧的供應鏈。擔心貿(mào)易沖突的美國企業(yè)首席執(zhí)行官們正在改變他們的供應鏈和采購戰(zhàn)略。4IR相關技術與5G網(wǎng)絡相結合，不僅能讓企業(yè)轉移或縮短供應鏈，還能促進供應鏈更智能、更快速。通過物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈實時共享賬本記錄和人工智能分析將可以實現(xiàn)：更加靈活和透明的全球化軌跡，以及更快的定制、創(chuàng)新和響應時間。

更高的收入和客戶忠誠度。越來越多的企業(yè)使用5G服務來開發(fā)4IR相關技術驅(qū)動的新產(chǎn)品和服務，并將這些技術嵌入到傳統(tǒng)的類似產(chǎn)品中，以創(chuàng)造新的收入來源。

相反，他們必須開發(fā)和提供覆蓋整個工廠范圍的全面解決方案和服務，同時控制提供必要基礎設施和配置所需成本，特別是對于遠離人口中心的工廠。

要開發(fā)這樣的解決方案就必須要與制造商合作，確保維護各方的商業(yè)利益。例如，德國電信正與制造業(yè)合作伙伴進行5G試驗，為運輸機器人配備3D攝像機，以便將動態(tài)路線規(guī)劃與云端分析相集成。依靠5G技術，機器人以每秒1Gbps的傳輸速度將3D圖像上傳到云端，幫助車輛避開道路上的障礙物。

電信運營商還應與其他在工廠管理和自動化方面擁有豐富經(jīng)驗的服務供應商合作。這種B2B2C合作的優(yōu)點在于能夠結合各方優(yōu)勢以實現(xiàn)協(xié)同效應 —— 一方面是電信運營商在5G網(wǎng)絡的專業(yè)知識，另一方面是服務供應商對工廠運營的理解和經(jīng)驗。

無論電信運營商采取何種方式為制造商提供他們需要的5G服務，這些運營商需要和制造商客戶一樣，如果要開發(fā)端到端的解決方案來應對部署5G面臨的挑戰(zhàn)，就必須培養(yǎng)強大的創(chuàng)新思維并樂于進行嘗試。只有這樣做才能讓制造商克服對5G的抗拒，并獲得收益。

有效應對大流行病的五個關鍵步驟

新冠肺炎疫情帶來的諸多問題可能令人心生膽怯，特別是對于擁有全球一體化供應鏈和復雜經(jīng)營環(huán)境的工業(yè)制造商而言，但這并不能成為不作為的托辭。對政府、企業(yè)和機構來說，高級別應對措施的基本要素是類同的。

修復。首先，利益相關者需要解決疫情危機帶來的經(jīng)濟損失。政府的任務是解決國債增加、稅基減少和短期支出增加，而企業(yè)則需要解決資產(chǎn)負債表表現(xiàn)糟糕、收入大幅下滑、供應鏈削弱，以及員工壓力或流失等問題。

反思。政府和企業(yè)都需要回顧各自對疫情所采取的應對措施，確定最佳方案，并為下一次不可避免的危機做好準備。企業(yè)必須重新思考其運營模式、供應鏈和商業(yè)模式。出于安全、經(jīng)濟和危機管理的考慮，各國需要考慮哪些部分需要確保本地化生產(chǎn)。更廣泛地說，國家和組織都需要反思成功的意義，找出可以指引物質(zhì)生產(chǎn)、社會和環(huán)境發(fā)展方向的新措施。

重新配置。政府和組織必須進行系統(tǒng)性反思，重新配置公共和商業(yè)機構。與修復過程相比，更重要的是要對組織進行重新設計。這場危機暴露出一個令人不安的事實：全球的許多機構還根本沒有為二十一世紀做好準備，包括醫(yī)療、法律、教育和稅收在內(nèi)的體系必須要重新配置，進一步提高效率、效力和彈性。

報告。在一個充滿不確定性的時期，人們需要更透明的廣泛信息。投資者、監(jiān)管機構和利益相關者將要求披露更多實時信息，包括從現(xiàn)金流到員工健康狀況等各個方面。

重啟。世界因疫情而改變，許多公共和私營部門的組織需要重啟，無論他們是由于政府命令，還是由于財務原因被迫關閉。重啟可能發(fā)生在修復—反思—重新配置過程中的任意時間點。隨著全球不確定性的增加，這一過程將成為新常態(tài);一定會有下一場危機，組織如不吸取教訓并做好準備，必將再次進入修復模式。

現(xiàn)實世界的5G

Ansgar Bergmann是法蘭克福Kion集團技術和創(chuàng)新部門的項目經(jīng)理，Kion集團是一家工廠自動化和通信系統(tǒng)的主要供應商。Bergmann負責數(shù)據(jù)和移動網(wǎng)絡，并領導了多個數(shù)據(jù)分析和通信方面的研究項目。最近Bergmann向普華永道談及他的制造業(yè)客戶在考慮工廠車間部署5G網(wǎng)絡時面臨的挑戰(zhàn)，以及他的公司怎樣幫助客戶克服這些挑戰(zhàn)。

對于5G給制造商帶來的潛力，客戶是否感興趣。Bergmann回答，我們看到廠家對5G的興趣越來越積極，但其中有許多仍采取謹慎的觀望態(tài)度，因為最新推出的5G技術尚未完全實現(xiàn)。這很大程度上也取決于公司的類型和規(guī)模。期望從制造過程中獲益的公司，以及大型科技導向型企業(yè)（如汽車制造商），對5G技術表現(xiàn)出了更大的興趣，并且已經(jīng)與我們這樣的供應商展開對話。但也有一些企業(yè)目前還未啟動任何與5G相關的活動。顯然，5G網(wǎng)絡可能并非適合所有人。

對于是什么阻礙了企業(yè)部署5G？

Bergmann認為有三個主要因素。第一個要素是可靠性和安全性。許多企業(yè)目前有部分硬連線的基礎設施。由于缺乏使用經(jīng)驗，企業(yè)對于移動連接（尤其是5G）的信心尚未建立。對于當今對工序鏈時序要求嚴格的企業(yè)而言，網(wǎng)絡連接中斷將對工廠的生產(chǎn)產(chǎn)生嚴重的影響。只有當技術效益和成本優(yōu)勢明顯，并且風險最小時，對WiFi以外的移動網(wǎng)絡的需求才會開始增加。

第二個因素是成本結構。雖然無線電頻率的成本是透明的，但由于當前覆蓋率較低，對于5G的部署費用及其必需的組件仍然缺乏經(jīng)驗。此外，企業(yè)對于新系統(tǒng)的最終操作以及后續(xù)成本也缺乏了解。

第三個因素是可用性。目前尚沒有真正獨立且通過時間檢驗的工業(yè)5G基礎設施，也沒有足夠的工業(yè)兼容通信組件可用。到目前為止，只有少數(shù)模塊制造商已經(jīng)開始為制造業(yè)生產(chǎn)可用于調(diào)制解調(diào)器的5C模組。

考慮到這些擔憂，制造商將如何推動5G的應用？

Bergmann表示，Kion集團正參與編寫各種實施指南，推動5G的引入。這些指南有助于企業(yè)更加清楚地認識到自身需要投入的努力，以及5G帶來的機會。一些企業(yè)已經(jīng)在測試部署5G的可能性，并在尋找正確的商業(yè)模式。然而，由于制造業(yè)相關的5G技術尚未有新突破，5G在工業(yè)中真正得以應用可能還需等待數(shù)年時間?？梢灶A料的是，許多混合系統(tǒng)在初期將會占據(jù)上風、就是舊技術與5G技術并存。沒有足夠的經(jīng)驗，客戶不會愿意完全停用現(xiàn)有的通信甚礎設施、而讓5G取而代之。因此，指望制造商直接完全依賴單一的非冗余5G系統(tǒng)是不切實際的。

幾乎沒有制造商會懷疑5G網(wǎng)絡能給他們的工廠帶來巨大的運營效益，但全無線系統(tǒng)所涉及的成本、潛在的商業(yè)價值和安全性的綜合考慮，可能會在今后一段時期減緩5G網(wǎng)絡的部署。但是，這些擔憂不會阻止企業(yè)領導者對5G業(yè)務價值進行概念驗證，并啟動試點項目，以更好地了解相關的技術挑戰(zhàn)。電信公司等希望參與5G部署的服務供應商應投資開發(fā)完整的產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)，幫助制造商從5G部署中獲得最大價值，這也有助于電信公司將前期開發(fā)成本平攤到各個行業(yè)的制造商上。

總之，有意愿盡早部署5G技術的企業(yè)應該從戰(zhàn)略角度看待5G的價值，從其對提高生產(chǎn)力和公司整體競爭優(yōu)勢的視角制定長遠計劃。與其他真正的新技術發(fā)展一樣，只有積累了應用經(jīng)驗，5G的眾多優(yōu)勢才會凸顯出來。

責任編輯：孟繁科