麦肯锡：灯塔领航——先进自动化点亮未来智造
自动化作为数字技术的重要组成部分，已为众多制造企业的价值链上下游带来颠覆性变革。后疫情时代，企业如何获得创新的原动力？自动化用例又该如何落地？
调研洞见：新需求孕育新增长
近期，麦肯锡对全球15个国家、9个行业的108名受访者开展了自动化专题调研。结果显示，企业选择自动化的原因发生了显著变化。疫情暴发前，降低劳动力成本、提升生产效率、确保全流程质量稳定是企业的主要目标；疫情后，强化生产运营体系的抗风险能力，确保组织能够从容应对冲击逐渐成为首要目标，“无人接触”和“黑灯工厂”开始被反复提及。
事实上，疫情并未成为自动化在制造业发展的桎梏，反而倒逼工业企业加速创新，孕育出后疫情时代的新增长来源。调研受访者认为，2021～2023年间，全球各地的自动化需求将持续增长。约77%的受访者认为增长将超过10%，而认为增长将超过20%的受访者则占47%（见图1），说明自动化能力的打造有望成为企业制胜的关键因素。
灯塔故事：技术赋能书写制造奇迹
全球灯塔企业无疑是工业自动化的领军者，他们在积极应对行业新常态的同时书写多个“灯塔故事”。譬如，某钢铁灯塔依托物联网和人工智能技术，提高了机器的自主运营能力，减少了人为接触，在疫情期间实现“零停工”、“零感染”；面对疫情忧患、劳动力短缺、市场需求激增等不确定因素，另一家电子灯塔开拓了“黑灯生产”模式，改进了设备运营效率和产品质量，实现了无忧运营。
9月底，世界经济论坛刚刚公布了最新一批全球灯塔企业名单。至此，全球灯塔网络已经涵盖了不同工业领域的90家第四次工业革命领军企业。从灯塔企业用例中我们看到，先进自动化的重要性在日益提升：生产端对机器视觉检测、协作机器人、过程自动控制等先进自动化技术的应用，以及仿真测试、自动采购、无接触式主计划、智慧物流、客服机器人等新兴自动化技术在价值链上下游的积极部署，均为企业带来了卓有成效的业务影响（点击“阅读原文”了解全球灯塔详情）。
三方合力实现自动化创新
机器人和自动化极大地推动了制造业的数字化转型。这些技术的创新力源何在？在与灯塔企业高管、技术供应商及相关学界人士进行访谈后，我们发现，机器人和自动化在工业领域的增长和创新，得益于市场拉动、内部驱动和科技推动的三方合力（见图2）。
市场拉动：客制化与快速交付
随着数字经济的蓬勃发展，强调客制化与快速交付的新兴消费者越来越注重“体验”。这就对制造商提出了三大要求：
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敏捷柔性：多品类、小批次必将是未来的订单主流。工厂需要利用数字化和柔性自动化，提升生产系统的敏捷程度，克服同一产线加工海量品类的挑战。
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快速交付：消费者对快速交付的需求，倒逼制造商利用机器人和自动控制缩短生产周期，并通过设备间的互联互通打造数字物流体系。
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直达用户：电商订单要求大幅减少物流中间触点，并实现最后一公里直送。企业需要接入商业互联网，重塑涵盖智能仓储、智能物流、智能供应商管理的数字化供应链，实现用户体验的跨越式升级。
【灯塔聚焦】高度柔性的轮毂涂装线
近年来，汽车行业成为客制化和个性化的创新高地，为整个汽车产业链带来了深远影响。
面对挑战，某灯塔企业打造了柔性涂装一体线：一是利用AI机器视觉实现产品自动抓取和轮型识别，二是打通MES系统实现不停线工艺自动切换，三是利用多喷嘴机器人组实现最多32种颜色组合同时加工。此外，他们还综合应用射频识别（RFID）、视觉识别和二维码等技术，结合地链、挂链和自动转线机器人等先进设备，实现自主智能的物料流转。最终，该企业不仅可以在同一生产线上同时生产来自30多个主机厂品牌的200多种轮型产，还将最小起订量从原先的300件下降到1件。
内部驱动：卓越运营强化劳动力韧性
打造卓越运营，强化劳动力韧性能够触发制造商的内部驱动力，而机器人和自动化设备可以释放人力资源，填补高技能人才空缺。这为生产自动化创造了三个行动方向：
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效率为先：与劳动力相比，机器在重复性高强度工作上拥有天然的效率优势，不仅能够提升生产效率，还能减少员工事故。
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质量至臻：机器能够满足工业级质量管理要求的高精度和稳定性。依托大数据和先进分析，企业可打造全自动闭环质量管控，提升并稳定良率。
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以人为本：企业在部署自动化场景时，可利用技术有效减轻员工劳动强度外，不断实现员工的知识与技能升级，吸引和留住更多人才。
【灯塔聚焦】以人为本的动态生产调度
对生产环节而言，大规模定制会扰乱固定的生产节拍，带来人员效率的损失。这一问题在人工依赖度较高的服装行业尤为突出。
某服装灯塔创新部署了一系列在柔性环境下提高人效的数字化场景：首先，基于智能算法和数字化档案，调度擅长该工序的同一个工人进行连续生产，稳定生产效率；其次，利用仿真引擎分析实时数据，预测未来线平衡状态和潜在瓶颈，再通过运筹算法形成调度计划，实现生产节拍的持续动态寻优；最后，“货到人”模式助力厂内实现物流高效运营，系统自动指派移动机器人将目标货架运到工作站。与同行相比，该柔性智能工厂的生产效率要高出100%，生产周期时间也缩短了50%。
科技推动：技术迭代和人机协作
机器人和自动化领域的技术迭代离不开学界和业界人员的积极引领。随着人机协作模式的不断创新，我们观察到了三种催生业务创新的演进方式：
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技术突破：机器人技术的难点攻关能让很多业务场景成为现实。例如，在重型行业，AGV的应用曾是一片荒芜。但随着重载AGV、AI和5G技术不断取得突破，大型物料无人物流已在钢铁等行业成为现实。
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高速传输：5G通信技术的成熟为机器人注入了“生命”。高速传输、云计算和大数据等技术让机器人进化成了能够完成高强度分析、输出预见性行动的半智慧体，使机器人的智能化发展再上一阶。
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用户友好：机器人和自动化的大规模推广需要不断降低终端使用者的技术门槛。精简的业务流程、设计界面、指令和协作方式能让机器人的应用更为平民化，更快更好地下沉至广大一线员工群体。
【灯塔聚焦】5G赋能的自优化AMR
AMR（自主移动机器人）是AGV的加强版，具备自主分析和决策能力。在这一点上，能够实现设备与云端算力和算法高速连接的5G技术至关重要。
某通信产品灯塔打造了一家未来工厂，为每一台AMR都搭载了私用5G网络。一方面，5G的强连接性使得AMR可以随意移动而不掉线，实现全天候实时监测；另一方面，5G带宽大、低延迟的优势能够提升设备与边缘或云平台的交互频率，实时处理和传输海量数据，提高自导航效率、减轻人工负担并提升安全性。
自动化用例落地：11步规划与执行路径
我们认为，尽管机器人和自动化应用场景层出不穷，但只要遵循下述11步，便能有条不紊地实现自动化方案的规划与落地（见图3）。
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构想：明确可被自动化的区域和产线列表，开展效益评估。
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概念设计：明确产线绩效（OEE、UPH等），初步勾勒产线概念设计，在此基础上完善各工作站自动化解决方案的高层次描述 。
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商业论证：计算并确定自动化方案的投资回报率，提交相关领导层，完成预算、范围和概念设计的批准 。
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优先排序：基于产能、成效和业务需求等维度，筛选出优先项目。
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规格制定：制定可执行方案，按工作站逐次定义详细的项目规范（包括产品范畴、零件重量、零件尺寸等） 。
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供应商采购：确定供应商清单，在发出招标书、召开研讨会进行相关说明，共同细化、迭代、优化规范、收到技术提案和报价后，完成评估，选定供应商。
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产线设计：与供应商共同审核与审批详细设计。
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产线构建：供应商构建产线，甲方开展中间审核，确保施工质量，直至设备的预验收发生并获得批准。
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产线安装：完成产线安装、机械和电气类质检、合格验收、竣工查核、培训等步骤，移交给生产部门。
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编撰成文和标准化：完成解决方案的标准化文档编写并与其他工厂共享，总结经验教训并整理成文，更新相关流程和文件。
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保持/提升：制定产线维护计划，定期改善产线并追踪绩效变动情况。
面对先进自动化在工业领域的广泛应用，制造商亟需用机器之光点亮未来智造。我们期待更多制造企业拥抱变革、创新业务，在灯塔企业的引领下书写更多辉煌，共同构建行业、技术和人才的灯塔网络。唯有不忘初心、坚守信念、凝心聚力，才能从容向制造迈向智造！
本文改编自侯文皓出席“2021世界机器人大会”主论坛“领航峰会”时的演讲。
