数字工厂大破天门阵:制造业IT与OT融合的解决方案

2018-06-14 06:10

  数字工厂转型升级就是一个天门阵,处处是“非死即伤”的招幡。如破天门阵,IT与OT(运营技术)必须携手共进。然而历来企业的信息技术(IT)和运营技术(OT)团队很大程度上是彼此工作的。

  今天,现状正在打破。互联工厂和数字化转型,特别是工业物联网(IIoT)项目的兴起制造商重新思考传统的孤立运营。得益于IIoT,运营数据比以往更容易获得,为企业提供前所未有的运营清晰度以提高决策、效率和绩效,具有巨大的潜在价值。由于激烈的竞争以及严峻的经济和监管要求,IIoT这些优势对制造商有巨大的吸引力,2018年物联网的支出预计高达1890亿美元。

  但不像安装设备传感器和升级软件那么简单,在工业中有效部署IIoT是一项非常复杂的任务,需要谨慎的战略性的方法。但是企业在短期内展现投资回报(ROI),继续扩大业务以保持竞争优势的压力是很大的。想要在最短时间内获得最大收益,至关重要的一步是跨多个部门进行协调与合作,并将IT与OT结合在一起。

  “如果想快点走,一个人走,但如果想走很远,就要跟大家一起。”这个道理其实也特别适用于制造业,因为有效生产需要精确协调各种运动部件。但从历史来看并没有延伸到整个工业运作的范围,将IT和OT融合,仍然需要克服很多障碍。技术的挑战只是一部分,IT-OT组织协调方面所受到的关注却非常少,即使这种协同工作架构对IT与OT融合,以及工业物联网IIoT的成功也都非常重要。

  历史和现阶段均有跨职能协作的成功例子,可是将两个本质不同的组织结合起来并非易事。IT与OT之间的裂痕远比的行政领导更深。最近一项调查显示,57%的积极参与IIoT项目的专业人士称“文化障碍和组织孤岛”是实现联盟的最大障碍。

  不同的、文化、教育背景只是造成IT、OT两个组织截然不同的世界观进而关系破裂的一部分原因。鉴于不同公司之间的无形资产有很大差异,IT、OT的关系没有统一的指导方法,而硬件、软件和操作等明显差异会造成部门之间的鸿沟。

  除各公司对技术的需求有差异外,不同制造组织中IT的角色和责任也各不相同。IT典型的职责包括支持业务和行政职能,提供网络访问和连接。他们专注于数字,主要考虑数据处理速度、系统可靠性和安全性等问题。因此,IT必须接受快速创新和变革,以跟上不断发展的技术。

  由于OT活动关注生产和现实世界交互,这些往往会触碰到公司的底线。公司关键业务资产的可靠性和使用寿命是管理者主要担心的问题,特别是产出目标备受关注。设备成本可能高达数十万美元,但即使在的条件下,依旧可以不间断地运行长达数十年。自动化和控制系统倾向于操作,对应于单个特定机器和/或制造商。而OT,在由独特或定制系统组合而成的众多设备上保持长期稳定的运行,因而更能抵抗变化,成为后期技术采用者。

  尽管如此,IT与OT的合作也并非是前所未有的。多年来,许多制造商已经断断续续启动了一些项目,使IT-OT的界线变得模糊。这些项目通常集中在将IT要素满足工业—如以太网和可编程逻辑控制器(PLC)—并解决安全问题。这些开创性的努力引起IT-OT合作的突破,为随后技术进步带来的繁荣的合资企业铺平道。

  “智能”设备的渗透也使得一些制造商在OT组织内部建立技术部门来实现IT的功能。这种方法在部门层面上促进技术升级是十分有效的,将IT的观点引入到OT中,有助于弥合文化的鸿沟。但是,它在整个公司范围内效率低下,由于需要冗余的人员和资源,使得大规模实施变得十分繁杂。

  IT-OT的诞生都是源于需求的,为了有效抓住技术发展带来的新机遇,制造商必须继续向前迈步。采取积极主动的IT-OT协调方式,充分发挥IIoT的全部潜力—帮助工业企业保持领先地位,避免技术中断,获得竞争优势。

  近年来,机器互联扩大之迅速,使得IT要素稳步地注入OT部门。这些增长的数字资产为IIoT发展奠定了基础,可访问先前不可得的数据。但是部署新技术只是整盘旗的一部分。

  一旦IIoT在全公司达到战略上的重要性共识,真正的数字化转型便开始了。公司开始意识到,需要超越传统业务的经营方式,重新思考公司的结构。未来将深入探索如何利用运营设备的数据及其他数据源、业务系统,开拓新道,全面评估可能性。

  例如,OT团队不仅仅关注于单台设备,而是与其他利益相关者一起寻找与IT合作的机会,以收集和分析所有互联设备的数据。这种跨职能的努力为企业提供更全面的视角,识别出效率低的方面,实现最大化ROI的目标,如减少故障停机时间、优化性能、延长寿命等。

  由于企业认识到数据会越来越有价值,因此各个业务部门和运营团队都在自己的设备上实施了数量惊人的各种IIoT项目,专注于解决特定的小问题。

  例如,IT部门可能会对传感器和软件进行原型设计,以和管理计算机、网络设备库存,或将软件更新推送至移动设备。与此同时,OT可能会专注于故障预警系统,当十分关键的工厂设备出现故障,可能会影响正常生产时能够及时向经理警报。

  通常这些孤立的很多人反对的工作由于缺乏可扩展性或不符合组织优先级的目标而最终以废品堆积结束。有幸存活下来的企业也比较默默无闻,因为没有产生切实的投资回报率。这都不是理想的结果,制造商是可以通过努力改变失败命运的。尝试找出这些未经批准的小项目,会是一场漫长的寻宝活动。然后找到一种化方式来获得必要的资金,并得到企业战略的支持。

  分析不同制造商IIoT举措时发现,能够在最有效的时间取得成功的公司,通常会建立一个跨职能的团队,该团队从一开始就是代表了所有相关者的利益。监督组织采取多种形式—例如指导委员会、卓越中心、数字化转型单位或数字化创新中心等。

  同样,其构成和目标也会有所不同,尽管在高层上目的一样的,统一IT-OT活动以简化IIoT,审查所有正在进行的项目,找出协同点。

  执行意识和支持是至关重要的。通常公司会指定一名有能力的C级别的人来领导这些项目—常见的头衔如首席数字官,首席IIoT官员和首席信息官。除了指导IT-OT融合外,该领导者还必须重视从企业整体层面看待技术(特别是IIoT)—采用的战略、动机及大致目标。精心策划的组织结构和强有力的领导力也有助于平衡有限的资源和看似无限的收益潜力。这点很重要,因为只要管理者意识到IIoT可以为他们部门做什么,每个人都希望自己的措施能够解决自己的问题。同时开始所有这些项目是不现实的,一个成熟的IT-OT组织能够制定出线图,从战略和资金的角度来审视这些需求。那么企业如何达到这一点呢?

  制造工厂通过最大限度使用IIoT ROI以达到IT-OT的同步,步骤是:

  大部分成功的将IT和OT进行统一运营,以及任何大规模的IIoT应用主动拓展,其中一个最重要的元素,是获得上层管理者的支持。IIoT必须作为一个战略举措,以公司从上到下的协作和界限的界定。管理层必须明确指出,这项工作对公司的好处,使得各利益相关方达成一致,以期共同执行。

  在许多的公司,以及众多行业里,投资IIoT解决方案成功的一个典型标志是存在明确的跨组织部门去管理整个IIoT项目的实施。对于IT-OT的组合解决方案-持续改进也是一个关键因素,不断监测、和创新是确保IIoT解决方案能不断满足生产厂家所面临的内部和外部的需求。督导委员会与跨职能部门的代表最适合了解可能会出现的挑战,寻找运营效率、标准和技术方案之间的平衡,并给出最中肯的评价在已有的系统和解决方案上。有些公司甚至创建了全新的管理职位,如首席数字官。无论怎样,需要把主动IIoT解决方案作为公司自身内部改良的一部分,而不是一个简单的分支,或者作为一个现存的成本中心。

  一旦管理层支持和领导团队就位,明确战略目标是驱动必不可少的一步。这是一个很好的时间点去讨论所有可能,跳出企业的基本框架去思考各种可能性,如考虑如何利用IIoT在供应链层级,与其他部门整合,亦或是从原材料获取到售后的客户关系,考虑已有供应链是否合理以及合作伙伴或任何对这条新的价值链叉或者感兴趣的点。

  在项目开发前期预先规划数据管理常有必要的。其中一个对IIoT好处是,它提供的一个机会去设置规则,边界以及不同的数据视角。公司可以建立数据共享控制机制,在不涉及材料的前提下,去决定哪些信息公开。

  当这些因素聚集在一起时,将整个公司的利益相关者引入是重要的一环。来自法律、营销、支持和维修组织等部门的同事可以帮助指导隐私政策的设定,加深对公司新战略和潜在商业模式的理解。数字转型或IIoT项目有能力产生一个完全新的商业资产–公司的数据。这种增加的资源可能是公司用来建立竞争优势时,最有价值的工具。同时,如果数据,它也会造成同样严重的竞争劣势。一个重要的是尽管公司可通过IIoT成功部署获得财富增加,但由于缺乏围绕数据隐私政策而指导广泛的实践,这让使得OT和其他业务部门面临的的数据共享面临问题。幸运的是,这个标准的差距无疑会在不久的将来消失,随着更多的IT和OT组织和更加成功的IIoT应用的部署。在此期间,公司的安全和隐私的规则必须与IIoT规划的保持紧密联系,并积极开展,直到相关的指南出现,部署变得更容易。

  公司必须认识到IIoT涉及到很广泛知识的领域。同样,它必须对其核心能力以外的领域保持谦逊。引进合作伙伴,可以使用内部IIoT团队和相关专家紧密合作来决定如何及在何处部署适当的技术。在这些项目中,目标是成功的关键因素,因此不要为了技术目的而部署技术。而应该是设定明确的业务目标,同时建立衡量成功的指标。

  机器的无故障运行是一个驱动IIoT部署的最大挑战,根据Bsquare最近对制造业的IIoT成熟度调查。最引人关注的应用包括预测分析,帮助标志潜在的故障条件,这会造成昂贵的非计划停机。同时引入设备状态评估以明确设备维修周期,以减少设备停机时间和增加设备的寿命。

  为单个部门或设备集群实现这些目标是一个很好的开端,但在整个生产过程中,如果没有IT团队和OT团队的共同努力,实现这一目标是一个高的要求。这种跨职能的合作也有助于统一公司的愿景和方向。与此同时,随着联网设备的上线,它提供了前所未有的实时操作洞察力,以提高决策能力。

  通过联合,IT团队和OT团队能够消除冗余以降低成本和简化操作。事实上,IDC预测,全球35%具有智能制造能力的大型制造商都将整合这两个组织,在2019年达到的效率和响应时间的优势。该联盟还使IIoT功能可以帮助优化生产和物流,这是另一个被调查者中的应用。

  例如,一个IIoT系统可以学习要求关闭生产线或者一个新的生产任务配置的步骤和功能。系统不需要人工操作员改变机器设置,系统是可以自动修改新任务所需的所有设备的配置。这种快速重新配置可以显着地提高产量和效率,从而更经济地使用工厂空间和节省操作时间。当系统摄取更多的内部和外部输入,如零件修复中的应用,it-ot团队可以继续评估其他业务领域,产生的洞察力可以从改进设备维修以优化业务过程,进而达到更好的产品质量。

  在许多情况下,试点方案已证明是成功的,IIoT项目在扩大其业务范围试点时遇到障碍。这说明,保持it-ot的持续合作的重要性。在有限的范围和下为一小部分资产构建一个系统是相当简单的。然而,随着越来越多的设备上线,每个增加的设备产生大量的数据,需要进行分析,以达到最佳的结果。这种信息过载很容易将设备配置不当,而将推向崩溃点。

  为最大的商业利益,it-ot团队必须通力合作,以使得IIoT系统的设备有量的飞跃,如果前期项目的接入量不是数百万终端节点,计划初期需要考虑实现这一量级的伸缩性和相应的安全性,这对平台后续的延伸是至关重要,因为不是一种选择——制造商必须从一开始就考虑到后期的增长。随着IIoT平台解决方案的愈发的安全,有效的。那么方案的灵活性,敏捷性和功能要求的规模都要得到,同时也需要工具和支持来确保可靠的长期使用。

  事实上,这些系统可以利用已有的工厂系统收集的数据,并将其与其他实时机器数据和上下游数据源结合起来,为多个有益的用例提供真正的可伸缩性和支持。

  此外,IIoT供应商可以提供在数据采集、管理和分析角度提供行业知识的附加值。由于顶部设计的优势,这个优势可以提供给相应的专家,IIoT具有使公司资源集中于其核心竞争力的附加能力。最后,对内部it-ot 和IIoT专家团队联盟和跨职能部门的利益相关者使制造工艺的不断改进,这将使得系统不断增加的其自身水平,自动化和整体商业价值。

  编者之一在做深圳做项目发现,由于企业没有形成统一的智能制造战略思维,公司CEO没有很强的支持力度,实施起来便举步维艰。尽管设立了智能制造规划处,但却只是归在分管制造的副总裁下面,而制造副总裁不管IT,调动不了其他部门。企业的员工都认为OT是制造中心的事,IT是信息中心的事,这涉及到非常复杂的利益关系,阻碍了协同和智能化发展。而根子上,正是OT与IT的断层问题。

  当把IT和OT结合起来时,很容易把注意力放在数字化转型上,比如技术、硬件、软件或传感器。毕竟,这些构成了每个组织任务陈述的核心。但通过运营和人力管理有效地将IT-OT合作起来同样至关重要,通过IIoT举措有效地优化投资回报率。

  拥有合适的管理和组织架构、目标设定和规划、技能意识和技术解决方案的制造商可以在相当短的时间内改变工厂运作。无论是加速迅速重新配置生产线或与终端客户建立联系点的能力,IIoT是一个负担得起的技术,应在一年内可测的结果。而一个或两个初始项目的成功,将是下一个项目的起点。

  正在进行的IT-OT合作是成功的关键,IIoT作为一个数字化转型计划的一部分。有了组织和领导力上的统一,IIoT技术才能发掘新收入来源的潜力。

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