文／羅蘭貝格管理咨詢公司

專題研究

預(yù)測(cè)性維護(hù)：工業(yè)數(shù)字化領(lǐng)域潛在爆發(fā)點(diǎn)

文／羅蘭貝格管理咨詢公司

預(yù)測(cè)性維護(hù)對(duì)制造業(yè)的重要性已被充分認(rèn)識(shí)和廣泛接受。預(yù)測(cè)性維護(hù)是保證未來(lái)高效、可持續(xù)服務(wù)的關(guān)鍵。雖然預(yù)測(cè)性維護(hù)所依賴的技術(shù)已經(jīng)取得了快速發(fā)展與突破，但在將數(shù)據(jù)系統(tǒng)地轉(zhuǎn)化成(客戶)利益并應(yīng)用到特定商業(yè)模式方面，理想與現(xiàn)實(shí)之間仍然存在較大距離。

預(yù)測(cè)性維護(hù)(Predictive Maintenance，簡(jiǎn)稱PM)是“工業(yè)4.0”提出的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)之一?；谶B續(xù)的測(cè)量和分析，預(yù)測(cè)性維護(hù)能夠預(yù)測(cè)諸如機(jī)器零件剩余使用壽命等機(jī)關(guān)指標(biāo)。關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)可以輔助決策，判斷機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)、優(yōu)化機(jī)器的維護(hù)時(shí)機(jī)。

預(yù)測(cè)性維護(hù)是從“狀態(tài)監(jiān)測(cè)”這一概念發(fā)展而來(lái)?！盃顟B(tài)監(jiān)測(cè)”收集被監(jiān)測(cè)零件狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息；然而，狀態(tài)監(jiān)測(cè)未能前瞻性地預(yù)測(cè)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中斷和磨損消耗。因此，預(yù)測(cè)性維護(hù)的出現(xiàn)是一大轉(zhuǎn)折點(diǎn)：更加精巧的傳感器、更加高效的通信網(wǎng)絡(luò)、能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的強(qiáng)大運(yùn)算平臺(tái)，通過(guò)隨機(jī)算法將數(shù)據(jù)與機(jī)器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)的數(shù)據(jù)模式進(jìn)行比對(duì)。由此，我們可以識(shí)別、模擬并解讀機(jī)器運(yùn)行參數(shù)的規(guī)律。正是這些規(guī)律幫助我們更加精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)機(jī)器的使用壽命，并且通過(guò)整合系統(tǒng)的所有操作數(shù)據(jù)，優(yōu)化服務(wù)的方方面面——既能使客戶受益，又能夠幫助供應(yīng)商改進(jìn)產(chǎn)品。

擁有精確預(yù)測(cè)的能力后，產(chǎn)品生產(chǎn)和服務(wù)的整個(gè)過(guò)程以及相關(guān)決策都能變得更為主動(dòng)、有針對(duì)性，并且有數(shù)據(jù)支撐。預(yù)測(cè)性維護(hù)使得供應(yīng)商能夠成為客戶更好的增值伙伴。（圖1）

預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)將改變客戶的設(shè)備維護(hù)、生產(chǎn)策略，同時(shí)對(duì)機(jī)械工程類公司服務(wù)業(yè)務(wù)的商業(yè)模式帶來(lái)巨大影響。其中，傳感器、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及計(jì)算能力將挑戰(zhàn)傳統(tǒng)專業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累；擁有數(shù)字化領(lǐng)域知識(shí)背景的企業(yè)將進(jìn)軍制造業(yè)的服務(wù)市場(chǎng)。德國(guó)工程行業(yè)必須在預(yù)測(cè)性維護(hù)解決方案的定義、執(zhí)行與傳播過(guò)程中占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，以應(yīng)對(duì)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，德國(guó)機(jī)械工程行業(yè)協(xié)會(huì)和商品交易會(huì)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)德國(guó)博覽會(huì)集團(tuán)將“預(yù)測(cè)性維護(hù)”定為今年漢諾威工業(yè)展覽會(huì)的主題之一。雖然在機(jī)械和廠房相關(guān)工程的各個(gè)環(huán)節(jié)中已經(jīng)出現(xiàn)了大量方法和初始方案，但是關(guān)于預(yù)測(cè)性維護(hù)的討論意見(jiàn)仍眾說(shuō)紛紜。

為了使討論更加客觀，并確定預(yù)測(cè)性維護(hù)所處的發(fā)展階段，羅蘭貝格與德國(guó)機(jī)械工程行業(yè)協(xié)會(huì)、德國(guó)博覽會(huì)集團(tuán)共同開(kāi)展了一項(xiàng)大規(guī)模的企業(yè)調(diào)研，旨在清晰描述預(yù)測(cè)性維護(hù)方案的現(xiàn)狀，以及德國(guó)工程行業(yè)對(duì)預(yù)測(cè)性維護(hù)實(shí)際應(yīng)用情況。該項(xiàng)調(diào)查針對(duì)以下行業(yè)的相關(guān)公司：輸電工程/液壓傳動(dòng)、電氣自動(dòng)化/機(jī)器人技術(shù)、離散制造技術(shù)、軟件工程及數(shù)字化技術(shù)。本研究對(duì)該項(xiàng)調(diào)查的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)。（圖2）

預(yù)測(cè)性維護(hù)在德國(guó)工程行業(yè)中實(shí)際應(yīng)用情況

預(yù)測(cè)性維護(hù)是德國(guó)工程領(lǐng)域的關(guān)鍵議題之一：毫無(wú)疑問(wèn)，德國(guó)工程行業(yè)現(xiàn)已普遍接受并理解預(yù)測(cè)性維護(hù)這一重要的行業(yè)趨勢(shì)。有81%的受訪公司已經(jīng)著手深入解決這個(gè)問(wèn)題。

展望未來(lái)，許多公司仍難評(píng)估預(yù)測(cè)性維護(hù)作為成功要素的作用：近40%的公司認(rèn)為預(yù)測(cè)性維護(hù)是幫助穩(wěn)固并提升服務(wù)收入的關(guān)鍵所在和成功要素，對(duì)于未來(lái)業(yè)務(wù)的發(fā)展尤為重要。

圖1 預(yù)測(cè)性維護(hù)的邏輯

不同行業(yè)中存在普遍共識(shí)：盡管各細(xì)分產(chǎn)業(yè)對(duì)預(yù)測(cè)性維護(hù)的具體產(chǎn)品和應(yīng)用方式的理解上存在微小的差異，但我們的研究并未發(fā)現(xiàn)顯著的分歧。總體而言，在不同行業(yè)中，各公司的看法、發(fā)展?fàn)顩r和面臨的挑戰(zhàn)大體相似。

僅有少數(shù)公司提供了具體的預(yù)測(cè)性維護(hù)產(chǎn)品/服務(wù)：在工程領(lǐng)域，預(yù)測(cè)性維護(hù)實(shí)際可用“產(chǎn)品”的成熟度差異巨大。盡管近40%的受訪公司已在提供相關(guān)技術(shù)和服務(wù)，但大部分公司仍然在產(chǎn)品研究階段，或尚未開(kāi)始任何相關(guān)工作。

受訪對(duì)象認(rèn)為，預(yù)測(cè)性維護(hù)對(duì)客戶帶來(lái)的主要價(jià)值在于業(yè)績(jī)提升：79%的受訪對(duì)象表示，得益于更好的機(jī)器可用性、更長(zhǎng)的服務(wù)壽命以及更穩(wěn)定的工作等，客戶從預(yù)測(cè)性維護(hù)中獲得的主要益處是生產(chǎn)方面的優(yōu)異表現(xiàn)。相較而言，僅有不到五分之一的受訪公司將預(yù)測(cè)性維護(hù)看作削減維護(hù)成本的手段。（圖3）

大多數(shù)受訪對(duì)象期望預(yù)測(cè)性維護(hù)能推動(dòng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)：盡管關(guān)于預(yù)測(cè)性維護(hù)對(duì)財(cái)務(wù)方面的整體影響仍討論激烈，但受訪對(duì)象對(duì)于增長(zhǎng)預(yù)期的樂(lè)觀態(tài)度大于對(duì)負(fù)面效應(yīng)的擔(dān)心。從商業(yè)預(yù)期來(lái)看，80%的受訪對(duì)象預(yù)計(jì)預(yù)測(cè)性維護(hù)將會(huì)刺激其服務(wù)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)。相較而言，20%的公司更加關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)，擔(dān)心其現(xiàn)有的服務(wù)業(yè)務(wù)將可能受少量負(fù)面影響。

迫切需要和客戶需求取得一致：迄今為止，預(yù)測(cè)性維護(hù)的發(fā)展動(dòng)力主要來(lái)自于機(jī)械工程人員從技術(shù)角度希望改良產(chǎn)品的愿望。近90%的受訪對(duì)象承認(rèn)在對(duì)客戶以及終端客戶真實(shí)需求的理解上仍然存在不足。因此，即使供應(yīng)商承諾預(yù)測(cè)性維護(hù)的益處，仍然不確定客戶是否能夠認(rèn)同這些收益能增加顯著且可量化的價(jià)值。

系統(tǒng)性戰(zhàn)略和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)仍有不足：超過(guò)50%的受訪公司仍然沒(méi)有系統(tǒng)化方法——缺乏明確的商業(yè)模式、業(yè)務(wù)目標(biāo)和相應(yīng)的開(kāi)發(fā)預(yù)算。這也說(shuō)明目前發(fā)展方式主要受技術(shù)驅(qū)動(dòng)，未讓客戶共同參與。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為已基本掌握了支撐預(yù)測(cè)的主要技術(shù)：受訪對(duì)象認(rèn)為，預(yù)測(cè)性維護(hù)所需的技術(shù)已大體就位。不過(guò)，在部分領(lǐng)域仍存在挑戰(zhàn)，包括機(jī)遇分析和識(shí)別機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)模式及狀態(tài)數(shù)據(jù)微調(diào)預(yù)測(cè)性維護(hù)，從部件和機(jī)器層面發(fā)展到生產(chǎn)與系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn))層面進(jìn)行預(yù)測(cè)和決策支持。

許多企業(yè)尚未明確在價(jià)值鏈上的定位：預(yù)測(cè)性維護(hù)最復(fù)雜部分之一是將機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)適當(dāng)轉(zhuǎn)化為對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知以及客戶實(shí)際收益。約65%的受訪者表示其尚未明確自身定位。在一定程度上，這可能是由于企業(yè)(尤其是中小企業(yè))缺乏數(shù)字化專業(yè)知識(shí)與技術(shù)導(dǎo)致的。幾乎所有市場(chǎng)參與者都很難判斷客戶的“生態(tài)系統(tǒng)”和配套平臺(tái)未來(lái)會(huì)如何發(fā)展。但企業(yè)必須進(jìn)行自我調(diào)整應(yīng)對(duì)這些變化，清晰認(rèn)識(shí)預(yù)測(cè)性維護(hù)的邏輯和價(jià)值。由于預(yù)測(cè)性維護(hù)所涉及的數(shù)字化要素將不斷增加，有69%的受訪對(duì)象認(rèn)為與專業(yè)的外部伙伴合作(尤其在軟件和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域)“尤為重要”；40%的調(diào)查對(duì)象甚至未明確排除與直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手合作的可能性。

圖2 受訪企業(yè)類型結(jié)構(gòu)

圖3 客戶利益類別與相對(duì)重要性

仍未明確預(yù)測(cè)性維護(hù)的盈利模式：有90%的受訪對(duì)象提到了如何通過(guò)提供預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)盈利的問(wèn)題，這顯然是企業(yè)嘗試建立商業(yè)模式時(shí)候面臨的普遍困擾。原因之一是長(zhǎng)久以來(lái)，制造業(yè)的客戶不愿為數(shù)字化服務(wù)買單。受訪企業(yè)現(xiàn)在更多考慮基于成本的定價(jià)模式，而非基于業(yè)績(jī)表現(xiàn)“更數(shù)字化”的模式。（圖4）

不過(guò)，也有許多企業(yè)已經(jīng)清醒地認(rèn)識(shí)到，這項(xiàng)新的服務(wù)需要新的思維方式。例如，需要對(duì)接客戶的層級(jí)就有所不同。目標(biāo)對(duì)象不應(yīng)該再是車間工廠；與此相反，為了體現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)方案對(duì)公司整體目標(biāo)以及對(duì)關(guān)鍵業(yè)績(jī)指標(biāo)(KPI)的貢獻(xiàn)，必須同客戶的最高管理層直接開(kāi)展合作與對(duì)話。

在某些領(lǐng)域中，要真正實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)的價(jià)值需要獨(dú)立的、便于數(shù)字化的組織架構(gòu)，整合的產(chǎn)品/服務(wù)戰(zhàn)略。然而，當(dāng)前大多數(shù)的受訪對(duì)象仍是在原有的框架下提供預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)，同時(shí)在服務(wù)內(nèi)容方面(如KPI、定價(jià)、銷售、管控及垂直整合)的進(jìn)展也非常有限。

預(yù)測(cè)性維護(hù)市場(chǎng)的勝負(fù)尚未有定論：誰(shuí)能主導(dǎo)未來(lái)預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)的市場(chǎng)，是一個(gè)充滿爭(zhēng)議的話題。如今，所在領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)仍是硬件供應(yīng)商的核心競(jìng)爭(zhēng)力和優(yōu)勢(shì)。但這一優(yōu)勢(shì)未來(lái)能否延續(xù)，目前還不得而知。有大量受訪對(duì)象認(rèn)為來(lái)自其他行業(yè)的技術(shù)與平臺(tái)提供商可能成為他們的潛在威脅。這些競(jìng)爭(zhēng)者或許不具備行業(yè)應(yīng)用知識(shí)，但他們能夠在I T基礎(chǔ)架構(gòu)及大數(shù)據(jù)技術(shù)方面充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)。大多數(shù)受訪對(duì)象認(rèn)為預(yù)測(cè)性維護(hù)的未來(lái)主要機(jī)會(huì)將出現(xiàn)在軟件方面。（圖5）

預(yù)測(cè)性維護(hù)將在2020年之前取得突破

關(guān)于預(yù)測(cè)性維護(hù)市場(chǎng)滲透的速度，各方觀點(diǎn)大相徑庭；其中，對(duì)于傳感設(shè)備和連接技術(shù)的更新程度存在不確定性，對(duì)新安裝設(shè)備是否必須要接入到現(xiàn)有設(shè)備體系中存疑。用戶愿意以多快的速度、在多大程度上、在哪些內(nèi)部及外部存儲(chǔ)設(shè)備上允許對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)也尚未明確。但即便如此，仍有近50%的受訪對(duì)象認(rèn)為，在2020年前預(yù)測(cè)性維護(hù)能夠取得突破。這項(xiàng)調(diào)查結(jié)果再次表明了預(yù)測(cè)性維護(hù)數(shù)字化方面的特質(zhì)，即周期短、顛覆性強(qiáng)。

作為工業(yè)數(shù)字化領(lǐng)域一個(gè)潛在爆發(fā)點(diǎn)，預(yù)測(cè)性維護(hù)對(duì)德國(guó)工程行業(yè)的重要性毋庸置疑。因此，大多數(shù)公司已經(jīng)將其提上議事日程。雖然在此領(lǐng)域內(nèi)，技術(shù)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新理念正逐漸受到機(jī)械及零部件制造商的重視，但是在許多情況下，其他主要的成功因素(例如對(duì)用戶需求的精準(zhǔn)理解、商業(yè)模式與需求的妥善結(jié)合)尚未得到應(yīng)有的系統(tǒng)性思考。為了能夠在預(yù)測(cè)性維護(hù)市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位并獲得商業(yè)成功，除了建立必要的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)并提高大數(shù)據(jù)分析能力外，企業(yè)還需注意以下幾個(gè)方面：

圖4 預(yù)測(cè)性維護(hù)解決方案的不同定價(jià)模式

圖5 未來(lái)預(yù)測(cè)性維護(hù)市場(chǎng)細(xì)分的預(yù)測(cè)

不同創(chuàng)新流程的“市場(chǎng)拉動(dòng)”：必須要從客戶利益的角度出發(fā)，通過(guò)與客戶建立更為密切的協(xié)作，借鑒數(shù)字化領(lǐng)域的研發(fā)方式（例如設(shè)計(jì)思維與共同創(chuàng)新）來(lái)制定預(yù)測(cè)性維護(hù)方案。此外，還需要大幅加快研發(fā)速度并融入迭代式開(kāi)發(fā)的理念(快速失敗才能快速學(xué)習(xí))。

不同的市場(chǎng)策略的“數(shù)字化模式”：在利用創(chuàng)新的、基于軟件的定價(jià)模式和銷售理念向客戶傳達(dá)產(chǎn)品價(jià)值的同時(shí)，企業(yè)還必須為客戶提供具體可量化案例，需要與過(guò)往不同的、管理更廣泛利益相關(guān)方的理念與方法。同時(shí)，企業(yè)必須認(rèn)真思考客戶如何看待他們?cè)趦r(jià)值鏈(以B 2 C模式為基礎(chǔ))上的定位與重要性，如何使客戶接受預(yù)測(cè)性維護(hù)的費(fèi)用。

不同合作形式的“網(wǎng)絡(luò)化方法”：在系統(tǒng)性構(gòu)建核心能力的同時(shí)，企業(yè)必須專注于建設(shè)自身優(yōu)勢(shì)、提高附加值。此外，企業(yè)還應(yīng)以更開(kāi)放的心態(tài)積極加強(qiáng)與合作方的緊密聯(lián)系，從而完善提供預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)所需的技能、技術(shù)和基礎(chǔ)架構(gòu)。如有必要，企業(yè)甚至需要與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手合作，或者與其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)和第三方行業(yè)中的公司進(jìn)行合作。

同其他行業(yè)一樣，數(shù)字化也是機(jī)械工程領(lǐng)域中的一個(gè)必然趨勢(shì)。即使不考慮數(shù)字化帶來(lái)的商業(yè)機(jī)遇，也沒(méi)有任何一家公司能夠承擔(dān)起拒絕數(shù)字化變革所帶來(lái)的損失。在預(yù)測(cè)性維護(hù)這一議題上，管理層同樣需要通過(guò)制定清晰的戰(zhàn)略和系統(tǒng)性的商業(yè)模式來(lái)積極把握機(jī)遇。

預(yù)測(cè)性維護(hù)并不是解決企業(yè)在產(chǎn)品、市場(chǎng)覆蓋、服務(wù)水平等方面問(wèn)題的萬(wàn)靈藥。服務(wù)業(yè)務(wù)需要作為公司整體戰(zhàn)略的一環(huán)而進(jìn)行不斷分析與完善。如果企業(yè)希望在服務(wù)業(yè)務(wù)中獲得可持續(xù)的成功——不僅優(yōu)化內(nèi)部產(chǎn)品和效率且與客戶建立長(zhǎng)期的信任合作關(guān)系，成為一個(gè)對(duì)客戶有價(jià)值的合作伙伴，那么企業(yè)就必需以客戶為中心，明確在預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)方面的自身需求以及潛力，這一點(diǎn)勢(shì)在必行。

羅蘭貝格管理咨詢公司

責(zé)任編輯：王少青

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