IIoT工业4.0

如何计算数字变换的ROI

简化和优先考虑智能工厂升级的数字愿景，并在回报计算中考虑硬和软节约。

由帕克斯顿Shantz 2021年9月6日

礼貌:Caron工程

学习目标

许多公司没有实现数字化转型的增长，因为他们看不到投资回报(ROI)的回报。
确定数字视觉的优先级需要关注控制系统和资产管理系统。
制造执行系统(MES)和企业资源计划(ERP)的升级可以帮助企业实现ROI回报。

虽然智能制造和数字化转型继续在物流、包装、过程控制、装配和制造领域获得吸引力，但许多设施仍在抵制改变和使用相同的旧设备和流程。最主要的原因?没有现成的关于投资回报(ROI)或价值时间(TTV)的信息来支持对其进行投资。

有时候，项目发起人会推动项目的技术优势获得批准。大多数工程师和工厂经理需要提供更传统的理由。如果推动工业4.0计划需要ROI或TTV数据，这里有一些建议和研究，以帮助事情进展。

数字转型真的有投资回报率吗?

请记住，对许多首席财务官(cfo)来说，进行前瞻性战略投资的责任相对较新。近年来，他们更关注财务报告，管理公司的资产和现金管理所有权。将这种理解与首席财务官的受托责任结合起来，就清楚了为什么首席财务官需要具体数据来证明任何技术投资决策的合理性。

当然，对于那些转型速度不够快的公司来说，坊间的信息肯定会让它们慢慢死去。无数的图表预测了工业4.0将带来的指数级增长。但是很多这样的信息已经流传多年了。它经受住了时间的考验吗?是否有真实的ROI和TTV数据?

如果我们退后一步，2017年的增长预测预计从2017年到2023年，工业4.0将经历37%的复合年增长率(470亿美元到3100亿美元)。相比2019年的一份类似报告该公司于2016年开始研究，并对2020年至2027年的复合年增长率进行了重新预测，为14.6%。

尽管这两个数据点支持了对工业4.0的预期可能过于乐观的事实，但它们也说明了许多错误信息是如何使数字转型变得比实际需要的更复杂和更困难的。这种错误信息往往源于公司出售不必要的硬件和软件解决方案，目的是将用户锁定在一个独特的解决方案中。这些新技术和概念——数字视野——的真正最终目标是更广泛、更开放、更强大的东西。

简化和优先化数字视觉:三个组成部分

为了避免这种复杂性和不准确的ROI和TTV计算，重要的是简化数字视觉并将其优先级划分为一个可以逐步实现的计划。通过这个过程可以更好地理解需求，并使公司更好地准备为每个步骤选择正确的技术合作伙伴。

为了简化和优先考虑数字愿景，首先考虑制造业的数字转型如何集成三个关键业务组件:

监控和数据采集(SCADA)，可编程逻辑控制器(PLC)和控制(机器自动化)
制造执行系统(MES)，包括:(零件追溯、机器监控和机器管理，即配方等)
企业资源计划(ERP)，其中包括:(AP/AR，原材料，采购订单，库存，调度和跟踪)。

实现较大的盈利能力和竞争性收益需要三个业务组件的无缝集成。然而，重要的是要从机器自动化水平开始，然后纳入MES，最后纳入ERP。遵循这条路径的原因是基于数据需求，但也因为这是最容易的开发路径。

图1:选择优先使用开放技术的数字转型合作伙伴，包括与所有开放现场总线系统的水平通信和通过OPC UA、MQTT、AMQP等进行的垂直通信。礼貌:Beckhoff自动化

PLC/控制技术的ROI考虑

由于PLC/控制是制造业中最知名和理解的组件之一，许多非常好的工业4.0解决方案可以添加到现有的PLC/控制平台上。卡隆工程就是一个很好的例子。Caron Engineering成立于1986年，与机床用户合作了36年，将机床数字化。

针对无人值勤操作，Caron Engineering提供了一种现成的工具监控自适应控制(TMAC)。这种技术已经安装了5000多个，已经证明很容易集成到任何类型的计算机控制的切割机床，成本大约在1万到2万美元。TMAC提供了28%的平均投资回报率和即时TTV，通过使用先进的传感器提供机器健康信息，使维护部门能够预测潜在的停机时间。

这个例子是比较典型的，它是如何容易地计算一个有吸引力的ROI和TTV数字转换PLC/控制。无论是集成交钥匙解决方案、与集成商合作还是与自动化供应商合作，都很容易瞄准并量化获得特定利益所需的投资。然而，向上游移动，整合MES和ERP, ROI和TTV值变得更加难以量化。

对MES和ERP升级的ROI考虑

对MES和ERP系统来说，ROI比较难计算，因为估计ROI需要关于成本和收益的详细信息——这对这些系统来说可能是一个挑战。对于其中的每一个，用户都可以确定数字转型将带来好处，但实际的好处是什么还不确定。此外，ROI计算可能会错过许多软回报。

如果MES和ERP系统是复杂的，考虑一个增量和迭代的过程，允许更好的利益定位。这个过程允许用户专注于一个特定的问题，并立即发现硬节约和软节约。

对于MES来说，硬节约的典型起点是质量差，而对于ERP来说则是低效的调度。这两个问题导致返工，报废，浪费生产时间，导致成本过高。适当量化这些成本将为MES和ERP提供一个定义明确且有意义的投资目标。

下一步是评估潜在的软储蓄。这是MES和ERP系统蓬勃发展的地方，也是实现数字化转型的真正目的所在。在这个阶段，识别和量化可以自动化的手工任务是很重要的。通过允许MES和ERP系统立即做出关键决策，消除人工干预的时间、挑战和限制。自动化决策将提高公司的竞争力。然而，对于ROI的计算，公司应该关注节省的时间和可以消除的冗余任务。

图2:Caron Engineering的TMAC解决方案提供多通道监控，以帮助提高机器和工具的健康状况，提供28%的投资回报率和简单集成的切割机使用基于pc的控制。礼貌:Caron工程

工业4.0投资回报率:关注眼前的问题和解决方案

当沿着迭代ROI估算的道路走下去时，要关注眼前的问题及其解决方案。从长远来看，数字化转型肯定会带来好处，所以要避免试图适应工业4.0各个方面的陷阱。努力寻找技术合作伙伴，帮助公司实现转型。每个阶段的合作伙伴可能不同。

选择专注于将PLC/控制、MES和ERP系统数据统一为信息的合作伙伴，以解决制造效率低下的问题，继续支持员工参与创新，并建立在标准的工业硬件、软件和通信协议上。

帕克斯顿Shantz,数字制造业经理，Beckhoff自动化有限责任公司．由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．