普華永道：未來制造業中的5G(14頁).pdf

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1、未來制造業中的5G 新的無線標準將如何加速自動化進程？新的無線標準將如何加速自動化進程？ 3 PwC 5G in manufacturing 概要概要 第四次工業革命（4IR）所依賴的技術大多已經完備 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、高級傳感器和物聯網（IoT）、云 計算、虛擬和增強現實、先進數據分析 這些技術無論是應用于供應鏈、生產過程 還是提供給客戶的產品和服務，大多數制造企業都認同這些技術的價值，但目前卻很少 有企業在整個運營過程中押下重注來部署這些技術。 與美國制造業協會在2019年的研究表明，超過半數的制造商僅處于嘗試新興技 術的起步階段

2、，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、幾乎瞬時的數據連接 這是支持智能 工廠、互聯供應鏈和物聯網賦能產品等愿景的關鍵組成。 5G也許無法立即提升4IR的內在生產力，但無論哪個制造商都無法忽視它的潛力，在不 久的將來，5G將助力工廠實現許多新技術和新流程的應用。 3 未來制造業中的5G 暢想智能制造暢想智能制造 現代工廠已然是一個高度復雜的環境。即便不是現實情況，4IR有望推動各種組織在制造 業實現全方位的數字化。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，管理生產計劃

3、，保證供給并安排工廠內的 各項活動。 想象一下5G網絡是如何改造工廠的：5G的網速高達10Gbps，遠超wi-fi，而且其接近于零 的延遲將會減少人們先前對于無線協議的速度和可靠性方面的擔憂。擺脫了有線網絡， 5G將帶來更高的靈活性，支持高速的制造環境。與有線網絡或以前的無線設備相比，部 署了5G網絡的工廠可以將更多傳感器納入網絡連接，最終實現萬物互聯（詳見表1）。 來源： 表表1. 5G的技術規格遠遠超過其他無線協議的技術規格遠遠超過其他無線協議 指標指標 延遲 描述描述Wi-Fi6 20 毫秒 （ms） 4G 3050 毫秒 5G 110 毫秒 可靠性/可用性在不丟包的情況下，網絡在信息源

4、 和目的地之間傳輸數據的效率如何 99.99%99.99%99.99% 吞吐量在給定時期內，數據從一處傳輸 至另一處的理論最大數據量 300 Mbps 1 Gbps 速率（項目驅動） 每個用戶或設備的預期實際速度2050 Mbps 高達1 Gbps 連接密度單位區域內連接的設備數每單位8臺 能耗耗電量水平比較中等高 數據發送方和接收方之間的延遲 延遲越低，體驗就越“實時” 9.6 Gbps 1 Gbps 每單位12臺每單位100臺 中等 實時、大容量、低延時的應用 10 Gbps 4 未來制造業中的5G 5G如何提高生產力？以下方面最有潛力實現優化： 生產優化。生產優化。實時獲取設備、庫存和生

5、產的數據，使企業可以詳細地分析生產模式。 根據這些信息，企業就可以確定工廠生產活動的正確順序，使流程最優化，同時有 助于提高生產周期的流暢性，減少浪費。 模塊化工廠。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，從而創造一個能夠實現大規模定 制和按需生產的環境。 企業連通性。企業連通性。5G有助于工廠的基礎設施、運營技術和資源與企業IT系統的整合，優 化工廠生產流程并實現遠程控制。 人機界面。人機界面。5G的高速度和大密度可以為員工提供移動數據和可視化解決方案的手段， 例如平板電腦和增強現實裝備，讓員工能與機器和產品進行可

6、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。供應鏈整合。隨著供應鏈透明度的提高，5G網絡集成到工廠生產工具中可以保證快 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延遲，提高效率。 預防性維護。預防性維護。密集的傳感器陣列能幫助企業即時監控生產設備的狀態，反過來也使 企業可以根據需要對設備進行定期維護，在問題出現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。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境， 現場所需的員工更少，緊急關閉信號響應更靈敏。 以一家生產噴氣發動機金屬葉盤的德國制造商的經驗為例。制造葉盤的過

7、程漫長而復雜， 導致次品率高達25%，而且在產品完工之前無法識別出有問題的葉盤。安裝能夠實時檢 測潛在故障的傳感器，并利用5G網絡將它們連接起來后，制造商就能夠在故障發生之前 停止機器。結果是：次品率顯著下降，葉盤的單個平均生產成本節省了數千歐元。 與有線網絡或以前的無線設備相比，部署了與有線網絡或以前的無線設備相比，部署了5G網絡的工廠可以將更多傳感器網絡的工廠可以將更多傳感器 納入網絡連接，最終實現萬物互聯。納入網絡連接，最終實現萬物互聯。 5 未來制造業中的5G 評估 面臨的挑戰 關于未來工廠的暢想固然十分迷人，但想要實現并非易事。5G賦能自動化生產所面臨的 挑戰主要有兩個方面：即技術挑

8、戰和財務挑戰。 技術挑戰技術挑戰 自動化生產技術的復雜性是一個主要限制因素。最近對制造商開展的一項調查顯 示，大多數工業企業尚未部署與4IR相關的技術（詳見下頁，表2）。 此外，即使是已經在新技術部署方面走在前面的企業，對于將其工廠完全轉變為無線的生 產環境仍然心存擔憂。長期以來，制造商一直依賴于封閉、硬連接的工廠系統，因為這樣 的系統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環境中，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而言，因為工廠車 間是非常困難和嘈雜的環境。依賴于開放式云連接的無線系統不可能做到100%安全。雖 然將5G網絡作為一個完全封

9、閉的系統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，但數字化工廠的一個非凡優點在于，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。 7 PwC 5G in manufacturing 17% 23% 表表2. 產業供應鏈企業正通過人工智能、機器學習或深度學習等技術提

10、升核心能力產業供應鏈企業正通過人工智能、機器學習或深度學習等技術提升核心能力 13% 24% 41% 15% 24% 41% 0% 12% 33% 3% 15% 27% 服務成本優化服務成本優化供應鏈分割供應鏈分割端到端供應鏈規劃端到端供應鏈規劃智慧物流智慧物流供應鏈透明度供應鏈透明度 無數字化經驗的企業 所有企業 擁有豐富數字化經驗的企業 6 未來制造業中的5G 問：您將人工智能、機器學習或深度學習等技術應用于企業的哪些方面？問：您將人工智能、機器學習或深度學習等技術應用于企業的哪些方面？ 受訪對象：1,601家企業。 來源：2020年全球數字化運營調研 43% 7 未來制造業中的5G 財務

11、挑戰財務挑戰 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，就是企業對5G網絡的投資能否為其創造足夠的價值，助其繼續發展？ 決定工廠是否部署5G取決于三個相關因素。 成本。成本。部署5G的絕對成本取決于工廠的規模和業務范圍。這不僅包括5G網絡本身的 能力，還包括需要聯網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。效率。5G技術很大一部分財務效益來自預期的效率提升。最近對多個行業的 高管進行了調研，了解他們對4IR影響企業運營效率的預期。（雖然這項調查是在 2018年進行，但其結果在今天同樣適用。）受訪的高

12、管們認為，4IR對其運營效率的 總體影響將是顯著的（詳見表3）。 生產力。生產力。我們的研究表明，許多制造業部門的生產率仍遠低于平均水平。4IR的主要目 標是提高工廠產出，而5G將是實現這一目標的關鍵。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 養所需的停機時間，更快速地調整生產線，從而提高工廠的產出。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延誤。 問題在于，生產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

13、價值。 表表3. 3. 通過第四次工業革命預計每年降低的成本通過第四次工業革命預計每年降低的成本 來源：2018年全球數字化運營調研 3.7%航空航天、國防和安全航空航天、國防和安全 3.9%化學化學 3.9%汽車汽車 3.7%電子電子 4.2%森林資源、紙業和包裝森林資源、紙業和包裝 3.4%工程建筑工程建筑 3.6%工業制造工業制造 3.2%運輸與物流運輸與物流 3.2%金屬金屬 8 未來制造業中的5G 與4IR其他更為成熟的技術一樣，5G也給制造商帶來了挑戰。企業了解5G與4G、wi-fi和 其他無線協議相比具有技術優勢，也認同應用5G能夠實現業務轉型，提高效率和生產力， 從而比競爭對手

14、更有優勢。 但問題總是會出現：部署5G對于企業已經投入數百萬美元的IT系統意味著什么？部署5G 的困難和顛覆性有多大，企業應該如何著手？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。如果企業領導 者單純考慮5G對個別設備或者工廠的影響，那么企業很少會部署5G。換言之，5G能夠解 決什么問題、整體生產力可以提高多少，企業需要用更長遠、更具有戰略性的眼光來分析。 持有這種想法的企業領導者，不是以設備為單位計算5G的價值，而是從整體戰略的角度 來考慮：這種新技術對我們的生產力或增長戰略有什么意義，亦或

15、對我們工廠的規劃布局 有什么影響？ 一些有遠見的企業已經開始將5G技術與其他4IR技術結合起來。這些企業并非已經解決了 5G的價值問題，而是因為他們的企業文化和戰略中含有悠久的創新因子，并且堅信創新 最終會帶來增長，即使現在他們尚無法計算出具體的數值。 當然，這樣的企業并不會盲目地部署新技術。這些企業有著相當嚴格的規則來應對創新挑 戰 典型的做法是牢牢掌控新技術測試和擴大應用規模的進度，提升每一步選擇為企 業創造價值的機率。 5G 價值主張 10 PwC 5G in manufacturing 電信服務供應商的角色電信服務供應商的角色 無論企業文化如何傾向新技術測試和擴大應用規模，大多數企業都

16、會發現，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驗 和視野，能夠提供數字化工廠所需的完整網絡生態系統。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網絡中產生 和接收的數據傳輸給客戶，這意味著電信公司要為他們的制造業客戶提供最大的商業價 值，并確保其工作與制造商的發展戰略相一致。因此，電信公司不能只是簡單地向制造商 提供所需的5G網絡容量和連接硬件。 后新冠疫情后新冠疫情時代的時代的5G和和4IR 5G將在工業制造業發揮重要作用，加速4IR相關技術的部署并擴大其影響，新冠肺

17、炎疫 情則很可能會進一步突顯企業通過更自動、更智能、更有彈性的供應鏈所獲得的價值。 5G賦能的4IR具有的獨特優勢在推動工廠車間自動化以及將新服務整合到各種產品的過 程中得以展現，使其成為企業在后新冠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生事件，但對企業以及經濟、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消失也可能持續數年。新 冠肺炎不僅在加速現行的發展趨勢（如自動化和不平等），同時也遏制了前不久還聲勢 浩大的發展勢頭（如全球化進程）。認識到全球面臨的挑戰，主動吸取疫情大流行帶來 的教訓，利用現有的工具和技術，我們可以開辟一條與之相適應的新路線。將

18、企業面臨的最具顛覆性的挑戰總結成一個ADAPT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，在一個充滿挑戰的經濟環境中部署這些新技術，需要企業持有一種不同的心 態 充分考慮到新技術在釋放價值過程中的重要作用，企業可以專注于以下關鍵優 勢，最大限度地利用5G投資和4IR相關技術。 更大程度的自動化更大程度的自動化。5G的出現為希望實現自動化操作、提高生產力和增加靈活性的企業

19、 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。 增長的并購活動增長的并購活動。計劃進行戰略性收購以提升其4IR能力的企業可能會發現，即將到來的 經濟放緩會降低其收購目標的估值。 更智慧的供應鏈更智慧的供應鏈。擔心貿易沖突的美國企業首席執行官們正在改變他們的供應鏈和采購 戰略。4IR相關技術與5G網絡相結合，不僅能讓企業轉移或縮短供應鏈，還能促進供應 鏈更智能、更快速。通過物聯網、區塊鏈實時共享賬本記錄和人工智能分析將可以實現： 更加靈活和透明的全球化軌跡，以及更快的定制、創新和響應時間。 更高的收入和

20、客戶忠誠度更高的收入和客戶忠誠度。越來越多的企業使用5G服務來開發4IR相關技術驅動的新產 品和服務，并將這些技術嵌入到傳統的類似產品中，以創造新的收入來源。 9 未來制造業中的5G 11 PwC 5G in manufacturing 相反，他們必須開發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利益。例如，德國 電信正與制造業合作伙伴進行5G試驗，為運輸機器人配備3D攝像機，以便將動態路線 規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

21、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驗的服務供應商合作。這種 B2B2C合作的優點在于能夠結合各方優勢以實現協同效應 一方面是電信運營商在 5G網絡的專業知識，另一方面是服務供應商對工廠運營的理解和經驗（詳見下頁“現實 世界中的5G”）。 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，如果要開發端到端的解決方案來應對部署5G面臨的挑戰，就必須培養強大 的創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有效應對大流行病的五

22、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 雜經營環境的工業制造商而言，但這并不能成為不作為的托辭。對政府、企業和機構來說， 高級別應對措施的基本要素是類同的。 修復。修復。首先，利益相關者需要解決疫情危機帶來的經濟損失。政府的任務是解決國債增加、 稅基減少和短期支出增加，而企業則需要解決資產負債表表現糟糕、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。反思。政府和企業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。企業必須重新思考其運營模式、供應鏈和商業模式。出于安全、 經濟和危機管理的考慮

23、，各國需要考慮哪些部分需要確保本地化生產。更廣泛地說，國家 和組織都需要反思成功的意義，找出可以指引物質生產、社會和環境發展方向的新措施。 重新配置。重新配置。政府和組織必須進行系統性反思，重新配置公共和商業機構。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，包括醫療、法律、教育和稅收在內的體系必須要重 新配置，進一步提高效率、效力和彈性。 報告。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、監管機構和利 益相關者將要求披露更多實時信息，包括從現金流到員工健康狀況等各個方面。 重啟。重啟。

24、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：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。 10 未來制造業中的5G 12 PwC 5G in manufacturing 現實世界的現實世界的5G Ansgar Bergmann是法蘭克福Kion集團技術和創新部門的項目經理，Kion集團是一家 工廠自動化和通信系統的主要供應商。Bergmann負責數據和移動網絡，并領導了多 個數據分析和通信方面的研究項目。最近B

25、ergmann向談及他的制造業客戶 在考慮工廠車間部署5G網絡時面臨的挑戰，以及他的公司怎樣幫助客戶克服這些挑 戰。 對于對于5G給制造商帶來的潛力給制造商帶來的潛力，您的客戶感興趣嗎您的客戶感興趣嗎？ Bergmann：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 態度，因為最新推出的5G技術尚未完全實現。這很大程度上也取決于公司的類型和 規模。期望從制造過程中獲益的公司，以及大型科技導向型企業（如汽車制造商）， 對5G技術表現出了更大的興趣，并且已經與我們這樣的供應商展開對話。但也有一 些企業目前還未啟動任何與5G相關的活動。顯然，5G網絡可能并非適合所有人。 您認為是

26、什么阻礙了企業部署您認為是什么阻礙了企業部署5G？ 我們認為有三個主要因素。首先是可靠性和安全性。許多企業目前有部分硬連線的基礎設 施。由于缺乏使用經驗，企業對于移動連接（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而言，網絡連接中斷將對工廠的生產產生嚴重的影響。只有當 技術效益和成本優勢明顯，并且風險最小時，對wi-fi以外的移動網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驗。此外，企業對于新系統的最終操作以及后 續成本也缺乏了解。 第三個因素是可用性。目前尚沒有真正獨立且

27、通過時間檢驗的工業5G基礎設施，也沒有 足夠的工業兼容通信組件可用。到目前為止，只有少數模塊制造商已經開始為制造業生產 可用于調制解調器的5G模組。 考慮到這些擔憂考慮到這些擔憂，您認為制造商將如何推動您認為制造商將如何推動5G的應用的應用？ 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。一些企業已經在測試部署5G的可能 性，并在尋找正確的商業模式。然而，由于制造業相關的5G技術尚未有新突破，5G在 工業中真正得以應用可能還需等待數年時間?？梢灶A料的是，許多混合系統在初期將會 占據上風，就是舊技術與5G技術并存。

28、沒有足夠的經驗，客戶不會愿意完全停用現有 的通信基礎設施，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 系統是不切實際的。 11 未來制造業中的5G 5G_in_manufacturing_FINAL_vPRESS_07_27_20.indd 11 12 未來制造業中的5G 幾乎沒有制造商會懷疑5G網絡能給他們的工廠帶來巨大的運營效益，但全無線系統所涉及 的成本、潛在的商業價值和安全性的綜合考慮，可能會在今后一段時期減緩5G網絡的部署。 但是，這些擔憂不會阻止企業領導者對5G業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。電信公司等希望參與5G部署的服務供

29、應商應投資開發完整的產 品生態系統，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成本 平攤到各個行業的制造商上。 總之，有意愿盡早部署5G技術的企業應該從戰略角度看待5G的價值，從其對提高生產力 和公司整體競爭優勢的視角制定長遠計劃。與其他真正的新技術發展一樣，只有積累了應 用經驗，5G的眾多優勢才會凸顯出來。 總結 欲進一步了解如何賦能您的5G未來之旅，請聯系： 中國中國 周偉然周偉然 全球科技、媒體及通信行業主管合伙人 +86 (755) 8261 8886 高建斌高建斌 中國內地科技、媒體及通信行業主管合伙人 +86 (21) 2323 3362 宋爽宋爽 中國內地通

30、信行業主管合伙人 +86 (10) 6533 2216 方蘊萱方蘊萱 香港通信行業主管合伙人 +852 2289 1314 美國美國 Anil Khurana 全球工業制造行業主管合伙人 +1 (734) 773 8902 Steve Pillsbury 美國執行總監 +1 (773) 383 1263 德國德國 Reinhard Geissbauer 全球數字化運營合伙人 +49 (170) 939 1263 Jens Niebuhr 德國服務合伙人 +49 (211) 3890195 英國英國 Rolf Meakin 全球通信行業主管合伙人 +44 (78) 0124 7677 聯系方式聯系方式 13 未來制造業中的5G 秉承“解決重要問題，營造社會誠信”的企業使命。我們各成員機構組成的網絡遍及157個國家和地區，有超過27.6萬名員工，致力于在審 計、咨詢及稅務領域提供高質量的服務。如有業務需求或欲知詳情，請瀏覽。 本文僅為提供一般性信息之目的，不應用于替代專業咨詢者提供的咨詢意見。 2020 。版權所有。系指網絡及 / 或網絡中各自獨立的成員機構。詳情請進入