Cinco lições das linhas de frente da indústria 4.0

Manufacturers recognize that Indústria 4.0 Cria oportunidades significativas para reduzir seus custos e melhorar a flexibilidade, produtividade, qualidade e velocidade. No entanto, a implementação de tecnologias industriais digitais provou ser um desafio. Muitas empresas têm lutado para projetar um programa de transformação que captura os benefícios e cria valor. 

Para ajudar os fabricantes a desenvolver suas iniciativas, temos informações destiladas das linhas de frente do setor 4.0. (Veja a barra lateral “Sobre este relatório”.) O resultado é um conjunto de cinco lições:

• Use a indústria 4.0 para acelerar melhorias operacionais.  
• integrar recursos e tecnologias novos e existentes.
• Gerencie a arquitetura da informação como um facilitador crítico. Análises do Industry 4.0 e uma recente turnê de descoberta de clientes. Facilitar um passeio de descoberta geralmente faz parte do apoio multifacetado da BCG à transformação digital de uma empresa industrial. O passeio permite que um cliente colete informações sobre os desafios e vantagens da implementação de um conjunto de tecnologias digitais. A equipe do cliente - incluindo o CEO e os líderes de regiões, unidades de negócios e funções - visita ou tem discussões com empresas que têm experiência pertinente. O passeio inclui empresas que representam um conjunto diversificado de indústrias, bem como fornecedores que podem fornecer perspectivas sobre soluções e tendências tecnológicas inovadoras. Além de representar um conjunto diversificado de indústrias, as empresas incluíram players multinacionais bem estabelecidos que implementaram os fornecedores de tecnologias do setor 4.0 e de tecnologia de startups que possuem soluções inovadoras. A equipe também realizou discussões com vários especialistas em BCG em todo o mundo. 
• Thoughtfully design the transformation roadmap.
• Approach Industry 4.0 as a change management project.

Companies that follow these guiding practices have emerged not only as frontrunners in adopting Industry 4.0 but also as organizations well positioned to capture the benefits of digital technology in all aspects of their business.

Use Industry 4.0 to Accelerate Operational Improvements

Indústria 4.0 compreende várias tecnologias digitais que estão reformulando a produção e facilitando a digitalização dos processos principais. (Veja a exposição.) As empresas líderes estão implementando essas tecnologias para acelerar o impacto comercial dos programas de melhoria operacional, como o gerenciamento enxuto. De fato, os pioneiros normalmente não consideram a indústria 4.0 como um novo paradigma de produção, mas como uma alavanca para maximizar e acelerar os benefícios de outros programas. Os implementadores geralmente tornam os processos mais eficientes (remova “resíduos”, na terminologia enxuta) e, em seguida, implante as tecnologias da Indústria 4.0 dentro desses processos para maximizar o desempenho e sustentá -lo em alto nível. Vimos empresas gerar o maior valor implementando o Lean Management e o Industry 4.0 juntos, em vez de independentemente ou sequencialmente. 

É essencial que uma empresa implemente apenas as tecnologias valiosas para abordar pontos de dor específicos e melhorar operações e processos. No entanto, avaliar os benefícios das tecnologias individuais da indústria 4.0 em um contexto específico e decidir qual implementar primeiro pode ser um desafio. A abordagem comum é usar um caso de negócios tradicional para quantificar o retorno potencial do investimento e determinar o prazo para alcançar um retorno positivo. Os casos de negócios são eficazes para avaliar os benefícios diretos e indiretos de muitas tecnologias da indústria 4.0, incluindo robôs avançados, realidade aumentada e computação em nuvem. Para algumas tecnologias, como integração horizontal e vertical do sistema, também é necessária uma avaliação qualitativa para entender completamente o valor, porque é mais difícil quantificar os benefícios que a colaboração aprimorada renderá.  

Os fabricantes devem implementar algumas tecnologias que produzirão retornos rápidos para demonstrar o valor e criar impulso, bem como alguns que terão tempo de retorno mais longo, mas ajudará a empresa a alcançar sua visão estratégica geral. Como discutimos em Cortando para valorizar na indústria 4.0= (BCG Focus, dezembro de 2016), as empresas devem abordar a corrida para a indústria 4.0 como uma série de sprints, mas devem gerenciar seu programa como uma maratona. (Veja a barra lateral “Indústria 4.0 impulsiona vantagens tangíveis”.) Novas maneiras de gerar valor a partir da indústria 4.0 ainda estão sendo descobertas, e o valor aumentará à medida que as soluções se tornarem mais maduras e amplamente adotadas. De fato, algumas das tecnologias, como as seguintes, ainda estão em um estágio inicial em termos de maturidade ou adoção. 

Implementers have already captured impressive benefits from Industry 4.0. (See the sidebar “Industry 4.0 Drives Tangible Advantages.”) New ways to generate value from Industry 4.0 are still being discovered, and the value will increase as solutions become more mature and widely adopted. Indeed, some of the technologies, such as the following ones, are still at an early stage in terms of maturity or adoption. 

• Simulação. Tecnologias de simulação, como o Twin Digital (que permitem a criação de representações virtuais de objetos, processos e sistemas físicos), têm o potencial de reduzir o tempo de comissionamento, facilitar a codificação de máquinas e melhorar a qualidade. As empresas podem usar tecnologias de simulação para solucionar problemas em potencial em uma linha de produção antes mesmo de colocá -la no lugar. 
• robôs avançados. À medida que a tecnologia avança, os robôs poderão aplicar a saída de algoritmos e tornar as decisões apropriadas para o contexto. Por exemplo, uma startup de tecnologia dos EUA projetou robôs que usam sistemas de visão e inteligência artificial para analisar a forma e as dimensões de um produto e aplicar essas informações para determinar como buscá -las. Esta é a aplicação inicial de uma mudança potencialmente disruptiva.  Today, the use of advanced robots is mainly limited to collaborative robots, which work in close proximity to humans and are easily programmable. As the technology progresses, robots will be able to apply the output of algorithms and make decisions appropriate for the context. For example, a US technology startup has designed robots that use vision systems and artificial intelligence to analyze the shape and dimensions of a product and apply this information to determine how to pick it up. This is the initial application of a potentially disruptive change. 
• Big Data and Analytics. Um desenvolvimento muito promissor é o uso de big data e análises avançadas para controlar um processo de produção e identificar possíveis erros e problemas de qualidade desde o início. Por fim, os fabricantes devem procurar usar análises avançadas para automatizar totalmente a tomada de decisões, com a intervenção humana se tornando uma exceção. Mas adicionar recursos pode representar desafios. Por exemplo, uma empresa que implementa a fabricação aditiva citou a dificuldade de integrar a programação de software e outros novos recursos com as habilidades tradicionais de fabricação. Para integrar as capacidades novas e tradicionais, as empresas geralmente precisam alterar primeiro a mentalidade dos gerentes, para que sejam mais receptivos a buscar novas tecnologias e oportunidades.  Manufacturers are building experience in applying big data and analytics to enable predictive maintenance and energy management. A very promising development is the use of big data and advanced analytics to control a production process and identify potential errors and quality issues early on. Ultimately, manufacturers should seek to use advanced analytics to fully automate decision making, with human intervention becoming an exception.

Integrate New and Existing Capabilities and Technologies

To implement Industry 4.0 effectively, companies must develop a new, nontraditional set of capabilities and integrate it with their existing one. But adding capabilities can pose challenges. For example, a company implementing additive manufacturing cited the difficulty of integrating software programming and other new capabilities with traditional manufacturing skills. To integrate new and traditional capabilities, companies often need to first change the mindset of managers so that they are more receptive to pursuing new technologies and opportunities. 

Em muitos casos, as empresas estão lutando para contratar funcionários com os recursos necessários para a indústria 4.0. Significativamente, descobrimos que os recursos técnicos relacionados à ciência de dados não são suficientes por si mesmos, porque a aplicação de novas soluções e algoritmos tecnológicos requer experiência aprofundada com os processos específicos de uma empresa. Embora a amplitude dos recursos necessários signifique que um implementador precisará de algum grau de suporte externo (de fornecedores e consultores, por exemplo), ele não pode confiar apenas em recursos externos. O desenvolvimento de determinadas capacidades internamente será muito mais eficaz e sustentável, uma vez que o pessoal tem experiência e conhecimento específicos da empresa. As empresas que devem responder é quais recursos devem ser construídos internamente. Parcerias estratégicas com institutos de pesquisa e universidades podem ser eficazes para construir capacidades internas e obter uma perspectiva de um insider sobre o desenvolvimento de inovações inovadoras. Descobrimos que a grande maioria dos implementadores e fornecedores de tecnologia está colaborando com esses parceiros externos. Algumas empresas também estão desenvolvendo incubadoras e fazendo investimentos em startups. (As empresas industriais usam OT, como sistemas de controle computadorizados, para monitorar processos e equipamentos de produção e fazer ajustes para melhorar o desempenho.) No futuro, a função de TI precisará estar fortemente envolvida nos programas de excelência operacional, porque será integrante a iniciativas destinadas a melhorar as operações.

Capabilities that are essential to a company’s future competitive advantage should be developed internally. Strategic partnerships with research institutes and universities can be effective for building in-house capabilities and gaining an insider’s perspective on the development of breakthrough innovations. We found that the vast majority of implementers and technology vendors are collaborating with such external partners. Some companies are also developing incubators and making investments in startups.

A related challenge is the convergence of the traditionally separate domains of information technology (IT) and operational technology (OT), mainly driven by the adoption of the Industrial Internet of Things. (Industrial companies use OT, such as computerized control systems, to monitor production processes and equipment and make adjustments to improve performance.) Going forward, the IT function will need to be strongly involved in operational excellence programs, because IT will be integral to initiatives aimed at improving operations.

Obtenção de novos recursos e combiná -lo e OT terá grandes implicações organizacionais para empresas industriais. Algumas empresas começaram a experimentar "organizações digitais" que combinam, tecnológicas e recursos de fabricação. Por exemplo, um fornecedor automotivo de nível um (com aproximadamente € 13,5 bilhões em receita) criou uma organização digital multidisciplinar liderada por um diretor digital que se reporta diretamente ao conselho. Em estado estacionário, a organização empregará 100 funcionários em sua sede e em locais regionais. Sua missão é projetar, desenvolver e lançar iniciativas digitais em toda a empresa. A empresa também criou funções específicas para liderar a digitalização de plantas regionais que estão à distância de sua sede. 

Independentemente da configuração organizacional, uma empresa deve esperar que a convergência e o AT aumentem a complexidade em suas operações. Por exemplo, uma ausência de padrões de automação nas linhas de produção e as plantas de um fabricante cria um risco tangível de maior complexidade. Ao responder à complexidade, as empresas devem evitar a armadilha de criar o que o BCG se refere como "complicado" - a proliferação contraproducente de estruturas, processos e sistemas complicados. (Ver  Dominando a complexidade através da simplificação: quatro etapas para criar vantagem competitiva . A seguir, são apresentados três exemplos de papel crítico da arquitetura da informação na possibilidade de permitir a adoção bem -sucedida da indústria 4.0:

Manage Information Architecture as a Critical Enabler

To capture the benefits of digital technologies, companies must manage their information architecture effectively. The following are three examples of information architecture’s critical role in enabling the successful adoption of Industry 4.0: 

• Integração de sistemas herdados. A integração do sistema permite que as empresas estabeleçam operações virtuais, monitorem o piso da loja e otimizem operações dentro da fábrica e ao longo da cadeia de suprimentos. (Consulte a barra lateral "Os objetivos da integração do sistema".) Companies are uncovering valuable information by integrating machines, equipment, and plants that have traditionally operated separately. System integration enables companies to establish virtual operations, monitor the shop floor, and optimize operations within the factory and along the supply chain. (See the sidebar “The Objectives of System Integration.”) 
• Migrando para a nuvem. No entanto, a migração de dados e sistemas para a nuvem deve ser gerenciada rigorosamente. Uma empresa deve estabelecer critérios de migração - por exemplo, a idade e o nível de importância dos dados - para orientar as decisões sobre se os dados são armazenados nas instalações ou na nuvem. Os critérios também devem considerar questões relacionadas à proteção da propriedade intelectual da Companhia e à confidencialidade de clientes e fornecedores. Além disso, a migração de aplicativos para a nuvem cria a necessidade de alterar a mistura de recursos em um departamento de TI. Como isso geralmente leva a reduções de pessoal, geralmente é um desafio e uma fonte de resistência dos gerentes de TI.  Many companies are using the cloud to collect, store, analyze, and distribute data in an effort to improve the flexibility of production, increase the speed of making calculations, and reduce costs. However, the migration of data and systems to the cloud must be rigorously managed. A company should establish migration criteria—for example, data’s age and level of importance—to guide decisions on whether data is stored on the premises or in the cloud. The criteria should also consider issues related to protecting the intellectual property of the company and the confidentiality of customers and suppliers. Moreover, the migration of applications to the cloud creates the need to change the mix of capabilities in an IT department. Because this often leads to staffing reductions, it is often a challenge and a source of resistance from IT managers. 
• Construindo a resiliência cibernética. As empresas que implementaram as tecnologias da Indústria 4.0 expressaram um alto nível de preocupação com ataques cibernéticos e outros problemas que podem surgir da extensa integração. As empresas líderes estão construindo a "ciberrases de resistência" de sua organização, entendendo as ações a serem tomadas antes, durante e após um ataque. (Ver " A high level of integration among systems, both internal and external, means that a company must intensify its focus on securing its data and systems. Companies that have implemented Industry 4.0 technologies have expressed a high level of concern about cyberattacks and other issues that could arise from extensive integration. Leading companies are building their organization’s “cyberresilience” by understanding the actions to take before, during, and after an attack. (See “ Construindo uma organização cibernética , ”BCG Artigo, janeiro de 2017.)

Thoughtfully Design the Transformation Roadmap

Implementers must recognize that an Industry 4.0 transformation is a long journey that requires a systematic approach. We have identified the main steps of a transformation. 

Entenda o valor de fazer a alteração. É essencial alcançar um amplo conjunto de especialistas-onos com perspicácia funcional (em fabricação, tecnologia, TI e RH, por exemplo) e aqueles com conhecimento do produto (sobre suprimentos automotivos, por exemplo)-para obter uma variedade de perspectivas de que a indústria deve ser um dos mais do que a indústria. Management must gain an in-depth understanding of how it can apply Industry 4.0 to improve its operations and the value that the shift to Industry 4.0 can generate. It is essential to reach out to a broad set of experts—ones with functional acumen (in manufacturing, technology, IT, and HR, for example) and those with product knowledge (about automotive supplies, for instance)—to obtain a variety of perspectives on Industry 4.0 and evaluate the potential from different angles.

Avalie o estado atual de sistemas e operações. O BCG desenvolveu uma verificação de saúde da indústria estruturada 4.0, suportada por ferramentas, metodologias, aplicativos móveis e um banco de dados abrangente de mais de 200 casos de uso de uma ampla variedade de indústrias. A realização de uma verificação de saúde 4.0 da indústria pode destacar áreas para melhorar e sugerir casos de uso específicos com base nos resultados da avaliação.  To understand its starting point and business needs, a company should assess its current systems and identify pain points in its operations. BCG has developed a structured Industry 4.0 health check, supported by tools, methodologies, mobile applications, and a comprehensive database of more than 200 use cases from a wide variety of industries. Performing an Industry 4.0 health check can highlight areas for improvement and suggest specific use cases on the basis of the assessment results. 

Defina um roteiro e visão. Uma empresa pode usar os resultados da avaliação para criar um roteiro estratégico para a indústria 4.0. O roteiro deve definir as prioridades da transformação em relação às tecnologias e casos de uso para implementar. Iniciativas para implementar casos de uso devem ser sequenciados para que a empresa possa começar a buscar movimentos de "nenhum arrependimento" que desbloqueie o valor rapidamente, gerando impulso e fundos para apoiar a jornada geral. Os requisitos de recurso para cada estágio também devem ser identificados. Os incentivos do governo para a implementação da indústria 4.0 devem ser considerados, mas eles não devem determinar o roteiro estratégico. (Consulte a barra lateral “Os governos estão criando incentivos para a indústria 4.0.”)

At the same time that leading companies pursue the first initiatives to unlock value, they also define a bold vision for how they will apply Industry 4.0 technologies and establish ambitious, step-change objectives across the organization. It is critical to avoid the trap of having independent initiatives scattered throughout the company, without a clear vision and coordination from the top.

Improve existing processes. Existing processes typically offer the best opportunities for capturing rapid value through the deployment of Industry 4.0 technologies. The deployment should occur in three phases: 

• Realizar pilotos de prova de conceito. Ao analisar os resultados e benefícios dos pilotos, um fabricante pode validar o caso de negócios para implementação em grande escala e identificar os requisitos para gerenciar as novas tecnologias.   A company should use proof-of-concept pilots to test a set of technologies in specific processes. By analyzing the pilots’ results and benefits, a manufacturer can validate the business case for full-scale implementation and identify the requirements for managing the new technologies.  
• Crie uma fábrica de referência. Por exemplo, um fabricante líder de produtos de brancos designou uma planta principal como uma fábrica de referência para testar e desenvolver soluções tecnológicas antes de padronizá -las e lançá -las. Como alternativa, uma empresa pode criar processos de referência, implementando um conjunto de tecnologias de ponta a ponta para processos específicos. Os processos de referência são uma maneira mais simples de testar continuamente o impacto da integração de diferentes tecnologias, mas menos eficazes do que a criação de uma fábrica de referência. Um lançamento bem -sucedido exige o estabelecimento de mecanismos de governança e recebendo orientações claras do comitê de direção do projeto. A expansão dos recursos da indústria 4.0 ao longo da cadeia de valor é um nível mais alto de maturidade, porque geralmente é mais desafiador configurar sistemas e plataformas comuns para a troca de dados com outras partes. A integração de operações com fornecedores e clientes pode produzir benefícios significativos em termos de melhor planejamento e gerenciamento de produção, transparência da cadeia de suprimentos e otimização de estoque.  Before rolling out a set of technologies in all facilities, a company should evaluate the potential overall impact by implementing the set across the end-to-end processes of one factory. For example, a leading white goods manufacturer designated a main plant as a reference factory in which to test and develop technological solutions before standardizing them and rolling them out. Alternatively, a company can create reference processes, implementing a set of technologies end to end for specific processes. Reference processes are a simpler way to continuously test the impact of integrating different technologies, but less effective than creating a reference factory.
• Roll out the new technologies. Applying the knowledge gained from the pilots and a reference factory or reference processes, a company should roll out the set of technologies to all facilities, integrating it with existing systems and processes. A successful rollout requires establishing governance mechanisms and receiving clear guidance from the project’s steering committee.

Expand capabilities along the value chain. Beyond improving internal processes, a company should explore opportunities to use Industry 4.0 to better integrate its operations with those of customers and suppliers. Expanding Industry 4.0 capabilities along the value chain is a higher level of maturity because it is often more challenging to set up common systems and platforms for exchanging data with other parties. Integrating operations with suppliers and customers can produce significant benefits in terms of better planning and production management, supply chain transparency, and inventory optimization. 

Indústria de abordagem 4.0 como um projeto de gerenciamento de mudanças

A adoção do setor 4.0 requer uma abordagem sofisticada para mudar o gerenciamento, envolvendo muitas funções em um local e implementação em várias plantas. Vários imperativos devem definir a abordagem:

• Perseguir a adoção do setor 4.0 como um tópico estratégico de negócios, não um megaproject de TI.  Although the IT function plays a pivotal role, it should not lead the adoption effort. 
• Gerenciar rigorosamente as atividades de transformação e coordenar. Os pioneiros também implementam loops de feedback rápido e exigem atualizações frequentes, para que o comitê de direção possa se manter informado e fazer ajustes no curso. Uma empresa multinacional enfatizou a importância de ter um PMO com visibilidade entre funções e plantas. Essa visibilidade ajuda a garantir a padronização entre as soluções e evitar gastos duplicados por plantas que estão desenvolvendo soluções tecnológicas semelhantes.  Leading companies accelerate the adoption of Industry 4.0 by establishing a steering committee in the operational excellence or innovation department or a program management office (PMO). Frontrunners also implement rapid feedback loops and require frequent updates, so that the steering committee can stay informed and make course adjustments. A multinational company emphasized the importance of having a PMO with visibility across functions and plants. This visibility helps to ensure standardization among solutions and avoid duplicate spending by plants that are developing similar technological solutions. 
• Acorre o equilíbrio certo entre controle central e delegação local. Isso é particularmente importante ao projetar projetos piloto, avaliar os resultados e decidir quais tecnologias lançarem. O controle central permite a padronização e o controle de custos, enquanto a delegação local incentiva a inovação e aumenta o compromisso das entidades locais com a implementação. Por exemplo, um fabricante de componentes automotivos distribuiu a tomada de decisão sobre pilotos, localmente e centralmente: as plantas propuseram quais pilotos realizarem e administraram sua implementação, enquanto a sede tomou a decisão de "ir ou não" para os pilotos propostos, avaliou os resultados dos pilotos e decidiu se deveria lançar soluções para outras plantas. 
• Identifique o melhor método de orçamento. Um orçamento centralizado promove coordenação e padronização, enquanto um orçamento descentralizado é normalmente mais eficaz para gerar retornos de curto prazo e promover a implementação de iniciativas locais. Algumas empresas usam uma abordagem híbrida para buscar todos esses objetivos. Por exemplo, um executivo de uma empresa automotiva sugeriu usar um orçamento centralizado para iniciativas digitais que precisam ser padronizadas, independentemente da abordagem geral usada para a alocação do orçamento. Ele também sugeriu dedicar uma parte de cada orçamento operacional local às iniciativas da Indústria 4.0 para incentivar iniciativas locais. Tecnologias. Para ter sucesso, as empresas devem implementar apenas as tecnologias valiosas para acelerar melhorias operacionais, considerando os benefícios quantitativos e qualitativos. Eles também devem integrar novos recursos e tecnologias em suas maneiras de trabalhar e gerenciar a arquitetura de informações como um facilitador da adoção da indústria 4.0.  Companies must decide whether to fund Industry 4.0 investments through a centralized or decentralized budget or a hybrid approach. A centralized budget promotes coordination and standardization, while a decentralized budget is typically more effective for generating short-term returns and promoting the implementation of local initiatives. Some companies use a hybrid approach to pursue all of these objectives. For example, an executive of an automotive company suggested using a centralized budget for digital initiatives that need to be standardized, regardless of the overall approach used for budget allocation. He also suggested dedicating a portion of each local operating budget to Industry 4.0 initiatives in order to encourage local initiatives.
• Stay informed about Industry 4.0 innovations. Some of the most advanced companies have created partnerships with research centers, financed startups, participated in open innovation initiatives, or built ecosystems in order to monitor and study new technologies.

Time to Get Started

Industry 4.0 holds both great promise and significant challenges for industrial companies. To succeed, companies should implement only those technologies that are valuable for accelerating operational improvements, considering both quantitative and qualitative benefits. They must also integrate new capabilities and technologies into their ways of working and manage information architecture as an enabler of Industry 4.0 adoption. 

Uma transformação deve ser cuidadosamente estruturada, com atenção especial dada ao gerenciamento de mudanças. Uma empresa pode usar os pilotos de prova de conceito para testar rapidamente as tecnologias da indústria 4.0 e mostrar o valor potencial. Ao mesmo tempo, a empresa deve definir um roteiro para implantar essas iniciativas em escala em toda a organização e articular uma visão ousada de como ela implantará a indústria 4.0 a longo prazo. As empresas mais inovadoras consideram a adoção do setor 4.0 apenas a primeira fase de uma transformação digital em larga escala que se estende além das operações. Essas empresas estão investigando como podem usar tecnologias digitais para criar novos fluxos de receita-como reinventando a jornada do cliente, definindo novos modelos de negócios e desenvolvendo novas abordagens de entrada no mercado. Uma análise estratégica que identifica um conjunto abrangente de oportunidades digitais, tocando todos os aspectos do negócio, é o primeiro passo que as empresas devem dar para descobrir a próxima fronteira digital. 

A broader lesson about the digital future has also emerged. The most innovative companies regard Industry 4.0 adoption as only the first phase of a full-scale digital transformation that extends beyond operations. These companies are investigating how they can use digital technologies to create new revenue streams—such as by reinventing the customer journey, defining new business models, and developing new go-to-market approaches. A strategic analysis that identifies a comprehensive set of digital opportunities, touching all aspects of the business, is the first step companies should take to discover the next digital frontier.