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數位轉型與智慧製造面面觀-Part3

已更新:2023年4月1日

先知科技總經理 高季安 與 新呈工業總經理 陳泳睿


第二步:分析數位轉型和工業4.0成熟度

第二步是調查公司在數位轉型和工業4.0現有能力和狀況。 Acatech針對以下領域開發了四面象成熟度模型。


l 資源(Resources):指的是有形的、有形的資源。這些資源包括公司的勞動力(人力資源)、機器設備、工具、材料和最終產品。勞動力必須具備一定的能力,才能最大限度地利用所獲取的資訊。

l 資訊系統(Information Systems):資訊系統是一個社會技術系統,在這個系統中,資訊是由人和資訊和通信技術根據經濟標準提供的。它們對資料和資訊進行準備、處理、存儲和傳輸。公司資訊系統的配置是確保現有資料和資訊能夠用於決策的關鍵。企業數位化方面的進步,意味著製造型企業越來越容易、越來越容易地將這些基於資料的數位影子(Digital Shadow)的分析下,即時做出決策。



l 組織結構(Organizational Structure):學習型、敏捷型企業的轉變是由上述技術促成的,但實施需要正確的組織結構。在模型中,組織結構既指公司的內部組織(結構和營運流程),也指企業在價值網路中的地位。與「文化」領域不同的是,「組織結構」建立了組織內部和外部協作的強制性規則。「文化」涵蓋了企業內部的價值觀,從而描述了協作的軟性因素。儘管如此,這兩個結構領域是相互依存的,必須相互協調。

l 文化(Culture):一個公司的敏捷性在很大程度上取決於員工的行為。20世紀90年代和2000年代的精益管理經驗表明,在整個企業中成功實施精益管理的關鍵在於改變企業文化--換句話說,就是改變員工的心態。

成熟度模型的構造方式使得每個活動領域都有特定的問題,這些問題都對策略考慮因素和營運流程提出了質疑。對於每個問題,制定了六個成熟度級別,這六個成熟度級別互為基礎,並且隨著成熟度級別的增加,範圍、結構和IT使用也隨之增加。


第一階段電腦化(Computerization)

第一個階段是電腦化,因為這為數位化提供了基礎。在這一階段,不同的資訊技術在企業內部被孤立地使用。電腦化在大多數企業中已經很先進了,主要用於更有效地完成重複性任務。電腦化帶來了重要的好處,例如,可以使生產成本更低,達到更高的標準和更高的精度,沒有電腦化,許多現代產品就不可能生產出來。然而,我們仍然可以找到許多沒有數位介面的機器。特別是對於週期較長的機器或手動操作的機器來說更是如此。在這種情況下,個人電腦往往被用來提供業務應用和機器之間缺失的連結。

另一個例子涉及到與企業的ERP系統沒有連接的業務應用系統。例如,這可能導致在測試站進行半自動化的品質保證,但記錄的資料與相應的工單沒有關聯。這使得後來要確定哪些品質問題發生在哪些訂單中,就更難了。

這一階段的公司通常採用傳統的組織結構,以各部門的高效運作為目標。變革和創新被認為是管理層的事情,通過固定的溝通管道向員工傳達。


第二階段:連接(Connectivity)

在連線性階段,孤立部署的資訊系統,被連接的元件所取代。廣泛使用的業務應用都是相互連接的,並且鏡像企業的核心業務流程。運營技術(OT)系統的一部分,提供了連線性和互通性,但IT層和OT層還沒有實現完全的整合。

企業內部普遍存在著接受變革的意願,這種意願得到了持續的開發和創新過程的支持,例如,企業內部普遍存在著變革。然而,傳統的專案管理方法仍在繼續採用。

這意味著,雖然有了結構化的變革方法,但由於組織缺乏敏捷性,流程繁瑣,不容易快速調整。


第三階段:可視度(Visibility)

感測器可以通過大量的資料點,從頭到尾捕捉過程。感測器、微晶片和網路技術價格的下降意味著,現在可以在整個企業內部和外部即時記錄事件和狀態,而不是像以前那樣只在生產單元等個別區域進行記錄。這使得我們可以隨時保持工廠的最新數位模型。

我們把這個模型稱為公司的數位影子(Digital Shadow)。數位影子可以顯示出公司在任何特定時刻發生的情況,從而使管理決策能夠基於真實的資料進行。因此,它是後期的核心基石。

生產的數位影子是許多公司面臨的一個重大挑戰。一個問題是,通常沒有單一的真實來源資料往往是在分散的資料庫或檔案中保存。此外,對於生產、物流和服務等職能部門來說,即使是在集中化的流程中,通常也很少收集到資料。在許多情況下,所收集的資料只有少數能夠存取,以及瞭解相關領域系統的人員才能看到。而更廣泛地使用這些資料是被系統邊界所禁止的。為了實現敏捷學習型企業的目標,在全公司範圍內進行全面的資料存取,是提供整個企業營運的相關資料所必需的。


例如,通過即時 KPI 和儀表板,可以更快速地確定由特定問題引起的交貨期差異,從而使生產經理可以對生產計畫進行調整,客戶和供應商可以及時瞭解到生產計畫。

這也是企業需要改變思維方式的一個方面。他們不能只收集資料來實現特定的分析或支持專門的營運,而是必須能夠隨時創建一個不被單個資料分析所束縛的整個公司的最新模型。將現有的資料來源與車間的感測器相結合,可以帶來顯著的效益。將PLM、ERP和MES系統集成在一起,可以提供一個企業全面的圖像,使人們對現狀有了直觀的認識。此外,模組化的方法和應用程式可以説明建立單一的真實來源。


然而,建立可視性不僅僅是技術上的挑戰。它還要求改變公司的組織結構和企業文化。協作平台有助於加強企業不同部門之間的合作。這意味著要打破傳統的營運結構,讓員工更緊密地參與到變革過程,以便對不斷變化的客戶需求做出快速反應。它還需要一種非等級制的溝通文化,在這種文化中,可以自由討論對既定流程的創新和變革,並將重點放在改進的願望上。員工在新的可見度上工作起來很舒服,同時也願意通過品質矩陣讓自己的能力得到體現。


第四階段:透通性(Transparency)

第三階段是建立一個公司現狀的數位影子。是要瞭解事情發生的原因,並利用這種瞭解通過根源分析產生知識。為了識別和解釋數位影子中的交互作用,必須應用工程知識對捕獲的資料進行分析。通過對資料的語義連結和聚合來產生資訊,並通過相應的語意化來提供支援複雜快速決策所需的過程知識。


在這方面,支援海量資料分析的新技術可以提供極大的幫助。大數據是在這方面經常被提及的一個熱門詞彙。它被用來描述那些無法再使用傳統的業務分析流程進行處理和分析的海量資料。大數據這個詞,還包含了使這些極其龐大且往往是異質資料集,得以處理和組合的技術和應用。


一般情況下,大數據應用是與 ERP 或 MES 系統等業務應用系統平行部署的。因此,大數據應用提供了一個共同的平台,可用於處理這些資料集。例如,進行廣泛的亂數據分析,以揭示企業數位影子中的交互作用。


例如,這種相關交互作用的透明度,可用於對機器和設備進行狀態監測。對記錄的參數進行搜索,以尋找相互之間的事件和依賴關係,然後將其彙總,生成反映機器或設備狀況的複雜事件。因此,透明度是預測性維護的要求之一。

採用大數據的好處並不完全依賴於技術方面,這也需要企業各級領導層,願意在決策過程中使用資料。員工自發起變革和創新,並參與到變革和創新的實施過程中,這就形成了不同部門的專家之間的協作。在變革過程中使用敏捷管理技術,意味著在短時間內開始顯現出效益。


第五階段:預測能力(Predictive)

在透通度階段的基礎上,下一個發展階段是預測能力。一旦到了這個階段,公司就能模擬不同的未來場景,並且確定最可能發生的情況。


這涉及到將數位影子投射到未來,以描繪出各種情景,然後根據這些情景的發生概率進行評估。因此,企業能夠預測到未來的發展,以便及時做出決策並實施相應的措施。雖然措施仍需人工執行,但較長的準備時間有助於限制負面影響。減少因中斷或計畫差異等原因造成的意外事件的數量,使企業能夠更穩健地營運。例如,它可以在物流問題(如承運人故障等)發生之前,就能及時發現這些問題,以便在這種情況下,通過更換承運人來預防。


一個企業的預測能力在很大程度上取決於它之前所做的基礎工作。適當構建的數字影子與相關交互知識相結合,將有助於確保預測和基於預測的建議都是高標準的。


一旦企業能夠預測未來事件,還必須準備好採取任何必要的措施,將這些事件的潛在負面影響降到最低。這將需要公司內部的組織和文化變革。需要賦予員工調整後的決策權,以便在必要時能夠迅速做出決策。組織結構需要調整,以便迅速調整能力以適應新情況。預測能力還要求進行批判性的反思和對變革持開放態度。


第六階段:自適應性(Adaptability)

預測能力是自動化行動和自動化決策的基本要求。持續的自適應性使企業能夠將某些決策委託給 IT 系統,使其儘快適應不斷變化的商業環境。

自適應性的程度取決於決策的複雜性和成本效益比。通常情況下,只對個別流程進行自動化處理是最好的。相應地,研究自主執行可重複操作的基本可行性。但是,必須仔細評估客戶和供應商的審批和確認自動化的風險。這方面的例子包括因為預期的機器故障或為了避免交付延遲而改變計畫訂單的順序。


當企業能夠利用數位影子中的資料,在最短的時間內,利用數位影子中的資料做出最好的決策,並能自動執行相應的措施,也就是不需要人為的協助,就達到了自適應性的目標。

自適應性也對企業本身提出了一系列的要求。它要求在整個價值網路中進行動態的協作,以便不斷審視現有的技能和核心能力的發展,以便根據需要進行調整。變革被認為是一種常態。靈活的社區和敏捷的專案管理創造了一個有機的組織。採用以知識為基礎的方法,要求員工不斷積累知識和終身學習。


步驟三:定義目標狀態

在下一步中,為每個面向定義目標狀態。由企業內選定的專家組獨立執行此任務很有意義。本文選擇的數位轉型和工業4.0公司戰略提供了基礎框架。這意味著專家組討論了必須達到的未來目標狀態,以便為在其專業領域內實現計劃的數位轉型和工業4.0策略做出貢獻。



各個面向的成熟度模型還有助於確定目標狀態。對於每個目標維度,必須將成熟度級別定義為目標值。重要的是要注意,不必將成熟度級別6(最高級別)視為公司的目標級別。由於公司特定的重點和結構,較低的成熟度級別也可以滿足各面向的要求。

必須針對所選面向的所有目標維度,做出所需成熟度的決定,以確定完整的目標樣貌。出於可視化和分析目的,將目標配置文件添加到雷達圖中繪製的實際樣貌中,以表示目標狀態和實際狀態之間的差距。差距分析可用於為差距最大的標準定義關鍵的行動領域。




場景技術(Scenario Technique,場景技術用於表示可能未來的描述。這有助於選擇未來策略,並在考慮到軟因素的情況下,用於感受的未來事件)或St. Gallen商業模型瀏覽器可以用作過程的此步驟中的支持方法,以系統地具體化構想並得出公司中的必要前提條件(目標成熟度)。

步驟4:產生和評估的路線圖

在第四步中,有必要根據定義的目標樣貌為每個面向導出,記錄和評估具體措施,以縮小實際狀態與目標狀態之間的差距。可能的措施可以部分直接從成熟度級別的公式中得出,或者必須重新確定。諸如頭腦風暴和寫作,形態分析或方法6-3-5(每次會議有6人參加,坐成一圈,要求每人5分鐘內在各自的卡片上寫出3個設想,然後由左向右傳遞給相鄰的人。每個人接到卡片後,在第二個5分鐘再寫3個設想,然後再傳遞出去。如此傳遞6次,半小時即可進行完畢,可產生108個設想。)之類的創造力技術就適合於此。

必須統一,全面地記錄這些措施,以便進行後續評估。帶有定義(例如,措施的描述,作者,估計的工作量,收益和成本,客戶收益,要求和能力,IT系統,競爭優勢)的表格可用於記錄目的。建議您的專業領域的專家組獨立制定這些措施,因為他們擁有必要的專業知識。



隨後,將對已確定的措施進行評估,以便對實施進行優先排序。具有主軸的專案組合表示形式適用於此目的。在特定情況下,選擇預期收益和實施力度的標準作為維度。措施的範圍反映了估計的成本。因此,將根據工作量(0 ...低-6 ...高)和收益(0 ...低-6 ...高)評估這些措施,並將其與估計成本一起轉移到圖表中。 這種演示形式可以識別出第一個“快速獲勝”輕而易舉地獲得高收益的措施。

此外,可以使用(1)用於計劃措施的經濟評估的投資計算方法,以及(2)在無法直接測量貨幣變量的情況下的效用價值分析。


步驟5:訂定量化指標

在第五步中,根據企業策略的相關性和貢獻,選擇先前定義的目標(目標樣貌)和度量。 建議選拔過程中的決定由委員會決定。例如,這可以由部門負責人,董事總經理,董事會成員和工作委員會組成。






隨後,建議將選定的目標和措施包括在 KPI系統中,並輔以用於監督實施和目標實現的具體目標。 在此步驟中,可以使用平衡計分卡(BSC),因為此工具提供了將企業願景和戰略轉移到 KPI(關鍵績效指標)捆綁中的可能性。企業的願景和策略是得出策略目標、指標和行動(請參閱步驟3和4)的基礎,然後將其分配給以下四個觀點之一。

l 財務視角

l 流程的角度(工作領域:採購、生產、品保、工程、物流和銷售)

l 觀點學習與發展(行動領域人力資源管理)

l 客戶視角

此外,要通過觀點思考以及這些觀點的相互作用來避免對目標的單方面追求。


步驟6:啟動專案

我們的過程模型的最後一步包括對先前為專案的措施選擇,啟動試點專案以及所有優先專案的時間計劃的摘要。

為此,有必要建立適當的項目並執行多項目管理。 這包括:

l 任命負責人和團隊(專案經理和專案團隊成員由不同部門組成)

l 定義專案目標和範圍(“ SMART”目標)

l 得出專案階段/結構和工作包(專案結構計劃)

l 定義專案和階段的時間安排(甘特圖)

l 設置里程碑(里程碑列表)

l 確定必要的資源(資源計劃)

l 計劃成本清單(專案預算)





專案組織應該在實施方面有所優勢,例如跨部門處理工作包,更好的時間和流程計劃,並使專案易於根據風險,實施、目標實現和成本效益比進行評估。此外,建議從試點專案開始,並將從各個子專案中獲得的經驗,納入整體遷移框架內的下一個計劃和實施間隔。這樣可以在整個企業範圍內部署系統和流程之前,儘早發現並解決相關部門中的部署問題。建議對已完成的試點專案或子專案進行成本效益分析,並將其與計劃的和預期的結果進行比較。這種規劃經驗對於將來的營運專案很重要。


結論與建議

數位轉型和工業4.0是許多企業,未來商業和政策的焦點。因此,建議企業確定其在數位轉型和工業4.0了解策略過程中的當前位置,並定義自己的目標,尤其是為了改變客戶需求。目標狀態和實現方法必須為每個企業分別確認。根據企業自身的起始位置,客戶和競爭狀況以及公司的投資意願,確定各個領域的計劃目標狀態是很重要的。


在企業內部追求單個數位轉型和工業4.0專案,並不會自動成功導入將企業整體提升至數位轉型和工業4.0。許多企業未能成功執行已定義的數位轉型工業4.0專案的實施和營運,通常原因是難以從一般廣泛制定的議題中,確定企業可衡量和可管理專案的正確組合。


隨著引入數位轉型和工業4.0的路線圖的開發,FH JOANNEUM工業大學的工業管理研究所創建了一個框架,該框架使企業可以檢查與活動有關的五個活動領域(採購、生產、物流、銷售和人力資源),至德科技改為六個領域。他們的數位轉型和工業4.0成熟度,並得出所需的目標狀態。在活動本身領域,重點是內部垂直IT整合和跨企業水平IT整合。互補的成熟度模型人力資源具有跨職能,涵蓋了公司的必要能力和組織要求。根據目標狀態的定義,得出了必要的實施措施。可通過使用KPI並將其整合到現有KPI系統中來定義這些指標。只有這樣,才能以具體項目的形式保證和實現真正的可衡量目標。本白皮書中討論的過程模型既是自我評估的基礎,也是數位轉型和工業4.0的指南。


我們的主要建議是什麼?

企業在不同程度上關注上述活動領域的發展。因此,每個公司都需要自己的「數位轉型和工業4.0路線圖」,這取決於其可能性(資源)和需求(市場需求)。對於尚未(明確)定義其數位轉型和工業4.0目標的企業,建議使用以下基本標準策略:

l 標準策略1:實施精益流程(精益管理是數位化和整個數位轉型和工業4.0的必要先決條件)

l 標準策略2:在所有業務領域進行數位化投資(IT是數位轉型和工業4.0的先決條件,尤其是新商業模型的先決條件)

l 標準策略3:提升員工必要的專業技能,以利用精益管理和數位化的潛力(積極進取的員工是數位轉型和工業4.0的推動力)

l 標準策略4:開發新的數位化商業模式。

在活動領域和定義的標準策略,將會自動導致企業具有更大的數位成熟度,這是(新)數位化商業模式的前提。數位轉型和工業 4.0 必須成為公司策略的一部分。因此,必須由高管理層負責,並相應地由相關人員負責。必須將所有計劃中的數位轉型和工業 4.0 活動傳達給所有相關員工和勞資委員會,以確保更大程度地接受即將發生的變革。受數位轉型和工業4.0專案實施,所影響的客戶和供應商也必須在早期階段獲悉預期的變更,並將其整合到變更過程中。 通常,建議針對數位化專案的各個方面共同開發解決方案。


數位轉型力:最完整的企業數位化策略╳50間成功企業案例解析, 商周出版, (2020)。

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