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企業數位轉型和工業 4.0 結構化實施方法-上篇


本投稿文章由於文長,將陸續分為三篇依序刊登


前言

數位轉型描述了企業價值鏈的數位化和互聯化。

數位轉型一詞約莫在2000年就已經有人提出,只不過當年對於數位概念僅只於電腦,甚至網際網路對數位一詞所代表的含意是電子商務。資訊化、e化、至於隔幾年出現的數位助理器PDA,企業才進一步了解到 Mobile 移動解決方案。2003年我主持了一個同步伺服器專案給台灣現階段最大的半導體廠,把無塵室中的機台收集參數到伺服器中,對大多數企業而言這同步伺服器只是大廠的工具,對中小企業而言是遙不可及。


數位轉型並不是只有大型企業可以為之,對於中小企業甚至微型企業都是可以執行,這都是程度上的不同,反倒是沒有數位轉型的企業,可能在不知不覺中被淘汰。這個趨勢在所難免,為什麼呢?主要原因是未來世界是年輕人,也就是我們的下一代,他們成長的過程,都是在數位環境中,一旦他們出社會,在眾多的企業相較之下,他們對於熟悉的數位環境,一定是優先選擇,漸漸的那些來不及數位化,或違數位的環境將無法被接受。由此而知,這樣的企業只能被迫離開競爭的戰場。




數位通常意味著將數位技術整合到日常生活(商業)中。物聯網(IoT)是數位化過程的一部分,大致可細分為消費者物聯網和工業物聯網,並且是“第四次工業革命的推動力”。工業4.0是指使用互聯網技術將生產和通信系統與虛實整合系統(CPS)進行數位互連。它還包括精益管理和人員/文化等主題(例如,品保,流程再造)。因此,數位的概念是籠統的術語,涵蓋了(幾乎)所有領域。數位的好處因行業和公司而異。每個企業都需要適合自己的起始位置,機遇和需求的數位轉型之路。管理層的期望仍然是透過數位節省成本,更靈活地為客戶提供服務,並在必要時實施新的數位商業模式以及增加收入和成果的期望。


種樹最好的時機是什麼時候?最好的時機在20年前,其次是現在。現在要數位轉型並不算晚,透過這數位轉型路線圖指引你一步一步執行,過幾年後相較於同業,他們會懊悔當初,你會樂於過往的決策。數位轉型這條路,唯一捷徑就是從零出發,如果你無法從零出發,那就從現在出發,透過數位轉型路線圖的指引,你一定會比別人早先找到金銀財寶。


此白皮書依據奧地利FH Joanneum大學Institute Industrial Management的工業4.0路線圖一書中,改編為適合台灣的白皮書。


筆者在此祝福各位讀者,透過數位轉型路線圖指引,早日找到一條光明之道,在你領導的事業中脫穎或脫癮(跳脫過往舒適圈)而出,為企業帶來突破及蒸蒸日上的佳績。


簡介

現今的企業都面臨著一場重大動盪,如新冠肺炎、新科技導入、環保要求等,由於現今數位經濟的影響,人們很快意識到未來企業將呈現數位樣貌。在未來的智慧工廠中,虛實整合系統(CPS)、射頻識別(RFID)、嵌入式系統(ES)、感測器(Sensor)、執行器(Actuator),移動設備(Mobile Device)和生產設施都透過物聯網(IoT)和工廠車間內外連續交換數據。這種級別的互連性使獨立的物流系統,協作機器人和自我控制的製造過程能夠相互協調地工作。未來的工廠是一種通信和數據工廠,它將與大數據、統計\資料科學、移動計算和雲端解決方案相結合,實現所謂的第四次工業革命與數位轉型。


資通訊技術(ICT)的廣泛引入及其透過物聯網的互連性,以及由此產生的生產過程的即時功能,在大膽無所不在的術語「數位轉型和工業4.0」下得到了傳播。自主性的對象(工件、存儲和輸送系統、機器人、機器和設備),移動通信系統和即時感測器允許在分散的生產控制系統中採用新的思維方式。


數位轉型和工業4.0描述了對未來的願景,該願景顯示了企業在未來的樣子。儘管不知不覺中,許多企業已經在營運中使用數位轉型和工業4.0概念及各個要素來完成了這一旅程的一部分。然而,很大一部分中型製造公司仍無法將「數位轉型和工業4.0」一詞聯繫起來。例如,2020年至德科技對台灣136個企業調查,研究中就可以看出這一點,其中只有30%的企業知道如何進行數位轉型並且執行,10%的企業沒有執行也不知道如何進行。對於數位轉型和工業4.0,36.7%認為是當務之急,58.8%的企業認為是未來的機遇。


企業管理層的關注和參與流程再造的投入是成功實施變更的基礎。對於數位轉型和工業4.0,ICT 的必要策略理解也非常重要。製造業和ICT行業的結合,能使員工對數位問題敏感,業地處理安全問題,也變得至關重要。


因此,第四次工業革命與數位轉型給公司帶來了許多方面的挑戰。如何系統地將數位轉型和工業4.0引入企業。須先瞭解企業中數位化的當前狀態是什麼?企業希望在何時實現數位化?為了如期達到目標,必須採取哪些措施?瞭解後即可得出實現數位轉型和工業4.0的成熟度方法和過程模型。


為使企業能成功引入數位轉型和工業4.0的系統,至德科技研究德國與台灣的案例,研擬出數位轉型和工業4.0的路線圖以供參考。


數位策略的起始點

策略計劃在商業實施程度取決於許多因素,例如公司規模、部門和所有權結構。除了規劃方法和利益相關者的參與之外,策略轉型,即轉化為措施及控制驅動實施,對成功的策略工作至關重要。


由於第四次工業革命和數位化的挑戰,中小型企業,尤其是仍然其所有者管理的中小型企業,所面臨的困境,如誰來帶領他們進入新技術領域? 誰來負責正確的「策略」目標? 誰來計劃企業級的數位轉型?


大型公司通常會獲得良好的建議,並且由於其間接費用成本槓桿作用,反而更容易負擔得起,這對中小企業而言太貴了。 根據對136家公司的研究結果,數位轉型被認為78%是企業管理的責任,31%被認為是協助,19%是被認為IT負責。因此,只有相對少數的公司已經制定了明確的數位轉型和工業4.0策略,或者系統地建立數位轉型和工業4.0能力。


過渡到數位轉型和工業4.0的活動領域

在六個活動領域中,公司可以實施數位轉型和工業4.0措施,以實現相對的收益(效率、靈活性、新的業務模型):



1. 提高「生產」,「內部物流」,「服務提供的計劃和控制」的自動化水平

2. 提高客戶和商業合作夥伴在價值鏈中的整合程度(供應鏈管理)

3. 縮減流程(精益生產/管理)

4. 透過自動化和客戶/商業合作夥伴整合(包括工業4.0技術領域中嵌入式系統和虛實整合系統、智慧工廠、健全的網絡、雲計算和IT安全性),提高整個企業的數位水平

5. 發展新的商業模式

6. 管理對員工的培訓和持續教育以及變革意願方面不斷增長的需求。


在商業實踐中,這六個活動領域的追求程度不同,會依每個公司各自的數位化程度,及各自的可能性(資源)和必需品(市場需求)來制定自己的數位轉型和工業4.0路線圖。


數字化的標準化策略

如果不能明確定義更多自動化、供應鏈管理、精益生產/管理、數位化等方面的「多少」,則提供以下行動建議的基本標準策略,給那些尚未定義其(策略)數位轉型和工業4.0目標的公司參考

  • 標準策略 1:引入精益流程(精益管理是標準策略/數位化的先決條件,通常是數位轉型和工業4.0)

  • 標準策略 2:投資於所有業務領域的數位化(IT是I4.0的先決條件,尤其是新商業模式的先決條件)

  • 標準策略 3:在所有員工級別上增加相關的專業知識,以便從一開始就最大化精益管理和數位化的影響(因受過訓練並被接受的員工是數位轉型和工業4.0的推動力)。

  • 標準策略 4:開發新的數位的商業模型。

  • 這些基本標準策略的執行在多年之後,將會提高企業數位轉型和工業4.0的成熟度,並為「自動化」/「技術創新」和「供應鏈優化」帶來認同和創新。


策略流程:符合數位轉型和工業4.0過程

數位轉型和工業4.0策略的發展,必須和企業中所有其他策略相關的議題,一同經歷相同的過程:

首先,分析「策略起點」、「環境」和「企業」

其次,評估結果,以決策為導向進行總結

第三,確定或決定實現這些策略目標

第四,轉化和實施這些戰略,並通過控制和導引來確認戰略控制週期




基於此理論上建立的過程,需同時考慮企業的典範上的實際要求(簡單、快速、有效...):

1. 數位轉型和工業4.0啟動工作坊:

  • 之前:分析產業內的數位轉型和工業4.0活動

  • 期間:介紹和討論數位轉型和行業4.0,在產業內及對企業本身的重要性

  • 之後:管理層定訂數位轉型和工業4.0目標和行動綱要

2. 如果“下定決心”:組建數位轉型和工業4.0專案團隊以因應未來的任務

3. 與專案團隊一起分析數位轉型和工業4.0的成熟度:

  • 定義數位轉型和工業4.0標準(由專案團隊)

  • 評估實際情況/成熟度(由專案團隊)

  • 確定目標(由決策者決定)

4. 確保決策者的具體數位轉型和工業4.0目標和策略

5. 通過協助策略轉型

  • 工作坊和協議

  • 平衡計分卡

  • (數年/年度)預算

6. 有條不紊地將數位轉型和工業4.0策略實施與路線圖相結合


什麼是數位轉型和工業4.0?

數位轉型(Digital Transformation;Digital Disruption;Digital Evolution)不是一個新的名詞,從2011年開始,已經有人談論企業數位化(Digitization)的重要性,科技顧問界、商業雜誌也運用不同名詞談論新技術對於商業的破壞性。數位轉型的發展因近年來數位型企業打敗實體企業或實體企業紛紛轉型為數位型企業而受到矚目。例如,Walmart被Amazon侵蝕市場而積極擁抱數位轉型;奇異(GE)公司將其工業設備附加軟體與網路,並發展工業互聯網服務平台,從賺硬體財轉變為賣服務。至2016年,世界經濟論壇(WEF)合作,發表「產業的數位轉型(Digital Transformation of Industries)」,強調數位轉型對各國競爭力、產業經濟、企業發展的影響,使得數位轉型開始受到全世界各國政府的重視。


不同機構組織、學術團體、顧問公司或商業單位對於數位轉型的定義各有不同,例如經濟合作發展組織OECD(Organization for Economic Co-operation and Development)即認為數位轉型的基礎是數位化,類比的資訊(如聲音、圖像、文字等)經過數位化轉換,並能簡單、快速且低成本地進行儲存、複製、傳輸和再處理。而透過數位化及各項新興科技(如機器人、雲端運算、人工智慧)的組合使用,將會產生新的應用模式與價值,大幅提高產業與整體社會效率。


世界經濟論壇則認為,由於各種數位科技(如雲端、行動、物聯網、大數據等)在2010年以後逐漸發展成熟,產生實際價值,且成本不斷降低,普及的速度和廣度前所未見。企業透過這些新興科技的疊加運用,所產生的價值將會以指數成長,深刻改變當前企業的經營模式,進而產生全新數位化的產品/服務、營運流程、商業模式,帶來新的商業機遇和產業競爭態勢,故將數位轉型的概念鎖定在「運用數位科技改變整個企業,乃至於整個產業的運作(WEF, “Digital Transformation of Industries", 2016)」


台灣資策會MIC認為,要了解什麼是數位轉型,應從拆解「數位」與「轉型」這兩個名詞著手,方可有更清晰的答案。所謂「數位」指的是,以數位科技,如人工智慧(AI),擴增實境/虛擬實境(AR/VR)、區塊鏈、大數據、物聯網或邊際運算(Edge Computing)等,是產業或企業用來進行轉型的工具。那麼,「轉型」指的是「企業長期經營方向、營運模式及其相應的組織架構、資源配置方式的整體性改變。是企業重新塑造競爭優勢,轉變成新的企業型態的過程」。


「工業4.0(Industrie 4.0)」一詞體現了第四次工業革命。為了解釋該術語,在相互依存的三個先前的開發階段中,必不可少的是對製造業先前發展的理解。蒸汽機的發展推動了第一次工業革命,始於1750年。使用機器執行工作的可能性是工業化的基礎,企業也從手工業發展為工業企業。第二次工業革命始於1870年左右,其特點是電動機械和流水線原理(根據分工進行批量生產)。製造工廠變得更有效率,並有可能實現批量生產。第三次工業革命始於1960年代,隨著IT和電子產品在生產中的使用不斷增加,自動化促進了批量生產的多樣化。

動盪的市場,新的國際市場參與者,人口發展,全球物流流向的變化,特定於客戶的產品以及日益複雜的流程,這些都是迫使企業做出反應,以維持其在製造業中的競爭力的發展的例子。 在機械化過程中,電力、電子和信息技術進入公司之後,「工業4.0」作為第四次工業革命描述了使用數位技術超越公司界限,以通過物聯網(IoT)互連成為所謂的虛實整合系統(CPS)。


工業4.0的核心要素

重要的是要理解,當前使用的技術(如RFID,雲計算,擴增實境,嵌入式系統和大數據)單獨使用與工業4.0的實現不同。實際的實現只能通過虛實整合,來實現全體整合環境中的系統。


下表總結與數位轉型和工業4.0相關的相關數位技術,關鍵術語和方法,有助於進一步理解位相關

術語






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