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張忠謀:「工程師應該花時間在這個判斷上。」為什麼台灣企業適合「工業3.5」?智慧製造戰略8大重點...

最適合台灣企業的 智慧製造路徑:工業3.5

生產方式與商業模式推動產業革命和社會變遷。人工智慧、大數據、物聯網、機器人、5G、雲端等科技的飛快進步,製造升級轉型的工業革命已經在進行中。在市場面,消費者需求日益個人化、產品生命週期縮短;在供給面,科技加速進步、研發資本投入高,產能建置投資高,不進則退贏家全拿,財務風險愈來愈高;對社會的影響上,人口老化、勞動力減少,接班交棒不易;另一方面,愈來愈多工作機會,因為工業自動化、智能化而消失,年輕人和弱勢族群,也不容易找到好的工作,加大貧富差距與世代差異。

世界各國均提出自己的製造戰略,德國的工業4.0、美國的先進製造、中國製造2025,爭奪新一代製造業的科技規格主導權、製造平台化的寡占權和先進製造業的霸權。大國競合而對智慧製造技術的輸出限制和智財保護,也增加台灣企業自主研發的重要性。

 

工業4.0,大國爭奪製造主導地位的戰略

工業4.0 強調,整個價值鏈的虛實整合,機聯網讓所有的設備連在一起,都使用同樣的通訊協定(Protocol),就像所有的人都會說德語,就更容易一起溝通,甚至能讓上游供應鏈廠商的設備連在同一個製造平台上,建立虛實整合系統(Cyber-Physical System),以達到資訊共享、即時決策,提高彼此的配合度,讓上下游的供給與需求能夠配合無間,提高產業鏈的整體營運效益。

隨著產業價值鏈,因為工業革命而即將重構,跨國企業提升設備智慧化和聯網能力,藉助雲、網、端等資通訊技術,日益強化對供應鏈上、下、游廠商的資訊穿透和掌控能力,並逐步推動其「製造平台化」的策略。設備原廠不再只是賣硬體設備,還能以內建的軟體,賣透過網路定期更新收費和升級改版的服務,甚至根據使用量來收費。

機聯網只是工具目標,透過工業互聯網讓供應鏈不同廠區的機台,使用可以彼此溝通的電子資料交換和通訊協定,讓各個環節每天產生的海量數據,能完整地保留、蒐集,並經由系統化地分析,變成有用的資訊,進而根據資訊進行聰明決策,優化資源運用組合,精準智慧生產,將企業營運的效益最大化。換言之,大數據和AI 是工業4.0 的驅動技術之一,數位決策的品質和速度,才是工業4.0 的關鍵。

 

工業3.5 破壞性創新,打造台灣智慧製造戰略

台灣產業應該升級轉型,但台灣工業基礎無法與先進國家並駕齊驅,軟體工業也不夠強,大多數公司只是工業4.0 軟硬體系統和設備的使用者,既然無法一步到位,何不等到相關系統設備更成熟再導入?

未來的製造業面貌,是在自動化的基礎上,結合人工智慧、大數據、雲端、物聯網等快速進入各種商業應用的科技,精進至彈性決策、聰明生產的智慧製造。面對全球化的競爭與價值鏈的演進,很多新進企業和創新的商業模式不斷異軍突起,企業如何藉助數位科技提升決策品質,成為卓越經營的決策型企業,將是影響公司獲利和永續成長的關鍵所在。

台灣當務之急,特別是中小企業,應該發展「工業3.5」,作為目前的「工業3.0」和未來的「工業4.0」之間的混合策略,先發展能善用智慧製造系統的人才和能力,先在工業3.0 既有的製造系統環境下,把握目前產業結構轉換的空檔,達成或局部達到工業4.0 三大願景:大數據分析、價值鏈整合和彈性決策能力。這些都是台灣企業,能夠現在就應該在公司內部推動,而且可以在既有基礎上提升的競爭力。

工業3.5 的概念,就像人和智慧機械合作,搭配數位決策大腦的鋼鐵人。工業4.0 用虛實整合系統和機器人取代人的工作,工業3.5 鋼鐵人強化人的機能,以及決策管理能力。更何況,台灣地小人稠,導入更多無人化的系統,只會加速貧富差距和社會不安。

工業3.5 就是另闢蹊徑,更符合台灣產業結構,實現的速度也比工業4.0 快,台灣企業就可以提前「收割」,產業結構升級轉換的利益,並再拉開與新興國家的差距,還可以把台灣產業升級經驗,以及「鋼鐵人」的解決方案,賣給新興市場國家地區,擴大台灣製造的影響力。

 

管理財數位化,解決人才斷層、企業接班問題

製造是台灣經濟奇蹟的關鍵之一,不管是根留台灣的製造業或是海外台商,能在激烈競爭中存活的企業,多半都是賺「管理財」。然而,這些企業執行少量多樣生產的彈性決策、供應鏈管理與快速量產效率,靠的是勤奮聰明的「人」而非「電腦」,尤其是許多隱形冠軍和中小企業內部,擁有所屬產業的領域專家和老師傅。

然而,台灣製造的相對優勢,正快速消失之中。這些隨著台灣經濟起飛逐步成長的本土人才,以及帶回技術和外商經驗的海歸專家,陸續退休、離職,許多內隱的管理知識和製造智慧,將一起流失;而國際大廠透過工業4.0 推動製造平台化,並從中積極吸納製造端知識,進而強化產業生態系統的掌控,並汰弱留強縮短供應鏈。如果,企業主現在不將自身的製造優勢及管理經驗,數位化並整合,曾經擁有的核心競爭能力,未來就會落入別人手中。

其中,決策是領導的核心、企業經營管理最具挑戰的工作,也是判斷系統是否具備「智能化」的主要特徵。

大數據時代,企業營運環境快速變動,決策過程中的不確定性、時效性、風險、預期結果和執行的變異等因素,組合的複雜程度百倍於以往,企業已難只仰賴領導者和高階主管,憑藉經驗和直覺判斷,即時做出英明的決策。

台積電是全球智慧製造的標竿,「台積電之道」(TSMC Way)1 更被收錄在哈佛大學商學個案。台積電前董事長張忠謀,在接受《天下》雜誌專訪時,曾經秀出三個他最看重的數字當中,「很少人知道」的12 吋晶圓單價。讓人訝異的是,從2007 年至今,線圖有一半時間是往上的,見圖0.1。

前董事長張忠謀接受《天下》專訪時表示,員工工時縮短、但效率提高的原因,就是利用最新的大數據分析技術,讓工程師把時間,花在較具附加價值的分析、判斷,而不是知識金字塔中最低階的資料蒐集工作。

他指出,過去,工程師花很多時間蒐集資訊、向上傳遞,才能做出決策。現在智能化工作可以降低重複的工作量,甚至限制員工加班時數,卻不影響先進製程進度,甚至提高效率的重要原因,就是每個工程師都可以迅速做出決策。

台積電官網上寫著:「台積公司憑著敏捷與智慧生產,持續推動卓越製造。台積公司的敏捷製造整合了供需模型、精實的在製品管理、派工與排程,以提供快速產能提升、較短的製程週期、穩定的生產和準時交貨。這套系統也提供了高度彈性,以快速支援客戶的緊急需求。

台積公司也引進物聯網、智慧化行動裝置和移動式機器人。這些新的應用強化了資料蒐集、良率追蹤、流程效率和物料傳送,以持續精進工廠的生產效率。為落實卓越製造的承諾,台積公司更進一步將自動化生產製造系統結合機器學習技術。機器學習技術將工廠的生產模式,從「自動化」革新為「智能化」,廣泛地應用在排程與派工、人員生產力、機台生產力、製程與機台控制、品質防禦以及機器人控制等方面,從而有效提升生產效率、彈性和品質,同時最大化成本效益,並加速全面創新。」

這些描述正蘊藏著,邁向工業4.0 智慧製造與聰明生產的關鍵,來自持續逾二十年不斷運用工程資料分析、資料挖礦、大數據與人工智慧等工具,優化關鍵決策和組織效率,有效提升經營效益。

 

數位轉型,人人決策時代

台灣許多企業陸續面臨,二代接班或專業經理人交棒的問題,若決策的心法,只是內隱在少數主管的智慧中,也會讓企業接班變得困難。

傳統的觀念認為,經營者和高階主管是企業的大腦,基層員工是公司的手和腳;決策,是高階主管的事,基層員工只負責執行高層主管的決策即可。以前企業還可以勉強靠著企業主的睿智、彈性和老師傅的經驗因應市場的需求。

然而大數據時代,層級式的組織架構,已經不符合競爭所需,整個組織裡,必須人人都是決策者,才能夠靈敏、快速回應挑戰。每個人每天都快速接收大量資訊,如果所有人都只能層層上報,然後坐等經營階層做決定,之後才奉命行動,勢必喪失先機、處處挨打。現代決策的複雜度和對速度的要求,沒有大數據的蒐集、運算、分析和運用,以及人工智慧和數位決策科技的應用,很難在決策的品質、彈性和速度上勝出。

另一方面,資料不等於資訊更不代表知識,如何要求幕僚,迅速將資料轉化為資訊,再結合決策者的判斷,將其提升為有價值的知識,建立數位大腦,利用它運籌帷幄,再指揮分散各處的相關系統,以快速做出正確決策,這正是企業和國家決勝未來的關鍵。

決策是形而上的智慧,而不只是靠有形的設備。許多人簡化工業4.0 為自動化或無人化,在生產時用機器人取代人力;觀念不正確的結果,讓許多企業寧願花大錢,投資購置軟硬體資訊設備和自動化環境,卻吝於投資開發應用的軟體和培養分析的人才。未能理解智慧製造的關鍵,在決策數位化、智能化。

換言之,在快速變動的環境中,建構數位化的決策模型,可以讓很多資深員工的智慧、隱性的判斷具體化和被留在企業成為核心競爭力。

因此,所有企業的決策流程,都有必要再造,讓每個人都成為決策者,借助大數據分析工具,即時判斷,快速競爭,掌握決策契機,並且借助決策分析工具,避開或即時修正快速和彈性一定會帶來的風險。

 

產學合作,厚植台灣智慧製造原力

本書作者創設「決策分析研究室」以提升卓越決策(Enabling A + Decisions)為目標,領導研究團隊長期深耕智慧製造、大數據分析和多目標決策理論與技術,二十多年來,持續深入與台灣各個產業領導廠商和中堅企業,進行產學合作研究,提供分析研發服務,每個產業區塊只選一家企業長期合作研究,因而得到合作廠商的信任和信心,不斷更深入挑戰各種難題。

並平行外溢到其他產業領域,跨產業實戰交叉驗證所發展的各種分析方法和技術,進而有機會借調和擔任卓越公司重要策略專案的顧問,深入參與公司的組織管理和旁觀重要策略決策形成的過程,也從中體會企業組織運作和數位轉型的重要。

透過長期累積的產學經驗和產業洞察,作者提出「工業3.5」作為台灣製造戰略,建立台灣製造優勢和管理整合能力為利基,善用人工智慧、大數據分析等技術為破壞性創新,提升資源調度和彈性決策能力,建立開放創新平台以促進產業鏈虛擬垂直整合,相關論述已經在多家中堅企業和隱形冠軍實證取得具體成效。

 

實施工業3.5 製造戰略的八大重點

台灣企業實施工業3.5 製造戰略和數位轉型,應該注意以下幾個面向,厚植實力:

 

一、洞察市場變化、滾動式精準預測需求的區間。

二、面對不確定因子,用大數據分析提高能見度,習於在風險下的決策。

三、優化產能組合和彈性調節產能供給,滿足客戶伙伴需求變化。

四、發展先進預知決策與即時機制,預測設備健康與維護保養、提升製造系統排除問題與恢復能力。

五、多變量分析不良品因素、即時回溯並最大化資訊價值,預先現地排除可能的問題。

六、全面有系統地分析各種資源的使用效益,建立永續發展與循環經濟。

七、發展決策型組織,提升組織決策透明度和參與,以提高決策速度和品質。

八、針對不同問題和各種應用,結合老師傅和專家經驗,發展分散式的決策支援系統,增強各個單位的管理決策能力,並建立「數位大腦」,指揮與協調各個分散式決策系統。

 

本書希望為面臨產業升級和數位轉型挑戰的台灣千千萬萬企業,探究在智慧製造和經營決策的各個環節,最迫切、最棘手的痛點。以協助台灣企業聚焦在關鍵因子,蒐集分析製造大數據,善用最新科技和產學合作研究,厚植「操之在我」的大數據分析、人工智慧和決策技術,並結合領域知識、管理經驗和製造技藝,成為數位化的企業核心能耐,提高競爭門檻,徐圖進取,促進台灣產業生態系統的永續發展。

 

(本文摘自天下雜誌《工業3.5:台灣企業邁向智慧製造與數位決策的戰略》)

 

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