燈塔工廠對製造業者在營運與供應鏈管理的啟發

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智慧製造浪潮下全球燈塔工廠數量已達90座

  2018年世界經濟論壇(World Economic Forum,WEF)與顧問公司麥肯錫合推「全球燈塔工廠」(Global Lighthouse)評選專案,內容為從全球數千家業者選出以第四次工業革命尖端技術應用整合工作方面卓有成效的標竿轉型案例,評選範圍幾乎涵蓋各次產業別,從傳統的鋼鐵、塑膠、食品,到電腦、電子零組件、消費性電子產品,甚至汽車、傢俱等逐漸高度客製化的產業,截至2021年9月已有90座工廠獲選,這些獲選工廠已逐漸形成次世代製造的新標準,受到許多國際企業的認同,而遴選標準也與時俱進,從良率、稼動率、品質等營運項目轉為端到端生產與數位供應鏈的建立,今年則呼應循環經濟與淨零碳排的趨勢,分別另外遴選出三家符合永續發展的「綠色燈塔工廠」,一方面呈現國際製造業者在數位轉型投資逐漸成熟,另一部分也顯示企業在轉型時兼顧綠色與消費端驅動。

圖、全球燈塔工廠數量已達90座之譜

資料來源:WEF

  WEF指出,受疫情與地緣政治影響,企業發展重心由積極擴展新市場逐漸轉為追求穩定成長。在技術面,經過去幾年各種技術嘗試後,逐漸收斂為AI、資安、雲端、數位雙生等可以快速部署於工廠的技術。在應用端,不同業者有不同的優先需求;全球77%代工業者「著重生產設備優化」與「預測性維護」,70%快銷品產業重視「數位品質管理」,47%先進製造業者希望達到「彈性自動化營運」與「自主機隊管理」,20%醫療產業則強調「資產優化」與「輕資產營運」。大環境的變動促使業者聚焦於營運優化的面向上。

企業逐步打造軟體定義的資料驅動工廠

  在智慧製造的趨勢下,以資料為驅動因子、貫徹萬物皆服務(as-a-service)的價值共創為商業模式轉型的核心精神。許多製造業在轉型時紛紛思考產品與服務提供給客戶的最終價值,而非單純解決單一痛點,以終為始的開始設計軟體驅動的解決方案。最終價值容易從終端使用者的行為中觀察,例如車廠BMW不賣車,改賣移動服務;飛機引擎製造商勞斯萊斯不賣飛機,改賣飛行時數,提供飛機引擎租賃服務給航空公司,不但替公司帶來穩定金流,也藉此搜集大量數據。這種從商品思維轉型為服務模式的作法在國外蔚為風潮,企業紛紛透過設立研究院、與新創合作,甚至收購的方式取得軟體技術。

圖、軟體驅動的工廠逐漸成為次世代產業典範

資料來源:Bright Machines

  對企業而言,數據的使用與積累為一循環的閉鎖式系統,資料斷點越少,數據流動性越佳,越能分析出客戶的輪廓與需求,進而從產品延伸出價值服務。資料的完善程度不僅技術本身,更牽涉到企業文化、組織架構、專利佈局等面向,由於製造業的服務化仰賴數據的驅動,因此完善的數據策略應能從工廠端的「人、機、料、法、環」逐步延伸到企業端的「產、銷、人、發、財」,再擴散到供應鏈夥伴,這種平台化的軟體驅動工廠仰賴機器人、電腦視覺、貨物裝卸機器等硬體整合,用模組化的方式兜在同一套系統裡,再透過軟體控制,這也成為燈塔工廠獲選業者的共通點。

數位人力發展成為企業遴選標準之一

  獲選業者可觀測到,僅有設備數位化或營運優化無法入選,除了軟硬體技術外,人才的數位能力也是評比標準,數位轉型的重點,並不僅於採購精良的技術,而是投資能與時俱進的人才,養成從上到下、再由下到上的數位文化,否則多有先進設備而不具備先進思維,最終也只是淪落成折舊快速的機械而已。以美商公司HP而言,其數位人才策略為在地化培訓,分為在職人才訓練與未來人才培育兩部分。由於其新加坡的生產據點面臨人力不足與工資上漲的挑戰,加上消費端的需求變化、缺貨斷鏈的事件層出不窮、產品生產複雜度提高,公司的應對方式除積極導入自動化技術,同時從根本做起:提高人員數位技能以取代傳統的產線組裝工作。公司將數位技能訓練分為三層級:基層操作員學習數位工具使用、技術人員負責更多數位產線管理,同時訓練工程師成為資料科學家。

圖、HP位於新加坡的創新研發中心

資料來源:HP

  除內部數位技能養成外,公司也與相關學術機構合作提升人員學習力。在產學合作部分,HP與新加坡南洋理工大學設立智慧製造實驗室,設立Digital Literacy模組化訓練課程,投入3D列印、AI,以及資訊安全技術研究。截至目前為止,23,000名畢業生已受過數位技能訓練;工業4.0同時是HP與新加坡政府的共同目標,因此兩者加大合作力度,投入15項數位材料科學研究項目與數百位研究人員,大力培養先進材料人才。

  當然,我們也可以從招募職缺種類的趨勢來觀察,除了資料科學家、軟體工程師等人才外,許多製造業者開始大量徵募一種類型:軟體與硬體產品經理。在矽谷,許多科技公司的產品經理相當於產品的全線負責人,除了負責制定產品的功能要求,還必須制定產品線的藍圖和策略,其最核心的能力為定義清楚問題、衡量產品優劣,確保與研發端溝通順暢,為何重要?因爲現在許多企業的產品皆融入了「資料」要素,製造業亦如此,在轉型上,由於製造業者需要引入外部解決方案上,各種物聯網與AI專案需要大量跨部門協作,解決方案供給方的產品經理幾乎決定轉型專案的成敗優劣;若製造業打算以資料產品開發出各種次產業的解決方案(如工具機/半導體/汽車業),也需要精通硬體設備與資料科技的產品經理,同時縱橫轉型供需兩端,也無怪乎如HP、富士康、西門子、Bosch、寶僑等獲選業者都如此重視產品經理的培訓了。

供應鏈佈局策略將決定企業未來競爭優勢

  2020年至今,供應鏈的問題至今仍無完善解決方法,多家調研機構如Gartner與IDC指出,該問題可能將一路延伸至2023年。其他總經數據也不容樂觀,塞港、缺櫃最直接的問題即是通貨膨脹上升,運費整整提高500%-800%,交貨時間難以確定,而短期的生產佈局因為疫情關係被迫中斷,導致必需品的價格全面攀升,引發通貨膨脹大幅上升;綠色供應鏈與零碳經濟的崛起也讓業者在挑選夥伴時更加仔細,在全球即將進入「零碳經濟」的新階段,不只各國訂出更全面的減碳路徑,同時,碳關稅的出現也影響產業之間的互動,供應鏈的碳足跡,則會受到更嚴格的檢視。根據國際市調公司Gartner調查指出,97%業者認定供應鏈議題勢必成為往後4-5年業者提升競爭力的主要因素,如何因應風險因子、建立營運成本最佳化流程,以及提升員工數位供應鏈技能將成為未來各產業的最大公約數。

  綜觀這些獲選業者的供應鏈策略,其目的相當清晰:規避風險,就地供應。從美中貿易戰延伸的科技戰,各國形成兩大科技分流陣營,恐將持續8-10年之久,後遺症是全球產業生態鏈的重新組合,過去,廠商是在低生產成本國家集中生產已達規模化效益,如今將迅速調整為在主要消費國家內就地生產。軟體興起帶來企業服務市場的轉變,也影響業者交易的型態,隨著全球科技生態持續成長,提供服務的平台將在整個供應鏈生態系扮演重要的資源鏈結與按需生產的角色,平台連結企業端與用戶端,製造業者透過雲端建立新商業模式,達到能快速進入市場、降低開發成本,以及供應鏈夥伴交換部分資訊,提高透明化程度。獲選的業者多半能以平台模式整合內外部資源,加速資通訊、快銷品、電動車、電商、智慧醫療的製造與提供服務的效率。

  為何燈塔工廠有機會度過供應鏈的衝擊?原因在於遴選標準之一為建立端到端的生產,其中涵蓋數位供應鏈的建立,包含對外營運資訊串聯應用、外部數據管理應用、開發平台、虛實整合雲端都必須符合一定標準,從獲選業者輪廓來看,電子製造與汽車產業逐步建立工業互聯網生態系,將軟硬體進行整合,並在適當條件下與供應鏈夥伴交換資訊,優化原料及製程來源追溯、需求預測,以及客戶關係管理等構面,降低資訊不對稱下的囤貨、出貨的風險。除端到端供應鏈外,從生態系的角度來看,過去硬體為主的生態系逐漸與軟體相應整合,軟體技術進一步衍生之商模具高度發展潛力,例如透過模組化設計,或以低程式碼/無程式碼等高易用性、低技術門檻之服務應用於各部門,使得非技術操作與IT人員能更快掌握數據工具,在內部價值鏈串接後朝向外部價值鏈整合上的邁進。

快速崛起的東南亞製造聯盟(SMA)

  若從燈塔工廠選拔的時間線來看,初期獲選工廠聚集在歐洲、中國大陸居多,美國與東南亞其次,但在貿易戰、疫情、斷鏈的影響下,分佈式生產逐漸成為業者共識,因此爾後如印度、東南亞等區域的燈塔工廠逐漸增加,這反映出燈塔工廠逐漸可複製,且成為區域製造中心的新指標。在歐洲、美國、東北亞、中國大陸、印度、東南亞等逐漸成形的生產基地中,其中以東南亞製造聯盟(Southeast Asia Manufacturing Alliance,SMA)崛起最為迅速,具備印尼、馬來西亞、越南、泰國的龐大消費市場,以及新加坡的智慧製造研發中心、航線中繼站等優勢,東南亞製造聯盟預期將有更多本土與外資業者強化先進製造技術,預期有更多燈塔工廠將在此拔地而起。

圖、東南亞同時為區域製造與數位消費重鎮

資料來源:thyssenkrupp

  何以見得?首先,該聯盟是由東協的盟主-新加坡所在2020年成立,並在2021年3月由新加坡經濟發展局(Economic Development Board,EDB)與新加坡企業發展處(Enterprise Singapore,ESG)正式啟動,透過聯盟的精神整合東協各國製造業者,串連馬來西亞、越南,與印尼,形成「新柔廖成長三角」,以外國大型製造業者與本土製造業為目標,結合當地房地產集團CapitaLand、能源解決方案商Sembcorp Development,以及產業投資公司Gallant Venture,協助業者在10多個工業區中打造數位供應鏈並提高市占率。目前已有許多業者參與此商機,半導體業者如高通、聯發科、AMD、英飛凌、美光、聯電、日月光等業者紛紛佈局該處,工業自動控制大廠西門子、汽車大廠Bosch也紛紛在當地建立先進工廠,投入自動駕駛與工業4.0領域。

  東南亞製造聯盟對企業的一大啟發是全球供應鏈的模式逐漸消退,且政府力量已開始主導市場發展,無論是美國的百日供應鏈報告,或是新加坡的區域製造聯盟,都可發現全球政府對於製造業的參與程度逐漸加深,從戰略物資、國際競爭力、數位轉型程度而言皆是原因,此外,這波產業據點的變化的生產要素與過去不同,傳統業者以勞動力、資本、土地為主要生產要素,這些固然重要,但在新一波區域製造的趨勢下,軟體、智慧機械、環境科技、人工智慧與演算法成為次世代的製造業生產新要素,當然,高階技術人才的養成與供應也不可或缺。

代表案例:施耐德電機

  身為世界最大能源管理公司之一,施耐德電機的產品包括斷路器、感測器、控制器,服務能源設施、製造業、資料中心、智慧建築等領域。公司的數位供應鏈在2017年就已展開,其策略為「The Supply Chain of Tomorrow」,強化遠距監控、即時資訊掌握、零碳排為轉主軸,建立區域端到端供應鏈控制中心(如法國、新加坡、美國),連動全球300處工廠與100座物流中心,包含數座獲頒WEF認證的全球燈塔工廠,以降低出貨時間與建立敏捷文化應對突發風險為轉型主軸。事實證明,超前部署的供應鏈有助於施耐德度過疫情衝擊。

圖、施耐德電機的數位供應鏈佈局

資料來源:施耐德電機

  公司在全球擁有超過100個工廠與物流中心,其100多間工廠中有80%已成功轉型為智慧工廠,其的3間獲選為指標性的「燈塔工廠」。公司透過先建立標準化架構、強化廠房數位能力、導入AI與雲端等三步驟轉型為平台企業。為串連起整個數位系統,公司引進自家的「EcoStruxure Machine Advisor」平台,該平台以物聯網為基礎,涵蓋智慧工廠、智慧倉儲、物流中心、IT架構、電網等一系列服務,足以串連供應鏈各節點,部署於歐、美、亞的生產/物流基地。在出場驗收(Factory Acceptance Tests)部分,公司應用AR/VR技術進行遠端測試,減少團隊派駐成本;同時也能針對製造據點設備遠端監控,透過採用AWS雲服務如數據標籤化、底層機器學習的框架、算力調度,降低施耐德電氣的運算成本與數位基礎設施等成本,再加上邊緣運算的應用,達到即時預測性維護的效能。同時,公司在碳足跡排放列為2022年重要供應鏈策略之一,啟動零碳項目計畫,以端到端的模式與高達1,000家的供應鏈夥伴合作,預期在2025年達到碳排放量減少50%,建立環境友善的供應鏈。

  在全球佈局上,施耐德緊抓區域製造的趨勢,除原先中國大陸的生產基地部署外,施耐德也進一步投入東南亞製造聯盟的佈局,其策略為將自身定位從「單一國際企業」(single global company)轉為「多重區域企業」(multilocal company)。其營運目標為「協助當地中小企業投入工業4.0轉型」,由於中小製造業擁有許多技術負債,其規模、資料、人才上無法與大企業比擬,各地區人口、習慣的差異,導致商業模式與營運模式也有所不同。

  對施耐德而言,如何協助各次產業並打造聯盟經濟(生態系)與串連數位供應鏈,就成了公司的商機來源。由於燈塔工廠一大特點為可模組化,因此公司針對運算架構、硬體部署、軟體規格、物聯網應用、能耗、數位人才培育等面向,針對業者技術負債最重之區域開始導入,公司同時與星、馬等多所學校、研究機構、產業公協會、政府、供應鏈客戶合作,提供數位轉型藍圖與做法,並協助介接設備與軟體,成為製造業中的服務提供者。

從新創合作的角度思考如何成為造局者

  孫子兵法中,「局」與「勢」決定了戰爭贏面大小。其中的局為總體環境,企業較難透過一己之力改變,但可以借「勢」來扭轉結果。其中,「勢」又可分為「自然形勢」與「內在之氣勢」,燈塔工廠對製造業者而言為內在之氣勢,是一種結合企業商業模式、專業技術、數位人力的集於一身,那所謂「自然形勢」又是什麼?是企業與新創合作。

  事實上這種模式的興起主要與生態系形成有關,過往的合作存在線性供應鏈的夥伴之間,又或是產業聚落間的成員,許多企業與新創交集不多,新創也較難找到應用場域。然而數位轉型浪潮改變這一切,許多既有企業為提防異業入侵或是尋找新成長曲線,紛紛開始與新創合作,除成本考量外,許多新創為軟體服務的領先者,企業提供特定場域以供試驗,若雙方合作順利,甚至還可以進行併購,取得人才與技術。對新創而言,與大型業者的合作無疑是市場拓展與客戶開發的一大肯定,特別是國際級業者,可能有機會打入其供應鏈內,降低市場進入與未來下一輪募資的門檻。試想,若與施耐德、寶僑等業者合作建立智慧工廠,而最終獲選為下一屆的燈塔工廠認證,豈不是雙贏?

  從管理學角度來看,企業發展上的關係歷程為競爭、競合,緊接著是合作,而合作對象也從供應商擴展至各種利害關係人,形成獨有的數位生態系文化。未來的製造業若要成為造局者,除可參考燈塔工廠這類標竿專案外,也可加強IT配置與軟體應用能力,以人工智慧與感測器為筆、資料為墨,在數位經濟下往智慧企業的步伐邁進。

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