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麥肯錫專文報告:工業 4.0 不是裝裝感應器就好,傳統半導體業要起死回生得換腦袋

在這個年代投入半導體產業,是最充滿挑戰的時期。

傳統製造業的工資、能源價格一直不斷在提升,廠商的成本來負擔越來越重。同時,市場上愈來愈多新進競爭者,已有規模的業者也不斷的提高併購價格,他們都希望透過這些行動,帶動下一波生產力的提升。

工業 4.0 讓半導體產業進入物種淘汰的殘酷競爭時代

要在如此艱困的環境裡保持競爭力,晶圓廠開始思考如何提高營運效率。雖然過去精簡組織、製程,減少浪費,讓組織能持續改進效率的做法,發揮了非常重大的功用。但新興的工業 4.0 卻是一個全新的概念,透過大數據分析來增加製程中自動化的比例,這樣的作法讓半導體製造業進入物種淘汰的殘酷競爭時代。

在數位化工具的轉型下,工廠在改造後可以 實現 30%~50% 的勞動效率提升 ,並減少機器消耗,在下次維修前可以提高 10%~20% 的產量。 整體設備效率(OEE)平均提升 10%~15%,產量提高 1%~3%,客戶投訴減少 30%~50%。

工業 4.0 的效率提升效果全都看得見、算得清

工業 4.0 的核心作法,就是賦予機器「智慧」,透過在機器上裝設感測器收集數據,達到提高整體效率的目的。比如說,作業員的觸摸時間佔了整體工作時間的 30%~50%,但他們在等待機器每次生產週期的過程中,都是空閒的。這就是一種勞力浪費。在有感測器幫助的狀況下, 工程師可以據此數據調整工業參數,確保人機比率在最有效率的狀況,提高整體工作效益 。

又例如: 過去的工廠計算整體設備效率(OEE)都只算機器可用或不可用的絕對時間,卻忽略了微小的故障導致的停機 。同時對於生產損失的估計都是用手動的登記,這樣會導致生產效率的不精準評估。在工業 4.0 的數位化轉型解決方案幫助下,我們可以精準得知機器的狀況,每次停機導致的停損,進行精準的產能評估。同時還可以更確實的了解機器狀況,進行預防性的維護, 幫助機器在完全損壞前可以貢獻更多產值 。

最後一點,生產的良率若是產生了問題,過去的作法是去面談生產線的員工,了解哪個環節出了問題。工業 4.0 的作法,可以讓每個生產過程的「可追蹤性」都大大升高,此時再成立專職團隊,根據收集到的大量數據去對整個產線作優化,就可以精準的提高工作效率。

透過感測器給機器智慧,勞斯萊斯發明新商業模式

舉個實例來說,全球前三大商用噴射引擎公司——英國勞斯萊斯(Rolls-Royce),在 90 年代末期就發現到航空公司最關鍵的需求其實是「使飛機能隨時保持在最佳的飛行狀態」。在了解顧客真正的需求後,率先在業界將商業模式由原先的「販賣引擎」轉換為「販賣飛行時數」。

要能夠運行這樣的商業模式,先決條件是感測器地技術,勞斯萊斯編制了約 200 人左右的「引擎健康管理部門」,進行全面性的革新,大力發展引擎感測技術。之後便在所有出租的引擎上加裝了感測器,記錄飛行時數來計費。航空公司也在出租期間享有勞斯萊斯所有維修管理的服務。

而後續勞斯萊斯也持續改進引擎的「智慧」,近來透過帶有「人工智慧」感應器的飛機引擎,分析飛行中所產生得億萬等級數據資料,並即時向機組彙報資料,提供操作建議。

勞斯萊斯的例子完全體現了工業 4.0 的機器「智慧」概念。

硬體公司必備的「轉型軟體思維」

工業 4.0 快速延燒的過程中,也有很多半導體廠商開始改變思維:如果硬體賺不了錢,為什麼我們不用其他東西賺?這就是所謂的新思維,硬體送你,軟體賺錢、或是耗材賺錢。但 傳產要如何有效的轉型成軟體主軸,並以此營利?麥肯錫管理公司提出了幾點意見,有助於硬體公司轉型為軟體思維:

一、高層領導將轉型納入現有的企業戰略,同時軟硬整合並進

軟體公司需要更頻繁的產品升級、長期支援,為了達成這個目標,公司要由高層帶領制定完整的計畫。但 軟體的戰略制定要考慮過去的核心:硬體業務 。透過良好的軟硬整合也可以獲得客戶對公司軟體產品的偏好,例如,NVIDIA 基於最新一代的 GPU 推出了深度學習軟體,也吸引大家使用他們的硬體。

過去很多半導體公司由 IT 部門的中階主管領導設計軟體策略,若是要破壞性轉型,將公司重點變成軟體,沒有高層支持,個別業務部門很難設計出市場規模足夠、投資報酬率又高的軟體。因此 轉型計畫必須由高層領導,方能確保方向正確,且得到支持 。

在軟硬整合的道路上,會遇到研發優先順序的問題。過去先研發硬體,再研發軟體。但這會導致開發時間過長,還有硬體跟軟體的同步問題。因此,應該採用並行開發策略,軟體開發不用等硬體開發好再開始,工程師可以在虛擬樣機上面對程式進行測試、修改。但硬體團隊和軟體團隊必須要在關鍵點上面了解彼此的進展、需求。例如:目標、時間表、需具備功能的共識。

二、想辦法發揮硬體「天生優勢」,但也要注意軟體價值

半導體公司可能會冒險進入軟體新創蓬勃發展的區域。但是這樣的舉動其實是很有風險的,因為他們通常缺乏新創的敏捷性與速度,以及高度專業的軟體技能。那麼硬體公司該如何做?他們應該 善用現有的優勢 ,例如:強大的客戶群、品牌忠誠度、廣泛而多元的硬體組合、硬體領域知識。

很多公司都透過可以透過本身的優勢成為軟體的領導者,順帶帶動硬體的銷售。例如:西門子為製造行業創造新的自動化硬體和軟體來抓住商機,該公司現在供應了 80% 的原始設備製造商(OEM)生產線。強大的硬體產品還可能帶動軟體銷售,例如:蘋果在 iPhone 上市後能夠從  Appstore 賺取巨額收入。

縱然硬體公司希望透過軟體帶動硬體銷售。但若要轉型,應該要思考更多的創新定價方案。例如:

  • 軟體免費,但客戶必須付錢購買改進的功能或功能。
  • 使用按需訂閱服務,客戶僅在使用軟體時付費。公司收取任何必要的硬體費用
  • 使用固定訂閱服務,定期向客戶收取費用,無論他們使用軟體多久或接受升級

半導體公司的客戶們可能會反對這項創新,因為他們習慣拿免錢的,所以要想辦法創造引人入勝的軟體,給客戶足夠的動機購買。

三、招募人才要比過去想更多,用軟體人才管理軟體人才

身為一個轉型公司,硬體公司在招聘軟體人才時要更積極、有策略。

了解高科技人才到底想要什麼是絕對必要,諸如薪水等要素。雇用一堆有才華的工程師聽起來很棒,但是半導體公司應該要先專注在尋找處理介面規格和其他關鍵任務的軟體、系統架構師。若沒有他們,團隊很難有關鍵進展。同時應該要考量軟體人才密集的地區,並在那邊建立通路與聯繫窗口。如果公司有建立軟體能力的時間壓力,或是根本找不到足夠的工程師,可以考慮收購一家軟體公司。這種做法更有效率,但有一個問題:收購軟體公司可能比收購硬體公司還要貴上 2~5 倍。

硬體公司應該 招聘來自其他行業,經驗豐富的領導者。而不是要求內部的硬體專家來管理轉型 。同時祭出獎勵條款鼓勵領導者建立軟體業務,並給予相當的決策自由。任命知名的軟體行政人員,也會釋放出一個很明確的消息:軟體將成為公司的新核心。也可藉此吸引其他有才華的工程師來工作。

最後,軟體工程師跟硬體專家在思考、工作、行為上都有諸多的不同。要解決這個問題很簡單, 硬體公司必須要調整他的組織架構,而不是期待新員工們改變工作方式 。他們應該把軟體工程師整合成有自己的治理機構、並擁有決策權的單一組織。

  • 資料來源
    From hardware to software: How semiconductor companies can lead a successful transformation

    Optimizing back-end semiconductor manufacturing through Industry 4.0
  • (本文開放合作夥伴轉載,首圖來源:Steve Jurvetson CC Licensed)
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