A Framework for Assessing Industry 4.0 Readiness and Maturity of Smart Manufacturing Enterprises in Turkey

Abstract

Recently, various researchers have proposed various Maturity Models (MMs) for assessing Industry 4.0 (I4.0) readiness and adoption, but few have proposed frameworks (F/Ws) for the implementation of I4.0 for smart manufacturing enterprises. This thesis focuses on the awareness, knowledge, readiness, adoption, willingness to invest, challenges, and benefits of I4.0 for Smart Manufacturing Enterprises in Turkey. The aims of this thesis are (1) to review the research related to existing I4.0 MMs and F/Ws, (2) to propose a modular MM with four dimensions, five levels, 60 second-level dimensions, and 246 sub-dimensions, and a generic F/W with four layers and seven hierarchy levels, (3) to conduct a case study by applying the proposed MM and F/W to assess and measure the I4.0 adoption of an automobile parts smart manufacturing enterprise, (4) to apply a Technology Forecasting (TF) model to expect the growth of I4.0 for the enterprise, (5) to perform a SWOT analysis to understand the weaknesses, strengths, opportunities, and threads for Turkey toward I4.0 transition, (6) to identify the I4.0 readiness/awareness, I4.0 advantages, challenges and willingness to invest by surveying 100 Turkish manufacturers, and (7) to have a detailed discussion on advantages and challenges foreseen in the transition to in the context of Turkey. Case study findings show that the enterprise’s overall maturity score was found to be 2.73 out of 5.00 i.e. it is still in the early stage of the I4.0 integration, and if the enterprise takes actions to create a roadmap toward a smooth I4.0 transition the forecasted year of full integration of I4.0 is between 2031 and 2034. Survey findings show that enhanced product quality and expanding the business into new markets are the most highlighted advantages of I4.0 whereas, the openness of employees to new technology, insufficient funds, and economic factors are the most highlighted I4.0 challenges.

ÖZ: Güncel olarak, birçok araştırmacı, Endüstri 4.0 (I4.0)'ın adaptasyon sürecini değerlendirmek için çeşitli Olgunluk Modelleri (MM'ler) önermektedir, ancak bu çalışmalardan çok azı akıllı üretim işletmeleri için I4.0'ın uygulanabilmesine yönelik çerçeveler (F/W'ler) önermiştir. Bu doktora tezi, I4.0'ın benimsenmesinden fiili ve potansiyel faydaları / zorlukları belirlemeye ve Türkiye'de I4.0'ın benimsenmesinden maksimum potansiyeli elde etmek için Türk üreticilerin I4.0'ı benimseme yönünde harekete geçme konusundaki farkındalığını artırmaya katkıda bulunur. Bu tezin amacı: (1) literatür taraması yaparak mevcut olgunluk modellerinin, hazırlık çerçevelerinin incelenmesi, (2) dört boyut, beş seviye, 60 ikinci seviye boyut ve 246 alt boyuta sahip bir modüler olgunluk modeli önerilmesi ve dört katman ve yedi hiyerarşi seviyesi ile genel bir çerçeve önerilmesi, (3) otomobil parça üretimi yapan fabrikada I4.0 benimsenmesini değerlendirmek ve ölçmek için önerilen olgunluk modelinin ve hazırlık çerçevesinin uygulanabilmesi için bir anket yapmak, (4) fabrikadaki I4.0 gelişimini değerlendirmek için teknoloji tahmininde bulunmak, (5) Türkiye'nin I4.0 geçişine yönelik zayıf yönlerini, güçlü yönlerini, fırsatlarını ve tehditlerini anlamak için bir SWOT analizi yapmak, (6) I4.0 hazırlık, farkındalık, I4.0’a yatırım yapma istekliliğini değerlendirmek amacıyla farklı sektörlerden 100 kişiyi anket çalışmasına dahil etmek ve, ayrıca (7) Türkiye’de I4.0’a geçişte öngörülen avantajlar ve zorluklar hakkında ayrıntılı bir tartışma yapmaktır. Vaka çalışması bulguları, şirketin genel olgunluk puanının 5,00 üzerinden 2,73 olduğunu gösteriyor. Şirketin I4.0 olgunluğu, teknoloji tahmini ile birlikte değerlendirildi ve şirketin I4.0 entegrasyonunun henüz olguluğa erişmekte olan seviyesinde “Hücre Düzeyinde” olduğu değerlendirildi. Teknoloji tahmini bulgularına göre, işletme sorunsuz bir I4.0 geçişine doğru bir yol haritası oluşturmak için harekete geçerse, I4.0'ın tam entegrasyonunun öngörülen yılı 2031 ile 2034 arasında olduğu önörüldü. Anket bulguları, artan ürün kalitesinin ve işi yeni pazarlara genişletmenin I4.0'ın en çok vurgulanan avantajları olduğunu gösterirken, çalışanların yeni teknolojiye açıklığı, yetersiz fonlar ve ekonomik faktörler en çok vurgulanan I4.0 zorluklarıdır.