DOI: https://doi.org/10.1007/s10796-024-10476-z
تاريخ النشر: 2024-02-22
المؤلف: Morteza Ghobakhloo وآخرون
الموضوع الرئيسي: التحول الرقمي في الصناعة
نظرة عامة
تستكشف الدراسة الحالية جدليتين رئيسيتين تتعلقان بأجندة الصناعة 5.0: القوى الدافعة وراء تطورها السريع في ظل التحول الصناعي الرقمي وتحقيق قيم الاستدامة الخاصة بها. من خلال تجميع شامل للأدبيات، تسلط الأبحاث الضوء على أوجه القصور في الصناعة 4.0 التي أثرت سلبًا على قيم الاستدامة. تقترح نهجًا جديدًا للاستفادة الاستراتيجية من تسع وظائف استدامة في الصناعة 4.0 بترتيب محدد لتعزيز أهداف الاستدامة في الصناعة 5.0. تشير النتائج إلى أنه بينما أثرت الصناعة 4.0 بشكل إيجابي على الاستدامة الاقتصادية والبيئية على مستويات المؤسسات وسلاسل التوريد، فقد أثرت سلبًا على قيم الاستدامة الاجتماعية الصغيرة والمتوسطة، بالإضافة إلى القيم الكبرى للاستدامة مثل المساواة الاجتماعية والاقتصادية.
في الختام، تتناول الدراسة الفجوات المعرفية المتعلقة بالانتقال من الصناعة 4.0 إلى الصناعة 5.0، لا سيما فيما يتعلق بالاستدامة. وتؤكد على المساهمات المثيرة للجدل للصناعة 4.0 في الاستدامة وتبرز ضرورة الحوكمة الجماعية والتنظيم لتحقيق التوازن بين الأهداف الاجتماعية والبيئية والإنتاجية الصناعية. يوفر نهج HF-ISM المطور سيناريوهات مميزة للاستفادة من وظائف استدامة الصناعة 4.0 لتتوافق مع قيم الصناعة 5.0 في ظل عدم اليقين البيئي المتفاوت، على الرغم من أنه يجب اعتبار النتائج في سياق قيود الدراسة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث ظهور الصناعة 5.0، التي حظيت باهتمام كبير كإطار سياسة يبني على تقدم الصناعة 4.0 بدلاً من أن يمثل ثورة صناعية مستقلة. تؤكد على أن الصناعة 5.0 تهدف إلى توجيه مسار تقدم الصناعة 4.0، مع التركيز على خلق مستقبل صناعي مستدام ومركزي حول الإنسان ومرن. تحدد الورقة فجوتين معرفيتين حرجتين: الحاجة إلى فهم التحول السريع نحو الصناعة 5.0 على الرغم من نضوج الصناعة 4.0 المستمر، وضرورة استكشاف استراتيجيات إدارة فعالة للتحول الصناعي الرقمي لتحقيق أهداف الصناعة 5.0.
تهدف الدراسة إلى سد هذه الفجوات من خلال التحقيق في الدوافع وراء التبني السريع للصناعة 5.0 وفحص كيفية توافق التحولات الرقمية المستمرة مع أهدافها الأساسية. تستخدم مراجعة أدبية تركز على المحتوى لتحليل تداعيات الاستدامة للصناعة 4.0، كاشفة عن مساهمات إيجابية وسلبية في الاستدامة الاجتماعية والبيئية. كما تقدم الأبحاث نهجًا جديدًا لنمذجة الهيكل التفسيري باستخدام مجموعة Hesitant-Fuzzy (HF-ISM) لنمذجة الاعتماد المتبادل بين وظائف الاستدامة داخل الصناعة 4.0، مما يوفر في النهاية سيناريوهات توجه الشركات في الاستفادة من هذه الوظائف لتحقيق أهداف الاستدامة في الصناعة 5.0 في ظل مستويات مختلفة من عدم اليقين التجاري.
الطرق
تم تطوير منهجية HF-ISM لتصنيف الوظائف التي تساهم من خلالها الصناعة 4.0 في أهداف الاستدامة للصناعة 5.0، والتي يشار إليها بوظائف استدامة الصناعة 4.0. يدمج هذا النهج إطار مجموعة Hesitant-Fuzzy (HFs) مع نمذجة الهيكل التفسيري (ISM)، مما يسمح للخبراء بالتعبير عن رؤاهم وعدم اليقين أثناء الرد على الاستبيانات. تم هيكلة المنهجية في إطار بحثي من ثلاث مراحل.
في المرحلة الأولية، تم تحديد تسع وظائف استدامة للصناعة 4.0 من خلال مراجعة أدبية شاملة. بعد ذلك، تم جمع البيانات وتحليل السيناريوهات باستخدام استبيان متردد. أخيرًا، تم استخدام نهج HF-ISM-MICMAC لتصنيف هذه الوظائف وتطوير نماذج مفاهيمية قائمة على المستويات. يتم تمثيل تفاصيل هذا الإطار البحثي بصريًا في الشكل 4.
النتائج
في هذا القسم، يتم تقديم نتائج البحث، مع التركيز على تصنيف وظائف الصناعة 4.0 بناءً على ثلاثة سيناريوهات متميزة: لطيف، معتدل، وصارم. تم اشتقاق مصفوفات القابلية الأولية لكل سيناريو من الاستبيانات المكتملة، كما هو موضح في الجدول 5. بعد ذلك، تم إجراء تحليل الانتقالية لتقييم القوة الدافعة والاعتماد للوظائف، مما أدى إلى مصفوفات القابلية النهائية المعروضة في الجدول 6. ثم تم تطبيق تحليل MICMAC لتصنيف الوظائف إلى أربع فئات: مستقلة (قوة دافعة واعتبار منخفضة)، دافعة (قوة دافعة عالية واعتبار منخفض)، معتمدة (قوة دافعة منخفضة واعتبار عالي)، وارتباط (قوة دافعة واعتبار عالية)، كما هو موضح في الشكل 5.
علاوة على ذلك، تم استخدام منهجية نمذجة الهيكل التفسيري (ISM) لتصنيف الوظائف المصنفة ضمن كل سيناريو، مما أدى إلى إطار مفاهيمي موضح في الشكل 6. ومن الجدير بالذكر أن السيناريو اللطيف أسفر عن مستويين فقط، حيث تم تحديد الوظيفة F7 كقائد رئيسي في المستوى الأول، بينما تم تصنيف الوظائف المتبقية في المستوى الثاني. لم يتم تضمين نتائج السيناريو الصارم في الشكل 6 بسبب نتائج تصنيفه الفريدة.
المناقشة
تسلط المناقشة حول الصناعة 5.0 الضوء على تطورها من إطار الصناعة 4.0 السابق، مع التأكيد على التحول نحو ممارسات مركزية حول الإنسان ومستدامة. تم تقديم الصناعة 5.0 لأول مرة في عام 2016، وتتميز بتركيزها على التعايش بين الإنسان والآلة ودمج القيم الاجتماعية والبيئية، على عكس التقدم التكنولوجي البحت لسابقها. تطورت وجهة نظر المفوضية الأوروبية للاعتراف بالصناعة 5.0 كإطار تكميلي يبني على الأسس التكنولوجية للصناعة 4.0 مع إعطاء الأولوية للاستدامة، والدائرية الاقتصادية، والقيم الاجتماعية. يضع هذا المنظور الصناعة 5.0 ليس فقط كخلف زمني ولكن كأجندة حوكمة تهدف إلى توجيه التحول الرقمي نحو الاستدامة الشاملة.
يكشف تجميع الأدبيات حول تأثيرات الاستدامة للصناعة 4.0 عن تفاعل معقد من المساهمات الإيجابية والسلبية عبر أبعاد مختلفة. تصنف التحليلات تداعيات الاستدامة إلى مستويات صغيرة ومتوسطة وكبيرة، مع الإشارة إلى أن التأثيرات الاقتصادية الصغيرة إيجابية في الغالب – مما يعزز الإنتاجية وكفاءة الموارد – بينما تكشف التأثيرات الاجتماعية الصغيرة غالبًا عن عواقب سلبية، مثل انعدام الأمن الوظيفي ومخاوف الخصوصية. تظهر التحليلات على المستوى المتوسط أن تقنيات الصناعة 4.0 يمكن أن تحسن من مرونة سلسلة التوريد وربحيتها، على الرغم من استمرار التحديات المتعلقة بالتحول الرقمي والأمن السيبراني. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على ضرورة الاستفادة من تقنيات الصناعة 4.0 ضمن إطار يعزز الاستدامة عبر الأبعاد الاقتصادية والبيئية والاجتماعية، مما يمهد الطريق لتحقيق الأهداف الأوسع للصناعة 5.0.
القيود
تعترف قسم القيود بعدة قيود في الدراسة يمكن أن تتناولها الأبحاث المستقبلية. أولاً، تشير الطبيعة الديناميكية للصناعة 4.0 والمرحلة الناشئة للصناعة 5.0 إلى أن قيم الاستدامة المرتبطة بهذه الأطر من المحتمل أن تتطور، مما يستلزم مزيدًا من التحقيق في تداعياتها تحت سيناريوهات تجارية مختلفة. يعتمد البحث على عينة غير احتمالية من 21 خبيرًا، مما يقدم تحيزات محتملة، مما يحد من إمكانية تعميم النتائج. يمكن أن تعزز الأبحاث المستقبلية التي تستخدم العينة الاحتمالية التمثيل وتسمح باستنتاجات أوسع.
بالإضافة إلى ذلك، بينما تحدد الدراسة نماذج تفسيرية للاستفادة من وظائف الاستدامة ضمن الصناعة 4.0، فإنها تدرك أن تعقيد هذه الوظائف وكثافتها الموارد لا يضمن تنفيذها الناجح. يُوصى بتحديد الآليات الصغيرة التي تسهل هذه الوظائف لاستكشافها في المستقبل. كما يُقترح إجراء دراسات طولية لتأسيس العلاقات السببية وفهم الديناميات الزمنية لوظائف الاستدامة مع تطور الصناعة 5.0. أخيرًا، تشير الدراسة إلى أن بعض القضايا المتعلقة بالاستدامة ذات الصلة بالصناعة 5.0 تمتد إلى ما هو أبعد من نطاق الصناعة 4.0، مما يبرز الحاجة إلى خرائط استراتيجية شاملة تدمج العوامل الاجتماعية والسياسية جنبًا إلى جنب مع التقدم التكنولوجي.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10796-024-10476-z
Publication Date: 2024-02-22
Author(s): Morteza Ghobakhloo et al.
Primary Topic: Digital Transformation in Industry
Overview
The present study investigates two key controversies related to the Industry 5.0 agenda: the driving forces behind its rapid development amid digital industrial transformation and the realization of its sustainability values. Through a comprehensive literature synthesis, the research highlights the shortcomings of Industry 4.0 that have negatively impacted sustainability values. It proposes a novel approach to strategically leverage nine sustainability functions of Industry 4.0 in a specific order to enhance the sustainability objectives of Industry 5.0. The findings indicate that while Industry 4.0 has positively influenced economic and environmental sustainability at organizational and supply chain levels, it has adversely affected micro and meso-social sustainability values, as well as macro sustainability values such as social and economic equality.
In conclusion, the study addresses knowledge gaps regarding the transition from Industry 4.0 to Industry 5.0, particularly concerning sustainability. It underscores the controversial contributions of Industry 4.0 to sustainability and emphasizes the necessity of collective governance and regulation to balance socio-environmental goals with industrial productivity. The developed HF-ISM approach offers distinct scenarios for leveraging Industry 4.0’s sustainability functions to align with Industry 5.0’s values under varying environmental uncertainties, although the results should be considered within the context of the study’s limitations.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the emergence of Industry 5.0, which has gained significant attention as a policy framework building upon the advancements of Industry 4.0 rather than representing a standalone industrial revolution. It emphasizes that Industry 5.0 aims to govern the trajectory of Industry 4.0’s progression, focusing on creating a sustainable, human-centric, and resilient industrial future. The paper identifies two critical knowledge gaps: the need to understand the rapid shift towards Industry 5.0 despite the ongoing maturation of Industry 4.0, and the necessity to explore effective management strategies for the digital industrial transformation to achieve Industry 5.0’s objectives.
The study aims to bridge these gaps by investigating the drivers behind the swift adoption of Industry 5.0 and examining how ongoing digital transformations can align with its core goals. It employs a content-centric literature review to analyze the sustainability implications of Industry 4.0, revealing both positive and negative contributions to socio-environmental sustainability. The research also introduces a novel Hesitant-Fuzzy set Interpretive Structural Modelling (HF-ISM) approach to model the interdependencies among sustainability functions within Industry 4.0, ultimately providing scenarios that guide businesses in leveraging these functions to fulfill Industry 5.0’s sustainability objectives amidst varying levels of business uncertainty.
Methods
The HF-ISM methodology is developed to classify the functions through which Industry 4.0 contributes to the sustainability goals of Industry 5.0, referred to as Industry 4.0 sustainability functions. This approach integrates a Hesitant-Fuzzy set (HFs) framework with Interpretive Structural Modelling (ISM), termed HF-ISM, allowing experts to express their insights and uncertainties while responding to questionnaires. The methodology is structured into a three-phase research framework.
In the initial phase, nine sustainability functions of Industry 4.0 were identified through a comprehensive literature review. Following this, data collection and scenario analysis were conducted using a hesitant questionnaire. Finally, the HF-ISM-MICMAC approach was employed to classify these functions and develop level-based conceptual models. The details of this research framework are visually represented in Figure 4.
Results
In this section, the results of the research are presented, focusing on the classification of Industry 4.0 functions based on three distinct scenarios: gentle, moderate, and strict. The initial reachability matrices for each scenario were derived from completed questionnaires, as shown in Table 5. Following this, transitivity analysis was conducted to assess the driving and dependence power of the functions, leading to the final reachability matrices displayed in Table 6. The MICMAC analysis was then applied to classify the functions into four categories: autonomous (low driving and dependence power), drivers (high driving and low dependence power), dependent (low driving and high dependence power), and linkage (high driving and dependence power), as illustrated in Fig. 5.
Furthermore, the Interpretive Structural Modeling (ISM) methodology was employed to level the classified functions within each scenario, resulting in a conceptual framework depicted in Fig. 6. Notably, the gentle scenario yielded only two levels, with function F7 identified as the primary driver at the first level, while the remaining functions were categorized at the second level. The strict scenario’s results were not included in Fig. 6 due to its unique classification outcomes.
Discussion
The discussion on Industry 5.0 highlights its evolution from the earlier Industry 4.0 framework, emphasizing a shift towards human-centric and sustainable practices. Initially introduced in 2016, Industry 5.0 is characterized by its focus on man-machine symbiosis and the integration of socio-environmental values, as opposed to the purely technological advancements of its predecessor. The European Commission’s stance has evolved to recognize Industry 5.0 as a complementary framework that builds upon the technological foundations of Industry 4.0 while prioritizing sustainability, economic circularity, and social values. This perspective positions Industry 5.0 not merely as a chronological successor but as a governance agenda aimed at steering digital transformation towards inclusive sustainability.
The synthesis of literature on Industry 4.0’s sustainability impacts reveals a complex interplay of positive and negative contributions across various dimensions. The analysis categorizes sustainability implications into micro, meso, and macro levels, with findings indicating that while micro-economic impacts are predominantly positive—enhancing productivity and resource efficiency—micro-social implications often reveal negative consequences, such as job insecurity and privacy concerns. Meso-level analyses show that Industry 4.0 technologies can improve supply chain resilience and profitability, although challenges related to digital transformation and cybersecurity persist. Overall, the research underscores the necessity of leveraging Industry 4.0 technologies within a framework that promotes sustainability across economic, environmental, and social dimensions, paving the way for the broader objectives of Industry 5.0.
Limitations
The section on limitations acknowledges several constraints of the study that future research could address. Firstly, the dynamic nature of Industry 4.0 and the nascent stage of Industry 5.0 suggest that the sustainability values associated with these frameworks are likely to evolve, necessitating further investigation into their implications under various business scenarios. The study’s reliance on a nonprobability sample of 21 experts introduces potential biases, limiting the generalizability of the findings. Future research employing probability sampling could enhance representativeness and allow for broader conclusions.
Additionally, while the study identifies interpretive models for leveraging sustainability functions within Industry 4.0, it recognizes that the complexity and resource intensity of these functions do not guarantee their successful implementation. The identification of micro-mechanisms that facilitate these functions is recommended for future exploration. Longitudinal studies are also suggested to establish causal relationships and understand the temporal dynamics of sustainability functions as Industry 5.0 evolves. Finally, the study notes that some sustainability concerns relevant to Industry 5.0 extend beyond the scope of Industry 4.0, highlighting the need for comprehensive strategy roadmaps that integrate socio-political factors alongside technological advancements.