由底層打造工業物聯網 逐步實現智慧製造系統效益

西門子在德國Amberg的工業4.0示範工廠，就透過工業物聯網全面串連廠內所有設備。圖片提供／Siemens

2011年的德國漢諾威工業展，工業4.0概念第1次被提出來，2012年德國總理梅克爾宣布投入2億歐元，全面啟動工業4.0政策，之後全球製造業開始掀起智慧化浪潮。

除了各國如美國、大陸、日本等，都推出相關政策外，製造大廠如西門子、施耐德、洛克威爾、歐姆龍等，也都展開全新的產品策略，而觀察各國政府與廠商的計畫，可以發現其策略方向雖各有不同，不過之間仍有交集。

最大的交集處，就是透過聯網技術整合OT與IT系統，讓第一線設備的數據，可以被即時且完整的掌握，進一步延伸出更多具智慧化的功能，而這也就是工業物聯網(Industry IoT；IIOT)架構，從目前發展來看，工業物聯網已然成為製造業未來的骨幹運作系統，串聯OT與IT系統，落實智慧製造願景。

不過對台灣造製造業者來說，工業物聯網的導入並非一蹴可及，就有業者指出，目前工業物聯網架構都以大型製造業為主，而台灣的製造型態則以中小企業為骨幹，工業物聯網能否合適套用在台灣產業，以目前狀況來看，的確不適合。

台灣製造業者不應魅惑於市場聲音，只求快速的導入物聯網架構，而應審視本身需求，與系統整合商深切討論，貼身打造出專屬架構，所有的物聯網架構，都必須要以情境設計為導向，企業主比須先行找出自己問題，再透過物聯網架構來解決，之後再逐一檢討調整，而不是把工業物聯網視為萬靈丹。

要打造工業物聯網，必須從智慧化、整合化與人機協調互動等3個方向著手，其中智能化是智慧製造系統的重要願景，也是工業物聯網的設置目標，要達到智能化，設備與系統平台的連接是先決條件，透過系統的連結，設備所產生的數據才能被傳送、儲存與分析，因此不只是硬體設備，軟硬平台的整合也成為必須，整合是智慧化的先行條件，不過這並不代表導入者一定要立即讓智慧化到位，在製造業中，讓利潤產生永遠是第一要件，因此智慧化目標必須有先後設定順序，循序漸進的依次完成目標。

在整合部分主要是鏈結製造業中不同環節的部件，現在市場上各類型產品的功能越來越複雜，所需的零組件也越來越多，以智慧型手機為例，現在所需的感測器、處理器、IC等越來越多，這些零組件不僅數量激增、效能越來越高，而且客製化需求也不斷提升，這都因素都促使製造系統加速升級，新世代製造系統的各部位元件，都需要極高專業，要在工業物聯網架構中，順利整合這些高度專業的元件，技術和經驗缺一不可。

最後則是人與機器的協調互動，過去一段時間，智慧工廠的最終願景曾被描繪為「無人工廠」、「關燈生產」等，不過多數業者指出，這兩個願景非但不切實際，對智慧製造系統來說，其效益也非最佳化，智慧製造的最佳化效益應該是AI+HI，也就是結合人工智慧與人類智慧，在智慧製造架構中，由機器負責高勞動力的工作，人員則轉往更高價值的部分，以人機共工的方式運作，不過要讓兩者共同作業，必須同時考量到效率與安全，這也可從工業物聯網中的感測網路層進行。

就製造業的整體發展趨勢來看，現在台灣產業已經進入轉型期，過去台灣製造業多以人力為主，自動化設備雖也有導入，不過整體來說比例仍不若歐美國家，因此業界多認為，台灣目前仍處於工業2.5階段，尚未到達工業3.0。

不過台灣製造業的優勢在於經驗豐富，對外界環境的因應速度快、作法彈性、執行度強，因此若有導入智慧製造系統的需要，台灣廠商的速度也會比其他國家快，不過要注意的是，多數製造業的智慧化系統建置，都是上層決策者決定，導入系統的背後思維，並未貫徹到底端的現場人員，這會讓產能無法在預定時間內提升。

以最近掀起的AI熱潮為例，各界都認為AI將會被應用到各領域，製造業也是其一，AI在製造系統中的應用多元，可用來檢測產品或預診設備，現場人員若是只知其然不知其所以然，對智慧化系統的運作沒有全面了解，系統的價值發揮自然就有限，因此台灣廠商要透過智慧化製造系統強化本身競爭力，業者建議要由上至下全面理解工業4.0的概念，才能體現系統的價值，進而落實智慧製造願景。

而要實現智慧製造願景，則必須立基在工業物聯網上，工業物聯網透過設備連網，儲存、分析設備數據，在由上層軟體進行分析，進而制定出最佳化生產策略，系統建置相當龐大，業者指出，以台灣廠商為例，若已有基本的自動化建置，再加上主事者的意願強烈，3年左右將可打造出具有智慧化的工業物聯網架構，而架構的建置起點，製造現場將會最佳選擇。

從實際狀況來看，工業物聯網的建置無法一蹴而就，必須逐步導入，而從效益最明顯的環節著手，會是多數業者的作法，透過工業物聯網的建置，製造現場將可減少人力成本、提升產線良率，這些指標都可直接反映在營運報表上，而先有了現場端的基礎建置，業者就可沿著系統往上逐層架構完整系統，這也是經濟部將機聯網列為智慧機械政策的前期重點原因，透過智慧機上盒(SMB)的補助申請，讓台灣製造業者先踏出工業物聯網建置的第一步，進而擘劃出智慧製造的未來願景。