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工業4.0 開啟工廠運作全進化

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未來的工廠工人,將不再只是單調的操作機器,而是將自己的經驗儲存到系統中,更有智慧地與生產機器溝通互動。DIGITIMES攝
未來的工廠工人,將不再只是單調的操作機器,而是將自己的經驗儲存到系統中,更有智慧地與生產機器溝通互動。DIGITIMES攝

繼蒸汽機的發明、大規模生產和自動化之後,工業生產產的各個環節,因為智慧網路和可持續不中斷的生產技術演進,工廠運作正朝向全面進化的路徑發展。在4月舉行的漢諾威工業博覽會,更以「工業4.0(Industry 4.0)」的理念,提倡物與服務串連(Internet of Things and Services),旨在物對物(M2M)的運作架構下,打通產、銷任督二脈,講究生產自動化、生產IT化,生產模式將由批次量產轉向接單後生產,落實智慧生產(Smart Production)、綠色生產(Green Production)、都市生產(Urban Production)的未來趨勢。

德國電子電氣工業協會(ZVEI)更預測,工業4.0將使工業生產效率提高30%。 有鑒於此,德國機械設備製造業聯合會(VDMA)及德國資訊技術、通訊、新媒體協會(BITKOM)也已加入,德國三大工業協會決定共同建立一個名為「第四次工業革命平臺」辦事處,並於4月在法蘭克福正式啟動。三大協會共同建立辦事處的主要目標在於,推動工業的發展、提高工業生產標準、開發新的商業模式和運營模式並付諸實踐。

BITKOM會長Dieter Kempf教授指出,工業領域正面臨著一場徹底的革命,這場革命是由網際網路引發,電信技術、自動化技術以及生產技術之間,必須緊密相連,工業所要創造的價值鏈,必須轉變為創造價值網。

工廠運作將可留住工人智慧
「第四次工業革命平台」辦事處,將由一個指導委員會、一個經濟指導部門以及多個主題工作小組組成。VDMA「第四次工業革命平台」辦事處負責人Rainer Glatz指出,工業4.0是工業生產的一種全新思維。過去的生產模式,必須在生產前先訂定生產目標,而且任何生產目標的改變,都是十分耗時費力。但在工業4.0的時代,產品的組件將可直接與生產系統溝通,並發出接下來所需生產過程的指令,整個系統將更加智慧,聯網更加緊密,不同組件之間可以相互溝通,生產過程將會更快,反應也將更加迅速。

德國人工智慧研究中心(German Research Center for Artificial Intelligence;DFKI)在漢諾威工業博覽會上,就展示了一套小手電筒的組裝和外形加印文字的生產模型,每一個手電筒的外殼上,都會有一個電子標簽,產品的生產流程和有關資訊,都會被記錄在電子標簽中,透過這個標簽,手電筒可以告訴系統它所需的處理過程,比如需要安裝哪個組件,被刻上什麼樣的文字圖案等。

此外,員工還可通過大螢幕上的操作指示進行操作,系統透過生產組件識別,給出下一步的操作指示,員工的工作更加簡化,工作培訓和指導也可以在工作崗位上面進行。

此外,過去的生產流程是由每個單獨的程式控制記憶體所控制,但現在可以透過介面將所有的生產設備連結,由中央電腦透過網路控制生產流程。如此一來,在更換生產目標時,將可省去複雜的程式更改過程,控制更加簡化,省時省力。

Glatz指出,過去或現在的工廠工人的任務,多半只是單調的操作機器,生產流程也都是預先設計好,工人的能力或經驗的價值,很難具體的反應在生產流程中。但未來的工人,可以將自己的經驗儲存到系統中,更有智慧地與生產機器溝通互動,而新進人員也可以在機器的幫助下,在工作中學習。

軟體為工廠進化驅動要角
回顧過去的工業革命,多數都是由硬體來驅動,但工業4.0的驅動力量,卻是來自網路及軟體,軟體業在這一波工廠運作進化的發展上,將會扮演相當重要的角色。

Glatz指出,軟體專業協會的成員數量,目前已佔整個VDMA專業協會成員的10%。ZVEI會長Friedhelm Loh也指出,德國在軟體密集型工業中的領先優勢,將有助於德國工業在未來的物聯網和工業服務領域佔有先機,三大協會將攜手把德國打造成以網際網路為基礎,創新生產技術領域的領先者。

西門子管理委員會成員兼西門子工業業務領域首席執行官Siegfried Russwurm在漢諾威工業博覽會上發言時指出,要實現工業4.0的願景,創新的工業資訊技術及軟體,將會發揮決定性的作用,使產品開發和生產得以集成和協同,為全面優化產品開發和生產過程創造條件。

Russwurm表示,工業資訊技術與軟體市場在未來幾年將以年均8%的速度增長,增長速度將是西門子工業業務領域相關總體市場的兩倍。為了實現虛擬和現實的開發與生產之間的相互融合,西門子正在集中力量,擴大其在工業資訊技術和工業軟體領域的創新領導地位。自2007 年以來,西門子已投資40多億歐元進行了多項戰略並購,以加強西門子在工業資訊技術和工業軟體方面的能力”,西門子工業業務領域的軟體發展人員目前共有7500人。

網路為工廠進化的關鍵
Glatz強調,德國政府已經認識到,網路技術在工業生產中的應用,非常具有潛力,並支援了一系列研究項目,德國有強大的機械製造和自動化工業,在軟體領域也有一定的實力。這三個領域將共同決定德國在工業4.0時代的優勢地位,在接下來幾十年影響工業生產的發展。