產官學聯手推動 工業4.0加速上路

德國工業4.0戰略要點。

工業4.0掀起智慧製造浪潮，除了德國制定出一系列政策之外，其他國大也動作頻頻，台灣的智慧機械政策的第一階段在2018年開始啟動，透過產官學的合作，台灣製造業將加速轉型。

工業4.0帶來的智慧化概念，改變了全球製造產業，過去的自動化製造系統主要由馬達、控制器等設備所組成，設備所產生的數據有限，更不用說彼此之間的訊息互通，後期乙太網路雖開始被導入工業領域，不過與上層的IT系統鏈接仍然有限，工業4.0則是讓所有廠房內所有設備的狀態都可被擷取、傳輸、儲存、分析，系統再依據分析過後的數據，設定出最佳化策略，由於智慧工廠包含製造端的產線設備與廠房端的廠務系統，現在這兩者面對的作業環境，變動的頻率都相當高，因此智慧化系統必須隨時掌握設備狀態，彈性調整出最佳的運作模式。

德國綿密計畫，有效提升智慧製造效益

從德國政府的工業4.0政策就可看出相關架構(圖1)，德國的政策主要是以CPS涵蓋軟硬兩端的製造系統，透過綿密的通訊技術，整合系統中不同環節、體系的設備，並制定出檢視目標，落實智慧製造願景；德國的完整政策，讓製造系統的效益可以進一步提升。

根據資策會MIC的調查報告指出(圖2)，對製造業者來說，智慧製造最主要的效益還是在於生產力的提升，導入智慧製造系統後，生產力提升所產生的效益百分比將達32%，之後依序為顯示關鍵流程的即時性與透明度的20%、改變整合與資訊交換能力的16%、協助管理需求12.5%、流程最佳化9.42%、幫助企業創新8.42%、幫助企業達成永續目標1.33%。生產力提升主要來自原有的自動化設備被進一步強化，受惠於表列下方的其他效益，如關鍵流程即時性透明度、改變整合與資訊交換能力...等因素，製程的速度與良率都可有效提升，讓現場作業人員的工作掌握更輕易且更有效率。

除了德國外，各國也在2012年開始，陸續推動自己的智慧製造政策，例如美國的AMP(Advanced Manufacturing Partnership)、日本產業重振計畫與大陸的中國製造2025、韓國智慧工廠普及與擴散推動等，台灣之前以工業4.0為藍圖制定出生產力4.0政策，新政府上任後，又將政策延伸改制為智慧機械的推動，並將之納入「5+2」產業創新計畫之一，希望可以協助產業界由工業2.0跨越至工業3.0，積極推動智慧機械產業(圖4)。

工業物聯網將成未來核心骨幹

從架構面來看，無論製造端或廠務端，都是透過上層雲端平台，分析底層的設備所傳來的訊號，就此來看，這兩類系統都是以物聯網為主架構，但由於應用於工業領域，必須針對製造現場而有特殊設計，因此此一類型的物聯網被稱為工業物聯網(Industrial IoT；IIoT)，工業物聯網被視為未來工廠的核心運作骨幹，目前各製造設備供應商的產品研發，也都以此為目標設計。

從圖3可以看出，與一般的物聯網相同，工業物聯網也需先在底層架構感測網路，不過除非是導入全新的產線，否則所有製造業者都必須處理既有機台的感測器建置問題，由於生產系統屬於製造業的長期投資，使用年限動輒10年起跳，因此絕大多數之前採購的生產設備，都不會有感測器的設計，因此就有系統業者指出，如何在既有的設備上設置感測器擷取訊號，是現在製造業導入工業物聯網系統最困難的挑戰，後續的訊號連網、分析，甚至是AI的導入分析，對系統業者來說，反而不是太困難的事。

不過在廠商的努力下，現在市場上已有可從製造設備外部設置感測器，快速取得設備數據的解決方案，除了從設備外部偵測的方式外，在經過幾年來的市場教育下，現在製造業對智慧化不但已有認識，而且開始有導入動作，也因此製造設備供應商也紛紛推出已內建感測網路的工業產品，台灣2018年開始啟動的智慧機械政策，就將針對製造業推動此類產品。

台灣啟動智慧機上盒政策

根據智慧製造辦公室的計畫，2018年推動9千台以上機器安裝智慧機上盒Smart Machine Box(SMB)，加裝SMB後，讓業者的設備可立即實現聯網功能，以進行機器連線及收集生產資料，讓生產管理變成可視化、生產排程優化，透過設備智慧化功能，將同時提升產品的精度、品質、效率以及可靠度，降低生產成本，提高獲利及增加業者的競爭力。

目前台灣航太產業龍頭廠商漢翔公司就以該公司8號廠為示範場域，透過SMB加工設備聯網，結合廠內多機連線管理，達到生產資訊透明化、人機協作、機台健康診斷等，並延伸應用至台中水湳、沙鹿及岡山等三個廠區的機台聯網，合計已擴充超過100台，提供3個廠區機台即時生產監控，後續可提供漢翔公司與參加「台灣航太產業A-Team 4.0聯盟」的眾多協力廠商應用，可有效提升生產力，降低生產成本。

經濟部在2018年已編列新台幣2,000萬元經費幫助企業導入智慧製造，將推動1,000台以上機械設備導入SMB實現設備聯網，協助台灣業者立即具備設備連線設定管理、資料擷取與儲存管理、完工計量管理等功能，政府並委託精密機械研究發展中心擔任計畫執行單位，就此來看，台灣的智慧製造腳步已經加快。

不過也有設備廠商指出，多數台灣中小企業在智慧化前身的自動化建置，非但尚未完整，甚至連初步規畫都沒有，對此狀況，業界人士指出，隨著消費性產品型態的改變，傳統的生產模式已難以因應市場所需，包括大陸在內的各國製造商，都已開始積極布局智慧製造，未來的產業競爭將更嚴峻，近年來台灣政府與產業都有相關計畫協助製造業轉型，台灣業者可善用此一力量，提升降低企業轉型的磨合期，深化本身競爭力。