這并非未來，在工業4.0的時代，是現在進行式。2013年德國《高技術戰略2020》十大未來專案納入工業4.0項目，投資金額高達2億歐元，提升制造業電腦化、智慧化，至今5年，從概念到實踐，領頭企業腳步飛快，透過虛實整合、數據分析使用者（消費者）決定生產方向、服務內容、創新商業模式。

 

工業4.0的目標，并非創造新穎的制造技術，而是整合現有的制造資源、銷售流程、大數據，建立能夠快速反應市場需求、精準生產、減少成本浪費、跨領域合作的制造產業。

 

SAP物聯網資深副總裁凱瑟（Thomas Kaiser），接受天下雜志訪問時表示：「技術和制造不再是重點，產品只是載具，重點是隨產品而來的服務。這是商業思惟和商業模式的深度改變。」

 

未來，商業模式不是由生產者驅動，而是從買方出發，驅動研發、供應鏈、整個生產系統與服務。改變的速度很快，跟得上腳步，就能掌握風口。

 

何謂工業4.0？

 

工業4.0英文為：Industry 4.0，意思是「第四次工業革命」。綜觀工業歷史，從工業1.0使用蒸氣為動力，出現機械代替勞力；工業2.0以電氣為主要動力，進入電氣化時代；工業3.0以電腦協助人力制造，進入數位控制時代；到了工業4.0，則是以「智慧制造」為革命重點。

 

「智慧制造」是將物聯網、數位化工廠、云端服務、通訊等技術緊密扣合，創造虛實整合的制造產業，徹底改變一直以來的制造思維。工業4.0的價值是利用物聯網、感測技術技術連結萬物，機械與機械、機械與人之間可以相互溝通，將傳統生產方式轉為高度客制化、智慧化、服務化的商業模式，可以快速制造少量多項的產品，因應快速變化的市場。

 

除了制造智慧化，過程中電腦也可記錄各種數據，成為重要的資訊資料庫，藉由大數據分析優化制造與服務流程，幫助企業創造巨大的競爭力。Google、亞馬遜等網路巨頭，皆擅長利用巨量數據分析，提供消費者更好的服務體驗，甚至和西門子（Siemens）等專業智慧型技術企業進行跨領域結合，開創工業4.0領先趨勢。

 

整體而言，工業4.0是連結虛擬與現實的橋梁，讓制造過程高度智慧化，逐漸成為制造主流。

 

工業4.0與過去工業發展的差別？

 

在過去傳統工業1.0-3.0的時代，是以大量制造降低成本，再大量販售的商業思維，然而隨著網路技術發展浪潮，資訊快速流通，市場追求新穎、獨特的產品，傳統大量制造模式已不一定適用，加上人力成本日漸高漲，對企業來說是龐大的負擔。而工業4.0結合網路與機械，生產快速、產品多樣化，讓企業降低制造成本、提升競爭力，才能因應多變的市場需求。

 

工業4.0影響了什么？

 

工業3.0時代，廣泛應用電子與信息技術、資料庫系統、模具，讓制造過程自動化，設計、制造、組裝、分析都在電腦系統中完成，大幅度提高研發效率，降低生產成本。以工業3.0電子信息化為基礎，連結與優化是工業4.0的核心精神。

 

連結制造相關元素，進行優化，大量運用自動化機器人、物聯網感測、供應鏈互聯、銷售及生產大數據分析，人機協作優化生產流程，提升生產力及品質，以增進企業競爭力與獲利，達到單一批量只有一件也可生產的客制化目標，進而提高消費者的互動黏著度。

 

例如，過去知名運動品牌如NIKE、PUMA等，一向是以替運動明星開發專屬商品，拉抬品牌知名度，然而， 2012年NIKE推出客制化運動用品服務，消費者可上網選擇自己喜歡的鞋子材質、顏色、花樣等，鞋子就會送到家中。就是工業4.0實踐高度客制化很好的例子。

 

工業4.0分為三大項目：

• 智慧工廠：研究生產系統及過程智慧化，以網路連結生產設施，人機協作、提高效能。智慧工廠最重要的目標，是「批量一件也可以做」的高度客制化需求，要達到此目標，仰賴邊際運算、人工智慧、數據分析、感測系統等技術，例如ERP、MES等系統架構，結合網路連結機械設備與人力，并配合人工智慧、邊際運算與數據分析輔助，讓制造流程最優化，將傳統工廠從「自動化」中數位轉型。

 

• 智慧生產：智慧制造指的是應用網路、感測等技術，分析數據后建立一個從原物料、產品制造、企業經營、包裝配送等自動化供應鏈。讓企業提升整體生產物流管理、人機互動以及3D技術的生產應用能力。此項目特別注重中小企業，讓中小企業從智慧生產技術中受益，進一步成為工業生產技術的創造者和供應者。

 

• 智慧物流：智慧物流，指的是以資訊技術為基礎，在物流過程中的運輸、倉儲、包裝、搬運、加工、配送等環節，建立感測系統，分析資訊、即時調整，也通過網際網路、物聯網、物流網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，不僅降低成本，也讓買方能夠即時獲得訂購商品，符合網路發展浪潮，讓物流業自動化、網路化、可視化、即時化，實現物流規整智慧、發現智慧、創新智慧和系統智慧的目標，有利于降低物流成本、控制風險，進而達到提高環保效益與配送效率的效果。

 

工業4.0所需要的技術基礎

 

發展工業4.0，轉型智慧制造，需要以下三大基礎：

 

一、物聯網（網際網路）

自動化系統必須透過RFID辨識技術、紅外線感應、光線掃描、定位系統等技術，連結所有物品，讓彼此之間訊息能夠交流，建立智慧識別、定位管理的工作系統。

 

物聯網技術已受到國際間高度關注。美國將此列為經濟與國安的關鍵，規劃以物聯網、云端運算為核心的「智慧地球」計劃，受到政府大力支持。在臺灣，物聯網逐漸應用在產品制造、節能減碳、品質管理等面向，例如設備監控、原料庫存等領域，都得到良好的效果。

 

二、云端運算

云端運算是一種可以隨時隨地配置資源的公共空間，能夠以最低成本管理、使用，大致分為三類：公共云、私有云、混合云。

目前在工業設計、工業模擬、線上軟體、數據中心等需要大量運算能力的領域，有很好的應用機會，例如模擬汽車碰撞、虛擬裝潢等，企業不用購買昂貴的軟體，只需要支付平臺商服務費用，即可使用如CAD、CRM等軟體，替企業節省可觀的成本。

 

三、大數據

隨著科技發展，數據資料量呈現爆炸性成長，電腦的處理能力也遠超過人類所及，因此大數據成為產業發展的顯學。數位化的時代，人的一舉一動都會留下數據，因此從數據中可以窺見人類行為模式，從中找出市場需求，成為企業未來提高競爭力、創新力與盈余的關鍵。

 

不只是企業重視數據分析，政府也同樣明白其重要性，例如美國政府編列預算，以適當的政策協助產業發展Big Table、商業智能、云計算、Cassandra、數據倉庫、數據集市、分散式系統、 Dynamo、GFS、Hadoop、HBase、MapReduce、Mashup、元數據、非關系型資料庫、關系型資料庫、R語言、結構化數據、非結構化數據、半結構化數據、SQL、流處理器、可視化技術等大數據分析技術。

 

而在這一波工業4.0的浪潮下，企業與政府正共同努力，持續朝數位轉型的方向前進。結合物聯網、機器人、感測技術、數據分析的智慧工廠一一成立，延伸到「智慧物流」、「智慧服務」，帶動產業升級。

 

未來，企業在AI人工智慧、邊際運算與數據分析的輔助下，整合資訊、優化供應鏈、跨產業合作創新，提供消費者更好的體驗，也擴大產業市場，預計到2020年，智慧制造的整體市場規模將會超過3,200 億美元，尤其是工廠數位化、用戶體驗、人工智慧，將是最被重視的要素。

 

工業4.0應用，如何改變你我生活？

 

「SoLoMo」，意指Society（社會的）、Local（在地的）、Mobile（移動的），整合虛實信息，提升產品價值，就是工業4.0的產業模式。例如：生產老人防走失器，透過互聯網的平臺，可以遠端定位和觀察使用者動態；或是將住家與工廠的監控系統與手機相結合，從手機上就能實時收看所有監視器情況等，都是很好的應用實例。

 

再以自動化工具機工廠為例，傳統制造流程里，工程師先藉由電腦輔助編寫程式，傳送到制造工具機，工具機便開始作業，但若是過程中出現故障，必須依靠人力排除才能繼續作業，無形中浪費許多人力與時間成本。而在智慧工廠中，透過云端系統、資訊分析，可以即時偵測刀具的破損及負載異常，提早發現問題、及早排除，剩下維修的時間、金錢與人工成本；也能在工作人員設定好排程后自動開始作業，透過溫度的系統監控品質、縮小誤差，提升產品的精確度。

 

但是，有些工廠雖然已有機械自動化設備，但是距離工業4.0，仍有一段差距。原因在于，工業4.0的重點是強調人與機械的溝通、機械與機械之間的智慧結合，創造智慧化的生產鏈，而非只是用機械取代部分勞力，若生產流程無法因為機械設備的輔助而變得更靈活、快速、有彈性、并收集相關資訊，那并非工業4.0的價值。

 

例如，由機械手臂取代某生產線上的裝配勞力，但若因市場需求而擴張、縮減或更換制程，機械手臂必須能即時切換且不影響交期，才是工業4.0成為未來趨勢的原因。

 

另外，機械功能的多樣發展，也是工業4.0的重點之一。機器人可依照需求擁有視覺（攝影）判別功能，可判讀顏色、形狀、位置等資訊，加上手眼整合、連結物聯網、感測器，就能精確完成裝配揀選的工作，對于3C產業、加工或食品業來說，是提升競爭力的方式之一。

 

人機互動的安全，也是工業4.0所重視的價值，其安全措施包括碰觸即停、發出聲響警戒、讓工作人員及時動作調控等。在機器人中安裝感測器，偵測工作中的異樣，并將資訊回傳至云端，預防故障，使人機工作可以更有保障。

 

工業4.0如何帶動企業成長？

 

未來市場會變成什么樣子？根據統計，2025年，全球75%的勞動力是千禧世代，人口老化加上少子化，所以勞動力減少，而制造數位化有助于千禧世代投入，機械人也可以替代部分人力，人力短缺的問題就可以得到解決。

 

另外，在全球化的影響下，預估2030年企業產品出口量會是目前的3倍，開發中國家甚至成長4倍，科技就是幕后推手，自動化系統、智慧工廠有助于降低跨國貿易與制造流程管理的挑戰。

 

智慧工廠是趨勢，包含幾個特點：

1. 感應器會裝設在工廠內所有設備、物料、半成品、成品中，除了監控生產過程，也可以記錄所有數據，加以分析，借以提升生產品質使消費者產生信賴感。
2. 大量使用機器人自動化生產，結合IT進行即時品質監控取代傳統人力監控，減少人力成本、提高效能、穩定品質。
3. 全面自動量測（AOI、ATE、機器手臂等）進行細微的校準調整，也可以因應訂單的改變即時制造產品。
4. 利用現場監控系統，采集大量生產設備及產品資料，傳送到云端伺服器，透過Big Data分析，提高決策的正確度。
5. 累積大量消費者數據，分析了解客戶習性、預測客戶需求，商業模式從B2C走向以客戶需求為起點?，「多樣少量」C2B的客制化生產與銷售，讓客戶回流。

 

市場瞬息萬變，智慧工廠讓企業能夠快速應變、滿足市場需求，以日漸優異的資訊科技、云端營運管理技術，改變傳統商業模式思維，提升競爭力與市占率。

 

工業4.0的發展影響是長遠的，為因應快速變化的市場，許多企業選擇將制造工廠設置在靠近客戶的地方，可以挖掘更多需求，即時作出反應、提供客戶所需要的服務。因市場對生產線的彈性需求大增，如何讓機器人工作流程更加順暢、快速是企業在轉型智慧工廠時，必須思考的問題。

 

另一方面，智慧工廠可以24小時持續運作，大幅降低制造成本、取代廉價勞力，加上感應器可以在過程中收集大量數據，透過演算法分析可以大幅優化流程，提升生產效率。加上物聯網讓企業重新思考工廠設備之間的架構，企業如鴻海、甲骨文、西門子等國際知名大廠些在積極布局，全力發展工業機器人、自動化，以及智慧工廠。

 

總結工業4.0帶來的影響，對亞洲地區而言，過去低價的人口紅利已漸漸失去，傳統壓低人力成本的制造思維已不適用，必須尋求其他替代方案，建立更有效率的生產方式，來承接需求多樣的訂單，因此機器人、自動化生產、智慧工廠逐漸蓬勃發展，出現各種創新的應用模式。

 

半導體產業如何轉型工業4.0思維？

 

工業4.0是高科技與通訊技術的結合，讓生產部門得以拓展，回應日漸復雜的市場需求，因此相關的技術與設備就非常重要。大多數的半導體企業，都有潛力轉化為自動化工廠，或是透過加裝簡單的設備就能建立自動化系統。但是，半導體企業若只是延伸其感測器與其它半導體元件的范圍是不夠的，現有產品的范圍必須要以通訊和低功率微處理器技術予以擴展。

 

另一個轉型關鍵，就是必須具備新思維。維持硬體利潤越來越困難，企業要思考的是，如何創造其他優勢賺取利潤？麥肯錫管理公司提出有助于硬體公司轉型軟體思維的建議：

 

• 高階領導人必須將企業轉型納入營運策略中，帶領團隊制定完整計畫。軟硬體團隊必須溝通協調，對于目標、時間表、須具備什么功能等等事項有共識，了解彼此的進展。
• 發揮硬體優勢與軟體價值，認清現有的優勢與危機，例如忠誠的客戶、專利技術、品牌形象尚未建立等等，從中挖掘新的價值或制定新的定價策略，例如：使用固定訂閱服務，定期向客戶收取費用，無論他們使用軟體多久或接受升級等，并提供吸引客戶的誘因，引導客戶購買。
• 招募不同領域的人才。聘用不同領域、經驗豐富的領導人，結合其他產業的專長技術，較有機會創造出獨特的優勢。要轉型成功，公司必須要調整組織架構，而不是期待員工們改變工作方式?。

 

 

 

?中國數十年的爆炸式發展，中國將人口紅利發揮的很好，已具備完整的工業制造系統，然而過去以代工為主的商業模式，處于中后段的產業鏈流程，利潤與技術較低，市場很容易被其他崛起的新興國家取代，加上資源消耗巨大與污染問題，中國必須發展工業4.0力求轉型、突破困境。

 

 

中國在高科技產業人才豐富，是唯一擁有所有工業類別人才的國家，也是全球最大的需求市場，具有大量生產的能力，成為發展工業4.0的優勢。