工廠運作全面進化 智慧製造才有競爭力

今年4月舉行的漢諾威工業博覽會，以「工業4.0」(Industry 4.0)的理念，提倡智慧工廠或智慧製造；從生產機台的運動控制，到整體工廠運作，都已經面臨繼蒸汽機的發明、大規模生產和自動化之後，最大一波的工業革命。

因應中國大陸缺工、全球暖化與能源危機等趨勢發展，製造業為提升生產力、維持競爭力，需朝向智慧生產、綠色生產與都市生產發展。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，提倡智慧工廠或智慧製造等理念，從生產機台的運動控制，到整體工廠運作，都已經面臨繼蒸汽機的發明、大規模生產和自動化之後，最大一波的工業革命。

工業4.0改變製造業生產模式
前三次工業革命的到來，造就了機械、電氣和資訊技術。如今，物聯網和智慧製造服務，正宣告著第四次工業革命—工業4.0的到來。在未來，廠商們可望以「資訊物理系統(Cyber-Physical Systems：CPS)」為框架，建立包含其設備、倉儲系統和工業產品的全球性網路。在製造業領域，CPS將包含能夠獨立交換資訊的小型智慧機械、存儲系統和高效的產品設備，獨立地完成運作和互相控制。

隨著CPS的設備基礎改進，包括製造、工程、材料使用和供應鏈，以及生命週期管理的工業工序，智慧工廠將可使用一種全新的途徑來生產產品。當指令經過CPS系統時，每一條指令都需要流經過程鏈條中的每一個環節，縱向需要經過工廠和公司的商業流程，橫向則連接了可以即時管理的衍生價值體系，共同構建了嵌入式製造的系統網路。

工業4.0的裡面，將可滿足為終端用戶量身訂作產品的需求，這也意味著，即使是一次性的產品，也可以透過頗具收益的方式製造出來。在工業4.0中，對供應商而言，動態商業模式和工程流程，使生產和交付變得更加靈活，而且對於生產中斷和故障可以靈活反應。
目前的工業製造已可在製造流程中，提供端到端的透明化資訊，以促進選擇決策的制定，發掘出創造價值的新方法，開發出商業新模型。值得注意的是，工業4.0可望帶給新興企業和小型投資者發展契機，下游的服務也將從中受益。

此外，工業4.0也將致力於解決當今世界遇到的一些挑戰，如資源效率、城鎮化和人才結構調整等。如允許高齡的工人延長他們的工作生涯，使他們能夠長時間地保持生產力。靈活的工作組織形式，也將讓工人們能夠更好地整合他們自己的工作，私人生活和持續的職業生涯發展，也將變得更有效率，為工作和生活找到一個更好的平衡點。

管理更加複雜 安全及網路至關重要
要實現工業4.0的願景，仍有許多需要努力改進的空間。如在標準化和參考架構方面，因為工業4.0將會涉及網路技術的設計並通過價值網路整合幾家不同的公司，如果能有一套共同標準及參考架構，這種合作夥伴關係將更容易實現。

工業4.0的理念，雖然讓生產製造更有智慧，但製造系統也將變得更加複雜，未來的工廠管理，勢必需要適當的計畫、描述和說明模型，才能為這些複雜系統提供管理基礎。工程師們應該為了發展這些模型，而進行更多的方法創新和工具應用。

通訊網路更是實現工業4.0的關鍵要求，不管是工廠內部的網路，或是連結協力廠商或生產供應鏈上的網路環境，網路基礎建設顯然需要進一步的、大規模的拓展。

安全更是實現智慧製造成功的關鍵，除了要保障設備和產品本身，不會造成工廠員工的危險外，也不會對環境造成污染。更重要的是，設備和產品中所包含的資訊，也需要被保護，以防止這些資訊被濫用，或是在未被授權的情況下使用。製造業除了需要導入對安全架構和特殊識別等整合應用的產品或服務外，時員工的相關培訓和職業生涯的持續發展規劃，也有加強的必要。

法律規章及管理模式也要創新
除了在導入技術及應用外，工業4.0其實也對傳統製造的管理模式，造成相當大的衝擊。如在智慧工廠裡，越來越多的即時導向性控制，將會讓工作內容、工作流程和工作環境發生轉變，工人所要承擔的責任將會更大，但個人發展的機會也會相對增加，一旦前述願景得以實現，協同合作的工作設計和職業生涯的學習途徑，對於企業發展將變得更為重要。

因此，企業必須認知，工業4.0帶來的變化，不只是生產效率或企業收益而已，而是從根本上改變工人們的工作和職業訴求。實施適合的培訓策略，並用培養學習的方式組織工作，也因此而變得非常必要，可以借此實現活到老學到老和基於工作地點的廣泛的個人發展。

工業4.0的理念持續發展，勢必也會對目前的工廠管理規章及制度，帶來相當程度的衝擊。除了新的製造流程和網路架構外，法律規章在必要時，可能也會有修改的必要，包括跨業合作資訊的保護、責任議題、管理私人資訊和貿易限制等。

而在綠色生產方面，工業4.0更是不能缺席，僅是製造工業在原材料和能源上的消費，便已足夠引起一系列關於環境與安全的探討。工業4.0將會使得從原材料變為產品的過程，更加多產和高效。企業必須權衡投資在智慧工廠中的額外資源，與帶來的潛在節約之間的利弊。

透過工業雲降低進入門檻
虛擬規劃和實際生產所進行的資訊整合技術，已顯著提高了面臨全球競爭的工業企業的生產力。工業領域的一些主要企業，如汽車製造、航空航太和機械工程，正在著手優化其在整個價值鏈的競爭力，透過數位化產品開發和生產，推動現代化生產方式的變革。

但目前許多企業仍面臨著諸如資訊化投入資金不足、資訊化總體水準不高以及資訊技術應用的深度、廣度和集成度較低等諸多問題，如何透過工業雲等技術及應用，幫助企業降低導入智慧製造的應用門檻，讓更多企業能以較低的成本切入智慧製造領域，有助於企業以相對低廉的工業軟體，並集中資源進行產品研發設計等創新活動；另一方面，也推動企業實現知識共用和協同研發，有利於打通產業協同創新鏈條。

因此，當紅的雲端運算技術及服務，在這波工廠運作的進化過程中，勢必不會缺席。以提供智慧工廠應用為訴求的工業雲，將會扮演重要角色。工業軟體雲是工業軟體服務與雲計算服務相結合的創新模式。作為工業雲的重要應用之一，工業軟體雲服務平臺側重工業軟體資源的共用和應用，是軟體服務與雲計算服務相結合的一種模式創新。

通向工業4.0的路將會是一段革命性的進展。現有的基礎科技和經驗，將不得不為了適應製造工業中的特殊設備，而進行改變和革新，而且對於新地域和新市場的創新解決方案，將不得不重新探索。