由工業30邁向40之路

工業技術研究院南分院雲端服務中心代主任程瑞曦。

工業技術研究院南分院雲端服務中心代主任程瑞曦先生，指出當前製造業面臨到少量多樣、產品週期縮短、人力結構改變、工作環境友善化與環境永續發展議題挑戰，因而有工業4.0呼聲。德國定義工業1.0起源18世紀末蒸汽機發明後，以機械化生產取代傳統人力生產；工業2.0則是19世紀末福特生產汽車時所導入生產線大量製造概念。

工業3.0始於20世紀70年代，在組裝、加工、搬運、檢測部分，導入電腦程式化控制的自動化機台來取代人力。工業4.0是21世紀導入Cyber-Physical智動化量產系統，以ICT(物聯網+巨量資料+雲端服務)等技術，隨時因應機台老舊、材料或周遭環境變化，能自動調整的量產化系統。

工業4.0競爭力在於虛(資料流)實(生產機台)整合串連整體產品生命週期。從前端CAD/CAE工具、生產過程模擬、規格與BOM表、CAM/NC與自動化組裝等協同運作，到實體環境如材料？機器？產品製造、生產工具與自動化系統規劃、生產履歷與前端業務行銷的推廣？維護。

程瑞曦指出提出工業4.0要求的智動化，不必然等於無人化。他建議現有工業3.0基礎的工廠，其升級藍圖可分為工業3.0？3.5之前的資料建置完整化，以及3.5？4.0的製造資料加值兩大部分。前者從工業3.3創造生產履歷完整化、中控系統(mobile)行動化，進而邁向工業3.4製程視覺化、隨插即用(Plug & Play)。

工業3.5起開始導入運用MES製造資料加值，像某段產線運用M2M、某區運用彈性化通訊等。接著邁入工業3.6先進廠務、工業3.7資料建模的階段，工業3.8彈性製造，到工業3.9產品追蹤等PLM產品壽命管理階段，積極做IT/OT整合；最後融入ERP+SCM、CRM+MES等戰略決策ICT技術，至此工業4.0得以完備。每個產業時程不同，但可依循類似脈絡，他預估整體製造業對工業4.0完整落實大約在2035年後。

程瑞曦認為，工業3.1檢視產線自動化之運用程度。先將可充分自動化之單機完整化。像導入自動光學檢測(Automated Optical Inspection；AOI)；其餘不可自動化之部分，則透過管理及人員素質提升方式。接著工業3.3檢視生產履歷e化——將產品生產過程由進貨、製造、至檢測出貨之紀錄e化。

下一步工業3.4將檢視中控中心，除了將現場收集到的機台狀態與產品生產進度資訊以可視化呈現。生產品質、稼動率、機台保養與維護等均可成為效能提升目標，且中控中心由固定地點發展為隨身行動式。對目前各裝置機台之間通訊無法互通的問題，須透過強力督促設備商，提供硬體PLC/PAC的IEC 61499，軟體介接界面OPC UA(IEC62541)等通訊標準化的設備機台。

他特別指當前自動化機台大多仍偏有線通訊，而無線通訊在工廠自動化應用上雖面臨可靠度、即時性、資安、穩定性的挑戰，卻是跨越工業3.5建構彈性通訊必經之路。

邁入工業3.6開始以工廠MES數據資料庫中，運用現場？製造資料及分析來改善工廠之生產品質與效率，及應用於機台維護與保養、虛擬檢測、製程控制、異常分析等。到工業3.7開始將廠務資料反饋到前端模擬設計階段，如何運用功能性模擬與製造能力模擬，來改善產品之品質與效率，目的在於縮短開發？生產時程，提升良率與效能。接下來工業3.8開始檢視工廠少量多樣的彈性生產，以及混客戶？混產品型號的混線生產之效率。

程瑞曦舉例一個老鋼鐵廠的輔導案例，過去發生成品不良(裂縫)時，得仰賴老師傅與各製造站部門回頭花3？6個月去檢視流程並做分析；經他們檢視各加工站過去累積的數個月數據，與廠房資深師傅充分合作分析，檢視出各種可能造成成品品質不良機率的排行清單與改善對策，之後遇到不良狀況就可迅速找出可能癥結並隨即改善。

DRAM產業普遍已達工業3.7？3.8階段，面板產業到工業3.5？3.6，而其它產業仍停留在工業3.0。工業4.0朝向IT企業端到OT製造端系統軟體智慧串接與強化，包含以產品為主軸，以PLM串連現有ERP、SCM、CRM系統的水平整合，以及建立各層之智慧模型與參數化提供垂直整合。程瑞曦建議採循序漸進，先以單機自動化起步，再依需求來調整導入的順序。

因此對未有ICT基礎業者則需不同過往之思維，也需面對到使用者與投資者的企圖心、執行與效益張顯的耐心、資料之安全性與法規面的配合等非技術性議題。他最後強調工業4.0的發展為科技必然之趨勢，無法不面對，也不必抗拒。期望不可設定太高，採循序演化性改變以達到工業4.0的目標。