作者：賴佩萱
製造業在台灣的經濟發展歷程中，一直扮演著相當重要的角色，隨著國內經濟與政治環境的更迭、國際局勢的演變，自 1950 年發展至今，歷經勞力密集型產業、技術密集型產業以及進入 21 世紀後，推行以知識經濟帶動產業發展等，面臨多次挑戰及轉型；時日至今，科技迅速發展，人工智慧、大數據、物聯網等新科技將如何為製造業及工廠注入新的活水、提升產品的附加價值呢？
傳統製造業與工廠面臨的困境
傳統工廠最大的問題在於其廠地、廠房、人員、設備及製程缺乏系統性的規劃及整合，儘管生產線已有機器來取代部分人力，但在數據分析/統計、人員調度/管理上，還是得由人力親力親為。
針對設備生產數據的採集，依靠人工統計的效率非常低、準確率也不高，如何保存巨量數據是一大問題，且若無法及時統計，將無法進行生產數據的更新，如此將使數據的時效性大幅降低，嚴重可能影響管理者的決策。
傳統工廠主要依賴人力作業（圖片來源：kknews）
另一個傳統工廠的痛點在於，機器設備經常遭遇意外停機，這不僅會造成生產線的停滯，影響訂單出貨，對於設備本身造成的隱性破壞也不可估量；為了預防設備意外停機的情況發生，工廠通常會安排24小時的輪班人力巡檢，但透過手摸、耳聽等最原始的方式檢測，常常會忽略一些設備的小毛病，也無法做到全面的檢測，往往僅是造成工廠人力的耗損。
又或者很多工廠會購買大量的備用零件，以防止意外停機時設備維修的需要，但現實情況卻是一些設備的意外停機故障周期很長，導致大量的備用零件並沒有派上用場，造成成本浪費。
科技注入製造業 工業4.0正夯
綜觀工業發展的歷史，動力來源隨時代進步改變，第一次工業革命利用水力及蒸汽的力量作為動力來源，突破了人力與獸力的限制；第二次工業革命使用電力提供動力，實現機器大量生產的目標；第三次工業革命則是使用電子裝置及資訊技術（IT）來消除人為操作帶來的影響，以增進工業製造的精準化、自動化。
工業發展歷程（圖片來源：維基百科）
工業 4.0（Industry 4.0）又稱為生產力 4.0，來自於 2011 年由德國政府提出的高科技計劃，也就是所謂的第四次工業革命，這個概念通常與自動化、智慧化、全面聯網以及生產效益提升等關鍵字劃上等號，指的是透過「物聯網」系統實現大量生產、生產全自動化、彈性化、自我優化和提高生產資源效率、降低生產成本的生產方式。
此技術基礎來自智慧型整合感控系統及物聯網，除了德國將其納入《高技術戰略2020》的十大未來專案中，在美國的《先進製造夥伴計畫》及《中國製造2025》中，也都有提及，目標便是期望透過科技技術的注入，改善原有工廠作業的問題。
智慧工廠新氣象
與工業 4.0 概念緊密相關的正是由資訊科技（information technology，IT）和營運技術 （operational technology，OT）形成的「工業物聯網」（industrial internet of things，IIoT），兩概念具體實踐的例子便是智慧工廠。
智慧工廠主要藉由網路，將工廠內各種自動化機器、設備、電力等基礎架構、單獨的管理系統等串連起來，透過「製造執行系統」（Manufacturing Execution System，MES）整合從設備蒐集來的各種數據，再經由軟體分析、統計後，顯示工廠的即時生產狀態，而數據實時傳送至雲端進行大數據分析對生產也有實質的幫助，不但可協助預備貨料、預測故障時間，減少維修成本，還可採取預防維護，提高產能。
智慧工廠包含感測、運算處理、邏輯推理判斷與反應（圖片來源：CTIMES）
此外，智慧工廠的另一特色在於其背景感知能力，而這有賴於網宇實體系統（Cyber-Physical System，CPS）這個強大的後台控制力量，其整合網路、電腦運算、感測器及實體物件，讓智慧工廠能使用從周邊環境收集的資料作為基礎，對內部與周圍可能發生的任何變化做出自主、靈活的反應。
小結
在中國與東南亞等廉價勞力的國家興起之際，台灣的傳統製造業目前正被迫轉型，工業 4.0 與智慧工廠的概念或許提供了一個新的解方，期許台灣製造業能透過現代科技技術的注入，解決當前面臨的問題，並展開一個嶄新的面貌。
參考資料
