生產力4.0 點燃台灣智慧製造火苗
2015/07/13-DIGITIMES企劃
過往堪稱是台灣經濟強力支柱的製造業，如今正面臨兩大難題，一是邇來備受關注的大陸「紅色供應鏈」衝擊，另一則是肇因於少子化，導致勞動力缺口勢必逐年擴大；政府為協助製造業突破困境，決意大力推動生產力4.0計畫。
環顧全球製造業，普遍都面臨共同的挑戰課題，在此前提下，如今談論製造業e化議題，顯然不宜從單一企業、單一產業別或單一國家地域等構面來尋求最佳解答，更有甚者，也不宜將討論的重點，侷限在以往為IT部門所熟知的資訊系統，意即企業資源規劃(ERP)、供應鏈管理(SCM)、製造執行系統(MES)、電腦整合製造系統(CIM)…等應用項目。
先從全球產業面對的關鍵課題開始說起。首先，眾所周知，肇因於網路資訊發達，已然掀起不可逆的資訊消費革命，導致產品壽命急遽縮短，少量多樣、客製化躍為主流；其次，舉凡土地、人力、水、電等攸關生產的要素資源，已經面臨愈趨不足的窘境，使得全球製造業都需要審慎因應資源與環境課題；第三，包括中國大陸、日本、台灣等全球主要製造重鎮，都面臨少子化、高齡化問題，造成勞動人力愈趨困窘，因而導致製造業生態有所轉變，連帶讓製造業身陷必須升級轉型的沈重壓力。
多國政府祭出計畫 藉此推動製造業升級
此外，包括美國、德國等先進工業國家，為了保持世界製造強權地位，相繼提出製造業升級計畫，藉以增強搶佔客製化市場商機的實力，與此同時，開發中國家也積極搶攻量產市場，使台灣面臨上下夾攻的處境，如何在全球製造版圖重新洗牌的過程中，迅速找出賴以突圍致勝的利基點，已是台灣製造業當務之急的重大課題。
究竟美國、德國等工業國，各自推出哪些製造業升級計畫？在美國方面，儘管研發實力傲視全球，但因長期採取委外生產，導致生產與服務之間的銜接，出現愈來愈大的落差，以致無法快速回應消費端需求，在此前提下，該國於2011年提出「先進製造業夥伴關係」(Advance manufacturing partnership；AMP)，希冀透過創新流程(包含強化創造研究、強化區域創新)、人才面(包括培訓當地先進製造所需創新人力，並吸引國際創造人才與高技能人才參與)，及技術面(訴諸次世代複雜、精密及高度系統整合的製造技術開發，並加快尖端技術商業化速度)三管齊下，吸引製造業回流，重新取得國際製造競爭力領先地位。
至於德國，則有感於雖然其產品強調高階製造，但所能延伸的服務價值仍有落差，另外也面臨人口老化、網際網路應用不夠普及等亟待改善的問題，於是提出「工業4.0計畫」，期盼以隱形冠軍為基礎、網宇實體系統(Cyber-Physical System；CPS)為核心，建構「智慧工廠」，以期維持全球製造領先優勢。
而工業4.0所指的CPS，乃是一種結合電腦運算、感測器與致動器裝置的整合控制系統，主要由電腦、感知器及驅動器構成，旨在促成人與機器的交互連結，與物理世界產生緊密互動，使製造企業運用網路以遠端、可靠、即時、安全、協作的方式，巧妙操控物理實體。此外在智慧工廠部分，則強調能即時控制整個價值創造網路，從訂單到交貨的連結，實現產品及其生產系統生命週期工程的整合，而工廠及企業管理流程形成網路化，避免不必要浪費，且降低庫存、並縮短客製化產品交貨時間。
巨量資料加物聯網 為建構智慧工廠的雙引擎
除了上述兩國外，包括大陸、日本、南韓等亞洲國家，也紛紛在近年推出新的製造業政策。中國大陸於2015年宣布實施「中國製造2025」，旨在實現製造升級，極力爭取在2025年從製造大國躋身製造強國行列；日本於2013年推出「日本產業重振計畫」，意在透過設備與研發之促投，以重振其製造業聲威；南韓在2014年提出「製造業創新3.0策略」，以協助中小型製造業建立智慧化與最佳化生產程序。
除了政府外，若干饒富全球知名度的大廠，也積極朝向智慧工廠展開布局。近期以「人均產值高達鴻海逾7倍」題材備受熱烈討論的日本Fanuc，一方面結合物聯網架構、機器人系統(Robot Cell)，藉以建構機器人智慧工廠(為無人工廠)，且透過網路系統鏈結，從而實現了全球接單、日本生產的營運模式，造就高生產力、高獲利的經典案例；二方面則善用巨量資料技術，大量蒐集分析生產過程的各項資料，並搭配自動化品質檢測系統，剖析各項最佳生產參數，以期有效善盡生產品質控制與成本管理。
近年對於物聯網、智慧地球多所著墨的IBM，結合大型主機運算單元、企業級儲存部署單元、服務架構組成元件，搭建成為智慧工廠巨量資料解決方案，期盼藉由多面向製程數據分析、整合式製程偵錯與產出分析，再加上進階製程改善分析，達到縮短製程除錯時程之目的，進一步淬煉成為7x24x365「無時耗」工廠生產營運模式，據此快速回應產能提升需求，大幅擴張營收。
GE則強調設備之智慧與聯網功能，主要是在設備裡頭嵌入多種感應裝置，藉以提供完整設備訊息，接著透過網路將設備資訊傳送至控制中心，再經由資料分析後產生報告，終至將分析後的資料或參數設定，回傳至設備裝置，持續下一階段工作運轉，形成一個持續不止的正向循環；迄至目前，這套有關於設備智能聯網與資訊分析的模式，已在飛機引擎、外海鑽油平台等應用情境獲得實現。
加速發展CPS 啟動生產力4.0計畫
看完了各國政府與國際大廠對於推動智慧工廠、製造業升級轉型的布局，反觀台灣，則在行政院科技發展策略會議的定調下，決意推動「生產力4.0」，看似與德國訴求的工業4.0精神如出一轍，然而論及台灣的價值定位、策略、發展特色與優勢，皆與德國不盡相同，因此箇中不乏更能善用台灣既有利基、也更契合台灣產業發展需求的自有路線。
早在民國70年代，台灣即開始推動產業自動化，一路從資本密集產業階段的「生產力1.0」、技術密集產業階段的「生產力2.0」、創新密集產業階段的「生產力3.0」演進，使台灣製造業從早期人工生產，逐步邁向生產自動化(程式化)、產業自動化(整線化)、產業電子化(電子化)，同時期的人均產值，也從118萬元、188萬元、284萬元推進至2011年的497萬元，但此後人均產值反倒趨於滑落，顯見下一個亟需升級的時間點已至，於是政府祭出了訴諸智慧密集產業階段的「生產力4.0」，期盼在2024年，將人均產值衝高至1,000萬新高水位。
深究生產力4.0精髓，與各國戮力推動的製造業政策，其實並無二致，皆以「智慧化」為主軸，意即以智慧自動化為基礎，運用物聯網、智慧機器人、巨量資料及精實管理等技術，推動智慧製造及智慧服務之聯網系統(System of Systems；SoS)，在此同時，亦將加速企業發展CPS，並將之運用於產品設計、生產製造、行銷服務等營運活動，藉以鏈結全球產業供應鏈。
不可諱言，台灣正面臨市場快速變化、製造版圖重新洗牌，及資源與環境課題等國際市場挑戰，同時又面對人均產值成長趨緩、勞動人力不足，與營運模式待轉型(亟待從B to B轉型至B to (B+C)系統)等源自內部的發展課題，可說是承受雙重嚴峻考驗，若一味沿襲原本訴諸提高生產效率及良率為主的智慧自動化生產型態，恐難有效提高製造業生產力，值此時刻，順應生產力4.0脈絡以帶動整體產業成長新動能，已是不得不然的發展路徑。
環顧全球製造業，普遍都面臨共同的挑戰課題，在此前提下，如今談論製造業e化議題，顯然不宜從單一企業、單一產業別或單一國家地域等構面來尋求最佳解答，更有甚者，也不宜將討論的重點，侷限在以往為IT部門所熟知的資訊系統，意即企業資源規劃(ERP)、供應鏈管理(SCM)、製造執行系統(MES)、電腦整合製造系統(CIM)…等應用項目。
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多國政府祭出計畫 藉此推動製造業升級
此外，包括美國、德國等先進工業國家，為了保持世界製造強權地位，相繼提出製造業升級計畫，藉以增強搶佔客製化市場商機的實力，與此同時，開發中國家也積極搶攻量產市場，使台灣面臨上下夾攻的處境，如何在全球製造版圖重新洗牌的過程中，迅速找出賴以突圍致勝的利基點，已是台灣製造業當務之急的重大課題。
究竟美國、德國等工業國，各自推出哪些製造業升級計畫？在美國方面，儘管研發實力傲視全球，但因長期採取委外生產，導致生產與服務之間的銜接，出現愈來愈大的落差，以致無法快速回應消費端需求，在此前提下，該國於2011年提出「先進製造業夥伴關係」(Advance manufacturing partnership；AMP)，希冀透過創新流程(包含強化創造研究、強化區域創新)、人才面(包括培訓當地先進製造所需創新人力，並吸引國際創造人才與高技能人才參與)，及技術面(訴諸次世代複雜、精密及高度系統整合的製造技術開發，並加快尖端技術商業化速度)三管齊下，吸引製造業回流，重新取得國際製造競爭力領先地位。
至於德國，則有感於雖然其產品強調高階製造，但所能延伸的服務價值仍有落差，另外也面臨人口老化、網際網路應用不夠普及等亟待改善的問題，於是提出「工業4.0計畫」，期盼以隱形冠軍為基礎、網宇實體系統(Cyber-Physical System；CPS)為核心，建構「智慧工廠」，以期維持全球製造領先優勢。
而工業4.0所指的CPS，乃是一種結合電腦運算、感測器與致動器裝置的整合控制系統，主要由電腦、感知器及驅動器構成，旨在促成人與機器的交互連結，與物理世界產生緊密互動，使製造企業運用網路以遠端、可靠、即時、安全、協作的方式，巧妙操控物理實體。此外在智慧工廠部分，則強調能即時控制整個價值創造網路，從訂單到交貨的連結，實現產品及其生產系統生命週期工程的整合，而工廠及企業管理流程形成網路化，避免不必要浪費，且降低庫存、並縮短客製化產品交貨時間。
巨量資料加物聯網 為建構智慧工廠的雙引擎
除了上述兩國外，包括大陸、日本、南韓等亞洲國家，也紛紛在近年推出新的製造業政策。中國大陸於2015年宣布實施「中國製造2025」，旨在實現製造升級，極力爭取在2025年從製造大國躋身製造強國行列；日本於2013年推出「日本產業重振計畫」，意在透過設備與研發之促投，以重振其製造業聲威；南韓在2014年提出「製造業創新3.0策略」，以協助中小型製造業建立智慧化與最佳化生產程序。
除了政府外，若干饒富全球知名度的大廠，也積極朝向智慧工廠展開布局。近期以「人均產值高達鴻海逾7倍」題材備受熱烈討論的日本Fanuc，一方面結合物聯網架構、機器人系統(Robot Cell)，藉以建構機器人智慧工廠(為無人工廠)，且透過網路系統鏈結，從而實現了全球接單、日本生產的營運模式，造就高生產力、高獲利的經典案例；二方面則善用巨量資料技術，大量蒐集分析生產過程的各項資料，並搭配自動化品質檢測系統，剖析各項最佳生產參數，以期有效善盡生產品質控制與成本管理。
近年對於物聯網、智慧地球多所著墨的IBM，結合大型主機運算單元、企業級儲存部署單元、服務架構組成元件，搭建成為智慧工廠巨量資料解決方案，期盼藉由多面向製程數據分析、整合式製程偵錯與產出分析，再加上進階製程改善分析，達到縮短製程除錯時程之目的，進一步淬煉成為7x24x365「無時耗」工廠生產營運模式，據此快速回應產能提升需求，大幅擴張營收。
GE則強調設備之智慧與聯網功能，主要是在設備裡頭嵌入多種感應裝置，藉以提供完整設備訊息，接著透過網路將設備資訊傳送至控制中心，再經由資料分析後產生報告，終至將分析後的資料或參數設定，回傳至設備裝置，持續下一階段工作運轉，形成一個持續不止的正向循環；迄至目前，這套有關於設備智能聯網與資訊分析的模式，已在飛機引擎、外海鑽油平台等應用情境獲得實現。
加速發展CPS 啟動生產力4.0計畫
看完了各國政府與國際大廠對於推動智慧工廠、製造業升級轉型的布局，反觀台灣，則在行政院科技發展策略會議的定調下，決意推動「生產力4.0」，看似與德國訴求的工業4.0精神如出一轍，然而論及台灣的價值定位、策略、發展特色與優勢，皆與德國不盡相同，因此箇中不乏更能善用台灣既有利基、也更契合台灣產業發展需求的自有路線。
早在民國70年代，台灣即開始推動產業自動化，一路從資本密集產業階段的「生產力1.0」、技術密集產業階段的「生產力2.0」、創新密集產業階段的「生產力3.0」演進，使台灣製造業從早期人工生產，逐步邁向生產自動化(程式化)、產業自動化(整線化)、產業電子化(電子化)，同時期的人均產值，也從118萬元、188萬元、284萬元推進至2011年的497萬元，但此後人均產值反倒趨於滑落，顯見下一個亟需升級的時間點已至，於是政府祭出了訴諸智慧密集產業階段的「生產力4.0」，期盼在2024年，將人均產值衝高至1,000萬新高水位。
深究生產力4.0精髓，與各國戮力推動的製造業政策，其實並無二致，皆以「智慧化」為主軸，意即以智慧自動化為基礎，運用物聯網、智慧機器人、巨量資料及精實管理等技術，推動智慧製造及智慧服務之聯網系統(System of Systems；SoS)，在此同時，亦將加速企業發展CPS，並將之運用於產品設計、生產製造、行銷服務等營運活動，藉以鏈結全球產業供應鏈。
不可諱言，台灣正面臨市場快速變化、製造版圖重新洗牌，及資源與環境課題等國際市場挑戰，同時又面對人均產值成長趨緩、勞動人力不足，與營運模式待轉型(亟待從B to B轉型至B to (B+C)系統)等源自內部的發展課題，可說是承受雙重嚴峻考驗，若一味沿襲原本訴諸提高生產效率及良率為主的智慧自動化生產型態，恐難有效提高製造業生產力，值此時刻，順應生產力4.0脈絡以帶動整體產業成長新動能，已是不得不然的發展路徑。