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工業4.0（一）：簡單看懂工業4.0

105/08/19 9789

李國維｜國立高雄第一科技大學創新創業組

工業4.0 ( Industry 4.0 ) 一詞，最早在2011年世界上規模最大的工業技術博覽會：德國漢諾威工業博覽會( Hannover Messe )被提出，2012年由德國國家科學與工程院院長(Henning Kagermann)和全球最大汽車零件廠Robert Bosch GmbH為代表，組成工業4.0工作小組，並於2013年的漢諾威工業博覽會提出報告，2013年德國聯邦政府已將工業4.0納入「高科技戰略2020行動計畫(High-Tech Strategy 2020 Action Plan)」的十大未來計畫，將投資2億歐元，讓德國持續在全球的製造方面保有優勢，工業4.0的名詞，在全世界持續被熱烈搜尋與討論，工業4.0的時代已經來臨。

工業4.0可能帶來第四次工業革命

人類歷史有三次工業革命，工業1.0 (第一次工業革命，18世紀至19世紀中期)時，運用水力及蒸汽的動力源，讓工廠開始機械生產；工業2.0 (第二次工業革命，19世紀後半期至20世紀初)時，廣泛使用電力於大量生產；工業3.0 (第三次工業革命，20世紀後半期)時，則利用電子及資訊技術(IT)系統，讓工業製造自動化。而工業4.0可能帶來的第四次工業革命，則是以智慧網實系統(Cyber-Physical System，簡稱CPS)為核心，透過物聯網互聯的溝通，達成資料的交換與統整，並透過雲端與大數據的分析，進而控制與改善實體工廠生產過程的產業價值鏈。工業4.0的實現可能需要10至20年的時間，2020年前也未必會有大規模實施，即使如此，工業4.0的發展仍是世界趨勢，當我們遇見工業4.0時，應學習把握機會，開創價值。

工業4.0的兩大發展主軸

工業4.0核心兩大發展主軸，一是「智慧網實系統 (Cyber-Physical System，CPS)」，一是「智能工廠 (Smart Factory)」。「智慧網實系統」是整合網路、電腦運算、感測器及實體物件的整合控制系統，而「智能工廠」則是應用CPS系統及物聯網(Internet of Things，簡稱IoT)於製造生產、智慧機械、物流供應鏈、人機互動及自動化控制的工廠，主要發展生產系統及流程的智慧化，其具有生產設備、物料、成品、人員和各個工廠間高度互聯、製造過程即時的數據化，以及可自我學習與改善的三個特徵。

許多國家都有類似工業4.0的政策

工業4.0最早由德國提出，然各國也有類似的政策，包括2011年美國的「先進製造夥伴計畫(Advanced Manufacturing Partnership，簡稱AMP)」，以促進製造業回流，找回美國製造業的領導地位為目標，2015年日本的「工業4.1J」，用以發展人機和諧共存的未來工廠，2013年英國的「工業2050戰略」，則為培養智慧製造人才和建設智慧製造基地而設，2012年中國的「中國製造2025」，則以發展智能製造所需的設備、技術、軟體及通信網路等基礎設施為重點，2014年韓國的「製造業創新3.0(Industry Innovation 3.0)」，整合了資訊技術、軟體、物聯網等技術，發展下世代智慧型工廠，以及2015年台灣的「生產力4.0」，以開發智慧機械、物聯網、巨量資料、雲端運算等技術來引領製造業、商業服務業、農業產品與服務附加價值的提升，同時發展人機協同工作的智慧工作環境等等，顯見各國積極發展網實智能化製造的趨勢。

工業4.0的代表動物：章魚

德國工業4.0的代表動物是無脊椎生物當中，智商最高的「章魚」。因為章魚有三個心臟供給全身血液，五億個化學和觸覺感測器，這些感測器探測到外界的大量信息後，傳給有兩套記憶系統的大腦，大腦再進行運算、分析與決策，然後再將指令發給它的手去執行。一隻章魚就像是一座工廠，章魚的手就像是生產線，生產線上有許多的感測器，可以得知生產過程的必要資訊，生產線和生產線之間可以即時溝通與合作，再透過雲端運算與決策，讓生產設備更有效率、更靈活的正確執行，整個系統的運作有如智慧網實系統(CPS)和智能工廠(Smart Factory)的寫照，作為工業4.0的代表，章魚實至名歸。

在製造業的未來發展，工業4.0不僅是國際趨勢，也是製造業轉型的契機，在工業4.0來臨的時代中，簡單的看懂工業4.0有其必要性，未來更可投入工業4.0相關產業的發展，從中學習，開創自己的價值。（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播：遇見無所不在的生活科學｣執行團隊撰稿）

責任編輯：張尹貞
審校：張惠博

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工業4.0（一）：簡單看懂工業4.0

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