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一波工業改革浪潮(一)─工業4.0

 
 
 
全球工業國家現今面臨產業外移、工資負擔上漲等問題,為了因應產業轉型,德國政府率先提出「工業4.0」計畫,以提升製造業的智慧化轉型。
 

工業4.0之足-奠定4.0時代的前三次工業革命

 
工業4.0(Industry 4.0)最早由德國漢諾瓦工業博覽會在2011年提出,工業4.0並不是指第四次工業革命,而是新一代工業轉型的概念。回顧歷史的三次工業革命,第一次工業革命(18世紀60年代至19世紀上半期)以機器取代人力、獸力,許多依賴人力完成的工作轉為機械化生產,為機器化時代。第二次工業革命(19世紀中後期至20世紀初)以科學和技術結合,轉為生產力,使用電力進行大規模生產,為電氣化時代。第三次工業革命(20世紀後期)以電子裝置及資訊技術使傳統工業更機械化、自動化,為資訊化時代。工業4.0以網路實體系統(Cyber-Physical System, CPS)為核心,是實體物理世界和虛擬網路世界結合的時代,利用物聯網(Internet of Things,IoT)達成實體世界的資料收集,並以大數據(Big Data)進行分析及控制,將製造過程智慧化轉型,達到智慧工廠的概念。
 

工業4.0之手-提升製造價值

 
工業4.0與前三次工業革命最大的不同是:三次工業革命為透過機械化、電氣化、自動化、資訊化等方式大幅增加生產能力。工業4.0則不再以製造方面的生產量為重點,而是以客戶端需求出發,提供客製化的產品或服務。為什麼要這麼做呢?產品在製造時,會因為商品的特性和附加價值不同,客戶的需求也會有所不同,因此會產生商品需求上的差異性。工業4.0的概念將重心由製造量轉移到提升製造價值上,減少生產成本和製造過程中的浪費。簡言之,便是考量需求及製造設計,將一個產品做好,不僅僅只是將一個產品製造出來,而是將商品的價值最大化。例如:機車的避震器效果會因駕駛的身高體重而有所差異,若能根據駕駛的體格設計避震器,將能夠提升避震效果,增加騎乘的舒適感,如此一來,便能進一步提升產品及製造價值,達到「智慧製造」。
 

工業4.0之眼-運作更透明化

 
在製造過程中,也存在著無法被掌握的不確定因素,例如:故障、機器運作誤差、產品製造缺陷等。機械中隱藏的問題,如:零件磨損或老化,往往會造成設備性能下降,運作誤差增加。工業4.0概念中,透過物聯網中的感測器進行實體世界資料收集,便是為了使這些設備故障和製造問題,在運作中轉為可預見的。機器性能下降的問題,也是這些暗藏的因素隨時間累積所造成的。因此透過感測器進行工廠內機器狀況的資料收集,再進行預測及評估,甚至加以改善,將能使工廠運作情形更加透明化。
 

推往下個工業時代的浪潮-工業4.0

 
工業4.0與從前的工業改革,雖然同樣是為了提升產業競爭力而進行轉型,但是相比之下,不是專注於提升生產量,而是滿足客戶需求而生產,改善產品品質,增加商品及製造價值。相信這波工業4.0的潮流,不僅能推進製造業更加智慧化,掀起新一波的工業革命,也能夠將我們的生活推往下一時代。
 

結語

 
工業4.0的概念在近幾年各國持續摸索下,及陸續嘗試付諸實現,希望未來能夠建構出智慧型工業的時代。接下來,分別就現今發展及未來的趨勢,我們將分為兩個部分,深入淺出談談各國為應對工業4.0時代到來所做的準備以及工廠的改變。第一篇文章將以實際的例子,一起瞧瞧現在的民間工廠是如何改良生產方式來實現智慧製造、提升運作技術和製造價值。第二篇文章即瞭解各國以及台灣為因應產業轉型,提出了哪些關於工業4.0的計畫策略?讓我們一起看看這波工業改革的浪潮,如何推動世界前進吧!
 

副總編輯:國立中山大學資訊工程學系 陳坤志教授

總編輯:國立中山大學資訊工程學系 黃英哲教授

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)
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