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工業4.0時代來臨:工業4.0使製造業升級
邁入21世紀後,人類的社會產生了結構性的改變,少子化和工資大幅提升的趨勢使得工廠自動化,以機器人取代工人投入生產,成為產業勢在必行的策略。
 
 
工業4.0機器人(種子發提供)
▲工業4.0機器人(種子發提供)

人類從早期的原生群居進展到農業社會,是史上的「第一波產業革命」。那什麼是第二波的產業革命呢?答案是:工業革命!1840年,蒸氣機的發明帶來了全新的動力,讓過去認為不可能的事情變得可能,因而引爆了工業革命,工廠型態的大量生產變成了產業主流。

 

過去農村裡,在家織布,做帽子、衣服的人,如今都成為投入生產的工人,集中到工廠一起生產,相關的工廠管理理論與實務也應運而生,最著名的就是泰勒(Frederick Taylor, 1856-1915)。泰勒在伯利恆鋼鐵工廠擔任工頭時,因指揮工人改變鏟煤的方法,使生產力大幅提升,讓他發現工作方法與生產力是有關係的,便提出相關的理論,奠定了在管理學界的地位,並被尊稱為「科學管理之父」。這一歷史故事至今仍為人所津津樂道,並被引為經典教材。

 

之後,就是著名的第三波產業革命。Alvin Toffler曾提到「未來不是過去的延續」,其意是說過去習以為常,總認為是該這樣的事情,未來並不一定會如此,原因是事情發生的要素正在不斷地改變中。當生產要素改變了,結果當然就會不一樣。觀察20世紀發生的種種事件,在在印證了第三波的預言。另外,自工業革命後,因為有動力,且在工廠集中生產,大量生產使得產品的價格大幅下降,一般人都買得起,直接提升了人類生活的水平,讓人類的文明往前邁進了一大步。

 

邁入21世紀後,人類的社會發生了結構性的變化。一方面是工人的工資大幅提升,另一方面是在文明的國家裡,人們對生育養育下一代變得更加保守,也就是少子化和工資大幅提升的趨勢,使得工廠自動化,用機器人取代工人投入生產成為產業勢在必行的策略。因此,德國這個老牌的工業國家就推行了本文要談的主題─工業4.0。

 

工業4.0,或稱為「第四次工業革命」(我國稱之為「生產力4.0」),是德國於2013年在其《高技術戰略2020》中擬定的十大未來專案之一,投資金額預計2億歐元,用以促進德國製造業的電腦化、數位化和智慧化,最終目標是德國製造業的再升級。德國製造業原本就已領先全球,惟其資訊網路的發展卻總不如美國,這一專案的執行使其產業實力更如虎添翼。

 

以世界經濟論壇(World Economic Forum, WEF)出版的《The Global Information Technology Report 2016》為例,WEF每年都會依據種種指標,針對全球各國(經濟體)的網路整備度進行評比與排序。在2016年的報告中,德國居全球排名第15,美國則是全球第5名,差距仍大。因此德國希望能透過工業4.0的完整措施,在製造業裡加入資訊科技的因子,期能超越美國,擠身全球前5強。

 

其實自2011年起,全球各國相繼制定了各式的製造業升級計畫,包括:美國於2011年提出的「先進製造伙伴計畫」(Advanced Manufacturing Partnership, AMP計畫),日本於2013年提出的「日本產業重振計畫」與2015年的「機器人新戰略」,以及中國大陸於2015年公布的「中國製造2025」。台灣不遑多讓,也於2015年施行了「行政院生產力4.0發展方案」。諸多例子都彰顯了各國對製造業升級的重視,以及其對國家經濟的重要性。

 

美國於2011年提出包括「先進製造伙伴計畫(AMP計畫)」等一系列相關政策,目的在促使製造業回流,振興美國的製造業,以及使海外投資能回流美國。藉由AMP計畫,政府結合產官學界,投資在能創造高素質製造業的職缺,並提升美國製造業國際競爭力的新興技術,投入的重點領域包括資訊、生技、奈米技術、醫療、航空等。這項計畫在美國總統川普當選後,益發堅定「美國製造業回流」的政策路線。

 

日本於2013年提出「日本產業重振計畫」,利用設備和研發的促進投資來重振製造業。2015年又提出「機器人新戰略」,著重於人機共存的未來工廠,技術策略是發展感測器、控制與驅動系統、雲端運算、人工智慧等機器人,且讓機器人相互聯網,以因應日本高齡化社會的需求,期許重振日本經濟支柱的製造業,積極推動中小企業採用,最終目的在建立機器人普及的社會。

 

甚至,可能是日本永遠都不服輸的民族性使然,日本製造業組成Virtual Engineering Community與NTT Communications公司在2015年3月合作啟動一項工業4.0的研究,又稱為「日本版工業4.1J」計畫,研究成果將向民眾公開。

 

談到製造業,當然不能不提到「世界工廠」─中國大陸。對岸於察覺全球資通訊產業的變革後,在2015年5月頒行了「中國製造2025」方案,主管機關是工信部,另由國務院相關部門組成「國家製造強國建設領導小組」,負責相關決策與統籌協調工作,其目標是到2025年,中國要擠身世界製造業強國。具體實施內容有:二化、創新並以人才為本、五大工程、十大重點領域等。

 

再看看台灣製造業的另一個競爭者─韓國。韓國於2014年6月發表「邁向實現創造經濟的製造業創新3.0策略」,提出三大策略、六大議題以促進產官學界的合作,強化製造業創新的腳步。

 

台灣的工業4.0政策相當務實,行政院於2015年7月正式提出「行政院生產力4.0發展方案」,鎖定台灣製造業十年產業轉型願景,等於是台灣版的「工業4.0政策」。這個方案以行政院推動的「智慧型自動化產業發展方案」為基礎,整合商業自動化、農業科技化發展進程,提出「生產力 4.0 發展規畫」。期能開發智慧機械、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、農業產品與服務的附加價值提升,同時發展人機協同工作的智慧工作環境,以因應高齡化社會工作人口遞減的勞動需求。

 

台灣的生產力4.0方案鎖定製造業的電子資訊、金屬運具、機械設備、食品、紡織,商業服務業的智慧零售、智慧物流及整合型服務,農業的生技農產業、精緻農產業與精準農產業等,共分3大領域推動生產力4.0,利用智慧機器人鏈結物聯網及巨量資料技術推動產業轉型。這項計畫也包括人才的培育。值得一提的是,這是從產業需求作整體考量,著眼跨領域實務人才的培育,對產業應可發揮實質助益!

管理人員集中在控制室,提高生產效率及員工健康。(圖片來源:DFKI GmbH,凌群電腦整理,2017年1月。)
▲管理人員集中在控制室,提高生產效率及員工健康。(圖片來源:DFKI GmbH,凌群電腦整理,2017年1月。)
為什麼說工業4.0除了協助產業升級外,還可以對整體社會結構和人口轉變有所幫助?舉例來說,1986年開始,日本一家公司就採用了「無人工廠」的生產方式,但是如果有例外事件,人員仍然需要進生產線做現場處理。導入「智慧製造」概念的工廠後,所有作業員(或者應稱為「管理人員」)只需集中在服務中心或控制室監控,不用忍耐三急之苦,也不需吸入可能對人體有害的機台廢氣。
使用者導向,方便操作且提高生產流程的機動性。(圖片來源:DFKI GmbH,凌群電腦整理,2017年1月。)
▲使用者導向,方便操作且提高生產流程的機動性。(圖片來源:DFKI GmbH,凌群電腦整理,2017年1月。)
另一個例子是智慧製造採用了使用者導向的操作介面,由機台服務中心提供適用於不同習性使用者的APP,管理人員或操作人員拿著行動載具,在一定距離內便可操控管理機台,不用再費時穿脫無塵衣便可管理、使用機台。從以往的「以人就機」,轉變成「以機就人」,方便性遠甚於從前。

 

無論是「工業4.0」或「生產力4.0」,因為全球人口少子化的趨勢是不會回頭的,全球化競爭的態勢也將更趨劇烈,我國產業升級的壓力和需求自然也迫在眉睫。面對未來如此高度自動化的社會,應抱持何種態度與生活方式去迎接呢?筆者以為當務之急應是以教育為發展礎石!

 

全世界若有哪一國的政府能成功地把「自動化」的概念從小學就內化到教材中,讓國家未來的棟梁從小就思考、面對並掌握這個概念,這個國家的製造業必會成為全球的翹楚。很高興看到我國政府能大力推動生產力4.0(工業4.0),也嘗試向下扎根,在基礎人才培訓之餘,也能著眼於跨領域的實務人才養成方案,相信將嘉惠產業甚多。讓我們一起攜手共同參與台灣製造業升級大計,迎接台灣經濟的下一波巔峰!

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