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工業4.0(三):工業4.0的成功應用實例
自從工業4.0(Industry 4.0)在2011年德國被提出,就持續被全世界關注,2016年7月5日天下雜誌601期,即以「工業4.0:58秒的競爭」為題進行深入報導:「西門子在安貝格(Amberg)的工業4.0示範廠,生產一台控制器,58秒,台台不一樣;BMW丁格芬(Dingolfing)的工業4.0廠,單機轉換塗裝顏色,58秒,輛輛不同色;奧普蒂瑪(Optima)生產一瓶香水,58秒,瓶瓶不一樣。工業4.0帶來客製、高效,但工業4.0不等於自動化,而是商業模式的徹底改變。今後將不再有製造業,而是製造服務業——從研發設計到生產交貨,生命週期的全程服務」,顯示工業4.0的時代已經來臨,而且正在你我的身邊發生
 
 
 
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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