消費端勢力崛起，促使制造業者不得不正視以下情境：一是供貨以「少量多樣」為依歸，產品生命周期大幅縮短；二是消費傾向多變，訂單可能瞬間涌入、但也可能迅速進入真空，市場起落劇烈。這些，都讓工廠智慧化如箭在弦，更被德國視為國家級戰略目標 (為Smart Product 的一環)，尤以IoT與服務范疇為重，不只希望將智慧工廠 (Smart Factory) 打造成一個會持續自動優化的「有機體」，更把觸角延伸至上、下游，將所有價值系統橫向水平串聯，同時就特定領域做縱向垂直連結，雙主軸并進、精密控管進料到交貨的end- to- end 數字信息。
以為電子商務正夯，制造業已是過去式？那可大錯特錯！美國為創造就業機會并重返制造領先榮耀，自2011年就力挺制造再起，陸續發布先進制造國家戰略計劃、先進制造伙伴計劃 (AMP) 與國家制造創新網絡 (NNMI) 等框架；其中新近出爐的 AMP 2.0，特意將「制造業資源如何有效匯集」列為重中之重。無獨有偶，中國制造2025亦放眼產品生命周期、系統架構和價值鏈三大面向，除試圖制訂機臺互連協議，亦積極擘劃基礎通用、工業軟件、工業大數據、工業云服務、服務型制造、工業物聯網及工控安全等國際標準，待具體成果問世，勢將舉足輕重。
西門子：設計、制造到售服，全程數字化
身為工業4.0發起者之一的西門子 (Siemens)，對此議題無疑有最切身的體會。Siemens PLM Software全球副總裁兼大中華區董事總經理梁乃明表示，德國普遍認為工業4.0是由「智能制造」主導的第四次工業革命，旨在利用資通訊技術和「信息物理系統」(Cyber-Physical System, CPS) 等手段，讓制造業朝智能化轉型；新時代工廠將能自行運轉、零件與機器可相互交流，主要體現在「智慧工廠」和「智能生產系統」兩方面；前者著重生產系統、過程和網絡化分布式生產設施，后者講究整個生產物流管理、人機互動及其他技術在制程中的應用。
身為工業4.0發起者之一的西門子 (Siemens)，對此議題無疑有最切身的體會。Siemens PLM Software全球副總裁兼大中華區董事總經理梁乃明表示，德國普遍認為工業4.0是由「智能制造」主導的第四次工業革命，旨在利用資通訊技術和「信息物理系統」(Cyber-Physical System, CPS) 等手段，讓制造業朝智能化轉型；新時代工廠將能自行運轉、零件與機器可相互交流，主要體現在「智慧工廠」和「智能生產系統」兩方面；前者著重生產系統、過程和網絡化分布式生產設施，后者講究整個生產物流管理、人機互動及其他技術在制程中的應用。
照片人物：Siemens PLM Software全球副總裁兼大中華區董事總經理梁乃明
工業4.0涵蓋產品設計、生產規劃／工程／執行、售后服務等所有制造環節。梁乃明指出，透過建構CPS，產品生命周期中的全部信息、制程每個步驟所需信息都可輸入系統，不僅顯著提升生產效率，還能實現更靈活、智能的制造，并節約能耗物耗，迎合環保要求。他特別強調產品從設計到制造「全程數字化」的重要，意在貫穿企業研發管理和車間廠房的信息流，讓研發、測試、模擬到組裝一體化，避免淪為信息「孤島」。在數字化基礎上，引進其他新思維和高科技到生產過程中，例如：柔性制造、互聯網+、3D打印、工業機器人、物聯網等。
梁乃明認為，工業4.0不一定會為消費大眾帶來更便宜的產品，卻可買到更好的質量和服務；而制造業者亦需提高產品研發能量、加速產品上市。在此變革下，對「設計創新」的重視將超越生產流程，另上下游供貨商也須具備研發創新能力，以及與領先企業對接的數字化水平；甚至在生產過程可借助數字化平臺全球協作，生產高復雜度產品。今后消費者與企業之間的溝通更加高效，消費者決策將決定企業動向、甚至參與新產品設計；透過數字化方式，客制化產品與規模經濟不再互斥，同時滿足消費者的特性需求與企業的快速生產。
梁乃明相信，這將為未來產業帶來更多靈活性和豐富性，有助拉抬整體產業水平，產業生態系統亦將更加完善。他指出，現今很多企業雖然已經模塊化，但各自還是獨立體系，沒有很好的承載平臺共享數據，尚未全面智能化；西門子基于自有 Teamcenter 軟件的產品生命周期管理 (PLM) 系統——「數字化企業軟件套件」(Digital Enterprise Software Suite, DESS)，作為制造業數字化的基石，協助企業搭建「制造資源平臺庫」，匯整所有工序并建立仿真體系——小到零件加工的模擬仿真、大到機器人融合模擬。
圖1：西門子提供的是智能化的產品／生產生命周期，包括：合并虛擬世界和現實世界、為產品的生命周期建立數字化平臺、在產品的生命周期之間共享知識
數據源：西門子網站
工業4.0的愿景是在數字化企業平臺進行縱向和橫向全面整合，工廠、材料、產品全面智能化，形成一個自組織、自運轉的 CPS 與「機器社群」，當中成員能自動交換信息、談判、優化。西門子集團憑借雄厚的工業自動化和驅動技術基礎，借助Siemens PLM Software、MES (制造執行系統) 和TIA (全整合自動化) 產品，可筑夢踏實：以PLM實現設計和制造融合、MES實現拉式生產和準時生產、TIA實現廣告牌生產／混線生產／快速換模／連續流生產等，是少數有能力全方位整合工業軟件的供貨商。
鼎新：工業4.0是一個「迭加」的過程
同樣看重CPS、曾輔導無數制造業落實智能生產的ERP信息服務商「鼎新」則認為，工業4.0關注的不僅企業內部的設備自動化，更擴及企業間價值網絡的智能制造、消費和服務互聯網、乃至人際網絡大范圍整合。這是一場由消費者所趨動的產業革命，而非由新技術發明而催生，因此整合現有物聯網、智能機器人、大數據及云端技術等成熟應用，讓「大規模個性化商品」得以現代生產技術問市，才是工業4.0真義。它非單指工具、產品或技術，而是一個「迭加」過程、一種具體實踐手段。在互聯網競爭態勢下，無法互聯重組的企業，將成生態圈的孤兒！
同樣看重CPS、曾輔導無數制造業落實智能生產的ERP信息服務商「鼎新」則認為，工業4.0關注的不僅企業內部的設備自動化，更擴及企業間價值網絡的智能制造、消費和服務互聯網、乃至人際網絡大范圍整合。這是一場由消費者所趨動的產業革命，而非由新技術發明而催生，因此整合現有物聯網、智能機器人、大數據及云端技術等成熟應用，讓「大規模個性化商品」得以現代生產技術問市，才是工業4.0真義。它非單指工具、產品或技術，而是一個「迭加」過程、一種具體實踐手段。在互聯網競爭態勢下，無法互聯重組的企業，將成生態圈的孤兒！
鼎新E電子事業部總經理潘泰龢揭示「智慧工廠」愿景在于：1.隨需而制——少量多樣、零庫存、快速達交；2.智能制造——創新營運智能排程、零停機待料，從規劃、投產、監控、質量驗收及出貨，減少營運成本浪費；3.增強營運核心——若無法產生利潤或具體提升競爭力，則是無效措施；4.節能永續——制造理念被認同的產品。他進一步說明，要穩住和開拓市場競爭力，必須發揮1+1>2的跨界融合「綜效」，包括與電商全通路接軌，以掌握創新商業模式契機；未來具備「隨需而至、隨需而制」能力者，最終將擁有消費者。
照片人物：鼎新E電子事業部總經理潘泰龢
照片人物：鼎新E電子事業部總經理潘泰龢
潘泰龢指出，互聯網運作顛覆原先商業運行秩序，若能借助網絡鏈接、組合企業碎片化資源，運用各種技術與平臺串接生產、消費兩端，縮短供需距離并重構雙方關系，將是決定企業重生的關鍵時刻。真正的智能生產有賴銷售端數據準確性，以及生產資源的實時供應；欲達成「提升營運核心競爭力」，必須回歸如何精進營運本質。工業4.0是一條漫長的革新之路，企業不太可能在初期就投注大量資金在新廠建置；但傳統工廠欲尋求升級，在設備自動化、數字化、聯網化的整合過程將充滿挑戰。實體生產速度越快，更需要精密的運籌計劃。
資源分配的優先排序、信息串流、生產排程、工程變更等問題，皆需全面規劃以優化產銷流程。因此導入前，鼎新強調須對業者進行需求盤點，了解缺口為何？營運重點是否與缺口一致？與競爭對手是否存在落差？后依其營運流程及智能化程度分成L1人工電子化、L2半自動化、L3全自動化、L4智能化等四等級，就評量結果解讀需求者的領先／落后項目，給予建議、并確立目標達成指針和監控預期成效，提供「智能制造一體化價值服務」；讓企業在轉型自動化、智慧生產到智慧互聯的同時，建立找瓶頸、尋原因、給建議、建衡量、續追蹤的系統方法。
圖2：鼎新累積三十年成功運作案例，轉化成智能制造的一體化價值服務模式
面向互聯網+工業4.0新時代，鼎新2014年就開始布局「智能制造、全通路零售、微企互聯網」三大戰略方向，協助用戶創造「應用價值」；并于2015年升級成「一線、三環、互聯」戰略——「一線」指透過信息化系統，設定智能化成熟度模型，增進企業內部信息的通透度與效益，以「通企業之能」；「三環」指構建供應鏈互聯網環、銷售鏈互聯網環、微企鏈互聯網環三大環，向外拓展云端應用；最后經由「互聯」，實現產業資源共享與協同。該公司T100企業智慧云平臺即為代表作之一。
圖3：鼎新實現「智通天下」的發展路徑：一線、三環、互聯
研華：呼朋引伴，結盟構筑生態圈
有別于平臺供貨商的 Application Ready 準系統策略，主張「智聯工廠、智能設備為工業4.0雙引擎」的研華科技，挾著擁有逾 6,000 種廣泛產品優勢，在2010年便立志成為「智能地球的推手」；近年更不斷強打 SRP (Solution-Ready Package) 意象，直搗客戶端「最后一哩」的實務應用。該公司工業物聯網事業群副總蔡奇男以「順勢而為、大勢不可違」來形容工業4.0的義無反顧，因為若無法全程嚴格把關，其間一旦出問題，企業必須付出更大代價來解決；加上網絡推波助瀾，「互聯網＋」的客制型態蓬勃，全面感知、可靠傳遞、智能運算已勢在必行。
有別于平臺供貨商的 Application Ready 準系統策略，主張「智聯工廠、智能設備為工業4.0雙引擎」的研華科技，挾著擁有逾 6,000 種廣泛產品優勢，在2010年便立志成為「智能地球的推手」；近年更不斷強打 SRP (Solution-Ready Package) 意象，直搗客戶端「最后一哩」的實務應用。該公司工業物聯網事業群副總蔡奇男以「順勢而為、大勢不可違」來形容工業4.0的義無反顧，因為若無法全程嚴格把關，其間一旦出問題，企業必須付出更大代價來解決；加上網絡推波助瀾，「互聯網＋」的客制型態蓬勃，全面感知、可靠傳遞、智能運算已勢在必行。
照片人物：研華科技工業物聯網事業群副總蔡奇男
比較不同地理區的工業4.0概念，蔡奇男歸納出幾項共通點：1.涵蓋現場OT、IT到DT (Data Technology) 的數據整合與關聯分析；2.技術只是手段或過程，競爭力才是最終圣杯——這點與前述信息服務商的觀點不謀而合，品牌企業和大規模生產的代工廠為市場兩大推力；前者基于質量和交期考慮，后者需要精準數字化管理及計算以彰顯效能，而如何將現有設備升級并改造，并提煉數據價值和分析將是首要課題。為此，研華提出六大模塊因應：設備自動化、設備監診與效益優化、機臺監診與預防保養、MES整合及生產履歷、廠務能源管理、廠務環境監控。
蔡奇男解釋，具備自我管理、學習和連網能力的設備，才稱得上「智能」二字；他建議設備廠能主動關懷、協助老客戶布署連網，甚至新辟設備服務的營運模式。研華冀藉由開放多元智能控制系統、組織 WebAccess+ 會員聯盟、產學合作與培育人才，協助產業無痛升級；因為工業4.0牽涉到許多技術融合，需要群聚效應共襄盛舉。但它并非大廠專屬品，經由共享經濟，即使是資源相對缺乏的鐵皮工廠也能參與。當務之急是厘清為什么要做？從何處著手？蔡奇男分享，最好先找出關鍵問題及根源，并設法解決，不要急于東拼西湊，以免形成另一困擾。
圖4：研華相信，儀表板是最佳可視化呈現方式
數據源：研華網站
從自有 WebAccess 監控軟件出發，研華據以擴增智能儀表板、開放式接口等功能，再予以標準化打包成中間件，慢慢形成物聯網應用平臺，可提供超過 150 個開放接口供聯盟伙伴使用，只要將設備連上網絡，該平臺馬上可自動偵測、展開溝通，并將設備配置、數據庫主動上傳云端。目前繼續朝與大數據數據庫整合、分析的方向前進，為商業用途及機器學習暖身，希望協助系統整合商將營運模式從「項目式」轉為「常態服務」。該平臺內建多項應用程序編程接口 (API)，方便整合外部軟件，另有整合開發環境 (IDE) 工具，可拖拉式簡易操作，降低開發障礙。
Universal Robots：專注本業，整合交由第三方加值
有標榜整合服務、相對就有選擇專注技術本業者。于2005年創立、為「協作型機器人」先驅的 Universal Robots (UR)，致力讓機器人技術走進中小企業。該公司亞太區總經理 Shermine Gotfredsen 表示，工業4.0說穿了，就是推行「智慧工廠」，透過物聯網和服務網絡，仿真人們與系統在實體世界的工作狀況；理念雖好，但如何落實？要花多久時間？才是重點。他指出，在亞洲往往始于自動化 (特別是東南亞)，與工業機器人的協同工作已成普遍共識，不過仍在「學習階段」。
有標榜整合服務、相對就有選擇專注技術本業者。于2005年創立、為「協作型機器人」先驅的 Universal Robots (UR)，致力讓機器人技術走進中小企業。該公司亞太區總經理 Shermine Gotfredsen 表示，工業4.0說穿了，就是推行「智慧工廠」，透過物聯網和服務網絡，仿真人們與系統在實體世界的工作狀況；理念雖好，但如何落實？要花多久時間？才是重點。他指出，在亞洲往往始于自動化 (特別是東南亞)，與工業機器人的協同工作已成普遍共識，不過仍在「學習階段」。
照片人物：Universal Robots亞太區總經理 Shermine Gotfredsen
UR相信，要成功導入工業4.0，必須先從積極布署機器人和自動化制程開始。就他們觀察，相較于歐美工業4.0已起跑，亞洲有待急起直追、讓制造業者愿意邁開自動化的第一步。隨著科技推陳出新，Gotfredsen 主張制造業應重新視人力與機器之間的關系，兩者并非對立取代、而是可協同作業；尤其是符合 ISO / TS15066 安全規范的設備，更容易與人們在同一個工作空間中共處。該規范為2011年公布的 ISO 10218 「工業機器人安全要求」標準補充，聚焦于「協作型」機器人，協助系統整合商在安裝時進行設計與風險評估，包括分析身體各部位在機器人速度、壓力及沖擊下的疼痛門坎，找出人類與機器人的安全互動方式。
UR是 ISO / TS15066 安全規范的起草者之一，強調產品具備八項可調式安全功能：關節位置與速度、TCP位置、方位、速度與力道，以及動力和機器的電力，符合該規范四大要求：1.安全等級的受控制動；2.可由人直接操作引導動作；3.警戒區域動作調控、自動減速；4.在一定范圍內，機器人的力道和功率應設限。Gotfredsen 說明，機器人只是協同應用之一；從社會效應思考，UR協作型機器人可承擔風險且容易掌控，尤其適用于智慧工廠，可與人類工作環境互補。這些輕量級的小型機器人為工作者提供彈性，易于在短時間內移動與重置。
圖5：UR協作機器人手臂沒有惱人噪音，且無需安全防護裝置
UR主要產品為六軸關節機器人手臂，依負重及工作半徑不同，共有 UR3、UR5、UR10 三款，具備多個I/O，易于與外部機械無縫整合，填補全手動裝配與全自動生產線中間的空白。操作簡單且無需編程經驗，一般技術人員均可操作，特別適合小規模生產，或工業大廠導入先進制程前的試產作業。此外，UR機器人可全天候在沒有燈光的生產環境中獨立工作，過程中無需人力監管。問及跨平臺溝通問題，UR表示他們只專心于開發、制造機器人工作，至于系統整合工作，則交由經銷商提供加值服務。
結論
「制造業服務化」已是眾望所歸，與通訊網絡結合、打通產銷經脈的「系統式」解決方案各據山頭、雄霸一方，「制造信息可視化」地位日隆。過去，要改善工廠制程，多仰賴人力觀察和分析，如今則是倡導將自動感測數據以類似汽車儀表板的圖像呈現，讓所有信息一覽無遺，便于管控。于是，把制造的物理現象變成IT行為的CPS正大行其道，但如何將亂無章法的分散數據，經過適當組織 (organize) 成有用信息才是精髓所在；單是把一堆不明究理的龐雜數據丟到終端，若輸入的是垃圾數據，也只能獲得 Garbage in, garbage out 結果。
「制造業服務化」已是眾望所歸，與通訊網絡結合、打通產銷經脈的「系統式」解決方案各據山頭、雄霸一方，「制造信息可視化」地位日隆。過去，要改善工廠制程，多仰賴人力觀察和分析，如今則是倡導將自動感測數據以類似汽車儀表板的圖像呈現，讓所有信息一覽無遺，便于管控。于是，把制造的物理現象變成IT行為的CPS正大行其道，但如何將亂無章法的分散數據，經過適當組織 (organize) 成有用信息才是精髓所在；單是把一堆不明究理的龐雜數據丟到終端，若輸入的是垃圾數據，也只能獲得 Garbage in, garbage out 結果。
以前要接取網絡信息只能枯守在計算機單機前，現在已能透過手機等行動裝置遠程管理；而物聯網的來臨，更進一步將網絡的單一節點推向異質技術整合，也讓資安和隱私備受關切。在享有便利的同時，是否也意味著商機將失之毫厘、差之千里，甚或分秒必爭？工業4.0非一蹴可幾，從本期一系列專題訪談發現，各家大廠不約而同將幾個關鍵詞掛在嘴邊：客制化、實時性、物聯網、生態圈、跨平臺、異質整合與全流程數字化，或許正為工業4.0給了精辟批注。至于要選用組件、平臺或直接從「幾近成品」切入，端視個別需求和資源秉賦而定。
