自动化到智能化 制造系统效益全面提昇
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制造业应用自动化系统由来已久，但在竞争日趋激烈的市场环境中，自动化必须进一步提升为智能化，方能使企业立于不败之地，但自动化如何进化为智能化？智能化将为企业带来哪些效益？这不只是导入企业的难题，也是设备供应端必须深思的问题。
2013年4月，在汉诺威工业博览会中，德国提出了工业4.0(Industry 4.0)的概念，正式宣告智能制造为核心的新时代工业型态，将成为第4波工业革命，但尽管智能化已被视为制造系统的未来，但「智能化」3个字十分模糊，何谓智能化？智能化制造系统应该具有什麽功能？不仅使用端的制造业者说不上来，连供应方的设备系统厂商也有不同认知。
虽然业界对智能工厂还没有共识，不过供应商的产品共同诉求倒是相当一致，都与现行自动化系统的「降低成本、提升效率」建置目标相同，只不过是自动化系统的再延伸版与放大版。目前的自动化系统包括传感、运算处理、逻辑推理判断、反应等4个子系统，将这4个子系统进一步强化并将之整合，就是制造业从自动化迈向智能化之路。
由于生产系统的内容架构必须因应导入企业的需求做变化，因此这4大子系统的规模设计，也没有一定标准，过去自动化制造系统中，各环节的工作内容固定，每站只做自己分内的组装工作，直到最后产品完成，这类流水线生产模式由来已久，以往产品生周期长，且制造模式为少样多量型态，这种生产方式足敷所需，不过近年来消费者的胃口瞬息万变，造成产品生命周期愈来愈短，定制化产品日趋多样，制造成本也跟着难以控制；此外，更加复杂的其他因素变项，使得厂商必须随时面对不稳定的订单、少量多样的生产、生产良率的控制，以及备料库存压力等相关问题，已对传统自动化生产模式造带来重大挑战，这也是自动化系统为何有必要转化为智能化的主要原因。
制程全面掌握 快速提升竞争力
至于智能化将为制造业带来哪些改变？以目前设备供应商提出的产品功能，可以归纳出几个选项，包括清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产在线人工的干预、实时正确地蒐集生产线数据，以及合理的生产计划编排与生产进度等，这些都是业者提升竞争力及生产力所必须掌握的关键项目。
除了制造现场的系统掌控，产品设计也是智能工厂的系统架构重点，现在产品除了上市时间越来越快，产品功能也渐趋多元，这两个因素不但大量挤压了研发时间，产品内部设计也越见复杂，为使产品能兼具上市时间与多元功能两项需求，善用可用研发资源，进行协同设计已成企业重要的研发策略，然而协同设计牵涉的部门人员众多，所汇整的数据也相当庞杂，如何驾驭繁杂的数据量，将设计流程化繁为简是企业面对研发的必要课题。
以汽车设计为例，在各类先进模拟设计系统的协助下，汽车的整车设计时间在过去20年间缩减了一半，而近几年汽车电子技术进展快速，车辆越来越多的功能必需透过电子产品实现，就目前来看，中高端车辆的电子模块已超过40个，电子电气相关零部件成本已占车体成本35%，因此电子电气的开发与验证，已成为整车开发时的重要环节。
越来越庞杂的电子模块架构，若依照传统的开发流程，从需求定义、系统设计、样板成品、测试等环节逐一进行，将会耗费大量时间，例如在需求定义端无法迅速验证，或系统设计时，初期受测硬件不完整且整体成本过高，使得设计出现缺陷，而这些问题大都在实体完成时才会浮现，就一般经验来看，错误修正成本与发现时间成正比，在流程前端发现错误，所支付的各项成本最低，若到最后环节才发现，则必须逐层回溯，无论是金钱、时间、人力，都会耗费大量成本。
因此，现在的汽车制造在设计期，从需求定义端就得逐步创建系统模型，再透过详细的演算法设计产生自动代码，让需求在虚拟模型中得以实现，各部门在协同设计时若发现错误，就可实时修改，大幅降低车辆在实体问世后才出现的错误，透过模拟软件的自动代码生成，模型可公用于设计与测试，模块化设计也有利于系统调校，同时系统化管理软件内容，有效简化设计流程，缩短整车设计时间。
视觉技术让制造系统更聪明
在生产阶段，智能化制程的重点在于提高产线弹性。一般的作法有两种，一是在设备中建置传感器，传感器可快速判断工件的类别，改变生产方式，但只要所需处理的工件种类变多，系统复杂度也必须同步提升，另一是将产线系统设备模块化，一旦产品或制程需要改变，只要将产线拆开重组，即可组装成适合的生产系统。
这2种方式都会牵涉到系统整合，而在系统整合之前，必须强化系统中各类自动化技术。以机器视觉为例，品管向来是产品品质最后把关的环节，在机器视觉技术未臻成熟之前，过去都以人力为主，以太阳能、LED产业为例，就有超过20%的人力投注在此，不过产品检测单调且冗长的作业模式，容易使操作者出现疲劳、注意力分散等问题，现在机器视觉技术逐渐精进，足以担当产品检测重任，因此可以被导入产线以提高了产能、降低成本。
目前机器视觉化的检测作法，是将视觉传感器与镜头，直接建在系统设备上，当产品传送至该站时，即可被检测，这种作法的好处有两个，一是可以全检，与一般的抽检方式，全检可使产品品质获得全面性保障，另一个优点则是速度快，可加快检测速度。
视觉检测是现代自动化系统相当重要的部分，而此一技术也是现代与传统自动化的主要差异，20年前机器视觉因技术尚未成熟，与自动化系统整合的难度相当高，就算整合进去，判别速度也有限，不过随着视觉演算、判断法则的进步，再加上现在电脑的功能比过去强大许多，视觉检测未来应会大量应用在各类制程。
从视觉技术的例子可以看到，制造设备从自动化到智能化的实际演变，至于整体系统的智能趋势，业界看法虽然纷纭，不过仍可归纳出一个重点，即是「虚实整合」，虚实整合除了现有软硬两端技术相互为用之外，也大量应用了ICT技术，像是前文提到，在实际物品在设计时，就先在软件系统上以非常严谨的模式计算、模拟出来，此一方式可以大量减少执行时容易产生的错误成本。
因此智能工厂与ICT技术整合已成趋势，智能化系统的4个步骤－传感、运算处理、逻辑推理判断、反应，目前的研究多与ICT技术有关，例如在传感方面，就将与近来相当火红的物联网结合，未来制造系统中，每个物件都会内建传感器，纪录设备状况后，再将信息回报给使用者，目前已有机械厂商将传感器建入线性滑轨、主轴中，全球多数领导厂商也都已有相关作法，观察目前发展态势，智能工厂的各种建置都已加速布局中，未来几年将可逐渐看到成果。
