虚实智动化系统 实现智能生产应用

制造业可藉由智能模型辅助，随时进行功能性模拟与制造能力模拟，藉以品质与效率，逐步扎稳智能工厂根基。德国DFKI研究中心

综观工业4.0精髓，系藉由「虚(数据流)」、「实(生产机台)串连整体产品生命周期，其间涉及所有生产流程与系统、乃至自动化层面的垂直整合，及PLM、ERP、SCM、CRM等营运系统的水平整合，横跨IT、OT(Operational technology)两大象限，堪称复杂工程。

制造业欲从工业3.0电脑程序化控制之自动化层次，迈向以网宇实体系统(Cyber-Physical System；CPS)为轴心，并融入物联网、巨量数据及云端服务等大量先进ICT技术的工业4.0境界，终至成功创建智能工厂，无疑是一条不得不走、但绝非一蹴可几的道路。

按照德国工业4.0的精神与重要观念，最终形成的智能工厂(Smart Factory)，将能实时控制整个价值创造网络，从订单到交货的连结，实现产品及其生产系统生命周期工程的整合；欲达成此目的，制造企业的工厂及内部管理流程必须形成网络化，借此避免无谓浪费，且进一步发挥降低存货、缩短定制化产品交货时程等多重综效。

由此观之，要想实现工业4.0，显然必须促使IT企业端、OT制造端等不同领域系统软件，皆能智能串接，意谓底层传感器、控制器所产生的数据，能够顺畅地经由I/O采集器、SCADA/HMI，一路传递至属于企业IT范畴的云端世界，从而在ERP、MES及APS等商用管理系统的支撑下，佐以巨量数据分析，再反向回馈至自动化设备之基础，据以实现智能化生产。

打造智能工厂　务须融合IT与OT两端
但问题来了，一直以来在制造企业的营运环境中，自动化系统往往彷若一座深不可测的孤岛，与企业IT分属两个泾渭分明世界，彼此间始终存在藩篱，如果未能透过有效的方式将此藩篱打破，则自动化设备所衍生的种种信息，恐无法顺利整合到企业数据中心或私有云环境，连带也就不可能让企业经营高层，随时随地都能透过移动设备掌握生产线状态。

麻烦的事情，恐怕还不仅止于此。先不谈IT企业端，光是在OT制造端，其间便充斥着不同厂牌的生产机台，要能彼此无碍沟通，就未必是一件轻松差事；此乃由于，不同设备各自走PROFINET、PROFIBUS、DeviceNet、Ethernet/IP…等异质通讯协定，彷佛操持不同语言的多人共处一室，意即光是在工业现场，就同时存在不同语言文化，若任由此现象持续存在，要想达到人机协同、或机机协同等智能生产境界，无异难上加难。

因此有意朝向工业4.0迈进的制造企业，其先决条件，便是需要设法统合OT制造端的纷歧信息，藉由一个可以跨越不同协定鸿沟的通用平台，妥善收容来自SMT、IP Cam、机器人、气动工具…等不同终端的输出信息，再结合集中式的上层管理机制与及加密技术，借此让这些大量数据，能在安全无虞的状态下，由身处线上的管理者集中掌控；先做到这些步骤，再来谈后续的关联分析、智能应用，乃至于藉由线上维运管理减少人力投入，才可谓顺理成章。

由此看来，无论产学界人士在探讨工业4.0议题时，总是将IoT闸道器、也就是所谓的CPS，置于承先启后、承上启下的关键枢纽地位，道理就在于此，只因为IoT闸道器无疑正是实现智能工业的最后一里路。

可以肯定，IT与OT的融合，绝对是推动工业4.0的必要条件，不容或缺，但要实现融合，势必有所挑战，足见制造企业意欲推动智动化，将有一番艰辛的苦战要打。

只不过，虽然导入设备智动化、系统虚实化及工厂智能化，并结合云端、物联网与巨量数据等技术，确实在在都是迈入智能制造新阶段的必经历程，看似其间蕴含诸多源自于技术层面的挑战，但这些考验，并非决定智能制造转型成败的最大关键，更重要的是，制造企业必须培养产业跨领域整合专业人才，如此才能顺利将产品设计、生产制造、物流运输及销售服务当中的巨量数据，转换成为有价值的信息与决策，继而找出具有商业价值的创新应用模式。

云端、IoT及巨量数据　共筑生产力4.0内涵
尽管万事起头难，但台湾制造业藉由ICT技术推动升级转型一事，不仅不容偏废，而且必须尽速推行！一位政府官员曾说过，谈创新，台湾比不过美国；谈山寨，台湾比不过国内大陆；谈精实，台湾比不过德国；谈细腻，台湾比不过日本；谈政策鼓励，台湾比不过新加坡。可见台湾相较于这些国家，明显并非居于绝对优势，那麽既然这些国家都积极施展制造业升级计划，台湾岂有理由独坐壁上观？

然而台湾绝非一无是处，其优于上述国家的一大特点，便是兼具弹性与个性。只不过台湾制造业强调弹性速度、单打独斗，已有相当长期的背景，难免导致深度不足，展望今后必须吸收他国的优点，增加群体的精神，才有突围胜出的厚望。

在此前提下，台湾决定师法德国4.0精神，推展诉诸智能自动化、ICT加值的「生产力4.0计划」，期望引领广大制造企业善用机器人单元与智能决策系统，将过往倚重专用机大量生产的模式，推展至弹性换线、少量多样生产的新局面。总结来说，生产力4.0的主要内涵，便是实现「高值制造与服务」，举凡云端、物联网及巨量数据，都是强化此一内涵的关键技术，至于推动重点，则包含了设备智动化、系统虚实化，以及工业智能化。

例如手机制造商，即可打造智能手机制造云端平台，据以链结诸如机壳、电路板、屏幕、天线、电池、应用软件等上下游供应链，借此缩短彼此间交换规格设计、制造管理、加值服务、信息整合的路径，且一并提高制造附加服务与价值，以因应产品生命周期愈趋短绌之挑战。

此外，同样以手机制造商为例，接着可整合在工厂端、仓储端与服务端的物联网传感机制，全程管理产品从生产工厂出货至仓储与展示中心的历程，借此达到零库存浪费、客户零距离、设备高稼动、人员高效率、财货高流通等众多效益。另可藉助巨量数据分析预测，精准掌握消费者在智能手机产品的硬件装置、软件服务等需求信息，从而深化个人消费、店头销售等评估分析，藉以迅速回应市场脉动的演变，开发新一代智能手机机型与应用软件。

经由上例，即不难看出制造企业确实可以拜实践生产力4.0内涵之所赐，进而转型至高值制造与服务位阶，创造更大的商业利益；智能手机制造商如此，其余属性的制造业者也不例外。

当然，生产力4.0内涵绝非凭空养成，必须仰赖虚实智动化生产系统与智能工厂作为发展基石。针对堪称是生产力4.0核心的设备智动化环节，企业可循三路并进模式完成布局，分别导入智能机器人、智能化设备、智动化制造系统等「科技化硬件」，部署智能传感、高速运算、智能决策等「智能化软件」，并建构具备虚拟设计分析、生产模拟分析等机能的「虚实化系统」。

如此一来，企业即可藉由涵盖传感器、阀、泵浦、控制器、手持装置等数据蒐集基础，执行巨量数据分析，终至透过由生产管理？生产制造系统、智能工厂、应用平台所构筑而成的「虚实智动化生产系统」，一举实现诸如电子工单、生产过程透明化、生产过程可控化、产能精确统计、数码电子看板等高值化应用成果。