设备智动化与工厂智能化 带动制造业竞争力跃升

工具机产业可望援引物联网、智能机器人与大数据等技术，大幅提升产品结构稳定性、刚性与精度，顺势切入航空加工设备市场，寻求更大商机。Multistation

现今全球制造工厂都亟欲藉由工业物联网(IIoT)、大数据分析、虚实整合系统(CPS)、人机协同作业来实现智能化，以灵活调整产能规划、上下游供应配送、实时逆向追踪生产进度，强化大量定制化生产能量；台湾则透过生产力4.0计划，助制造业打造智能工厂。

继德国工业4.0、美国AMP等计划之后，台湾行政院在2015年期间拍板定案，决意全力推动「生产力4.0发展方案」，然而此举绝非跟流行，实有不得不然的迫切性。事实上，综观全球各国，不只是德、美，放眼日本、韩国、大陆等其他国家，亦有蕴含类似推动目标的计划，足见各国全都面临市场快速变化、制造版图重新洗牌、全球生产要素资源有限等多重艰钜挑战，故而期望带动制造业转型升级。

台湾推动制造业升级的急迫性，更甚于上列多个经济体，只因为台湾面临开发国内家、欧美先进大厂前后包抄挤压——开发国内家抢占台湾以往擅长的量产市场、欧洲先进大厂抢占中端市场——导致既有优势与光环已然出现褪色，再加上与前述各国相同，皆面对人均产值成长趋缓、劳动人力不足、营运模式待转型等严峻课题，因此亟需透过生产力4.0计划的实施，协助制造业导入智能技术应用，藉以提升生产效能，进一步化解缺工危机，终至实现「扩大市场内需，创造外销契机」之长远目标。

落实生产力4.0  需借重IIoT与智动化

与此同时，经济部工业局也设立了生产力4.0推动办公室，以智能自动化为基础，运用物联网、智能机器人及大数据等技术，佐以精实生产管理模式，引导台湾产业生态转型，推动智能制造及智能服务之联网服务制造系统，以达成生产力4.0愿景与目标，宣示推动台湾制造业成为「亚太优质生产力典范」，逐步提升制造业人均生产总额。换言之，举凡「工业物联网」(IIoT)、「工厂智动化」，都可谓生产力4.0智能制造的关键元素。

为何对于所有制造企业而言，推动智能工厂是如此重要之事？只因为展望今后，全球制造业将逐步朝向五大趋势发展，首先是在生产模式方面，出现「单一工厂产能缩减化」现象，以往代工厂自动化导入程度低，属于劳力密集型态，故需在低薪地区扩大单一工厂产能，满足经济规模之要求，惟一旦发展智能工厂，将有效减少直接人力需求，致使单一生产据点产能逐渐缩小，连带改变人力配置。

其次在供应模式方面，出现「供应链管理弹性且透明化」现象，藉由智能工厂可有效掌握厂内库存与生产进度，并带动供应链上下游之深度链结，使供货信息更加实时与透明；此外，下游客户透过系统便可决定订单价与量、交易方式及下单对象，也提高临时加(抽)单之弹性。

第三在聚落模式部份，形成「产业聚落分散化」新趋向。藉由导入机器手臂与机器视觉，除可简单工序取代人力外，更可应用在更多工序之生产流程；更重要的，导入机器人将使直接劳力成本占制造成本比重下滑，生产区位选择将更趋向多元化，产业聚落模式将从「集中式」转换为「分散式」，间接影响产业价值活动的移动。

再者在管理模式部份，凸显「运筹管理重要性增加」。受到智能工厂逐步导入之影响，将使得传统「一地生产、全球消费」的管理模式，为「在地生产、在地消费」的区域化经营模式所取代；生产模式由集中转向分散，且可利用云端数据中心将将生产数据分享至各地，因而凸显一个事实，意即掌握原料、半成品、制成品及物流配送的运筹管理，无疑至为重要。

最后在商业模式方面，出现「品牌厂商议价力提高」现象，藉由缩短产品推向市场的时程、可有效掌控实际生产进度与库存、可临时因应插单或抽单，且可满足少量多样化定制生产需求，有利于品牌商强化与市场需求之间的落差，从而提升议价能力。

物联网+机器人+大数据  为先进制造核心内涵

总体而言，环顾生产力4.0推动架构，具有3个推动重点，依序是堪称生产力4.0核心的「设备智动化」，前已述及的「工厂智能化」，终至实现「系统虚实化」，此外也有3个推动内涵，包括物联网(IoT)、智能机器人(IR)、大数据(Big Data)，也就是利用这3个内涵，以进行先进制造与服务。

就其中的智能机器人而论，尤其在智能工厂形成要素中占有关键地位，且未来应用潜力极大，包括机器视觉可取代人眼判读，进而提升整体生产良率；结合机器手臂可有效完成高重复性、需要人手拾取的工序；结合穿戴式装置，可辅助业者完成检修、故障排除、操作训练等必要工作，消弭人为操作疏失的风险。

以高端航太零组件制造业为例，以往多面临零组件孔位精度不足、焊/铆接位置偏移、检测良率不高等棘手难题，可藉助导入智能机器人，发展动态传感与控制、雷射对位检测等技术，快速改善上述问题。紧接着藉由物联网整合工厂端、仓储端与客户端，以便于针对从零组件生产工厂出货到下单客户之中每一道环节，实施全程管理，继而坐收客户零距离、设备高稼动、人员高效率、财货高流通等综效。

至于大数据分析，则可协助该类型制造业者，精准掌握生产数据，模拟出最佳化制程路径，亦可借此进行应用动力学套件加工策略、NC程序设计，从而开发最佳技术，以期快速回应客户需求，顺势提供完整服务方案。

前述内容，对于台湾工具机产业着实重要。台湾是全球第四大工具机出口国，惟碍于产品结构稳定性、刚性与精度亟待加强，所以始终无缘将产品品级提升至高端市场层次，连带抑制了单机的价值。

工具机产业升级  可望挺进航空业商机沃土

只要藉助物联网、智能机器人与大数据分析等三大内涵，便可依序注入虚拟化控制技术、结构优化设计技术、高准确性物性分析，以及虚拟切削模拟技术等崭新能量，有助于将原本历时1个月的机台设计开发时程，缩减六成而至12天左右，亦可将原先需时3天的产品试制时间，急速缩短为短短1天。

除此之外，经由结构优化设计，可望使得既有机台门型结构因而减重三成，连带致使每座机台的材料与运输成本，节省约新台币百余万元之多，另拜在线侦测、大数据分析等技术所赐，也利于业者推估最佳的机台产能利用率，选定最佳机台维修时间，进而提升至少一成以上产能，可谓一举数得。

更重要的，随着工具机业者功力大跃进，运用虚拟工具机设计技术而提升先进制造实力，也意谓其终于有机会切入附加价值更高的航空市场商机，让自己成功转型为高端航太零组件制造商。

而这股设备智动化、工厂智能化的风潮，亦已吹向过往自动化程度并不高的产业，例如民生用纸，与工业电脑、机器人等厂商结盟推动智能化，针对程序繁琐的湿纸巾后端贴盖作业，部署Delta机器人以取代早先多达8名的作业人力，并藉由EtherCAT主站居中协同PLC控制系统、传感装置、传送带系统、喷胶机、贴标机等一干设备，有效带动每秒钟湿纸巾产量骤增，称得上是生产力4.0典范案例之一。