隨著智慧工廠的議題不斷發(fā)酵，也給了製造業(yè)一個全新的啟發(fā)。放眼未來，我們要的，究竟是一個怎樣的製造業(yè)呢？是像傳統(tǒng)那樣，有煙囪排放著黑煙，一大群工人辛苦窩在髒亂廠房中的桌角流汗勞動著？還是在窗明幾淨(jìng)全自動化的產(chǎn)線上，只有幾個工作人員邊喝著咖啡邊有效率監(jiān)看著螢?zāi)簧系挠嵦栒Ｅc否？
我們要的，顯然不是只能生產(chǎn)的製造業(yè)，而是更聰明的製造業(yè)。也正因為對於未來工廠有著這樣的期待，使得工業(yè)界也得因應(yīng)時代的需求而不停演進。目前產(chǎn)業(yè)經(jīng)常聽到的一個新名詞是工業(yè)4.0，也因此，我們就先從工業(yè)4.0來說起。
工業(yè)4.0改變現(xiàn)有習(xí)慣
工研院機械與系統(tǒng)研究所組長鐘裕亮指出，從早期的工業(yè)1.0到未來的工業(yè)4.0，工業(yè)界的發(fā)展史也依此被劃分成為四個階段。蒸氣機的問世，就是工業(yè)1.0時代的開始。有了蒸氣機，以大量勞力來付出的時代正式結(jié)束，蒸氣機的運作，強調(diào)的是以蒸汽來推動機械的機構(gòu)與設(shè)備，也正式開啟了全新工業(yè)時代的開端。
而工業(yè)2.0時代，則是電力的出現(xiàn)，此刻開始，電力讓電動機也正式加入作業(yè)，提高產(chǎn)線效率的運作行列。工業(yè)3.0，則是電腦時代的來臨，電腦讓整體產(chǎn)業(yè)的運算速度提升，也能開始加入自動化產(chǎn)線的概念，不僅效率提高，人為的失誤率也能盡可能降到最低。
目前業(yè)界所著眼的，正是工業(yè)4.0的全新時代。工業(yè)4.0的主要概念，就是將智能帶入工廠產(chǎn)線中，讓虛擬與實境能夠真正進行整合。
Universal Robots亞太區(qū)總經(jīng)理Shermine Gotfredsen則認(rèn)為，雖然工業(yè)4.0的重點在於物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)管理，自動化機器人還是工業(yè)4.0中主要的硬體技術(shù)，串聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)後對於自動化機器人的技術(shù)無疑是另一項新的挑戰(zhàn)，未來自動化機器人除了要具備高度彈性應(yīng)付多樣化的訂單，需求也會越來越大，如何讓機器人可以快速安裝，並且簡易編程，減少學(xué)習(xí)、安裝等等的人力成本，並且與物聯(lián)網(wǎng)完全相容，是目前自動化機器人技術(shù)發(fā)展的重點。
工業(yè)3.0以自動化設(shè)備減少了在組裝、加工、搬運和品管等等製造程序上的人力成本，而工業(yè)4.0強調(diào)的是智慧生產(chǎn)線，除了以機械代替人力生產(chǎn)，還要自行感測數(shù)據(jù)並處理當(dāng)下的問題，自動化設(shè)備要能夠隨時因應(yīng)原料、環(huán)境等因素，除了原有的高科技產(chǎn)業(yè)，希望自動化也可以帶給其他傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新的樣貌，工業(yè)4.0無疑是非常有潛力的，它將再次改變製造業(yè)原有的習(xí)慣。
| 圖一 : 工業(yè)4.0的主要概念，就是將智能帶入工廠產(chǎn)線中。 |
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工業(yè)的核心在於人
除了科技能改變工業(yè)的樣貌之外，還有許多足以影響工業(yè)發(fā)展的力量：「社群」也成為改變工業(yè)的重要力量之一。
西門子工業(yè)自動化事業(yè)部資深經(jīng)理羅龍翔說，或許很多人覺得疑惑，社群要如何能改變工業(yè)呢？事實上，儘管工業(yè)生產(chǎn)是在產(chǎn)品生命週期的前中段，不過這些工業(yè)生產(chǎn)的過程，與產(chǎn)品終端的消費市場是很接近的。在消費端，社群就能夠透過網(wǎng)路來凝聚能量，推動某些能夠改變工業(yè)現(xiàn)況的新作法，讓消費端的產(chǎn)品更貼近使用者。
而目前許多工業(yè)環(huán)境也受到消費市場的影響，正逐漸改變原有的工廠運作模式。例如以手機或平板來作為產(chǎn)線的控制媒介，又或者跨國跨界對外銷出口的機臺設(shè)備做管理監(jiān)控等，這些概念都是隨著我們生活與居住的環(huán)境改變，而出現(xiàn)的新需求，並逐步影響整體工業(yè)的發(fā)展與演進。
放眼目前全世界的生產(chǎn)工廠，我們要的，
不只是能生產(chǎn)的製造業(yè)，而且必須要是聰明的製造業(yè)。
當(dāng)然，市場的需求也會成為工業(yè)環(huán)境往前進的助力。每個消費者都希望自己的產(chǎn)品是有區(qū)別化的，與別人有不同的品味。隨著使用者的想法不同了，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境也必須要快速因應(yīng)不同的需求。自從工業(yè)1.0以來，電力、電腦陸續(xù)加入產(chǎn)線，讓工業(yè)生產(chǎn)變得更快速。但這樣還是不夠的，消費者更希望產(chǎn)品能夠有差異性，能與別人不同，這也成為驅(qū)動工業(yè)前進的力量。
另外一點，則是針對時代變化，工廠也必須考慮到社會的氛圍與形象。例如在環(huán)境保護與永續(xù)生存的大環(huán)境之下，進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。過去在蒸氣機時代，造成了很多污染，但當(dāng)時社會氛圍並沒有太大的反對。然而目前全球強調(diào)低污染的節(jié)能減碳，工業(yè)產(chǎn)線也必須減少污染排放，並提高生產(chǎn)效率，以滿足全球趨勢。
其實說穿了，工業(yè)也是基於人性的需求，而工業(yè)進化的最主要核心，當(dāng)然還是在於人。從社群力量、差異考量與社會氛圍等，人們因為居住的環(huán)境與需求不同，將大大影響工業(yè)發(fā)展的新方向。
| 圖二 : 工業(yè)環(huán)境的一切進化，都從人開始。 |
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新挑戰(zhàn)接踵而至
工業(yè)界在一路進化的過程中，當(dāng)然也遭遇到許多不同的挑戰(zhàn)。第一個最大的挑戰(zhàn)，就在於如何有效提升製造的效能。隨著工業(yè)的演進，新技術(shù)不斷出現(xiàn)，會有許多不同的製程，而不同的製程，提供了不同的生產(chǎn)效率。
效率，是生產(chǎn)過程最大的重點，隨著電力與電腦的出現(xiàn)，快速生產(chǎn)已經(jīng)不再是個問題，隨之而來的就是效率，如何能夠讓產(chǎn)線速度快，品質(zhì)又好，良率又高。提升整體的競爭力，關(guān)鍵就在於品質(zhì)與技術(shù)層次都必須要能同步提升。
第二個挑戰(zhàn)，是盡可能縮短產(chǎn)品上市的時間。以手機這種產(chǎn)品來說，隨著客戶對於產(chǎn)品的想法改變與設(shè)計不同，產(chǎn)品上市時間也必須縮短，這樣的需求就必須透過工業(yè)生產(chǎn)的過程來加以滿足。
第三則是增加生產(chǎn)的彈性。這是因為人們對於產(chǎn)品有了差異化的需求，而對於不同產(chǎn)品，生產(chǎn)過程也必須要因物而制宜，來滿足不同的想法。這樣的過程，就必須透過有競爭性的工業(yè)環(huán)境，來增加產(chǎn)線的彈性、做出更大的區(qū)隔性。
有效提升產(chǎn)線效率
在更為複雜的工業(yè)環(huán)境中，如何才能有效滿足效率、彈性與上市時程的要求呢？軟體似乎就是這些問題最好的答案。軟體最能凸顯出與對手間技術(shù)層次的差異性。回頭看看一開始，競爭對手間會十分在意硬體的發(fā)展速度，希望能在硬體層面領(lǐng)先其他競爭者。不過當(dāng)硬體已經(jīng)逐漸發(fā)展到了並駕齊驅(qū)的程度，能不能做出好的軟體，反倒成為了能否突顯一家公司優(yōu)勢的關(guān)鍵。發(fā)展出強勢的軟體，也有助於呈現(xiàn)該企業(yè)對於產(chǎn)業(yè)的整體思考與想法。
其次，透過資源的有效利用，來營造出公司的整體形象，也是很重要的一環(huán)。地球只有一個，因此善用資源，減少損耗與浪費，成為近年來工業(yè)發(fā)展的重要議題之一。包括京都議定書、碳排放限制、綠足跡規(guī)範(fàn)等，都是希望在有限的資源下，達到更大的產(chǎn)出。
在臺灣，目前正積極推動與節(jié)能相關(guān)的ISO 50001規(guī)範(fàn)。目前節(jié)能方面的規(guī)範(fàn)，包括了ISO 10004、ISO 9000等，許多工廠在產(chǎn)品出口時，都會被要求必須要符合這兩項規(guī)範(fàn)。而相信在下一階段，所有工廠的產(chǎn)出，將必須進一步符合ISO 50001標(biāo)準(zhǔn)，以求從生產(chǎn)到製造面，都能滿足節(jié)能的要求。
最後則是高度整合。產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中，會有許多不同的連結(jié)，這些不同層次的連結(jié)，如何有效整合，來提昇效率，是許多產(chǎn)線規(guī)劃人員所重視的。工廠產(chǎn)線從如何製造出一個產(chǎn)品的發(fā)想開始，直到後期的產(chǎn)品完工、上市與服務(wù)等，必須是一個完整的構(gòu)思，透過有效的串聯(lián)來達到最好的效率。整合，扮演了關(guān)鍵的角色。這些，都是對於下世代產(chǎn)線的期待，讓生產(chǎn)流程，能夠更完美，並擁有更高的效率。
| 圖三 : 智慧工廠的終極目標(biāo)，就是大幅提升產(chǎn)線效率。 |
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串聯(lián)生產(chǎn)五大階段
一般來說，產(chǎn)品在生產(chǎn)線上，都會經(jīng)歷五個階段：
1. 設(shè)計階段，也就是產(chǎn)品的發(fā)想與設(shè)計；
2. 計畫階段，例如要做手機時，要先把所有在生產(chǎn)手機過程中所需要的機臺設(shè)備，規(guī)劃出最順暢的進行流程，並與相關(guān)設(shè)備廠商來進行整合；
3. 執(zhí)行階段，不論買方或賣方，都必需要透過相關(guān)的程式，來將整體設(shè)備機臺串聯(lián)起來；
4. 生產(chǎn)與製造階段，這個階段除了要能大量生產(chǎn)之外，還必須做出區(qū)隔化，並兼顧節(jié)能、形象與環(huán)保等議題；
5. 在產(chǎn)品售出之後的後段服務(wù)，產(chǎn)品除了上市之外，最重要的就是後段的服務(wù)。
羅龍翔認(rèn)為，對於未來的製造業(yè)，不論走向全自動化，或是智慧化，最關(guān)鍵的，就是將這五個必要的步驟緊密地銜接在一起。當(dāng)然，這樣的想法在實現(xiàn)上，會牽涉到許多不同的技術(shù)層次，從產(chǎn)品的發(fā)想，到生產(chǎn)的落實，都將面對許多挑戰(zhàn)。不過，讓產(chǎn)品更快實現(xiàn)、更快上市的想法，驅(qū)使新一代智慧工廠的願景更快實現(xiàn)。
在智慧工廠的架構(gòu)之下，未來的產(chǎn)品，從設(shè)計發(fā)想階段的所有資料數(shù)據(jù)與內(nèi)容想法，都將能無縫接軌到生產(chǎn)與上市階段，讓產(chǎn)品生產(chǎn)一氣呵成，加速上市，也能提高產(chǎn)線效率。智慧工廠希望能做到的，不就正是這樣的理想嗎！
| 圖四 : 智慧工廠的落實，還有很多挑戰(zhàn)必須克服。 |
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從快速生產(chǎn)到彈性製程
自動化的機械人，對於提高產(chǎn)線生產(chǎn)速度是絕對的關(guān)鍵力量。從工業(yè)4.0到智慧工廠，自動化機器人在其中將扮演怎樣的角色呢？CTIMES特別專訪了Universal Robots亞太區(qū)總經(jīng)理Shermine Gotfredsen，來釐清其中的關(guān)連性。
問：物聯(lián)網(wǎng)對於智慧工廠來說，是否有密不可分的關(guān)連？貴公司如何看待物聯(lián)網(wǎng)對於工業(yè)自動化的重要性？
Shermine Gotfredsen：物聯(lián)網(wǎng)無疑是智慧工廠一個重要的角色，使各個設(shè)備，甚至是上下游之間能互相快速地「溝通」以分享自己所感測到的資訊，並分析資訊做出相應(yīng)的回應(yīng)。
物聯(lián)網(wǎng)的加入對於自動化設(shè)備的靈活性要求也增大許多，資訊快速的傳遞導(dǎo)致需求不再像以往一樣固定，反而容易變動，所以物聯(lián)網(wǎng)也改變了工業(yè)自動化設(shè)備的管理程序，企業(yè)將會希望在工廠中以更先進的技術(shù)來簡化製程，使他們能更輕易達到目標(biāo)的產(chǎn)能，並減少成本支出。例如將工業(yè)機器人的操作或設(shè)定裝置設(shè)計為一臺平板電腦，加速設(shè)定製程的時間，並使操作模式更加直覺化。
物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)自動化息息相關(guān)，所以我們認(rèn)為，這兩者其實是相互帶動與進步的，我們期待看到更多相關(guān)的應(yīng)用與發(fā)展。
問：智慧工廠的重要性受到關(guān)注，未來在機械自動化領(lǐng)域的競爭對手是否也將隨之增加？
Shermine Gotfredsen：智慧工廠使機械自動化的需求越來越大，除了高科技產(chǎn)業(yè)自動化，其餘產(chǎn)業(yè)也慢慢往這塊發(fā)展，也有越來越多廠商想要進入機械自動化這塊領(lǐng)域，不過因為物聯(lián)網(wǎng)和資料管理是智慧工廠是一大重點，其資訊的快速傳遞使得對於自動化設(shè)備的技術(shù)要求越來越高，過去自動化要求快速地大量生產(chǎn)，現(xiàn)在追求的則是「彈性製程」以應(yīng)對少量但多樣的訂單需求。
機械手臂的靈活性一直是Universal Robots產(chǎn)品的一大特色，但每家廠商的經(jīng)營方針都有所不同，所以我們無法斷言是否會因為智慧工廠而在這領(lǐng)域上增加競爭對手。
問：貴公司是否將透過與更多商業(yè)夥伴的合作，來擴展對於智慧工廠的發(fā)展力道？
Shermine Gotfredsen：Universal Robots的目標(biāo)無疑是放在最先進的科技上，我們期許自己成為全球協(xié)作型機器人的領(lǐng)導(dǎo)者，讓企業(yè)在安全的基礎(chǔ)上，可以自己輕鬆且快速地使用這項技術(shù)，協(xié)作型機器人在智慧工廠中扮演的著重要的角色，在這個產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的時代，任何與我們有相同理念的企業(yè)，Universal Robots都渴望找尋合作的機會。
| 圖五 : Universal Robots亞太區(qū)總經(jīng)理Shermine Gotfredsen |
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