製造業(yè)是臺(tái)灣的經(jīng)濟(jì)命脈，可以說沒有製造業(yè)，就沒有當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。即便目前產(chǎn)業(yè)面臨轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)，但製造業(yè)仍會(huì)是推動(dòng)臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)升級(jí)與轉(zhuǎn)型的發(fā)動(dòng)引擎。

也因此，臺(tái)灣在導(dǎo)入工業(yè)4.0架構(gòu)的首要之務(wù)，就是達(dá)成製造業(yè)的升級(jí)與智慧化。而臺(tái)灣製造業(yè)要邁入智慧製造的時(shí)代，甚至進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的願(yuàn)景，第一步就是推動(dòng)智慧機(jī)械的發(fā)展。換句話說，智慧機(jī)械就是臺(tái)灣發(fā)展工業(yè)4.0的基礎(chǔ)所在。

然而，望文生義，其實(shí)多數(shù)人對(duì)於智慧機(jī)械的實(shí)際內(nèi)涵是似懂非懂，其具體涉及的目標(biāo)與技術(shù)細(xì)節(jié)，並不是那麼的清楚。那究竟什麼是智慧機(jī)械？

圖1 : 發(fā)展智慧機(jī)械是臺(tái)灣升級(jí)智慧製造的關(guān)鍵所在。

根據(jù)臺(tái)灣國(guó)家發(fā)展委員會(huì)的定義，智慧機(jī)械是整合各種智慧技術(shù)元素，讓傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備具有故障預(yù)測(cè)、精度補(bǔ)償、自動(dòng)參數(shù)設(shè)定與自動(dòng)排程等智慧化功能，更重要的是，能夠提供完整解決方案（Total Solution），及建立差異化優(yōu)勢(shì)的功能。

而其涉及的實(shí)務(wù)範(fàn)圍，則包含建立整機(jī)設(shè)備、零組件、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)路實(shí)體系統(tǒng)（Cyber-Physical System；CPS）、感測(cè)器網(wǎng)路等。

至於產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，也就是能導(dǎo)入智慧機(jī)械的領(lǐng)域，則包含了絕大多數(shù)的製造業(yè)，如：航太、半導(dǎo)體、電子資訊、金屬運(yùn)具、機(jī)械設(shè)備、食品、紡織、零售、物流和農(nóng)業(yè)等。

工研院機(jī)械所許文通組長(zhǎng)便指出，臺(tái)灣的智慧機(jī)械策略與工業(yè)4.0的概念，在內(nèi)涵上其實(shí)是一樣的，都是要帶動(dòng)起智慧製造的目標(biāo)，且不論大量或者少量生產(chǎn)，都能進(jìn)一步達(dá)成先進(jìn)客製化的能力，如此才能因應(yīng)未來的客戶與產(chǎn)業(yè)需求。

圖2 : 工研院機(jī)械與機(jī)電系統(tǒng)研究所企劃與推廣組組長(zhǎng)許文通，不僅在工具機(jī)機(jī)械領(lǐng)域擁有豐富的學(xué)識(shí)，且長(zhǎng)期投入產(chǎn)研合作計(jì)畫的執(zhí)行與推廣。（工研院提供）

目前擔(dān)任工研院機(jī)械與機(jī)電系統(tǒng)研究所企劃與推廣組組長(zhǎng)的許文通，他不僅在工具機(jī)機(jī)械領(lǐng)域擁有豐富的學(xué)識(shí)，且長(zhǎng)期投入產(chǎn)研合作計(jì)畫的執(zhí)行與推廣，對(duì)於臺(tái)灣機(jī)械產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)況與需求十分的熟悉。

他進(jìn)一步表示，相對(duì)於國(guó)際間所推行的工業(yè)4.0，臺(tái)灣的智慧機(jī)械政策乃是針對(duì)臺(tái)灣製造業(yè)獨(dú)有的產(chǎn)業(yè)背景與需要所規(guī)畫的策略，它是以規(guī)模落在中小型的工具機(jī)與機(jī)械業(yè)者為對(duì)象，而應(yīng)用的領(lǐng)域則以加工製造為主體來逐步落實(shí)的一個(gè)計(jì)劃。

他解釋，臺(tái)灣僅有很少數(shù)的機(jī)械設(shè)備業(yè)者擁有提供完整解決方案的能力，絕大多數(shù)的業(yè)者都是以特定產(chǎn)業(yè)的特定機(jī)臺(tái)為主。因此，臺(tái)灣若要發(fā)展智慧機(jī)械一定要從這些業(yè)者的產(chǎn)品升級(jí)開始。

「其實(shí)並不是所有的產(chǎn)業(yè)都需要做到工業(yè)4.0。以臺(tái)灣來說，多數(shù)產(chǎn)業(yè)都只需要到工業(yè)2.0，最多就到3.0，真正需要或者能做到工業(yè)4.0的業(yè)者非常少數(shù)?！乖S文通說到。

「即便臺(tái)灣最先進(jìn)的臺(tái)積電，也大概只能做到工業(yè)3.7或3.8?！顾麖?qiáng)調(diào)。

舊機(jī)具導(dǎo)入連網(wǎng)控制與智慧感測(cè)為首要之務(wù)

所以，應(yīng)對(duì)到智慧機(jī)械的發(fā)展規(guī)劃上，首先就是要讓機(jī)具擁有滿足工業(yè)2.0和3.0應(yīng)用的功能，而那就是連網(wǎng)與感知的能力，以及進(jìn)一步的整合控制的自動(dòng)化能力。

許文通指出，要讓機(jī)具擁有連網(wǎng)和感知能力其實(shí)並不困難，這裡頭並沒有特殊的新技術(shù)，但是要考慮到既有舊機(jī)具升級(jí)的問題，尤其是臺(tái)灣目前產(chǎn)業(yè)仍多數(shù)是使用舊機(jī)具。所以讓舊機(jī)具升級(jí)是目前的工作重點(diǎn)。

而為了協(xié)助臺(tái)灣工具機(jī)業(yè)者讓舊機(jī)具可以具備連網(wǎng)和感知的能力，工研院機(jī)械所正結(jié)合產(chǎn)官研的力量，以補(bǔ)助提供數(shù)位機(jī)上盒（Smart Machine Box；SMB）的方案，協(xié)助中小型業(yè)者把舊有的機(jī)具增加連網(wǎng)的能力。

SMB是一種附加在機(jī)械設(shè)備上的裝置，它能提供資料處理、儲(chǔ)存、通訊協(xié)定轉(zhuǎn)譯和傳輸，以及應(yīng)用服務(wù)模組功能的軟硬體整合系統(tǒng)。

許文通表示，透過採(cǎi)用SMB的方式，就能讓既有的舊機(jī)具實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)通訊與資料處理的功能，是目前中小型業(yè)者升級(jí)智慧機(jī)械的一大利器。預(yù)計(jì)今年會(huì)先行導(dǎo)入約1000臺(tái)，後兩年再導(dǎo)入約3000臺(tái)。

他強(qiáng)調(diào)，SMB的導(dǎo)入數(shù)量雖然不多，但會(huì)起到示範(fàn)與帶領(lǐng)的作用。此外，這也是一個(gè)階段式的計(jì)畫，也就是初期會(huì)以提供連網(wǎng)通訊的可視化控制為主，並達(dá)成稼動(dòng)率管理和資料儲(chǔ)存管理的功能；至於中長(zhǎng)期，則是透過SMB來整合所有的生產(chǎn)資訊，達(dá)成設(shè)備與產(chǎn)能的優(yōu)化，並進(jìn)一步做到預(yù)測(cè)與診斷的功能。最後才是達(dá)到人工智慧AI的階段。

以盟立自動(dòng)化的導(dǎo)入情況為例，該公司的射出機(jī)就是透過採(cǎi)用SMB的解決方案來實(shí)現(xiàn)智慧機(jī)械的目標(biāo)。使用SMB的方案，為盟立自動(dòng)化建立了生產(chǎn)資訊模型，同時(shí)其機(jī)具也取得了EUROMAP 77標(biāo)準(zhǔn)，能符合歐洲的產(chǎn)業(yè)規(guī)範(fàn)。

至於感測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，業(yè)者則可選擇國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的方案，或者直接購買國(guó)外產(chǎn)品來使用。目前國(guó)內(nèi)開發(fā)的工業(yè)感測(cè)器約有八大類，預(yù)計(jì)會(huì)在2至3年內(nèi)陸續(xù)推出。其功能的目的則是達(dá)到機(jī)具流程、精準(zhǔn)度與故障的預(yù)測(cè)與診斷。

智慧製造得適才適性 工業(yè)4.0不是人人都要

至於臺(tái)灣的工業(yè)4.0發(fā)展，許文通表示，在工業(yè)4.0階段已不再採(cǎi)用傳統(tǒng)的資訊流。它是一種從接單到出貨都完全智慧化運(yùn)作的一種生產(chǎn)方式，而且無論訂單的大小都能夠進(jìn)行客製化生產(chǎn)。因此，工業(yè)4.0整個(gè)資訊的傳遞，商業(yè)決策和生產(chǎn)管理，甚至是商業(yè)模式都會(huì)有所不同。

也因此，工業(yè)4.0時(shí)期的發(fā)展重心便不再是硬體的設(shè)施，取而代之的是軟體與服務(wù)平臺(tái)的建立，尤其是資料的分析與應(yīng)用，例如結(jié)合企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning；ERP）和製造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System；MES），以及雲(yún)端平臺(tái)的導(dǎo)入。

許文通指出，工業(yè)4.0的生產(chǎn)流程都會(huì)通過類似ERP和MES這類的系統(tǒng)來控制，並透過雲(yún)端平臺(tái)和APP來執(zhí)行，而其間所產(chǎn)生和收集的資料數(shù)據(jù)也可進(jìn)一步進(jìn)行研究和分析，並再回過頭來改善生產(chǎn)系統(tǒng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)，達(dá)成一種平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟體即服務(wù)（SaaS）的目標(biāo)，而最終則是實(shí)現(xiàn)一個(gè)包含硬體、軟體與平臺(tái)的完整應(yīng)用方案。

而針對(duì)臺(tái)灣機(jī)械產(chǎn)業(yè)以加工生產(chǎn)為主的需求，目前政府也正結(jié)合產(chǎn)研的力量，發(fā)展一個(gè)公版的生產(chǎn)資訊管理平臺(tái)，其適用的產(chǎn)業(yè)範(fàn)圍大致包含工具機(jī)、PCB、車件、扣件和紡織等。這個(gè)平臺(tái)是以這些臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)的規(guī)模與應(yīng)用為開發(fā)的基礎(chǔ)，將更能符合臺(tái)灣業(yè)者的實(shí)際應(yīng)用需求。

圖3 : 智慧工具機(jī)能運(yùn)用在各式的生產(chǎn)製造產(chǎn)業(yè)中。

至於企業(yè)如何評(píng)估自己是否需要佈建工業(yè)4.0，或者該如何實(shí)施相關(guān)的軟硬體建設(shè)，許文通則建議業(yè)者可以參考德國(guó)機(jī)械及製造商協(xié)會(huì)（VDMA）所提供的一份指南，其內(nèi)採(cǎi)表格勾選項(xiàng)目的方式，針對(duì)產(chǎn)品與企業(yè)來給予發(fā)展工業(yè)4.0的建議。

不過許文通也強(qiáng)調(diào)，不是每家企業(yè)都需要發(fā)展工業(yè)4.0，要依據(jù)各自的規(guī)模和屬性來規(guī)劃最適合的升級(jí)方針。

「臺(tái)灣目前的現(xiàn)狀就是，大家都知道要做工業(yè)4.0，但該如何做？以及誰可以協(xié)助？是大家最困惑的地方。」許文通說。

事實(shí)上，目前也有一些大型的外商公司有提供工業(yè)4.0的導(dǎo)入顧問服務(wù)，但一般的臺(tái)灣中小型企業(yè)並無法透過這類型的服務(wù)來啟動(dòng)，尤其是外商的顧問服務(wù)經(jīng)常需要額外的費(fèi)用，導(dǎo)致一般企業(yè)望之卻步，或者運(yùn)作不順利。

針對(duì)這個(gè)問題，政府目前則有設(shè)置一個(gè)輔導(dǎo)團(tuán)，採(cǎi)補(bǔ)助實(shí)施的方式，以提高中小企業(yè)實(shí)施的動(dòng)力和信心，同時(shí)也降低初期導(dǎo)入的成本。

臺(tái)灣智慧機(jī)械將快速發(fā)展 但須提升基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)力

對(duì)於臺(tái)灣智慧機(jī)械產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展，許文通則持非常樂觀的態(tài)度，他認(rèn)為，在產(chǎn)官學(xué)研目標(biāo)一致的驅(qū)動(dòng)下，臺(tái)灣的智慧機(jī)械將會(huì)快速的發(fā)展。而依據(jù)政府單位的預(yù)估，臺(tái)灣智慧機(jī)械產(chǎn)業(yè)年複合成長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)108年為2%、至112年為5%以上，相較過去10年的2.4%，成長(zhǎng)近2倍。

不過臺(tái)灣的機(jī)械產(chǎn)業(yè)也面臨升級(jí)的挑戰(zhàn)，因?yàn)榕_(tái)灣的工具機(jī)產(chǎn)業(yè)雖位居全球出口排名第5名，但主要產(chǎn)品皆為強(qiáng)調(diào)高CP值的中低階產(chǎn)品，在精密度、穩(wěn)定度及耐用性上，仍距離前段班的日本、美國(guó)、義大利和德國(guó)有一段差距。

尤其是進(jìn)入智慧機(jī)械或者工業(yè)4.0的時(shí)代後，數(shù)據(jù)的分析與資料的使用才是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵所在，一旦最原始的產(chǎn)品精度無法達(dá)到要求，或者一致性不足，對(duì)於後續(xù)的應(yīng)用與分析都會(huì)造成影響，甚至根本無法作為參考。

圖4 : 工業(yè)4.0並不是人人都適用，還是要依據(jù)自身的特性來評(píng)估導(dǎo)入的層級(jí)。

因此，臺(tái)灣若要進(jìn)一步提升自己在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，在發(fā)展智慧機(jī)械的同時(shí)，也需要在基礎(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)品面上下工夫，特別是精準(zhǔn)度與耐用度。

許文通就指出，德國(guó)的工業(yè)4.0是以「持續(xù)領(lǐng)先」為發(fā)展目標(biāo)。反觀臺(tái)灣，以中低階產(chǎn)品為主的市場(chǎng)定位，勢(shì)必會(huì)遭到中國(guó)等其他開發(fā)中國(guó)家的挑戰(zhàn)，因此如何進(jìn)行一步提升自有產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，以拉開與競(jìng)爭(zhēng)者間的差距，則是業(yè)者們需要思考的問題。