智慧製造或綠色製造早已不是新聞，全球製造業(yè)積極採(cǎi)用製程中不產(chǎn)生污染、節(jié)能低碳或使用替代性/再生能源以達(dá)永續(xù)目標(biāo)。除了在產(chǎn)品生命週期的各個(gè)階段仔細(xì)考量經(jīng)濟(jì)效益與永續(xù)性，甚至進(jìn)一步將觸角延伸至與員工、客戶、社群、供應(yīng)鏈及與消費(fèi)者有關(guān)的綠色經(jīng)濟(jì)與安全需求。

世界自然基金會(huì)指出，1970年代開(kāi)始地球資源急劇耗竭，光是2018年，狀況已經(jīng)嚴(yán)重到一天之內(nèi)可以耗盡一年內(nèi)的地球樹(shù)、水、土地等資源量。因應(yīng)此一狀況，國(guó)際能源總署在2021年宣布「2050淨(jìng)零：全球能源部門路徑圖」，臺(tái)灣也在2022年3月宣布「2050淨(jìng)零排放路徑及策略」，希望與國(guó)際接軌。占全國(guó)碳排50%以上的製造業(yè)包含水泥、造紙、鋼鐵、石化、紡織等，製造業(yè)如何因應(yīng)碳盤查、制定減碳策略甚至規(guī)劃減碳路徑圖，成為業(yè)者亟需面對(duì)的課題。

化工業(yè)占全球工業(yè)碳排量約18%，不少業(yè)者的減碳策略包含使用再生能源、發(fā)展新製程技術(shù)、使用生質(zhì)原料取代石化原料，或者透過(guò)改善工廠製程、回收副產(chǎn)品等方式減少碳排。鋼鐵業(yè)占全球約7-9%的溫室氣體排放量，多數(shù)業(yè)者積極開(kāi)發(fā)關(guān)鍵低碳排技術(shù)，如使用綠氫生產(chǎn)還原鐵（DRI），或致力於碳捕捉、碳封存等技術(shù)。

電子業(yè)占全球碳排量約2%，有業(yè)者透過(guò)替換高溫室潛勢(shì)氣體、安裝製程尾氣處理設(shè)備、製程氣體用量最佳化等方式找出新的製程氣體，如臺(tái)灣的半導(dǎo)體龍頭臺(tái)積電與聯(lián)電已朝此方向努力。事實(shí)上，臺(tái)灣的電子業(yè)碳排比逾10%，除了導(dǎo)入新技術(shù)，業(yè)者也朝外購(gòu)綠電、改善製程、循環(huán)再利用材料或提升原料利用率等方向努力。

值得一提的是，製造業(yè)歷經(jīng)3年疫情，除了積極數(shù)位轉(zhuǎn)型，減少碳排及落實(shí)ESG永續(xù)目標(biāo)也成為新的里程碑，而製造業(yè)永續(xù)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵推力之一是IT。近年來(lái)，不少製造業(yè)者在技術(shù)轉(zhuǎn)型方面向加速雲(yún)原生布局、部署多雲(yún)混合雲(yún)架構(gòu)靠攏，內(nèi)部應(yīng)用系統(tǒng)上雲(yún)和容器化的比例也明顯提升。

由於臺(tái)灣部分大型企業(yè)自今年6月起必須依法於年報(bào)中揭露碳盤查資訊，直接影響對(duì)永續(xù)科技的採(cǎi)購(gòu)金額，用於碳盤查及碳足跡系統(tǒng)化、建置碳足跡儀表板及供應(yīng)鏈碳排數(shù)據(jù)蒐集等需求，甚至因此需要調(diào)整及強(qiáng)化內(nèi)部ERP系統(tǒng)。

從燈塔工廠看綠色製造進(jìn)程

提出減碳藍(lán)圖，同時(shí)維持企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，是製造業(yè)不得不面對(duì)的新課題。在這波綠色轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，除了自動(dòng)化、數(shù)位轉(zhuǎn)型，越來(lái)越多業(yè)者善用「智慧化」或「智動(dòng)化」能量，推出更具永續(xù)性、高附加價(jià)值產(chǎn)品以提升營(yíng)運(yùn)績(jī)效，同時(shí)達(dá)到減少能耗、降低成本的目的，影響所及，供應(yīng)鏈、庫(kù)存管理乃至於現(xiàn)場(chǎng)機(jī)臺(tái)/機(jī)械設(shè)備的效率掌控都與綠色/永續(xù)連結(jié)。

隨著科技與AI技術(shù)日趨成熟，這些先進(jìn)技術(shù)也成為推動(dòng)綠色製造的助力，比方遠(yuǎn)端作業(yè)、虛擬實(shí)境或模擬運(yùn)作的應(yīng)用，不少業(yè)者導(dǎo)入電腦輔助設(shè)計(jì)(CAD)、擴(kuò)增實(shí)境(AR)軟體、3D列印、數(shù)位孿生(Digital Twin)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)解決方案及產(chǎn)品生命週期管理 (PLM)軟體等工具，或者採(cǎi)用低碳機(jī)具設(shè)計(jì)、低碳包材或強(qiáng)化循環(huán)經(jīng)濟(jì)商業(yè)模式，達(dá)成改善生產(chǎn)流程與監(jiān)控整體製造環(huán)境，進(jìn)一步落實(shí)永續(xù)製造的目標(biāo)。

2018年起，世界經(jīng)濟(jì)論壇（World Economic Forum；WEF）與麥肯錫公司正式啟動(dòng)全球「燈塔工廠網(wǎng)路專案」(Light house Network)，遴選永續(xù)燈塔工廠（Sustainability Lighthouses），評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)包含自動(dòng)化、數(shù)位化、大數(shù)據(jù)分析、5G、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)位建置以及科技運(yùn)用成熟度，入選名單最能看出綠色製造與工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢(shì)。不少業(yè)者已能將自動(dòng)化、數(shù)位化、感測(cè)器、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)與智慧聯(lián)網(wǎng)（AI+IoT）等技術(shù)運(yùn)用自如，同時(shí)也能運(yùn)用數(shù)位軟體系統(tǒng)或平臺(tái)轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，即時(shí)取得有利的改善方案。

以2022年入選的威騰電子（Western Digital）、施耐德電機(jī)（Schneider Electric）為例，已走向數(shù)位分身(Digital Twin)無(wú)人工廠，透過(guò)IIoT即時(shí)能源管控系統(tǒng)、AI流程管理等工具提升整體效率。威騰電子採(cǎi)用「熄燈（Lights-out）製造」策略，透過(guò)生產(chǎn)與物流自動(dòng)化，縮減工廠成本約32%；智能計(jì)畫系統(tǒng)轉(zhuǎn)向接單生產(chǎn)模式，工廠產(chǎn)品庫(kù)存及訂單交貨時(shí)間均減少約50%。

全球能源管理及自動(dòng)化大廠施耐德電機(jī)主要提供與工業(yè)控制、基礎(chǔ)設(shè)施、大樓自動(dòng)化、資料中心及網(wǎng)路相關(guān)的解決方案，該公司透過(guò)能源管理與自動(dòng)化解決方案面對(duì)永續(xù)挑戰(zhàn)，比方透過(guò)「工業(yè)擴(kuò)增實(shí)境(AR)顧問(wèn)」技術(shù)解決方案（EcoStruxure Augmented Operator Advisor），結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境情境與即時(shí)動(dòng)態(tài)資訊，提供實(shí)體環(huán)境與虛擬物件結(jié)合的行動(dòng)體驗(yàn)，減少停機(jī)時(shí)間與人為錯(cuò)誤，由此提高工廠營(yíng)運(yùn)效率。AR技術(shù)有助操作員加速操作，生產(chǎn)率從2%提升至7%，並能節(jié)省30%以上的能耗。

圖1 : 施耐德EcoStruxure工業(yè)擴(kuò)增實(shí)境顧問(wèn)。(source：Schneider Electric)

在110多家入圍「燈塔工廠」的企業(yè)中，中企占比逾30%，主要行業(yè)別包含3C、家電、汽車、鋼鐵及新能源。以三一重工長(zhǎng)沙18號(hào)工廠為例，面對(duì)重工業(yè)市場(chǎng)週期性波動(dòng)、少量多樣等挑戰(zhàn)，工廠導(dǎo)入柔性自動(dòng)化生產(chǎn)、AI及IIoT，建立數(shù)位化重型設(shè)備製造系統(tǒng)，使產(chǎn)能擴(kuò)大123%，生產(chǎn)率提高98%，單位製造成本則降低29%。寧德時(shí)代宜賓工廠同樣運(yùn)用AI、IoT與柔性自動(dòng)化技術(shù)，提高17%產(chǎn)線速度，減少14%生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致的產(chǎn)量損失。

臺(tái)灣電子大廠日月光半導(dǎo)體（日月光投控子公司）位於高雄的先進(jìn)晶圓級(jí)封裝廠同樣入選燈塔工廠。與傳統(tǒng)IC晶片封裝相比，晶圓先進(jìn)封裝製程工序超過(guò)100道，為簡(jiǎn)化及優(yōu)化製程，日月光在整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中導(dǎo)入工業(yè)4.0技術(shù)，利用AI技術(shù)提升良率，提高生產(chǎn)排程正確性，產(chǎn)能因此提高67%，訂單交期則縮短39%。

圖2 : 日月光高雄先進(jìn)晶圓級(jí)封裝廠獲選全球級(jí)燈塔工廠。（source：日月光）

緯創(chuàng)資通(Wistron)華南廠則是在綠色轉(zhuǎn)型及數(shù)位營(yíng)運(yùn)的過(guò)程中導(dǎo)入多項(xiàng)數(shù)位技術(shù)，為滿足60%的訂單能在72小時(shí)內(nèi)交付，工廠透過(guò)自主研發(fā)的33個(gè)數(shù)位案例重構(gòu)價(jià)值鏈，人均小時(shí)產(chǎn)能（Units Per Hour Per Person；UPPH）提高32%，產(chǎn)品缺陷率降低55%，產(chǎn)品交付時(shí)間則縮短至48小時(shí)，單臺(tái)產(chǎn)品製造成本降低22%。至於能源管理系統(tǒng)方面則是樽節(jié)逾8百萬(wàn)美元，產(chǎn)品能耗降低41%，電量下降33%，碳排下降37%。

緯創(chuàng)也首度由全球性非營(yíng)利組織CDP評(píng)選為2022 CDP供應(yīng)鏈議合領(lǐng)導(dǎo)者，協(xié)助供應(yīng)商設(shè)置減碳目標(biāo)，2022年高碳排供應(yīng)商減量計(jì)畫完成率100%，線上培訓(xùn)平臺(tái)累計(jì)逾千家供應(yīng)商註冊(cè)，定期對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行永續(xù)性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以協(xié)助鑑別供應(yīng)鏈潛在風(fēng)險(xiǎn)及精進(jìn)領(lǐng)域，與供應(yīng)商合作開(kāi)發(fā)回應(yīng)永續(xù)議題的創(chuàng)新方案，2021年顯示器產(chǎn)品領(lǐng)域逾九成機(jī)種導(dǎo)入再生塑料即為一例。

圖3 : 入選燈塔工廠的緯創(chuàng)華南廠積極擁抱綠色與數(shù)位轉(zhuǎn)型。(source：Wistron)

護(hù)國(guó)神山臺(tái)積電的綠色製造作法

晶圓代工龍頭大廠臺(tái)積電早已邁向「綠色製造」，透過(guò)能源管理、水管理、廢棄物管理及空氣污染防制，希望2050年達(dá)到淨(jìng)零排放。臺(tái)積電從生產(chǎn)源頭做起，透過(guò)減少製程氣體用量、置換高暖化氣體、全面安裝削減氣體排放設(shè)備、選用低碳足跡原物料等作法，使該公司2022年的溫室氣體排放量降至2010年的32%。

臺(tái)積電還推出「新世代機(jī)臺(tái)節(jié)能行動(dòng)專案」，比方為機(jī)臺(tái)制定更佳的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，帶動(dòng)旗下供應(yīng)鏈走向綠色製造之路。目前，7奈米製程技術(shù)的生產(chǎn)能源效率已提高2.5倍，預(yù)計(jì)5奈米的生產(chǎn)能源效率在2024年可以提高2.5倍。

此外，臺(tái)積電也不斷擴(kuò)大使用再生能源，公司內(nèi)部的「節(jié)能減碳委員會(huì)」積極提升生產(chǎn)能源使用效率，公司還自行發(fā)明AI冰水系統(tǒng)，大幅提升冷卻效果。2022年於臺(tái)南建立第一座半導(dǎo)體再生水廠，目前每日供水量達(dá)20,000公噸，預(yù)估2030年的自來(lái)水消耗量將大幅降低為2020年的60%。

臺(tái)積電還與供應(yīng)商合作改良?jí)嚎s乾燥空氣（Compressed Dry Air；CDA）系統(tǒng)的冷卻機(jī)制，以廢熱回收溫水進(jìn)行預(yù)冷作業(yè)，成功節(jié)省冰水用量達(dá)80%，截至2023年6月，已導(dǎo)入晶圓18廠第4期廠區(qū)，節(jié)電650萬(wàn)度、減碳3,300公噸；晶圓12廠第8期廠區(qū)、晶圓18廠第5期與第6期廠區(qū)、先進(jìn)封測(cè)6A廠區(qū)也同步進(jìn)行驗(yàn)證。

圖4 : 臺(tái)積電改良?jí)嚎s乾燥空氣系統(tǒng)冷卻機(jī)制，提升節(jié)能成效。(source：臺(tái)積電)

機(jī)電業(yè)的綠色製造

今年3月舉辦的「臺(tái)北國(guó)際工具機(jī)展(TIMTOS)」展中，臺(tái)灣的友嘉集團(tuán)、東臺(tái)精機(jī)、永進(jìn)機(jī)械展出各類兼具高效、智慧與永續(xù)的「綠色工具機(jī)」解決方案。在智慧製造與工廠管理方面，友嘉提供「智慧工廠解決方案」，可全面整合單機(jī)、產(chǎn)線、整廠、環(huán)境、安防、能源狀況等資訊，工廠現(xiàn)場(chǎng)管理及操作人員可於第一時(shí)間掌握設(shè)備與生產(chǎn)狀態(tài)，有效降低人工巡檢、生產(chǎn)管理及設(shè)備維運(yùn)成本。

圖5 : 友嘉提出「綠色工具機(jī)」解決方案。(source：友嘉實(shí)業(yè))

東臺(tái)精機(jī)推出智慧製造解決方案、自動(dòng)化解決方案、工程集約解決方案、碳管理解決方案、DRTT工業(yè)醫(yī)生平臺(tái)、新能源產(chǎn)業(yè)解決方案及金屬積層製造解決方案，協(xié)助客戶「數(shù)位轉(zhuǎn)型」與「零碳轉(zhuǎn)型」。永進(jìn)機(jī)械依ISO14955工具機(jī)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新機(jī)臺(tái)，打造節(jié)能、輕量化機(jī)械設(shè)備，透過(guò)模組化、標(biāo)準(zhǔn)化及彈性化自動(dòng)化系統(tǒng)，結(jié)合智慧設(shè)備及智慧管理，滿足客戶少量多樣、大量客製化等需求，協(xié)助客戶從智慧製造升級(jí)為綠色製造，減少碳排量及碳排成本。

前述案例不難看出，綠色製造與數(shù)位轉(zhuǎn)型、數(shù)位工具密不可分。數(shù)位虛擬化有助減少浪費(fèi)，還能串聯(lián)全廠，使用最少資源、環(huán)保生產(chǎn)流程及統(tǒng)合能源管理，一方面保有競(jìng)爭(zhēng)力，再方面可以同步打造減碳、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的營(yíng)運(yùn)或商業(yè)模式。不難預(yù)期，未來(lái)可能看到更多業(yè)者加速數(shù)位轉(zhuǎn)型，導(dǎo)入工業(yè)自動(dòng)化及AI等數(shù)位工具，為落實(shí)綠色製造及ESG永續(xù)理念持續(xù)推動(dòng)創(chuàng)新作法。