智慧化方案：工业4.0智慧制造安控新思维

　　工业4.0在近两年备受瞩目，是由于其概念在于推动制造业的变革，带动工业升级，提高就业率，在全球持续不景气的情况下，正好有利于国家的经济发展、结构调整，而这也为台湾的安控产业带来可能的机会。

　　工业4.0是德国政府所提出的高科技战略计画，以虚实整合系统(Cyber-PhysicalSystem，CPS)为核心技术，以智慧工厂(SmartFactory)为主要精髓，及物联网(InternetofThings)的应用上，目的是为提高德国制造业在全球竞争下的工业竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。

　　德国专注于创新工业科技产品的研发制造，有强大的设备和车间制造工业、复杂工业管理过程，在嵌入式系统及自动化工程方面也有专业技术，奠定德国在工业制造上的领导地位。在工业4.0时代，未来制造业的商业模式将以解决客户问题为主，让生产过程更智能化与弹性化，缩短生产流程，透过生产自动化、数字化来达到工业4.0的雏形。

　　受德国4.0带来的利多，放眼全球，美国、日本、中国都在积极追赶。根据经济部工业局数据显示，美国在2011年投资22亿美元发展先进制造伙伴计划(AMP)，藉由伙伴联盟共享设备与基础设施，积极引导让愈来愈多的外移企业回流至美国生产，重新取得制造业领先地位。日本的产品制造产业振兴计划，利用融合机器人技术，发展人机共存的未来工厂，提升产业生产效率及附加价值。中国的中国制造2025计划，推行信息化、工业化，智慧转型、绿色发展，欲使中国制造业从价值链底端升级至高端水平，从工业大国跃升工业强国。

　　全世界都在谈未来制造，台湾面临这波改革浪潮，在先进国家与新兴国家上下夹击之压力，政府推出生产力4.0的发展政策，结合精密机械、资通讯及管理技术的基础，推动生产力4.0。其中在制造业方面，将以智能自动化为底，结合虚实整合系统、物联网、智能机器人及大数据分析等技术，建构生产力4.0的创新营运模式，透过复制扩散，逐步带动中小企业升级。

　　由生产力4.0衍生出的智能工厂，与政府积极推动的智慧城市理念相辅相成，在政府对智慧城市的愿景之下，要做到智慧感测设备将城市公共设施物联成网，与因特网系统完全融合，企业、政府必须积极投入智慧基础设施，工厂智慧化的提升势在必行。

　　国内工厂现况：仍处于2.0升3.0

　　虽然现在工业4.0正夯，口号也喊得很热，但其实大部分工厂仍停留在最基本的2.0阶段，唯有先替其提升到3.0的状态，体质改变后、自动化完全数据化后，才有可能考虑是否有工业4.0的机会。

　　盟立自动化副处长王淑华指出，在为工厂导入智慧化设备时，发现许多传统厂房设备有过于老旧的问题，无法做讯息的沟通，这也是过去在人工处理数据与产品的分析结果上有一段落差的主因。因此，工厂要迎向工业4.0，必须先具备生产自动化的条件，再将工厂内的设备提升到信息自动化阶段，或是为其加装传感器(Sensor)，以便讯息的交换。从2.0进阶到3.0以后，才算握有跨进4.0第一步的入场券。

　　根据晟福科技总经理罗福枝的说法，以他所接触的加工制造案场来说，的确有许多工厂仍维持2.0状态，部分业者亦不懂工业4.0的概念，他认为要先将整体进阶到3.0，才能去谈4.0的可能性。工厂之所以导入自动化设备，目的在于减少人力、降低支出，现今自动化设备已多有Sensor，但若想让工厂智慧化一步到位，要怎么运用这些Sensor和大数据是很重要的课题。

　　现在大多数的业主皆认为导入物联网就是朝向4.0，盟立自动化协理蔡育才表示，Sensor导入只是做到收集数据的功能，没人可保证这些数据能产生什么效益，必须再经过数据分析后，才知道工厂要做什么改变，能产生什么样的利润与商机。工业4.0的概念，通常以新厂导入较为容易，因为对旧厂而言，在既有设备上做升级是一笔额外支出，投资意愿明显不高。

　　盟立自动化经理向德成补充，有部分业主会导入工业4.0是因为有危机感，例如需大量生产的产业或是全球前几大公司，为确保自身竞争力，就愿意导入这样的设备，像环境监控、人机协作，目的是提高生产，解决生产良率问题;还可运用在维护保养上，设备加入数据分析功能，分析是否在零件损坏前就先行提醒更换，抑或坏掉后再换，判断哪一种较能降低成本;另外如食品工厂会运用影像技术，预防人员操作问题，监测其是否符合安全条件，减少食品安全的风险。

　　工厂在智慧化的呈现

　　因此，以工业4.0来说，环境监控与安全监控是其中一个重要范畴，摄影机的监控除了掌控人员入侵问题外，还能在生产制造过程中，提供重要的数据收集，如透过摄影机判断哪些生产环节可能产生问题，进而改善生产质量等。日本谈的工业4.0是人机协同合作，当人跟机器同时运作，就需要很多监视设备去确定该运作方式不会对人造成危害或影响。另外，厂内的空气、温湿度、微粒(particle)等亦是监测重点，比如无尘室中需监测微粒浓度以控制良率，因此在自动化过程中结合无人搬运车(AutomatedGuidedVehicle,AGV)，在循环过程中将侦测内容做实时分析。蔡育才指称，现在谈环境监控，已不仅是狭义的门禁、电子围篱，而是衍生为一种生产设备运作的校准、监视甚至管控机制。

　　台塑网软体开发处系统分析师郭沛恩直接点明，工厂智慧化的重点在于智能制造(IntelligentManufacturing)，智能制造的目标，简单来说，即是将人工智能融入制造过程的环节中，透过智慧机器与人所共同组成的“人机一体化”系统，可以自动监测生产线运作过程，亦可自动调整、自动组织，甚至在制程中整合设计、加工、控制及管理等过程，取代人类在制造过程中的部分劳动与脑力，以适应外界或内部的变化环境。

　　回归到制造业本质，生产要素是否能做优化的利用，从制造环节去重新检视整个生产环境，包括原料管控与流程，让用户全盘掌握制程，并透过系统平台的分析运算能力，建立设备信息及反馈的数据库，而不一定要达到全面性的工厂智慧化。金融业、服务业、媒体业都在不断更新，如果制造业可以有一套系统让用户的产业价值链有效提升，那么，它已经开始走向智慧化的道路。

　　工厂智慧化进程：环控、环安、中控

　　研华台湾区业务经理谢明道提出工厂若想要智慧化，需经过环安─环控─中控(CMS)的历程。物联网时代改变了环境监控的样貌，为环境监控带来重大改变，从个别设备的数据分析，演变成彼此可串联互通，透过大量传感器进行数据采集，并将此数据转换为计算机可读取的讯号，这些讯息变成具有价值的信息，用来作为分析判断的基础。环境监控的范围扩大，便得了解厂房安全的风险特征，尤其厂房内使用特殊性气体及化学品的种类繁多，如何从源头为生产环境安全把关，成为生产业界追求的目标。

　　有了环境监控、工业安全的概念应用后，需要倚靠“中央监控系统”，将电力、空调、照明、消防、门禁、CCTV等所有监控系统集中到一个区域，实行统一管理，发挥群体整合控制之综效，中央监控就像是人体的大脑与神经回路，掌控工厂的内外机具设备和人员状况，终至落实智能维运、智能制造的目的。传统产业若能及早导入客制化的中央监控系统解决方案，生产效能必定更加显著，因此物联网技术的发展与应用，将会是高科技厂房提升工业安全与环境监控质量的利器。

　　工业4.0强调的不是把东西换成自动化机台、自动化设备，不是要取代人力，而是在加工环节中加入自动化程序，提升产品质量良率，对工厂而言，减少人力成本，根据不同的环境行业做大数据分析，增加产品产值，才是真正有感并能加以实行的策略。

　　智慧工厂只是智慧城市里的其中一环，每个工厂都想提升自己的生产供应体系，这牵涉到企业本身的战略以及想要前进的方向。工厂4.0仍处在远景阶段，智慧化过程并非一蹴而就，必须先思考自身需求及先后顺序，虽然大数据分析已成趋势，但若缺乏云端的运算层做商业分析，前端的感知层、中间的通讯层即使再如何完善，物联网也只是沦为噱头，徒增工厂的负担而已。

　　智慧工厂攸关企业永续经营、人类生存环境，工厂智慧化为的是要加强工厂的免疫力，如何协助工厂在所需环节内利用e化系统，将制造过程的环节衔接起来，再做后台的智慧化分析，导入智能制造的概念，最终方能成就生产力4.0，为台湾的竞争力蓄积能量。

　　何谓智慧工厂

　　未来的制造业扎根于数字技术，工业软件将成为推动其发展的原动力，传统上是机器与人类互动，未来则是机器对机器的互动。未来的智能工厂以全新生产流程运作，除可垂直与工厂及企业管理流程形成网络外，亦可以水平透过网络与外部供应链结合，从订单到交货，实时控制整个价值创造网络。此外，智能工厂可整合产品及其生产系统的生命周期工程，达到资源效益应用，避免不必要的浪费，降低存货及缩短客制化产品交货时间等。

　　物联网概念

　　物联网是透过建置各处的传感器撷取讯息，可以让人在任何时间、任何地点、使用任何网络与任何人或物做信息的交换，再以各类通讯技术将讯息传送到后端平台，后端平台除了接收数据并储存外，具智能设计的系统还会实时分析数据意义，甚至发出控制指令给前端进行动作。