
近年來翻閱各大報章媒體,不時可見工業4.0詞匯穿梭其中,甚至有人將工業4.0視為掀起新一波淘汰賽的觸媒,點出諸如德國等歐美先進國家,已經憑借智能制造,開始建立向中國搶單的實力,由此凸顯中國制造業盡速從自動化邁向智動化的迫切性。
眾所周知,工業4.0是德國于2012年所提出的發展計劃名詞,旨在整合資通訊軟硬件,建立虛實整合系統(Cyber-Physical Systems;CPS),繼而以此為核心,輔以智能工廠為精髓,促使制造產業邁向高值化;盡管看似僅為一國創造出來的詞匯,然而影響范圍卻遍及全球,連帶掀起第四次工業革命。
深究工業4.0內涵,主要涵蓋三大關鍵要素,一是以CPS為核心技術,CPS透過人與機器的交相連結,以及與物理世界互動,運用網絡以遠程、可靠、實時、安全、協作的方式,去操控物理實體;二是以智能工廠為主要精髓,實時控制整個價值創造網絡,從訂單到交貨的鏈接,實現產品及其生產系統生命周期工程的整合;三是以“人”為關注焦點」,從業人員被定義為升級的操作者,可藉由技術支持提升自身能力,乃至由單純的生產操作者,晉升為管理者與控制者。
以CPPS打造智能工廠可謂工業4.0精髓
總括而論,工業4.0的核心概念是,在生產制造過程中,整合計算、通訊與控制的CPS,連結物聯網,建構智能工廠,形成智能制造與服務的全新商機與商業模式。扮演核心技術的CPS,負責整合計算、通訊與控制;應用在生產制造過程的CPS則是CPPS(Cyber-Physical Production Systems),個中含括虛擬設計分析、感測、控制、制程/設備、信息交換與生管系統,而CPPS所創造出來的智能工廠,即可稱之為工業4.0的精髓。
透過工業4.0理念的落實,一方面可望解決工業生產時,舉凡超接訂單、庫存過多或過少、以及不定時生產等需求,二方面則促使未來工業產品知道自己制成的時間,或知道應當采用哪些參數,才能讓自己達到完美狀態。
回顧以往,論及生產制造,其實彷若M型兩端,一邊走的是全人力制造路線,可輕易解決產品生命周期短絀之頻繁換線問題,惟制造的可靠度與效能備受限制、難以提升;另一邊則采取全自動化模式,盡管能夠有效提高生產制造的可靠度及效能,然而技術開發與建置成本不菲,套用于以往大量生產(Massproduction)情境倒還合情合理,一旦進入當今訴諸少量多樣的主流制造趨勢,便難以為繼。
反觀工業4.0,則奠基于數字化、虛擬化、網絡化之智能生產系統,著重人機協同,故而能夠巧妙地在前述M型兩端取其中道,形成智能自動化(簡稱「智動化」)新局面。影響所及,全球眾多國家紛紛掀起泛工業4.0熱潮,除了德國提出工業4.0計劃外,美國也在2013年推動先進制造伙伴計劃(AMP),旨在進行先進研發,借此重新取得國際制造競爭力領先地位;中國在2015年推出中國制造2025(Madein China 2025)乃是實施制造強國戰略下第一個十年行動綱領,內含國家制造業創新中心建設、智能制造、工業強基、綠色制造、高階裝備創新等重要領域的重點工程實施方案。
