作者 / 彭建文
- 本文介紹德國西門子如何推動製造業轉型工業4.0，透過先進科技，企業可以提高產能利用率、加速產品上市時間等。彭建文還分享工業4.0對製造業的影響和智能製造的四種演進。
我今年聽了幾場有關工業化4.0的演講，但說實話，我並不是很理解。也許是因為我對此領域的知識不足，直到參加了品質經理人協會的年度研討會，我才終於了解了西門子的工業化4.0。
工業4.0將為製造業帶來巨變
工業4.0對現有工廠會帶來怎樣的變化呢？德國西門子工業解決方案集團的高級技術與標準部門副總裁Dieter Wegener指出，在製造業領域，客戶面對的三大課題是生產效率、速度和靈活性。
生產效率不僅僅是指員工或設備的生產效率，速度也不僅僅是指在短時間內製造出產品。企業需要具備Time-to-market的時間以及客戶多樣化需求的企業靈活性。
這代表的是“隨選生產”（Production on Demand），即時規劃生產計畫。當工業4.0解決了這些課題時，製造的形態或許會有劇烈的改變。
智能製造Smart Automation
智能製造（Smart Automation）中，Production Operation有四種演進：
- 1.0手動：從非增值到增值（From non-value added to value added）
- 2.0自動化： 減少一些直接人員，但是投資會上升
- 3.0自働化：混合生產、自我檢測（Mixed production，Self-inspection）
- 4.0智能自動化：垂直添加整合（ERP/MES…），直接連接到機台；自我優化；物理數字化；人機協作互動
而所謂的Smart Approach指的是機器對機器、機器對人，也就是機器通知人來做，而不是人去操縱機器，這一點非常重要。
此外，無論身在何處，Access from anywhere，我們可以使用手機來控制設備。當設備發生問題時，手機可以立即顯示，因此在這個過程中，人不會浪費太多時間。
西門子數位化工廠的解決方案
德國工業4.0大廠西門子的祕密基地是位於安貝格的智慧工廠。安貝格是德國南部一座小小的中世紀古城，全鎮人口不到五萬，走在街上，甚至很難看到行人。
然而，安貝格智慧工廠的數位化和自動化技術確實是加快產品生產、減少出錯的功臣。據說，這座工廠的良率高達99.9988%。
即便如此，這座工廠在數位化後仍未裁員，甚至在金融海嘯後歐洲最困難的時期也未裁員。製造人員現在掌握生產製造指揮權，位於機器後面，有更多時間思考如何提高生產效率。
安貝格智慧工廠所採用的數位化工廠解決方案架構如下圖所示，整合了現場層、控制層、操作層和管理層，實現了全方位的自動化。
工業4.0驅動完善的NPDI流程
工業4.0的概念建構在虛實整合系統（Cybr Physical System,CPS）之上。
所謂虛包含產品設計、虛擬生產與產品生命週期管理（PLM）；實則指物理世界、現實生產，包括生產工程、生產執行以及全方位整合自動化（Totally Integrated Automation，TIA）。數位企業平台（Digital Enterprise Platform）則為此系統的框架。
舉例來說，在產品開發方面，虛擬試製、試驗和優化等PLM軟體已經成熟。在生產計畫方面，通過對整座工廠和設備進行運行模擬，可以減少時間、資源和成本等。
國際大廠思考：What’s Next
目前國際大廠都在思考以下五件事情
- 加速產品上市時間
- 減少試製時間/成本
- 重視首件通過率
- 產能利用率上升
- 保持企業增長功能
西門子認為，企業應建立數位管理平台、發展虛實整合、公差模擬與驗證、機台監控、混線生產以及創新與併購，來解決上述問題。
全球製造業邁向6大趨勢發展
- 如何運用物聯網、大數據技術與雲端計算
- 產品開發過程與成本控制需要被透明與精算
- 越來越重視協同與垂直無縫整合
- 製造人力精簡
- 大者恆大，中小型企業必須花更多心思找出路
- 如何讓工廠先自動化，再來數位化，最後智能化
目前，台灣還沒有建立起這樣的數位工廠，所有企業都還在觀望。然而，這座聰明、高產值的德國智慧工廠已經被複製到缺工的中國，並不止一家。
若要推動工業4.0智慧工廠，3到5年後就可以看到成效。因此，這股力量對於台灣製造業來說是一個非常大的危機，政府和企業都不能忽略。
最後，有一件事值得台灣人驕傲。台灣的半導體公司，如台積電公司的12吋工廠，按照西門子顧問的說法，其實已經超越工業化4.0。
因此，或許可以思考，是否有機會複製台積電智慧工廠到其他產業，儘管難度很高，但至少多了一個方向。
