領袖觀點｜智慧製造的過去與未來

2022年臺灣機械設備累計1~9月總出口值較前一年同期成長13.5% [1]；工具機累計1~9月出口值較前一年同期成長13.3% [2]；整體而言2022年雖然全球變動仍劇，但對臺灣機械產業而言是個不滿意但仍正向成長的一年。展望新的一年，由於俄烏戰爭僵持、通膨仍居高不下，主要國家加速緊縮貨幣政策，加上中國清零政策干擾生產活動，普遍預期2023年全球經濟成長趨緩，臺灣機械產業也要謹慎面對新的一年。

企業需面臨短期的干擾，也需要更中長期的策略發展來加強企業韌性，足以面對未來的成長與挑戰。2012年德國提出工業4.0計畫，迅速成為全球製造業的熱門話題，智慧製造也就成為臺灣機械業未來數十年最重要的轉型挑戰[3]。

從工業4.0的提出，至今發展已達十個年頭，對製造業有重大影響，為何會有第四次的工業革命，我們可以分成兩點市場改變來說明，第一是市場需求的改變，從量產思維轉成強調少量多樣，或甚至客制化量產，就如同個人常常比喻的「臺灣的手搖飲料很厲害，每個客人要的都不一樣，多冰、少冰、少糖、多糖，茶葉組合有幾千種，沒有先做了放著賣，都是一杯一杯現做的，那是臺灣最漂亮的工業4.0概念」。第二是客戶評價設備的改變，從過去只注重冰山上的性能、固定價格成本，轉為更注重冰山下的TCO（Total Cost Ownership）總體擁有成本如圖1，也就是設備使用過程中的變動成本需整體加以考量。而這些改變也更讓我們思索什麼是工業4.0 ? 該用甚麼指標來評估製造產線?

從2011德國DFKI說明的資料中強調工業4.0是基於CPS（Cyber Physical System）如圖2所示，針對實體系統建立相對的虛擬數位雙胞（Digital Twin），以工業物聯網（Industrial Internet）串起整個虛實系統[4]。由於數位雙胞的建立，讓少量多樣，或甚至大量客製的情況下得以有效製造；另外冰山下客戶未滿足的需求，也透過數據與數位雙胞來分析預測。所以近年來開始，全球主要工具機廠商開始推動數位雙胞，提供各式服務。以國內教育體系而言，購買了高階五軸或車銑複合系統，在學生操作的學習上，就可利用機台的數位雙胞先來確認程式與所有程序的正確性，節省時間與成本。對一般使用者而言，透過數位雙胞打樣，除上述優點外，更可節省能源，是降低碳排的有效方法。數位雙胞可廣泛應用於整個產品生命週期管理（PLM）上，從企劃、研發、設計、製造、銷售、服務到廢棄，成為現代產品發展的最佳方法，也是企業評估整體TCO的最佳決策工具。

而工業4.0的應用進程上，又該如何判斷？根據德國Acatech 2017年所提的資料，我們重新整理成五大 Levels如圖3，可以跟自駕車的五個Levels互相呼應，從最基本的聯網化、可視化、透明化、預測化到自優化，在目前國內外工業4.0