技術專題主編前言｜智慧製造工業聯網專輯主編前言

智慧製造這名詞在產業界已經火紅好幾年了，至今仍是非常熱門的議題，這只要參觀一次自動化展或工具機展都可感受到。很多人嘗試對智慧製造進行定義或界定範疇，只是至今尚無一個大家公認的標準版本，大致而言，它就是「導入智慧元素的製造模式」，至於什麼是「智慧」？這又是個看法紛歧的議題，一般強調至少必須要優於反射性動作，譬如目前工程上常用的PID閉迴路控制就不會被歸類在智慧範疇；而「導入」的時間軸又是個分歧點，有些研究開發計畫只針對製造生產當下也號稱為智慧製造，相對地，譬如美國Model-Based Definition相關計畫都將時間軸提前拉到設計階段，德國的RAMI4.0相關計畫往往強調時間軸是Life Cycle；而「製造」的格局也是看法分歧的，車間內的作業固然是製造，但智慧製造往往跨出車間，轉而拓及開發商業模式、或跨公司水平整合等等新興議題。
在智慧元素的導入上，智慧製造免不了要結合工業互聯網或工業物聯網。工業互聯網與工業物聯網兩者間重疊性非常高，前者較強調網路與系統，後者較強調OT與IT的整合，兩者共通地都涉及聯網。聯網就智慧製造而言它只是進入門檻而已，還要經由聯網取得有意義的數據，透過數據判斷發生什麼事？為什麼發生？即將發生什麼事？甚至如何自我最佳化？然後再利用這些判斷，設計安排有益於物流運籌、交貨過程、進料檢驗、組裝過程、生產排程、預兆診斷、預測保養、耗能分析…等等功能面向，藉此達到增加產能、降低Downtime、提高品質、加速Time to market、或降低維護成本…等等價值目標，也唯有達到價值目標才能彰顯智慧製造的目的。
智慧製造或工業聯網在各國的推動模式不盡相同，有些是市場驅動，有些是願景驅動。在亞洲地區的推動多數以市場驅動為主，它的重點常常在於解決目前面臨的某個製造成品問題，譬如品質待提升；或在於克服目前面臨的某個製造條件問題，譬如廉價勞力不足。相對地，在歐洲地區推動的智慧製造研發則常帶有願景驅動的色彩，而不是在解決目前面臨的問題，譬如它在追求一個新的製造模式、創造一個新的產線溝通介面、或開發一個新的製造系統控制架構。這類願景追求型的智慧製造開發計畫中，最著名的就是德國工業4.0計畫，德國工業4.0企圖打破傳統大量生產模式，發展出有別於以往的非泰勒式製造模式。為了在產線安排上能達到Plug & Produce效果，開創出嶄新的Asset Administration Shell溝通介面，以及分散式的非金字塔系統控制架構。而在這些技術發展規劃下，德國工業4.0更明確標示出推動的「雙策略」，在德國工業4.0文件中，第一個策略始終都是「智慧產品策略」，也就是領先供應者策略；第二個策略才是領先市場策略、生產策略。
智慧產品與智慧製造間是否存在必然關係仍待論證，不過智慧產品已列為德國工業4.0的第一推動策略，這點是需要認真看待。智慧產品的目標在於切入設備聯網之智慧服務市場，因此服務導向架構成為智慧產品必備選項，這使得組件、週邊與機台均需要定義提供之服務功能，藉以組成網路化、可彈性調整與動態適應的聯網生產環境。而智慧產品的服務功能不外於呼應『趨向於零』之智慧功能，藉以拉大競爭差距，譬如：零停/當機時間、零設定時間、零維護延遲、零運作異常、零額外耗能、零人力介入…等。這需運用虛實整合之製程控制模式，推展新興數據驅動之設備加值服務。而面對各種資通訊新興技術，智慧產品仍需配合國際產業標準及指南(Guideline)發展，整合識別技術、通訊與協商機制、語義模型技術、虛擬描述技術、無線感測通訊模組…等等，建構智慧產品核心技術，以滿足工業4.0智慧產品規範(Criteria)所需的技術模組，促使智慧產品在與國際對接上沒有門檻，且更方便於串連上、中、下游產品，並透過共通的語義，實現M2M通訊建立。
本專輯針對智慧製造，尤其與工業聯網相關的議題。其中「台灣智慧製造發展與應用的下一步」文，深入介紹智慧機械產業推動方案，並重新檢視智慧製造對台灣產業發展的意涵；「工業4.0之資產數位化資訊管理軟體技術」文，介紹RAMI4.0、AAS資產管理軟體架構、設備資訊模型技術等，並說明導入策略； 「泛用型智慧機上盒介紹與應用」文，介紹工研院機械所研發的泛用型智慧機上盒（PI-Box），說明如何以低廉的成本、簡易的安裝，廣泛的應用，讓中小企業輕鬆的跨出智慧製造的第一步； 「嵌入式工業物聯網與XBee無線模組之整合應用」文，介紹工研院機械所發展的無線裝置應用，透過低功耗的微控制器(MCU)，經過自訂的通訊協議，以實現雙向控制，避免封包漏失及確保重送機制，完成高強度的雙向控制遠距離節點控制器；「基於Azure平台之機械零組件預兆診斷雲端服務應用 」文，描述不同應用場域之廠商，透過工研院所開發、基於微軟Azure平台的預兆診斷雲端服務，快速導入資料分析、機器預測保養等智慧化能量；「智慧製造聯網數據加值聯盟 - 推動台灣設備業聯網通訊與資訊模型標準」文，說明如何選定國際主流的設備通訊協定和通訊模型，以及在執行面上成立以業者主導之數個工作團隊，共同合作制定並推動台灣設備業聯網通訊與資訊模型標準；「基於OPC UA架構之機器視覺概論」文，重點式介紹針對OPC UA 視覺系統的配套規範，包含OPC UA 視覺系統涵蓋之範圍、資訊模型定義、視覺系統配套規範未來發展等內容； 「語意網技術在工業4.0的角色與應用」文，說明如何加速工業4.0與Web資源的結合應用，及利用語意網技術降低障礙達到整合目標。
智慧製造或工業聯網目前給人的印象都是百花爭妍，甚至眾說紛紜，但這觀感是否會調整仍待觀察。最後，希望透過本專輯，能讓讀者更進一步認識智慧製造工業聯網的發展、應用與市場趨勢。同時更感謝諸位作者、先進提供寶貴的心得，使本專輯能順利完成。