Industry 4.0 - Model Factory
近年來翻閱各大報章媒體，不時可見工業 4.0 詞彙穿梭其中，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，已經憑借智慧製造，開始建立向紅色供應鏈搶單的實力，全球供應製造領域，勢必在未來將一波新浪潮與新格局。
眾所周知，工業 4.0 是德國於 2012 年所提出的發展計劃名詞，旨在整合資通訊軟硬體，建立虛實整合系統(Cyber-Physical Systems;CPS)，繼而以此為核心，輔以智慧工廠為精髓，促使製造產業邁向高值化；儘管看似僅為一國創造出來的詞彙，然而影響範圍卻遍及全球，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，以及與實體世界互動，運用網路以遠端、可靠、即時、安全、協作的方式，去操控物理實體；
二是以智慧工廠為主要精髓，即實時控制整個價值創造網路，從訂單到交貨的鏈接，實現產品及其生產系統生命週期工程的整合；
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 打造智慧能工廠 可謂工業 4.0 精髓
總括而論，工業 4.0 的核心概念是，在生產製造過程中，整合計算、通訊與控制的 CPS，連結物聯網，建構智慧工廠，形成智慧製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；應用在生產製造過程的 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、資訊交換與生管系統，而 CPPS 所創造出來的智慧工廠，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製成的時間，或知道應當採用哪些參數，才能讓自己達到完美狀態。
回顧以往，論及生產製造，其實徬若M型兩端，一邊走的是全人力製造路線，可輕易解決產品生命週期短絀之頻繁換線問題，惟製造的可靠度與效能備受限制、難以提升；另一邊則採取全自動化模式，儘管能夠有效提高生產製造的可靠度及效能，然而技術開發與建置成本不菲，套用於以往大量生產(Mass production)情境倒還合情合理，一旦進入當今訴諸少量多樣的主流製造趨勢，便難以為繼。
反觀工業 4.0，則奠基於數位化、虛擬化、網路化之智慧生產系統，著重人機協同，故而能夠巧妙地在前述 M 型兩端取其中道，形成智慧自動化(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 年推動先進製造夥伴計劃(AMP)，旨在進行先進研發，借此重新取得國際製造競爭力領先地位。
泛工業 4.0 浪潮 揭開四次工業革命序曲
時至今日，可以確定已經發生的兩股重大趨勢，其一是美國開始思考智慧製造，希冀結合資訊、技術與人工智慧等元素，對製造或商業流程中每一環節(例如研發、應用)，產生革命性影響，進而完全改變產品在研發、製造、物流、銷售等不同價值活動的流程，同時增加工廠的彈性、減少能源的使用、改善永續環境、降低產品成本，並運用次世代材料滿足新產品開發之需求。
其二則是全世界都在談論智慧工廠，不管是歐美、日本或亞洲四小龍，都面臨製造業佔 GDP 比重走低、附加價值持續滑落、失業率居高不下...等等諸多壓力，為了扭轉這些負面效應，美國 AMP、德國工業 4.0、日本再興策略等「再工業化」計劃現繼現身等。
上述三股趨勢的成形，無異是宣告第四次工業革命時代的來臨。第一次工業革命發生於 1800 年代，系由蒸氣機所帶動;第二次工業革命發生於 1900 年代，由電力、內燃機、新材料/物質所創造；第三次工業革命發生於 2000 年代，揭開了所謂自動化的序幕，由電子、數位控制、資訊系統所驅動；如今的第四次工業革命，則以智動化、智慧工廠為軸心，由 CPS、大數據、物聯網、3D 技術...等眾多創新元素所組成。
一座真正進入智慧化的工廠，主要是善用 ICT 硬體、軟體與系統整合技術，使其生產行為具有感測聯網(IoT)、資料蒐集分析(Big Data)、人工智慧(AI)、虛實系統整合、人機協同作業等特色，進而可以實現諸多營運創新目標，包括了自主調整廠區與產線的產能配置，自主調整上下游供應配送，自主優化生產環境的資源與能源配置，輔助人員正確完成各種操作及組裝，以及即時逆向追蹤生產進度與歷史。
五大關聯要素 助力實現智慧工廠
在蛻變成為智慧工廠的過程，製造企業所需仰賴的關鍵要素，則包括了五大項目。首先是虛擬工廠設計與自動化系統整合，建設實體生產線與工廠前，先在虛擬系統進行生產線與工廠設計，並直接在虛擬系統進行自動化系統整合規劃，以期大幅減少實體建設，與系統整合所需資金、時間、材料等重大成本，使產品得以快速進入市場，具代表性的解決方案供貨商，有國際的Siemens、PTC、Dassault Systemes 等。
其次是巨量數據與雲端運算，運用雲端運算能力分析，由每台機器設備與設備傳來的海量數據，篩選與過濾設備可能故障原因、產品瑕疵發生原因，以提高設備使用率與產品質，另可借助海量資料分析市場終端消費需求，作為次世代產品功能設計的參考；相關供貨商包括國外的微軟、IBM 等等。
第三是物聯網，旨在善用感測、有線、無線或行動等通訊網路，使來自設備、硬體或控制中心的各種數據與參數，可在彼此之間傳輸，且具有避免電氣干擾、數據竄改、線路備援等安全機制，確保每一筆數據的安全性與穩定度；相關供貨商有國外的 Beckhoff 等等。
再者是機器人/機器手臂，以機器人與機器手臂取代人力，執行高重復性、高負重度、高疲勞性、高傷害性、高危險度等作業，借以提高製造時數與產線產能效率;相關供貨商則有國際的 ABB、FANUC、KUKA、EPSON 等。
第五項為智慧設備與系統，借助智慧判斷與決策，並主動與其他設備交換資訊，無需人力介入便可依據實際狀況進行運轉調配，終至提升材料、能源、人力等資源的使用效率;相關供貨商有國外的 GE、OMRON、Panasonic 等等。
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