由德國發（fā）起的“工業4.0”(Industry 4.0)概念，在全球逐（zhú）漸發燒。不過，製造相關業者、半導體（tǐ）元件或是係統整合商，雖然（rán）明瞭工業4.0將為其帶來新（xīn）的龐大商機，但普遍卻不很清（qīng）楚該怎麽（me）跨入市場，甚至（zhì）如何在自（zì）家工廠導入工業4.0概念。
 
 
　　本文將從工業（yè）4.0起源及定義開始，以及闡述相關（guān）業者布局策（cè）略，期可為讀者帶來清晰的工業4.0發展藍（lán）圖。
 
 
　　工業4.0提升製造業（yè）生產效能
 
 
　　維（wéi）基（jī）百科(Wikipedia)中定義的工業4.0為“工業4.0或（huò）稱第四次工業革命(Fourth industrial revolution)、生產（chǎn）力4.0，是德國政府於2011年提出的高科技計劃，由德（dé）國聯邦（bāng）教育及研究部和聯邦（bāng）經濟及科技部聯合資（zī）助，投資預（yù）計達2億歐元，用來提升製造業的電腦化、數位化與智慧（huì）化。”工業4.0的目標（biāo）不是創造新的工業技術，而是統合所有工業相關（guān）的技術、銷售（shòu）與產品體（tǐ）驗，是建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智慧工廠(Smart Factory)，並在商業流程及價值流程中整合客戶以及商業夥伴（bàn）。
 
 
　　另外，工業4.0技術基礎（chǔ）是智慧虛實整（zhěng）合係統(Cyber-Physical System，CPS)、物（wù）聯網(Internet of Things，IoT)以及智慧感測器網路，亦即透過感測器和致動器(actuator)將真實世界與虛擬（nǐ）世界（jiè）相連接。
 
 
　　西門子(Siemens)數位工廠事業部、製（zhì）程工業暨驅動（dòng）科技事業部總經理鄭智峰表示，工業4.0涵（hán）蓋九大技術，包括（kuò）擴增實境(AR)/虛擬實境(VR)、模擬(Simulation)、巨量資料(Big Data)分（fèn）析、自主性機器人(Autonomous Robot)、雲端運算(Cloud Computing)、工業網際網路(Industrial Internet)、網路安全(Cyber Security)、水平垂直（zhí）整合/3D列印(3D Printing)以及增進係統智慧化。

     “工業4.0”要來了

  
 
　　工業4.0的九大關（guān）鍵技術
 
 
　　若能在工廠中落實這九項（xiàng）技術，才能真正符合工業4.0定義需求。工業（yè）4.0能為製造業帶來提高生（shēng）產靈活性、縮短產品上市時（shí）間及提升生產效率等優勢。因此，除了德國之外，歐美各國與中國大陸都已啟動工（gōng）業（yè）4.0計畫，台灣政府（fǔ）也推出“生產力4.0”計（jì）畫，以協助台灣廠商加快進入工業4.0領域。
 
 
　　工業4.0商機誘人
 
 
　　自（zì）德國（guó）政府提出工業（yè）4.0之後，全球也開始發展，因而為製造商、半導體元件、係統整合廠商（shāng）業者等帶來新的商機，其中機器人可謂是直接（jiē）受（shòu）惠的產業。
 
 
　　根據國際機器人聯合會(International Federation of Robotics，IFR)估計，2014年全球（qiú）工業機器人市場銷量約22萬5，000台，創（chuàng）曆史新高，未來市場需求將持續（xù）成長。而（ér）服務型機器人也深具發展潛力，大致分為專業用、個人或家庭（tíng）用兩類，IFR預測其2014~2017年市場（chǎng）總銷量，可望突破3，100萬台。
 
 
　　拓（tuò）墣產（chǎn）業研究所(TRI)則表示，受到工業4.0浪潮驅動，2015年全球工業機器人市場銷量有望達26萬4，000台，年成長約15%；2016年有機會來到29萬台（tái），年成長約10%。
 
 
　　不僅機器人產業（yè）直接（jiē）受惠（huì），有鑒（jiàn）於工業4.0囊括的九項技術中，自主性機器人（rén）隻是其中之一，包括網路技術（shù）、雲（yún）端資料中心分析運算及儲存設（shè）備（bèi）、軟體分析（xī）平台，以及半（bàn）導體元件如微控製器(MCU)、感測器、網路技（jì）術元件…等等（děng），也都因工業4.0而（ér）取得搶進（jìn）新商機的門票。
 
 
　　相關業者忙搶進
 
 
　　由於工業4.0新商機誘人，各家業者也都想與工業4.0“扯上關係”，以期可再擴大既（jì）有的營收規（guī）模。
 
 
　　處理器業者英特爾(Intel)為搶攻（gōng）工業4.0與物聯網商（shāng）機，早（zǎo）已開（kāi）始布（bù）局，除購並資訊安全軟體公司邁克菲(McAfee)、平台軟體供應商溫瑞爾(Wind River)外，目前更已透過該公司的（de）閘道器和其他工業電腦如研華(Advantech)、淩（líng）華(ADLINK)合作，提供完整的物聯（lián）網平台予客戶，期可協助客戶快速建構物聯網應用平台，創造物聯網（wǎng）商機價值。
 
 
　　英（yīng）特爾亞太區（qū）技術開（kāi）發（fā）服務群物（wù）聯網架構師蔡嘉禾（hé）表示，工業4.0也就是工業（yè）物聯網（wǎng）(IIoT)，過去的（de）概念與應用即為機器對機器(M2M)。惟（wéi）與M2M較為不同的是，工業4.0不僅僅隻（zhī）是透過網路技術連接機器設備，更須利用閘道器將數據網雲端或管理中（zhōng）心傳送，進一步分析，因此在物聯網或工業4.0基礎建設中，閘道器與（yǔ）應用（yòng）平台的建置（zhì）相當重要。
 
 
　　元件安全性/機器監測不可忽（hū）略：工業4.0欲（yù）實（shí）現的目標是——提升生產效率、製造為本、對應未來商機隨時改變生產線架構…等。台灣（wān）瑞薩電子(Renesas Electronics)行銷（xiāo）事業（yè）部經理黎柏均指出（chū），工業4.0是強調更有效率的工（gōng）廠與機械管理，仰賴通訊架構串連所有（yǒu），但相對地必須麵臨資料傳輸安全性與網路（lù）的可靠性挑（tiāo）戰。
 
 
　　而為了強化工業4.0安全，做為（wéi）工業4.0架構的控製中樞（shū）——微控製器本身也須強（qiáng）化其安全性。而瑞薩電子與合作（zuò）夥伴攜手（shǒu）強化其RX、R-IN MCU係列產品安全性，以提供更（gèng）佳的物聯網（wǎng）資料傳輸安全。
 
 
　　發展工業4.0時（shí），除了關注如何透過網路技術與後端管理平台架起工業4.0架構外，也必須注意第一線的機器監測。國家儀器(NI)技術行銷工程師吳維翰表示，工業4.0其（qí）中相（xiàng）當重要的一環即是機器狀況的監控，若這部份未能確實做好，將無法達到工業4.0提升生產效率（lǜ）的精（jīng）神（shén）。
 
 
　　因此（cǐ）透過量測儀器中的資料（liào）擷取與振動（dòng）感（gǎn）設器等裝置，再搭配統（tǒng）一的資料傳送閘道器，將可（kě）做到主動式防護，亦即可先一步知道機（jī）器是否即將損壞，也能提升機器檢（jiǎn）測的效（xiào）率，更可維護作業員的工作安全。
 
 
　　通訊技術（shù）不可或缺（quē）：在連網技術方麵，除了傳輸到雲端（duān）的有線（xiàn）與無線通訊技術外，工廠內部機器間的通訊（xùn）也（yě）不可或缺。因此在工業4.0架構中，各種（zhǒng）無線通訊（xùn）技術將與工業乙太網路相輔相成，其中，可建構網狀網路的（de）ZigBee已開始獲（huò）得廠商的重視。
 
 
　　芯科實驗室(Silicon Labs)台（tái）灣區總經（jīng）理寶陸格說明，在工業4.0網路中，各種無線通訊技術都將有各自的定（dìng）位，不會有所（suǒ）謂的取代效應發生。而ZigBee是由於具備網狀網（wǎng）路及（jí）自我修複的特性，因此在數（shù）量較多的機台或是公共設施應用上較為合適。另外，為了讓ZigBee透過IP的方式傳送（sòng）資料，因此去年幾家業者也成立Thread聯盟，致力於將IP加入ZigBee技術中。
 
 
　　更重要的（de）是，工業4.0中需要布建許多感測器，這些感測器和無線網路節點元件相（xiàng）同，需要工作相當長的時間（jiān），也無（wú）法時（shí）時進行換電池或（huò）充電，因此元件本身需要相當省電，與節電、低功耗相關的電源管理IC(PMIC)也將在工（gōng）業4.0設備（bèi）中扮演重要角色。
 
 
　　完整垂直與平行整合才能緊握商機（jī）：由於德國許多（duō）業者已著（zhe）手進行（háng）工業4.0的布局，西門子也因而更加了解工業4.0的精隨，因此為提供最完整的解決方案，西門子（zǐ）早已透過購並的方式，將該公司所有產品進行垂直與水平（píng）整合。鄭智（zhì）峰強（qiáng）調，西門子產品可涵（hán）蓋企（qǐ）業、管理、操作、控製、現場五大層（céng）麵，而這五大層麵也就是完整的工（gōng）業（yè）4.0架構。
 
 
　　不僅提供（gòng）完整（zhěng）的工業（yè）4.0解決（jué）方案予客（kè）戶，西門子自家（jiā）的安貝格(Amberg)工廠已（yǐ）符合工業4.0的需求。鄭智峰指出，透過（guò）建構（gòu）工業4.0工廠的（de）經驗，西門子除了強化自身產（chǎn）品完整度，也具備協（xié）助業者（zhě）建（jiàn）置其所需的工業4.0工廠的能力。此外（wài），西門子也積極與台灣各界合作，以推升台灣工業（yè）4.0的（de）發展。
 
 
　　工業4.0其中一項目標（biāo）是透過自動控製、元件間最（zuì）佳化或疊加（jiā）係統協（xié）調（diào）執行（háng）一項完整的生產任務（wù），需要為硬體、軟體和係統設計提供新的（de）解決方案。尤其（qí）是對現場處理分散任務的緊湊、堅固的解決方案，對獲（huò）取（qǔ）感測器（qì）資料、精心設計PLC係統與中央IT係統和雲端（duān）的通訊需求不斷增強。
 
 
　　台灣浩亭(HARTING)總監林筆章認為，上述關鍵是從已建立的（de）自動化技術（shù）轉向整合產業(Integrated Industry)，即工業結合自動（dòng）化和資訊技（jì）術，啟（qǐ）用新型商業模式（shì）、新（xīn）的產（chǎn）品和服務，提高可靠性（xìng）和生產（chǎn）率。為此，浩（hào）亭已在（zài）自家智慧工廠中實施廣泛的（de）“浩亭為您提供整合產業解決方案”(HARTING Integrated Industry 4You，HAII4YOU)。
 
 
　　工業（yè）4.0商機強強滾
 
 
　　元件（jiàn）代理商搶分（fèn）杯羹：最後，半導體元件代理商也在這波工業4.0浪潮中獲得新商機。若是（shì）欲進入工業4.0市場（chǎng）的業者，在沒有明確概念的狀（zhuàng）況下，不知該采（cǎi）用哪些關鍵元件，或是想節省時間一次購足所需，那麽除原廠之外，代理商將是較佳的選擇（zé）。貿澤電子(Mouser)亞洲區技術支援主管蘇（sū）誌倫提到，代（dài）理商不僅代理許多（duō）原廠的優質零組件以及被動元件，還建立應用與技（jì）術相關子網站，讓客戶可以最便（biàn）利與快速的方式，構築工業4.0的應用（yòng）技術藍圖。
 
 
　　安富利(AVNET)則與其合作（zuò）夥伴提（tí）供完整的產品線，如多樣化開發平台、各類傳輸協定、無線（xiàn）感測網路（lù）(WSN)解決（jué）方案、微機電係統(MEMS)等，協助業者最佳化工業設備，提高生產效率，並進一步節省人（rén）力（lì）資源成（chéng）本（běn）。未來安富利也將進一步加入係統整合的部份，期可幫助客戶選擇完整（zhěng）的元件（jiàn）產品，還可滿（mǎn）足客戶高度客製（zhì）化需求。
 
 
　　網（wǎng）路（lù）+感測器工業4.0
 
 
　　由於目前工業4.0是片狀的發（fā）展，各家業者各（gè）自努力，未能串聯成全麵的發展；也未有（yǒu）任何“標準規（guī）範”讓業者有所依循。因此工業4.0對多數業者（zhě）而言，像一種“如陷五裏迷（mí）霧”的技術與市場，但工業4.0絕非隻是在生（shēng）產機器上加上網路與感測器那麽簡單。
 
 
　　鄭智峰（fēng）指出，許多廠商對工業4.0真正的意涵並不相當（dāng）清楚，認為在機器上加上網路與感測器就是工業4.0，事實上，業者忽略了感測器收集到的資料分析、更智慧且具（jù）自主性（xìng）的機器人如何實現…等等技術（shù）問題。
 
 
　　回歸先前提到工業4.0涵（hán）蓋的九項核心技術（shù），要實現這些技術對相關業者而（ér）言，不是（shì）件簡單的事（shì）。德國（guó）累積了10多年相關技術能力，才能在2011年進一步提出工業4.0的計畫，並於（yú）2012年推動，因此業者若是隻看到工業4.0市場的美好，而忘卻背後需要龐大的技術實力（lì）“加持”，不但無法真正了解工業4.0究竟要做什麽，還會陷入不知（zhī）該（gāi）從何下手發展工業4.0的窘境。
 
 
　　大一統標（biāo）準規範路遙迢：除了技術問題外，統一標（biāo）準遙遙無期亦成為業者發展工業4.0的絆腳石。安富利台灣總經（jīng）理蔡守禮表示，目前工（gōng）業4.0網路（lù）協（xié）定相當（dāng）混亂，Google、Apple與一些（xiē）IC供應商都各自有（yǒu）其解決方案（àn），目前也尚未有任何跡象顯示會出現大一統的標準（zhǔn）規範。黎柏均則認為，在有線傳輸技術部份，工業（yè）乙太網路可望成為工業4.0通（tōng）訊標準技術之一。
 
　　值得注意的是（shì），發展工業4.0時，業（yè）者勢必會麵臨介麵——也就是互通性——的問（wèn）題。鄭智峰認為，工業4.0或（huò）許不（bú）需要統包方案（àn）(Total Solution)，不過標準化相當重要，問題是目（mù）前標準（zhǔn）尚未並定義，且標（biāo）準化發展暫時不會出現，以至於目前工業4.0呈現廠商各自努力（lì）的現象。再者，許多廠商可（kě）能無（wú）力建構完整垂直與/水平整合的產品，而選擇跨業合作，但（dàn）勢必會遭遇（yù）各家產品介麵互通性問題，造成其客戶遭遇問題時（shí），無法有效解決。
 
 
　　鄭智峰表示，國際大廠的確有（yǒu）主導工業4.0標準建立的優勢（shì），不過小廠間的異業合（hé）作是否也能夠建（jiàn）立大一統的標準，仍需時（shí）間（jiān）觀察（chá）。但大一統標準何時出現，實（shí）無法（fǎ）進一步由現階段市場發展現況來預測，而（ér）介麵問題（tí）也將成為工業4.0發展的一（yī）大隱憂。
 
 
　　發（fā）展工業（yè）4.0 台灣產（chǎn）業危機或轉機？
 
 
　　在全球“瘋”工業（yè）4.0的同（tóng）時（shí），台灣業者與政府也相當關注工業4.0。不過（guò），台灣發展工業4.0時將遭遇何種挑戰，將（jiāng）是台灣廠（chǎng）商須留意的部份（fèn）。鄭（zhèng）智峰分析，事實（shí）上，台灣與德國製造業有相當相似之處，如依賴外銷、製造能力（lì）強、注重機械製造發展，且皆（jiē）遭遇人口老（lǎo）化問（wèn）題，因此台灣業者（zhě）借鏡德國廠商的發（fā）展曆（lì）程最適合不過。
 
 
　　唯台灣與德國廠商仍有不同之處，即是德國擁有許多自有品牌，但台灣多（duō）為代工（gōng），因此（cǐ）德國廠商能根據其產品所需與特（tè）性，清楚了解其該發展工業4.0九大技術中的那幾項；而（ér）台灣廠商則由於都是（shì）依循母廠要求（qiú）進行產品設計製造，因此尚未能掌握（wò）工業4.0的重點技術。
 
 
　　鄭智峰強（qiáng）調，未來台灣製造業若仍是想以低成（chéng）本、品質策略（luè）競爭，將可能連已積（jī）極發展工業4.0的（de）中國大陸都無法（fǎ）匹敵。因此台灣廠商在調整心態後（hòu），逐步發展工（gōng）業4.0要求的九大項技術，再加上官方政府的推展及協助，進（jìn）一步強化（huà）工業自（zì）動化（huà）程度。
 
 
　　另外，台（tái）灣業者除（chú）了最佳化（huà）硬體製程、建立製（zhì）程模組化外，還須全麵整合自動化設計；而軟（ruǎn）體平台的建（jiàn）構則須從基礎環境（jìng）整合開始，並建立工廠數位平台、結合自動化設計，最後還需重視網路安全、工（gōng）業4.0應用方式等，進（jìn）而達成台（tái）灣工（gōng）業4.0計畫——“生產力4.0”目標。